地下礦山多夾層難采礦體礦廢分離協(xié)同采礦方法研究

韋才壽 牛文靜 潘桂海

（1.南寧學院土木與建筑工程學院，廣西南寧530200；2.東北大學深部金屬礦山安全開采教育部重點實驗室，遼寧沈陽110819；3.北京礦冶科技集團有限公司，北京100160）

隨著地下礦山開采技術的快速發(fā)展，復雜難采礦體逐漸成為一種具有開發(fā)潛力的優(yōu)勢資源，國家自然科學基金委在《未來10年中國學科發(fā)展戰(zhàn)略》中將復雜難動用礦體的安全、高效開采作為研究的熱點與難點問題［1］。多夾層礦體作為一種復雜難采礦體，具有較高的開采經濟價值，但若采用傳統(tǒng)方法對其進行回采，存在生產效率低、礦石損失或貧化率高、礦體間擾動劇烈、夾層穩(wěn)定性處理困難等諸多問題。

針對多夾層礦體難以高效開采的問題，近年來眾多學者進行了深入研究，結合礦體具體賦存特點相繼提出了多種高效采礦方法。具有代表性的有：羅周全等［2］從云錫某礦段的實際開采技術條件出發(fā)，提出了深孔合采井下礦廢分離連續(xù)采礦法，該方法針對礦巖易分離特點的礦體具有較高的適用性，且取得了較好的經濟效益；曾慶田等［3］結合大紅山銅礦分支復合、夾層多的開采技術條件，進行了采礦方法研究和出礦工藝優(yōu)化，提出了“合采分出”的采礦工藝，有效解決了出礦隔層易垮落和出礦品位降低的突出問題，但該方法采用下向式回采在夾層廢石覆蓋進行放礦，對礦廢的有效分隔性較差，廢石易混入礦石中，且對出礦控制要求很高；李朝暉［4］針對大姚銅礦凹地直礦床多層緩傾斜難采礦體的開采條件，提出了一系列采礦方法和采空區(qū)處理技術，但對于較薄夾層采用保留一定厚度的礦體進行護頂，礦石損失率較大；楊守濤［5］針對山東某鐵礦極厚傾斜多夾層礦體的開采條件，采用上向水平分層充填法進行開采，對多夾層礦體進行了有效開采，但缺乏有效的礦廢分離措施，使得充填開采成本較高。

為更有效地解決多夾層礦體的開采技術難題，本研究在“無廢開采”和“協(xié)同開采”理念指導下，結合多夾層水平—緩傾斜和傾斜—急傾斜兩種典型礦體的開采條件，進行礦廢分離協(xié)同采礦方法研究，為實現該類難采礦體安全、高效、綠色開采提供有益參考。

1 多夾層難采礦體礦廢分離協(xié)同采礦方法

1.1 技術難點

礦體夾層指夾于礦體（層）內部和處于緊鄰礦體（層）之間的廢石，包括低于邊界品位的含礦巖石，夾層的存在導致礦體的連續(xù)性受到破壞，礦體開采難度增大。目前對于多層夾層礦體的開采，主要根據夾層厚度采取不同的開采思路：對于較薄夾層，將礦廢全部采出；對于較厚夾層，則采取采出礦體保留夾層的方式［6］。無論采用礦廢全采或只采礦體保留夾層的方式，都存在較為突出的問題：

（1）將夾層和礦體全部采出，需對礦石、廢石進行單獨出礦，搬運和處理廢石浪費大量能耗。此外，礦廢混采將大幅度降低礦石品位，增大貧化率，給選礦帶來難度，提高尾礦處理成本，降低企業(yè)經濟效益，并對地表環(huán)境造成影響。

（2）保留夾層只采礦體，難以實現連續(xù)開采，開采留下較薄夾層安全穩(wěn)定性較差，存在較大安全隱患，有時為維護夾層的穩(wěn)定性還必須保留一定厚度的礦體，致使礦石損失率增大。此外，多夾層礦體礦廢分別獨立開采時，各層礦體間采動影響嚴重［7］，并且較薄礦體開采采準切割工作量大，采場生產能力不高。

基于上述分析，本研究認為在保證礦體安全高效開采的前提下，實現礦石和廢石高效、經濟地在采場內進行分離，最大限度減少廢石排出采場，是解決多層礦體開采技術難題的有效途徑。

1.2 礦廢分離協(xié)同采礦法理論基礎

隨著國民經濟快速發(fā)展，礦業(yè)正在朝向安全高效無廢綠色的方向發(fā)生變革，一些新興的采礦技術理念不斷涌現出來，如“無廢開采”、“綠色開采”、“采礦環(huán)境再造”、“協(xié)同開采”等，為實現礦業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展提供了理論指導。

“無廢開采”就是在礦產資源開發(fā)過程中最大限度地減少廢料的產出、排放，提高資源的綜合利用率，減輕或杜絕對環(huán)境的負面影響，通過提高資源綜合利用程度、實現廢料產出最小化和廢料資源化、研究高技術水準的特殊采礦方法等多個途徑去實現。目前在世界范圍內，各國已紛紛對無廢生產工藝給予極大重視，使礦產資源開發(fā)及礦區(qū)發(fā)展逐漸步入可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)之路［8-9］。

“協(xié)同開采”是陳慶發(fā)教授于2009年提出的一種全新的采礦技術理念［10］，此后對其定義進行了不斷修訂和完善［11-12］。其基本定義可簡述為：礦山開采全過程中資源開采行為與災害處理行為及其他技術行為的合作、協(xié)調與同步，使得礦山開采系統(tǒng)輸出較高的協(xié)同效應。該理念自問世以來，已逐漸得到業(yè)內不少學者和工程技術人員的認同［13］，為解決各類復雜難采礦體的開采技術問題提供了新思路，2009—2018年國內有十余種協(xié)同采礦方法問世［14-21］。

1.3 礦廢分離協(xié)同采礦方法

針對多夾層礦體的開采技術難題，本研究以“無廢開采”、“協(xié)同開采”理念為指導，提出多夾層復雜難采礦體礦廢分離協(xié)同采礦方法。該方法的主要技術思路是將擬采多層礦體和夾層作為一個整體進行開采設計，在開采過程中先采下部礦體，利用下部礦體開采形成的空區(qū)作為廢石堆放和上部礦體大規(guī)模爆破的自由空間，并采取有效措施對礦石和廢石在采場內進行高效分離，最大限度較少廢石排出采場，空區(qū)內的廢石直接作為充填材料，將來有條件還可作為礦石放出重新利用。礦廢分離協(xié)同采礦方法在實現大規(guī)模開采的同時，能有效降低廢石運輸成本和礦石損失貧化率，有效解決夾石層維護困難的技術難題，有助于實現多夾層礦體安全、高效、綠色開采［22］。

礦廢分離協(xié)同采礦方法的實施過程可根據礦體的不同開采技術條件表現出不同的形式。由于礦體傾角影響到礦石和廢石在采場內的運搬方式，因而對應的礦廢分離方式也不同，可見，礦體傾角是采礦方法選擇影響最大的因素。本研究針對不同傾角礦體開采作業(yè)提出了針對性的技術路線，如圖1所示。

1.4 礦廢分離協(xié)同采礦方法技術要求

（1）需做好探礦勘察工作，明確礦體和夾層的界限，充分論證該方法適用的礦體開采條件，包括礦體形態(tài)、夾層厚度、夾層數量等。

（2）需要根據礦巖邊界提高鑿巖、裝藥、爆破作業(yè)精細度。

（3）需重視礦廢分離作業(yè)環(huán)節(jié)，根據情況進行廢石表層處理，如進行廢石表面高度標記、表層快速硬化、鋪灑標志性物質、鋪設隔離層、設立隔墻等，礦廢分離作業(yè)對于防止出礦時混入過多廢石致使貧化率增大或者礦石未能完全放出使得損失率增大影響重大。

（4）采場底部結構設計必須有利于采用高效的出礦設備進行出礦，如鏟運機，裝載機等。

2 新采礦方法具體實施思路

為實現多夾層礦體安全、高效、綠色開采，本研究根據礦廢分離采礦方法的基本技術思路，并結合水平—緩傾斜和傾斜—急傾斜兩種不同傾角礦體的特點，分別對具體開采實施思路進行闡述。

2.1 多夾層水平—緩傾斜礦體開采

（1）對擬開采礦體做好充分勘探，明確礦巖邊界，對礦體和夾層厚度、傾角、圍巖穩(wěn)定性等開采技術條件進行充分論證，將多夾層礦體作為一個厚大礦體進行開采，將礦體沿走向劃分為多個盤區(qū)，盤區(qū)內劃分多個礦塊，根據頂板極限暴露面積確定礦塊尺寸。

（2）采用傳統(tǒng)的空場法對最底層礦體進行回采，留下規(guī)則排列的點柱或連續(xù)礦柱，礦柱間距、大小需能夠確保頂板在無需支護的情況下保持穩(wěn)定，底部礦體開采留下的采空區(qū)為夾層和上層礦體開采創(chuàng)造鑿巖和爆破的自由空間。

（3）采用鑿巖臺車鉆鑿上向平行中深孔，炮孔貫穿上部夾層及礦體，爆破作業(yè)時根據廢石夾層（礦層）厚度控制裝藥深度，先將夾層全部崩落，崩下的廢石留在采場內。

（4）采用鏟車等無軌化設備對崩落的廢石進行快速整平，并形成鏟運機出礦斜坡，作業(yè)空間高度不夠時，可運出一部分廢石；而后采取有效措施對廢石表層進行處理，形成礦廢有效分離的界線，以防止出礦時混入過多廢石致使貧化率增大或者礦石未能完全放出使得損失率增大。

（5）利用下層礦體及崩落夾層形成的空間作為上層礦體回采的爆破自由面，根據下部空間高度和礦石松散系數計算出可崩落的礦體高度，對上層礦體實施大規(guī)模崩礦，崩礦后采用高效大型機械設備進行大規(guī)模出礦，如圖2所示。

（6）若上部為兩層或兩層以上相距較近的礦體，可按照以上思路進行逐層回采，但需要考慮鑿巖和出礦的順序，保證留有一定高度的廢石和礦石作為裝藥作業(yè)平臺。

（7）礦石全部運出后，崩落夾層產生的廢石留在采空區(qū)，實現礦廢分離。

2.2 多夾層傾斜—急傾斜礦體開采

（1）做好擬開采礦體勘探工作，明確礦巖界線，將夾層及其上下盤相鄰的礦體作為一個連續(xù)的厚礦體進行回采，礦塊沿礦體走向布置。因采用下向深孔鑿巖，采用球狀藥包進行爆破（VCR 法），留有頂柱、間柱、底柱，礦柱尺寸根據具體情況確定。

（2）布置階段運輸巷道、裝礦橫巷、鑿巖硐室；將階段運輸巷道布置在上盤圍巖中，沿走向每隔一定距離布置一個裝礦橫巷，裝礦橫巷貫穿兩層礦體底部；各層礦體進行獨立拉底，底部結構為塹溝結構或平底結構，采用鏟運機出礦，如圖3（a）所示。

（3）采用潛孔鉆機鑿平行于礦體傾角的下向大直徑平行深孔，礦體部分鑿穿底部拉低頂板，夾層部分的炮孔深度需要通過計算確定，以保留一定高度的夾層作為擋墻高度，既能將廢石全部堆積在下盤采空區(qū)內，但又不能過高，否則，會使上盤礦石過多殘留在空區(qū)內。

（4）先回采下盤礦體，采用球狀藥包進行裝藥爆破，自下而上分層崩礦，采用鏟運機出礦，每次出礦40%左右的礦量，待整個采場回采結束后大量出礦，如圖3（b）所示。下盤礦體采場出礦結束后，立即將上下盤礦體之間的裝礦橫巷封閉，而后利用采空區(qū)作為自由面一次性側向崩落夾層，崩下的廢石全部堆放在下盤采空區(qū)內。

（5）夾層崩落后回采上盤礦體，首采用自下而上分層崩礦方式崩礦，采下礦石全部放出，一直回采到達夾層擋墻高度位置；回采上盤礦體前，可先采用膠結材料對廢石表面進行快速硬化，以有效減少混入礦石中的廢石量，降低礦石貧化率。

（6）利用下盤礦體和夾層形成的采空區(qū)作為自由面和補償空間，對上盤剩余的礦體采用微差爆破方式進行一次性大規(guī)模側向崩礦；而后從底部進行大量出礦，崩下的廢石全部保留在空區(qū)內，如圖3（c）所示。

3 新采礦方法適用條件及協(xié)同度分析

3.1 基本適用條件

（1）對于多夾層水平或緩傾斜礦體開采，人員和機械需要進入采場內作業(yè)，要求礦巖中等穩(wěn)固以上，回采過程中頂板無需支護，保證作業(yè)安全。礦巖邊界明顯，礦體和夾層產狀及厚度變化幅度不大，有利于夾層和礦體分別進行爆破作業(yè)。

（2）對于多夾層傾斜—急緩傾斜礦體開采，要求圍巖中等穩(wěn)固以上，才能減少大量放礦過程中圍巖冒落混入礦石的廢石量，降低貧化率，避免出現大塊度廢石垮落影響底部出礦。要求階段內礦體、夾層的傾角和厚度變化不大，礦巖邊界清晰，有利于礦體和夾層分別進行爆破作業(yè)。

（3）新采礦方法要滿足經濟性要求，由于崩落夾層需要消耗一定的經濟成本，當夾層較薄時，崩落夾層的成本較低，新采礦技術優(yōu)勢明顯；而當夾層厚度較大時，崩落夾層將大幅度提高爆破成本，但較厚夾層的穩(wěn)定性維護難度和成本降低。因此，在實踐中需要結合礦山開采實際情況綜合確定經濟合理的夾層厚度。

3.2 礦體與夾層形態(tài)關系協(xié)同效應及其協(xié)同度

3.2.1 多層水平—緩傾斜礦體最優(yōu)協(xié)同厚度關系

礦體和夾層厚度之間的關系對于該類礦體的礦廢分離效果起到關鍵影響作用。本研究分析認為最優(yōu)協(xié)同厚度關系可表示為：自下而上高效有序采出各層礦體，崩下廢石無需搬運出采場，實現采場內礦廢完全分離，同時也無需從場外運入廢石。具體來說：底層礦體回采結束后能直接采用鑿巖臺車鑿上向中深孔，每層夾層崩落后直接堆放在下部空區(qū)，經整平后，其上部空間高度即可滿足回采上層礦體的裝藥臺車作業(yè)要求，而且不超過最大安全作業(yè)高度。

本研究針對3 層礦體2 層夾層的情形（圖4）進行進一步闡述。設各礦體和夾層的傾角相同，各層礦體的真厚度分別為H1、H2、H3，夾層真厚度分別為h1、h2，回采作業(yè)最低高度為Hd，最大安全作業(yè)高度為Hg，廢石松散系數為K，根據最優(yōu)協(xié)同厚度關系有下式成立：

3層以上礦體的厚度關系可以此類推。

當礦體和廢石厚度無法滿足最優(yōu)協(xié)同厚度關系時，則需將一部分廢石運出采場或者從場外運輸一定量廢石進行充填才能繼續(xù)上采。無論運進或運出廢石，均會增大運輸成本，降低生產效率，降低新方法的適用性。

基于上述分析，可用“崩落廢石總量與廢石運輸量之差與崩落廢石總量的比值”來表征該類礦體礦廢分離協(xié)同度T，

式中，T為礦廢分離協(xié)同度，%；Mb為崩下廢石總量，t；My為廢石運輸總量，為運進和運出廢石量之和，t。

分離協(xié)同度越高，說明新方法的適用性越高，反之，則越低。當采出廢石量全部被運出，T值為0，說明礦廢完全分采；當充填廢石量越大，T越小，甚至為負值，則基本屬于充填式開采，表示夾層厚度相對于礦體厚度很小，可進行礦廢混采。

3.2.2 多層傾斜—急傾斜礦體未爆破夾層最優(yōu)協(xié)同高度

對于多層急傾斜礦體開采，未爆破夾層留設的高度對于能否實現礦廢有效分離起關鍵作用，夾層留設高度過大，會擋住一部分上盤礦石無法放出，致使礦石損失率增大；留設高度過低，混入礦石中的廢石量增加，會使得貧化率增大。因此，需從理論上推導出未爆破夾層最優(yōu)協(xié)同高度的計算公式，并確定夾層鉆孔深度。礦體和夾層相關參數關系見圖5。

設廢石松散系數為K，底柱不回收礦體和殘留礦石體積占整個底柱體積的比例為Kv，若崩落夾層（虛線部分）產生的廢石全部堆放在下盤礦體的空區(qū)內，可依據等體積基本假設進行公式推導，因沿走向的長度一致，等體積則可簡化為剖面圖上等面積計算，則有：

由式（3）可得：

根據三角形正弦定理，在ΔABC（圖5）中有下式成立：

進而可得：

綜合式（5）和式（6）可得圖5中ΔABC面積為

將式（7）代入式（4）可得：

則夾層鉆孔長度L為

由式（8）可知，未爆破夾層最優(yōu)協(xié)同高度受下盤礦體和夾層傾角、下盤礦體和夾層水平厚度、廢石松散系數、廢石自然安息角、底部結構等因素綜合影響。

采用新采礦方法對于該類礦體進行開采時，嚴格意義上只要留設足夠高的夾層，廢石即可全部保留在采場內，不宜以廢石運輸量評價其適用性。其最大特點是在回采上盤礦體時能協(xié)同利用下盤空區(qū)作為自由爆破空間，對一定高度的礦體進行大規(guī)模崩礦?；谠撎攸c，多層傾斜—急傾斜礦體礦廢分離協(xié)同度T可表示為，

由式（10）可知，當未爆破夾層高度h越小時，T值越大，說明上盤礦體能進行大規(guī)模崩礦的高度大，分層爆破的高度越小，回采效率就越高，本研究方法優(yōu)勢就越顯著。

4 工程案例

4.1 云南某銅礦多層緩傾斜礦體

云南某銅礦礦床屬典型的多層緩傾斜難采礦體，多層狀產出（1～3 層）；礦體和圍巖中等穩(wěn)固；礦石以石英砂巖為主，圍巖為紫色砂巖和泥質砂；礦石硬度系數f=10～12，圍巖砂巖f=10～12，泥巖f=6～8；礦石密度為2.66 t/m3，圍巖密度為2.64 t/m3；礦巖完全松散系數為1.6。因礦體埋藏深不適合用充填采礦方法開采，礦山針對不同礦體的賦存條件采用多種采礦方法，對于單層礦體多采用留礦采礦法；雙層礦體多采用淺孔雙分層空場房柱法，夾石層管理復雜；對于3層或3 層以上礦體，直接將夾層作為礦石全部混采，導致貧化率增大。

礦山某礦段為3層礦體，礦體厚度自下而上分別為3.8 m、5 m、4 m；夾層厚度分為2 m、3.5 m；礦體和夾層傾角基本一致，厚度變化不大。設礦山所用鑿巖臺車和裝藥臺車最低作業(yè)高度均為3 m，安全作業(yè)最大高度為6 m。采用礦廢分離協(xié)同采礦方法對上述礦段進行了回采設計，具體思路為：

（1）采用傳統(tǒng)全面法開采第1 層礦體，空間高度為3.8 m；采用鑿巖臺車向上鑿巖平行中深孔至第3層礦體。

（2）采用裝藥臺車裝藥崩下第1 夾層，根據礦石松散系數算出廢石高度為2×1.6=3.2 m，空間高度為3.8+2-3.2=2.6 m，小于最低作業(yè)高度3 m，需要運出0.4 m厚的廢石，方可達到3 m作業(yè)高度。

（3）對廢石表面整平并做分離處理，而后對第2層礦體分次爆破，第1次爆破高度為2 m，礦石全部運出，作業(yè)高度為5 m；第2次爆破3 m，上部空間高度為3.2 m。

（4）以礦石為作業(yè)平臺對第2 層夾層進行裝藥，裝藥作業(yè)完成后全部將礦石運出，空間高度為8 m；崩下第2 層夾層，廢石厚度增加5.6 m，上部空間高度達5.9 m，滿足安全作業(yè)高度。

（5）對廢石表面整平并做分離處理，對第3 層礦體一次性裝藥爆破，礦石全部運輸采場。

在上述過程中，需要從采場內運出廢石厚度0.4 m，無需從場外運廢石充填，總運輸廢石厚度為0.4 m，崩落下廢石總厚度為1.6×（2+3.5）=8.8 m。因廢石量可通過厚度換算得出，則可根據式（2）間接計算出廢石分離協(xié)同度：

由計算結果可知：礦廢分離協(xié)同度很高，說明該礦段非常適合采用新方法進行開采，可在實現大規(guī)模高效開采的同時，還可以將約8.4 m 厚的廢石保留在采場內。按每個采場規(guī)模為沿傾向斜長40 m，沿走向50 m 計算，保留在采場內廢石量約2.7 萬t，可大幅度降低廢石運輸成本和廢石處理成本，具有非?？捎^的經濟效益和環(huán)境效益。

4.2 貴州某磷礦急傾斜兩層礦體

貴州某磷礦位于川黔南北構造帶上，為大型沉積磷礦巖礦床，某礦段內同時賦存兩層礦體，礦層產狀與巖層基本一致，傾角為80°；下盤礦體平均厚約11 m，礦石硬度系數f=6～8；上盤礦體平均厚17 m，礦石f=8 ～10，兩礦層均屬中等穩(wěn)固，礦層直接頂板和直接底板穩(wěn)固性較好；兩礦層間有一穩(wěn)定夾層，由含磷白云巖和硅質團塊磷塊巖兩部分組成，平均厚度約3 m，礦巖完全松散系數為1.6，自然安息角約為45°。由于夾層及頂底板廢石中所含礦物成分對選礦回收指標影響較大，因此采礦過程中需嚴格控制礦石貧化。目前礦山采用大直徑深孔或中深孔階段空場嗣后充填采礦法開采，階段高度為70 m，底柱厚15 m，采場高度55 m，采用塹溝式底部結構，礦石采用電動鏟運機出礦。對于夾層處理可根據厚度情況采用預剔除或礦廢混采方式；夾層預剔除受巖石夾制作用爆破困難，需采用分段爆破，效率較低，崩下廢石需全部運出采場；礦廢混采則會導致礦石貧化率增大。采用本研究礦廢分離協(xié)同采礦方法對該礦床進行了開采設計，具體思路為：

（1）礦房、礦柱布置方式與礦山采用的大直徑深孔嗣后充填采礦方法不變，即按15 m 寬垂直礦體走向方向依次布置，長為礦體厚度（含夾層），在上部階段布置大孔鑿巖硐室，分別對兩礦體進行拉底水平布置塹溝受礦硐室，礦體部分采用潛孔鑿巖臺車從鑿巖硐室底板向下鑿平行深孔至受礦硐室頂板，夾層炮孔長度L按步驟（2）確定，炮孔角度與礦體傾角一致。

（2）未爆破夾層高度計算。因底柱礦量不回收，Kv取0.7，將相關參數代入式（8），可計算出未爆破夾層高度h= 21．1 m，根據式（9）計算出夾層炮孔長度L= 49．7 m。

（3）首先采用VCR 法對下盤礦體進行分段下向大量崩礦，礦石全部運出；然后一次性側向崩落廢石，廢石全部堆積在空區(qū)內，采用速凝漿料對廢石表面進行膠結處理。

（4）分兩步對上盤礦體進行回采，第1 步先將受礦硐室往上6.1 m 高的礦體崩落，并將礦石全部運出；第2 步首先利用下盤的空區(qū)作為爆破補償空間，采用微差爆破方式對剩余部分礦石一次性側向崩落，然后大規(guī)模出礦，最后采用充填料對空區(qū)進行充填。

上述開采設計思路有效解決了傳統(tǒng)采礦方法中先剔除夾層過程中存在因巖石夾制作用致使爆破困難的問題，利用超出底柱6.1 m 高的夾層擋住廢石，廢石基本不需運出采場，每個采場廢石運輸量減少約6 500 t（圍巖密度按2.64 t/m3計算），上盤可一次性崩礦的高度為48.9 m。根據式（10）可計算出礦廢分離協(xié)同度達88.9%，說明新采礦方法具有很高的適用性，既能有效提高回采效率，又能有效降低礦石貧化率和廢石運輸成本，與傳統(tǒng)采礦方法相比具有一定的優(yōu)勢。

5 新采礦方法評價及應用前景

5.1 新采礦方法評價

（1）本研究提出的礦廢分離協(xié)同采礦方法，利用下部礦體開采留下的空間作為上部礦體回采的自由空間，有助于減少上部礦體采準切割工作量，實現礦體連續(xù)開采，大幅度提高采場生產能力，將不利因素轉變成有利因素。

（2）在采場內實現礦廢分離，充分利用礦體回采留下的空區(qū)堆放廢石，實現廢石不出或少出采場，大幅度降低廢石搬運和處理成本，有效降低礦石貧化率，有利于保護地表環(huán)境，推進綠色礦山建設。

（3）該方法有助于解決只采礦體保留夾石層頂板管理難題，能有效防止夾層大面積垮落造成沖擊地壓等災害事故發(fā)生，同時減少為維護夾層穩(wěn)定而保留礦體造成的礦石損失。

（4）保留在空區(qū)內的夾層廢石含有一定的品位，隨著資源消耗和選礦技術提高，當廢石中的有用礦物含量達到經濟品位時，可直接將廢石直接放出進行資源二次開發(fā)利用。

（5）需要做好探礦勘察工作，充分論證新方法的適用性，此外，鑿巖、裝藥、爆破作業(yè)精細度要求較高，還需做好礦廢分隔作業(yè)等工作。

5.2 應用前景

（1）隨著我國經濟快速發(fā)展，優(yōu)質礦產資源逐漸開發(fā)殆盡，大量難采礦體成為開發(fā)利用的重要目標，如何實現多夾層復雜礦體安全、高效、經濟開采，是許多礦山企業(yè)面臨的重大問題。傳統(tǒng)采礦方法因存在的技術缺陷已經無法滿足生產需要，亟需進行采礦技術變革和創(chuàng)新。目前，本研究提出的礦廢分離協(xié)同采礦方法在工程實踐中尚未得到大量應用，但因其具有較明顯的技術優(yōu)勢，在多夾層復雜礦體安全、高效、經濟開采方面具有較好的應用前景。

（2）隨著礦山機械裝備朝著智能化、數字化、無人化方向快速發(fā)展，將來各種適用于多層復雜難采礦體開采的裝載、鑿巖、裝藥等先進裝備會被礦山廣泛使用；高智能先進裝備的多環(huán)節(jié)配合使用，將會不斷提高礦廢分離協(xié)同采礦方法的適用性，有助于促進該方法推廣應用。

（3）隨著我國對生態(tài)環(huán)境保護越來越重視，對礦山環(huán)境的保護要求越來越高，礦廢分離協(xié)同采礦方法有助于減少廢石排出地表，有利于地表環(huán)境保護和綠色礦山建設。

6 結 論

（1）在“無廢開采”和“協(xié)同開采”理念指導下，結合多夾層礦體的開采技術難題，提出了多夾層礦體礦廢分離協(xié)同采礦方法，并對兩種典型傾角多夾層礦體的具體開采實施思路進行了設計。

（2）對新采礦方法的適用條件進行了分析，從理論上建立了多夾層水平—緩傾斜礦體的最優(yōu)協(xié)同厚度關系，推導了多夾層傾斜—急傾斜礦體未爆破夾層最優(yōu)協(xié)同高度計算公式，并對兩種類型礦體的礦廢分離協(xié)同度進行了定義，量化表征了該方法的適用性。

（3）以云南某銅礦多層緩傾斜礦體和貴州某磷礦急傾斜兩層礦體為例，分別闡述了該方法的具體應用設計思路。該方法與傳統(tǒng)采礦方法相比在減少廢石排放、降低礦石貧化損失率、提高回采效率等方面具有一定的優(yōu)勢。

（4）新方法有助于解決多夾層復雜礦體開采技術難題，對于實現礦體安全、高效、綠色開采有一定的參考價值，有較好的推廣應用前景。