找礦技術解析與采礦技術的應用分析

（河南金源黃金礦業有限責任公司，河南洛陽 471000）

隨著我國社會經濟的快速發展，對礦產資源的需求不斷增加，對礦體找礦以及采礦技術提出了新的要求。在目前的礦體開采工作中還存在很多問題，特別是隨著礦體開采深度的增加，采礦條件愈加復雜，傳統礦體找礦、采礦技術在作業效率和技術的適應性等方面均難以滿足礦體開采的實際需要。因此，必須對目前礦體開采中的技術難點進行全面分析，通過試驗采礦方法優化采礦技術工藝，全面提高礦體找礦、采礦技術的水平。應加強先進礦體找礦技術、采礦技術在工業實踐中的應用與探索，不斷擴大礦體找礦技術以及采礦技術的應用范圍，積極借鑒國內外的先進經驗，實現我國礦業的可持續性發展。

1 礦體開采技術難點

在對深部礦體進行開采時，礦體傾角是影響開采以及出礦技術應用的重要限制性因素。當傾角在35°～40°之間時，在采場內難以通過重力放礦等方式實現出礦；當傾角較陡時，無法在礦體回采下盤底板上直接運行出礦以及電耙等設備，嚴重制約了礦體開采的效率。礦體的厚度是影響采礦技術設備應用的制約因素。當礦體為5～8 m左右厚度的中厚偏薄類礦體時，其礦體開采空間無法滿足大型開采設備的應用要求[1]。礦體走向的連續性會對采礦成本產生較大影響，當礦體在走向方向上具有較好連續性時，需要采取分步驟回采的采礦方式，會增加膠結充填成本，損失礦柱部分的開采量。一些礦體的邊界存在尖滅再現屢見或局部縮小膨大等不穩定性的情況，礦體品位的均衡性較差，在開采時經常產出不同厚度、形態特點的夾石，給回采貧化控制帶來了較大難度。此外，一些礦體的地表部分為基本農田等生活居住區，對控制礦體覆蓋巖層的穩定性提出了較高的要求，增加了礦體開采的困難。

2 試驗采礦方法

2.1 優化采礦技術方法

在選擇采礦方法時應根據其賦存條件特點選擇并確定相應的開采方案。以某金礦為例，按照其賦存特點一般可以選擇充填采礦法或空場采礦法，在具體的采礦方案制定中，可以通過充填采礦法，利用盤區采礦設備以上向分層機械化作業方式連續進行開采，可以利用電耙以水平分層方式進行開采，可以采用電耙出礦搬運法、電耙出礦分段空場與充填法結合的采礦方法。對不同的采礦方法應從開采作業的效率、安全性、資源性以及經濟性等方面進行綜合性評價分析。經過分析發現，分段空場與嗣后充填法需要較長的準備時間和工作量，其綜合生產能力比較低[2]。對于其他三種采礦方法又進一步從通風條件、頂板的安全性、裁切幣、損失率、貧化率、開采效率以及采礦成本等方面進行了全面的對比分析和優化選擇，最后決定采用向上分層機械化充填的連續開采方式。

2.2 礦體找礦以及采礦技術的工業試驗方案的合理確定

根據該礦體的實際情況，決定在開采時沿礦體走向對中段礦體進行劃分，且礦塊長度應控制在30～50 m之間，在礦塊間不設頂底柱、間柱。在開采時應按照從下到上的順序從首采采場逐步推進至周邊。回采應從底部拉底平巷開始，在開采時應選擇7655鑿巖機、非電導爆管進行鉆鑿以及起爆作業，在開采過程中應合理控制采場高度及寬度。

2.3 模擬優化采場穩定性數值

2.3.1 分析采場穩定性

在試驗中應通過模型構建對采場的穩定性進行計算分析，在模型構建時應合理確定相關的礦巖力學以及物理參數。在分析單層礦體穩定性時，根據礦體的實際情況將其水平厚度取值設為15 m。當回采高度增加時，中段頂板的拉應力隨之降低，頂板下沉量、礦柱內、采場周邊區域的剪應力和主應力則加大。在采用上向充填采礦方法時，頂板穩定性對作業安全會產生重要的影響，因此，需要重點分析頂板拉應力變化情況。通過計算發現，頂板拉應力在采礦跨度5 m的條件下達到最大值，為0.87 MPa[3]。當跨度達到10 m時，由于頂板拉應力值最大段會相應推進，因此，礦巖應使用電動鏟運機將崩下礦石及時運出。在對第一層進行工作面清理時，用沙袋構筑隔墻后，可以開始充填作業，應合理控制充填高度。在完成分層充填脫水后，應采用挑頂墊底的方法將采場聯道抬高，之后再進行后續分層的回采作業。在采場可以用局扇與主通風系統相結合的方式，確保各分段平巷均能夠獲得新鮮風流，應確保污風能夠及時通過回風系統被排出作業面。在該采場模型的構建中將模型基礎確定為勘探線剖面，運用平面應變理論進行模型分析。通過對15 m跨度條件下的頂板應力進行計算后發現，其最大值在3.1 MPa左右。

2.3.2 優化采場結構參數

為了防止頂板在上限分層充填作業過程中，出現失穩的問題，應合理控制其頂板面積、采場跨度等結構參數。在確定采場跨度時應根據礦體厚度進行優化，并可以通過對采場走向長度的調整控制頂板拉應力、暴露面積。通過模擬計算后發現，采場暴露面積的取值與跨度值應成反比，且應控制在400～600 m2之間。

3 工業試驗探索

3.1 工業試驗礦塊概況

工業試驗礦塊的長度在30 m左右，平均厚度、水平厚度最大值分別為15 m和22 m，礦體傾角在30°～40°之間。該礦體中存在一斷裂帶，受其影響在垂直、水平方向上均有錯動的情況。該礦體巖體的穩定性為中等，但是其上盤圍巖結構較為破碎。

3.2 礦體界線的準確確定

由于該礦體和圍巖之間并無明顯分界線存在，在局部有復合分支以及縮小膨大等情況，礦體的松散系數值確定為1.5。該礦體在開采過程中常有夾石產出，確定礦體界線時可采用取樣分析的方法。

3.3 采礦技術要點

在開采作業時應按照12.5 m的間距從斜坡道向礦體下盤掘進，以設置分段平巷，且分段平巷應平行于礦體走向，且應與礦體邊界保持30～35 m的水平間距。應沿礦塊長度方向中線從分段平行開始向下掘進，以完成采場聯絡斜巷的施工。在進行通風充填天井的掘進施工時，應在第一分段的聯絡斜巷掘金值礦體位置后，繼續在水平方向上進行掘進施工，通過拉底施工使平巷達到礦體上盤的邊界位置。應確保所有分段平巷均與脈外溜井相連接，以便礦石采出后能夠及時通過溜井出礦，并應通過挑頂刷幫技術對拉底平巷進行擴增，切割槽的寬度以及高度應分別控制在6 m和3.5 m左右，直至礦體水平全部揭露。

在鑿巖施工時可以將切割槽作為工作面基礎，對其全寬進行拉底施工，且兩端均應達到采場邊界位置，從而完成采場拉底空間施工。在本次鑿巖作業時，鑿巖機應選擇氣腿式7655的設備型號，并結合使用一字形釬頭進行水平鑿巖作業。在爆破作業時應選擇多段微差毫秒爆破技術，炮孔深度應控制在3.3 m，其直徑應控制在Ф38～Ф40之間。在對礦柱附件以及頂板暴露面邊孔進行爆破作業時，可以通過光面爆破技術進行爆破，在對充填體位置進行爆破作業時，應做好留護壁等保護措施，防止在爆破作業時影響回采周邊礦體結構的穩定性。通過正交試驗對落礦爆破的各項工藝參數進行模擬分析后，確定應將裝藥系數控制在0.7，炮孔的排距、孔距應分別控制在0.7 m和0.9 m左右。采用光面爆破技術時應將光爆層的厚度控制在0.7 m，裝藥線的密度應控制在0.25 kg/m，炮孔之間的距離應控制在0.6 m，以保證爆破作業的安全，提高爆破的效果。

在設置采場通風系統時，應在主導風流的基礎上配合使用局扇，利用下盤中段部分的運輸平巷項作業面內導入新鮮風流，同時利用上中段內設置的回風系統、通風充填井排出污風，以保證采礦作業面的通風、排風需要。采出的礦石應通過電動鏟運機進行搬運，并利用下盤外脈溜井運至中段，再通過運輸平巷出礦。在礦體開采過程中為了防止出礦中混入充填料導致貧化，在作業面采出時應先保留0.2～0.3 m左右厚度的底板，利用其作為墊層，在完成分層回采作業后再對其進行清理。

在出礦時應將大塊率控制在1%～2%之間，采取集中二次爆破方式對其進行破碎處理，再向溜井搬運。在完成分層回采作業后應進行驗收，全部項目通過驗收后，對作業面殘礦進行清理，應將底板墊高，對出口進行封閉，將充填管道和脫水管安裝到位，應用沙袋堆砌隔墻，再采用尾砂進行充填。在充填時應將尾砂粒徑控制在0.007 4以上，且不得使用膠結劑。暴露面積未超過允許范圍頂板且無明顯破壞失穩現象，不需要采取支護措施。在采礦作業過程中應加強對頂板的監測，以保證施工安全。

3.4 采礦工效分析

通過對本次工業試驗進行經濟分析發現，其出礦功效達到每工班46.4 t左右，在鑿巖功效、單元生產能力、采購損失率、貧化率等方面均有明顯改善。

4 結語

在礦業生產中應根據實際情況積極采用先進的找礦、采礦技術，通過多種技術的綜合應用，解決目前在礦體開采作業中存在的問題，不斷優化采礦技術工藝，提高礦體找礦以及采礦的質量和效率，保證找礦、采礦作業的安全，為礦業企業創造更大的經濟效益，為礦業企業的長期穩定發展提供重要的技術支撐，推動我國礦業行業整體的現代化發展。