淺孔留礦法在急傾斜薄至極薄礦脈開采中的應(yīng)用研究

張磊

摘 要：文章分析了當(dāng)前礦山開采現(xiàn)狀，以及應(yīng)用淺孔留礦法進(jìn)行開采時(shí)存在的各種問題，并結(jié)合煤礦實(shí)際，考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素，提出淺孔留礦法實(shí)施的優(yōu)化方案，力求提高回采產(chǎn)量，減少礦石貧化和損失。

關(guān)鍵詞：淺孔留礦法 急傾斜薄至極薄礦脈 開采 優(yōu)化

1引言

急傾斜煤層是地下開采時(shí)煤層傾角大于45°的煤層，一般是由于強(qiáng)烈的地質(zhì)變動(dòng)而形成的，構(gòu)造比較復(fù)雜，賦存也不穩(wěn)定，開采條件很差，難度也較大。但這種煤層開采時(shí)煤塊可以自動(dòng)下滑，方便了裝運(yùn)工作，但同時(shí)有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于急傾斜薄至極薄礦脈的開采，有人提出了淺孔留礦法的應(yīng)用。結(jié)合淺孔留礦法的具體實(shí)施過程，發(fā)現(xiàn)其伴隨著采場(chǎng)不穩(wěn)定、頂板滑落、礦石貧化、開采損失較大等問題，需要加以優(yōu)化。

2礦山開采現(xiàn)狀及存在的問題

2.1現(xiàn)狀

淺孔留礦法是空?qǐng)龇ǖ囊环N，將礦塊分為礦房和礦柱，先采礦房再采礦柱，該方法中的采礦工人可以在礦房露天工作，是自下而上分層回采礦房，使用淺孔崩落礦石，并實(shí)施局部放礦和大量放礦的步驟。該方法適用于礦石和圍巖穩(wěn)固的急傾斜薄或極薄礦體，且礦石無(wú)氧化性、結(jié)塊性和自燃性。在具體操作時(shí)，是按照礦體走向?qū)⒌V劃分成不同的礦塊，相隔5m左右，每個(gè)礦塊內(nèi)有2個(gè)采場(chǎng)，長(zhǎng)度在50m左右，高度為40m，寬度結(jié)合礦體厚度決定。采礦時(shí)是自下而上分層回采，通過爆破、局部放礦、平場(chǎng)、處理松石等步驟進(jìn)行開采。每次崩落的礦石，放掉1/3，運(yùn)走，余下2/3作為上層采礦的平臺(tái)，這樣逐漸將礦采空。

2.2存在問題

主要是：回采率低，各個(gè)礦塊、采場(chǎng)之間都留有間柱、頂?shù)字?、底柱等，給回采造成了較大的困難。安全隱患突出，開采的礦石可以自動(dòng)滑落，頂板也容易出現(xiàn)大塊滑落，給底部的人員和設(shè)備造成較大的安全隱患。礦石貧化和損失，有的工人為了追求采礦速度，使用深打孔的方式破壞上層頂板的整體性，導(dǎo)致在局部礦層出現(xiàn)采輻過寬、回采超高的問題，促進(jìn)了礦場(chǎng)的貧化；大量放礦時(shí)，頂板不穩(wěn)，容易滑落，使大量廢石混入礦石，加大了貧化率；有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)大塊的礦石卡在采場(chǎng)，下邊的回采礦石放不出，影響采礦。

3留礦法優(yōu)化方案

3.1優(yōu)化方案

針對(duì)淺孔留礦法的開采現(xiàn)狀和存在的問題，對(duì)開采方案進(jìn)行優(yōu)化，提出不留底柱和間柱的優(yōu)化方案。如圖1所示，仍然將礦塊劃分成2個(gè)礦場(chǎng)，回采完成后將相鄰采場(chǎng)天井內(nèi)的設(shè)施拆除，按照一定比例使用碎石或者塊石充填天井，形成混凝土隔離礦柱。采場(chǎng)底部和頂部不留底柱和頂柱，這樣直接開采礦石直到上中段的沿脈平巷，但為了保護(hù)采下的礦石在中段平巷穿運(yùn)，需要在這里留設(shè)一個(gè)（5-8）m X3m的底柱。

3.2具體措施

對(duì)于頂板滑落石塊的安全問題，需要保證頂板的穩(wěn)定性，因此增設(shè)2條連續(xù)木支撐墻，撐住頂梁和上下盤，形成整體性的支護(hù)。如果連續(xù)木墻的支撐力不穩(wěn)定，可以選擇混凝土梁進(jìn)行支撐，將采場(chǎng)分成3個(gè)格子，在距離路人行井15m處制作1mX1m的混凝土頂梁，長(zhǎng)度與采場(chǎng)寬度一致，整個(gè)采場(chǎng)大約需要制作14個(gè)混凝土頂梁。降低回采分層高度，降到1.4-1.8m左右，同時(shí)采輻控制在1m，并禁止超采。對(duì)于上盤不穩(wěn)定的地段，回采時(shí)要注意控制爆破，淺打孔，密布置，少裝藥，降低每次爆破的力度，但增加爆破的頻次，這樣控制上盤頂部礦石不會(huì)滑落。

圖1 優(yōu)化方案采礦圖

對(duì)于礦石的損失，采場(chǎng)內(nèi)部不留頂柱，直接回采到上一層的巷道底板，此時(shí)上一層的采場(chǎng)需要回采完畢后封閉，確保人員不會(huì)誤入，這樣可以避免安全問題的出現(xiàn)。

對(duì)于礦塊回收問題，不設(shè)置采場(chǎng)間柱，將前一個(gè)采場(chǎng)的順路人行井，使用碎石或塊石進(jìn)行填充，形成采場(chǎng)之間的隔離礦柱，并保持向上延伸。將前一個(gè)采場(chǎng)的順路井進(jìn)行填充，撤掉人行梯和平臺(tái)之后，在上層巷道攪拌碎石混凝土灌到順路井中，形成隔離礦柱。通過對(duì)已開采完采場(chǎng)的利用，為下一個(gè)采場(chǎng)的開采準(zhǔn)備支架平臺(tái)。

在采場(chǎng)底部設(shè)置人工假巷和混凝土漏斗，分段設(shè)置，厚度在0.5-1m，采場(chǎng)不施工時(shí)拉底巷，在沿脈運(yùn)輸巷中打第一次孔，上向垂直，深度為1.7m左右，爆破之后，清理部分礦石，上向開鑿第二次孔，深度為1.7m左右，這個(gè)孔不爆破。分段構(gòu)建混凝土假巷和漏斗，直到采場(chǎng)假底構(gòu)建完畢。之后爆破第二次孔，崩落的煤塊放出1/3，留下2/3作為下一開采的平臺(tái)，平整好工作面，繼續(xù)采礦，直到開采完畢。

假底構(gòu)建機(jī)械化作業(yè)，因?yàn)樵擁?xiàng)工作強(qiáng)度大，時(shí)間長(zhǎng)，成本高，因此選擇機(jī)械化作業(yè)線，構(gòu)建人工假底。在施工的沿脈運(yùn)輸巷挑高到3.5m，采完礦后，架設(shè)鋼模板、木模板并設(shè)置鋼筋網(wǎng)，然后使用混凝土攪拌泵攪拌的混凝土澆筑，進(jìn)行混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)，之后就形成混凝土假底。

4采礦方法優(yōu)化對(duì)比分析

優(yōu)化方案主要是對(duì)原施工方案進(jìn)行底柱、頂柱和間柱等的處理，不需要實(shí)施特別大和復(fù)雜的工程，而是借助前一次采場(chǎng)的有利位置，將采完的天井做成原來方案中的各種支柱，這樣不僅能夠增加回采率，也在一定程度上降低了施工難度，提高了施工和開采效率，進(jìn)而提高開采量。

對(duì)于優(yōu)化方案的對(duì)比分析，主要是從回采率、出礦量、單位出礦成本、產(chǎn)值、總成本和毛利潤(rùn)等方面進(jìn)行對(duì)比分析，分析優(yōu)化前后兩種施工方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。基本上說，優(yōu)化方案之后，同一個(gè)采場(chǎng)的回采率要高于優(yōu)化前，出礦量高于優(yōu)化前，單位出礦成本稍高于優(yōu)化前、產(chǎn)值、總成本和毛利潤(rùn)都要高于優(yōu)化前，但總結(jié)優(yōu)化前后方案的性價(jià)比，會(huì)發(fā)現(xiàn)優(yōu)化方案相比之前的方案性價(jià)比要高，施工單位的總體利潤(rùn)要高一些，而且安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)于急傾斜薄至極薄礦脈的開采，現(xiàn)在廣泛使用淺孔留礦法，但該方法伴隨著采場(chǎng)不穩(wěn)定、頂板滑落、礦石貧化、開采損失較大等技術(shù)和安全問題，因此需要對(duì)該方法進(jìn)行優(yōu)化，提出經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上均可行的優(yōu)化方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋甫，周益龍，江飛飛.淺孔留礦法在急傾斜薄至極薄礦脈開采中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015，（6）：32-33+36.