崩落采礦法的覆蓋層消耗與補充技術探討

趙迎青

（大理恒泰安全科技有限公司，云南 大理 671000）

崩落采礦法是一種采場結構簡單的崩落采礦方法，可以有效地減輕工作量，降低采礦成本。具體來講，崩落采礦法可以劃分為壁式崩落法、分層崩落法、無底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法和階段崩落法，具有比較大的應用價值。但是，在施工的時候由于覆蓋層的厚度和其他因素的影響，會導致其應用效果大打折扣。本文以覆蓋層消耗與補充技術為研究對象，進而可以優化其實際使用效果，促進采礦行業的發展。

1 崩落采礦法的概述

在崩落采礦法的選擇中，當礦體為薄礦體，傾角小于30°時，一般選擇壁式崩落采礦法進行回采，當礦體傾角大于45°時，一般選擇分層崩落采礦法進行回采。采用架箱、假頂支護等的措施，隨著回采工作面的推進保護人員設備的安全。當礦體厚度較大，采用有底柱或無底柱進行回采時，首先在回采中段上部崩落圍巖作為覆蓋巖層，在生產中段一邊出礦一邊利用覆蓋巖層對頂板進行保護，從而達到管理和控制地壓目的的采礦方法。這種方法最早應用在19世紀90年代，可以有效地簡化采場結構，減少了采礦工作的實際工作量，降低采礦的具體成本，控制地壓防止頂板大面積崩塌產生的沖擊波對人員及設備產生安全隱患，進而可以實現對礦業的科學管理。幾種崩落采礦法具有自身的優勢的同時也存在不同缺陷，比如分層崩落法工序復雜、成本高、效率低，階段崩落法成本比較低但是貧化率較高，因此在應用的時候需要根據自身的實際情況選擇比較合理的作業方式，進而可以優化其實際應用的效果，推進我國采礦業的發展。

2 礦山覆蓋層消耗的原因分析

通過對崩落采礦法進行深入的分析，可以發現覆蓋層的損失或者不足會導致其實際應用效果大打折扣。因此，在實際應用的時候為了保證這種方法的有效應用，需要對礦山覆蓋層不足或者損失的原因進行深入地分析，這里以我國某銅礦場為例，對出現礦山覆蓋層不足或者損失的原因進行深入地分析，進而可以優化其實際應用的效果，從而可以推進我國相關產業的發展。

2.1 放礦過程中覆蓋層的損耗

放礦過程中一旦出現疏漏會導致覆蓋層損耗的現象十分地嚴重，進而導致其實際應用的效果大打折扣。在采用崩落采礦法進行放礦時，一般都直接在覆蓋層下出礦，而在進行該項工作的過程中尤其是在出礦工作的后期會出現礦巖混雜的現象，無可避免的在進行處理的時候需要釋放一部分的廢石，進而導致出現覆蓋層損耗的現象，進而導致其實際應用的效果大打折扣。該銅礦在投產之后，由于礦山采礦貧化率一直大于礦石的損失率，這種情況無疑導致覆蓋層的消耗更加的明顯，進而有效采礦工作的實際效率以及技術的應用效果，無法保證礦石品位及企業自身的經濟效益的同時覆蓋巖層的不足使地表發生塌陷導致礦山安全、環保事故的發生。

2.2 采場懸頂造成下部分段覆蓋層量減少

在利用高階段采礦法進行采礦的時候，由于鑿巖深度受到設備及企業管理能力的限制導致該壓氣風路長、風壓低，這就導致該礦塊鑿巖深度達不到設計要求，進而出現頂板懸頂的現象。另外，在實際進行施工的時候由于施工對自身的缺失以及作業處理不當，會導致進路出現懸頂的現象并且沒有立刻采取相應的補救措施進行處理，進而導致覆蓋層向下部分段的正常流動被阻斷，進而導致了下部采場覆蓋層量的減小[2]。比如在選擇了高分段采礦法進行開采時，將分段高度由原來的10m增至14m時，導致其實際應用效果不理想，并且使得覆蓋層消耗的現象十分的嚴重。

2.3 礦體厚度變化造成下部分段覆蓋層量不足

一般而言，礦山企業在開采作業的時候一般遵循的是通用的設計原則，如果礦體的厚度在15m～20m以下時，礦塊要沿著走向布置的回采方式，如果礦體的厚度在15m～20m以上采用垂直礦體走向布置的回采方式。這種布置方式針對單個分段是比較科學合理的，但是在實際應用的時，由于礦體產狀發生變化，在上、下分段間這種方法的利用存在比較明顯的局限性。但是，在進行礦業開采的時候礦體厚度變化大時，在對整個階段回采，在上部礦體厚度較薄，上分段選擇沿走向布置回采，下分段礦體厚度較厚，在下分段采用垂直走向布置，從而可以在空間上形成上窄下寬的采空區形態。但是，這種方式的應用具有比較其他的局限性，比如覆蓋層不能完全覆蓋下部采場，進而導致下部分段的覆蓋層無法滿足采礦的實際需求，也導致其實際應用效果大打折扣。

3 覆蓋層的補充方案

通過上述的分析，可以回采時導致覆蓋層的破壞原因，在實際應用的時候需要對其覆蓋巖層補充技術進行研究，進而可以優化其實際應用的效果。因此，本文從其他的角度對其進行分析，以某深部銅礦覆蓋層為例子對整個覆蓋層消耗與補充技術進行深入的研究。

3.1 覆蓋層特殊性及難度

目前，我國一般的礦山開采的主要是以切割進、切割槽為自由面中深孔爆破崩落頂板礦石及上、下盤圍巖。但是，這種深部銅礦自身存在一定的特殊性，無法采取這種方法對覆蓋層進行有效地補充，因此需要對該礦業的實際情況進行深入的分析，從而可以避免在回采過程中出現問題。比如在采區覆蓋層頂為露天坑底，其圍巖量嚴重的不足，沒有足夠的爆破空間。而礦體比較分散時，覆蓋巖層具有比較大的差異，無法一次性的對覆蓋層進行大面積的崩落及補充，需要選擇分段的方式進行補充，這也是該工程補充的時候需要進行綜合考慮的因素，進而可以提出比較準確的方案。

3.2 覆蓋層補充厚度的確定

通過對上述情況進行具體的分析可以發現根據理論需求和自身的實際情況推導出計算覆蓋層補充厚度的相關數據，進而可以為今后采礦提供有效的數據支撐，避免在實際工作的時候由于參數的錯誤導致其實際應用的效果不理想。

根據理論知識，覆蓋層最小厚度需要和放礦時允許的最大下降漏斗垂直高度相等，根據公式表達為：

M=2a-h1

這里的M=最小覆蓋厚度；

a=進路放礦橢球體長半軸；

h1=面廢石混入頂部損失影響的調整值；

而a的計算公式為

其中，b=進路放礦橢球體短半軸；

τ=偏心率

偏心率和礦巖的流動性呈現反比例關系，即礦巖流動性越強，偏心率越小；ε為偏心率，礦巖流動性越差，這里在具體進行計算的時候取值為0.96，進而可以計算出最為合適的結果。

通過對上述的情況進行深入的分析和探討可以得出相應的取值，從而可以優化其實際應用的效果，進而可以在降低礦業開采量的同時提升自身的礦業產量，進而可以推進相關產業的發展。

3.3 覆蓋層合理塊度計算

另外，在實際施工的時候為了保證良好的放礦效果需要將覆蓋層的最小厚度設置為大于礦石的最大塊度，進而可以計算出礦山理想的覆蓋層塊度組成，從而可以優化其實際應用的效果，保證礦山放礦的順利進行。

通過對礦山的實際情況，一般礦石最大塊度為600mm，超過這個數值即為大塊，大塊量一般在10%到20%之間，可以假定采場礦石的塊度分布為正態分布，從而可以計算出相關的數值。

3.4 覆蓋層補充方案的確定與實施

在制定具體的覆蓋層補充方案的時候需要根據內部的礦體分布特點，保證補充后的覆蓋層可以滿足開采的實際需求，從而可以在最大程度上減少礦石開采時候的損失。在進行補充后的覆蓋層需要盡可能使得覆蓋層的流動速度小于礦石流動速度，并且保證在補充之后礦石品位到達選礦要求，進而可以有效地降低礦石貧化的速度，從而可以有效地提升礦石的品位以及產量，另外，在進行覆蓋層補充方案的確定與實施的時候需要嚴格的控制投入的工程量，有效地縮減具體施工的成本，從而可以降低投資費用。通過上述的分析再結合不同特點可以選擇不同的方式對覆蓋層進行補充，即頂板圍巖滿足覆蓋層要求時，爆破上盤圍巖作為覆蓋層，集中補充覆蓋層，當礦體分散時采取以表外礦為主要來源，隨采隨補的補充方式。

（1）一次性補充方案。根據上述情況進行分析，在合適的位置挖掘出一條一條人行材料運輸巷，并且在一條人行運輸巷中按照合適的距離留設一處鑿巖硐室，在室內利用扇形中深孔進行爆破圍巖，可以實現覆蓋層巖量的補充。目前，此種方式已經實現了覆蓋層的補充，進而可以優化其實際應用的效果。

（2）西部區域的補充方案。當礦體分散時，選擇覆蓋層補充以表外礦為主要來源，隨采隨補的方式進行覆蓋層的補充，將主礦體周圍的表外礦和巖石作為覆蓋層的主要來源，根據不同情況選擇不同的爆破方案完成整個水平覆蓋層的補充工作，進而可以優化其實際應用的效果，進而可以進一步完善礦山崩落法采礦工藝，使得其實際應用效果可以得到有效地發揮。

4 總結

隨著我國經濟的發展和技術水平的提升，采礦業在我國的工業發展中發揮著更加重要的作用。但是，在具體進行開采作業的時候使用崩落采礦法會導致覆蓋層消耗的現象出現，需要積極地采取合理的措施實現覆蓋層的補充，進而可以推進采礦業的順利發展，實現我國采礦工業的可持續發展。