不穩(wěn)圍巖緩傾斜薄礦體采礦方法的探討

施運(yùn)剛

（廣西壯族自治區(qū)河池市建筑工程公司大新分公司，廣西 崇左 532315）

經(jīng)過長時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐，傳統(tǒng)的采礦方法會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)地下資源，礦石損失率較高，會(huì)消耗大量的坑木，具有較大的勞動(dòng)強(qiáng)度；若不能及時(shí)處理采空區(qū)，很可能影響后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)的安全性。采礦人員利用直接頂板與老頂?shù)姆€(wěn)固性，研發(fā)出了新型的采礦方法?；诖?，對于不穩(wěn)圍巖緩傾斜薄礦體采礦方法的探究擁有著重要意義。

1 傳統(tǒng)礦體的錳礦開采方法

傳統(tǒng)的采礦方法具有較為簡單的采場結(jié)構(gòu)與工藝過程，不會(huì)耗費(fèi)過多的坑木，具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)效率，因此得以廣泛推廣；其采場結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為階段斜長約為20m，根據(jù)礦體的實(shí)際走向劃分礦房、礦柱。礦房的寬度通常在50m左右，礦柱的寬度通常為2m，底柱斜長與采場頂柱長度通常為3m左右。采切工程的設(shè)計(jì)布置情況為切割上山、礦石溜子、拉底巷道、運(yùn)輸平巷，在采場作業(yè)進(jìn)程中，首先在礦房中央開展切割開掘作業(yè)，將上部回風(fēng)巷道與下部運(yùn)輸平巷接通，由下至上逐次開展切割上山作業(yè)，并沿兩側(cè)進(jìn)行回采作業(yè)，使用鑿巖設(shè)備鉆出1m左右的淺眼，使用三排梅花形設(shè)置工作面炮眼，并向其中安裝爆破炸藥[1]。在采場的搬運(yùn)作業(yè)進(jìn)程中，主要使用人工作業(yè)或小電機(jī)車將礦石搬運(yùn)至卸礦點(diǎn)；在頂板控制進(jìn)程中，主要借助采場頂?shù)字刂祈敯濉?/p>

2 傳統(tǒng)采礦方法存在的主要問題

2.1 小倉房采礦法

小倉房采礦法需要保留頂板、護(hù)頂框以及采場底頂柱，因此具有較高的礦石損失率，部分時(shí)候損失率甚至?xí)^50%，極大浪費(fèi)地下資源。在采場回采作業(yè)進(jìn)程中，小倉房采礦法需要架設(shè)木支護(hù)，消耗大量的坑木，增大支護(hù)作業(yè)強(qiáng)度。與此同時(shí)，頂板不夠平整、梁頭過長、受力不均、接觸不夠緊密，容易導(dǎo)致木支護(hù)斷裂；在爆破作業(yè)時(shí)，木支護(hù)可能出現(xiàn)支架損壞問題；待完成采礦作業(yè)后,由于空場區(qū)域與頂板沒有進(jìn)行處理，很可能產(chǎn)生大范圍的采空區(qū)，若長時(shí)間不對采空區(qū)進(jìn)行處理，可能會(huì)給后續(xù)的回采作業(yè)帶來困難。

2.2 長壁崩落法

對于不穩(wěn)圍巖傾斜礦體，礦塊可采取長壁崩落法進(jìn)行開采；但該方法未產(chǎn)生預(yù)期效果且會(huì)威脅生產(chǎn)安全。具體問題體現(xiàn)為：第一、長壁崩落采礦法所使用的直接頂板容易出現(xiàn)脫落，尤其是在面對不易充填且厚度不大的采空區(qū)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大面積的空場，嚴(yán)重危害空區(qū)的生產(chǎn)安全；第二、技術(shù)人員需要借助爆破工程強(qiáng)制崩落頂板，這在一定程度上增加了材料消耗以及回采作業(yè)成本；第三、長壁崩落法會(huì)加大采場工作量，增強(qiáng)勞動(dòng)強(qiáng)度，降低回采作業(yè)強(qiáng)度以及勞動(dòng)生產(chǎn)率。

3 不穩(wěn)圍巖緩傾斜薄礦體采礦方法

3.1 房柱分采充填法

傳統(tǒng)的采礦方法很難適應(yīng)現(xiàn)形勢下的采礦作業(yè)。從礦石供應(yīng)以及資源消耗層面，研究人員深入探究了錳礦開采方法，具體從老頂與直接頂板的穩(wěn)固性角度出發(fā)，充分借助礦體老頂穩(wěn)固的先天優(yōu)勢，將直接頂板不穩(wěn)固的現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣拈_采環(huán)境，進(jìn)而探究出適宜的采礦方法。根據(jù)上述思路，在研究、試驗(yàn)、應(yīng)用圍巖不穩(wěn)礦體緩傾斜猛礦的采礦方法時(shí)，應(yīng)將直接頂板崩落，進(jìn)行采空區(qū)充填作為主要的研究方向；根據(jù)錳礦的實(shí)際情況，探究適宜的采礦方案。

房柱分采充填法主要適用于厚度較大、直接頂板不夠穩(wěn)固的緩傾斜錳礦。該種采礦方法的特點(diǎn)在于根據(jù)礦體的實(shí)際走向?qū)⒌V柱、礦房進(jìn)行劃分。在礦房的回采作業(yè)中，利用直接頂板不穩(wěn)固的特點(diǎn)，對采空區(qū)進(jìn)行充填。在開展礦體回采作業(yè)時(shí)，其采場結(jié)構(gòu)為礦柱寬度約為3m、礦房寬度約為10m、階段斜長約為50m、階段礦柱斜長約為7m。在開展采集布置作業(yè)時(shí)，重點(diǎn)設(shè)置階段運(yùn)輸平巷、脈內(nèi)平巷、切割上山。該種采礦方法的采礦順序?yàn)檫M(jìn)一步增強(qiáng)回采作業(yè)強(qiáng)度，同時(shí)開展多房多階段的回采作業(yè)；在實(shí)際的回采作業(yè)進(jìn)程中，根據(jù)錳礦的實(shí)際條件，設(shè)置采礦順序。第一種采礦順序的特點(diǎn)在于，首先在礦房中央進(jìn)行切割槽開掘作業(yè)，再開展直接頂板的崩落作業(yè)，并順次對直接頂板礦體進(jìn)行開采。第二種采礦順序確保切割槽在中央形成后，在直接頂板的兩側(cè)對采空區(qū)進(jìn)行充填，然后開展礦井回采作業(yè)，該種采礦作業(yè)順序適用于較為穩(wěn)固的老頂以及厚度較小的直接頂板的礦體。第三種采礦順序設(shè)置，從礦房的兩側(cè)開展切割作業(yè)，并順次進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，該種采礦順序適合較厚的直接頂板，需要礦房具有一定的回采強(qiáng)度。

采場封礦作業(yè)包括使用切割上山作業(yè)方式將直接頂板崩落，在礦房兩側(cè)對礦體與直接頂板之間進(jìn)行封采作業(yè)。為避免直接頂板出現(xiàn)安全事故，在作業(yè)進(jìn)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循先開采直接頂板、后開采礦體的作業(yè)順序；若礦體處于較緩的傾斜角度時(shí)，可根據(jù)錳礦礦體的傾斜角度，由上至下將切割槽中的直接頂板進(jìn)行推進(jìn)崩落；若錳礦礦體的實(shí)際傾斜角度較大，為避免出現(xiàn)滾石事故，方便充填、鑿巖作業(yè)，應(yīng)采取自下而上的作業(yè)方式，推進(jìn)切割槽直接頂板并開展崩落作業(yè)。

在采場搬運(yùn)作業(yè)進(jìn)程中，應(yīng)就地將直接頂板進(jìn)行充填，由于該種作業(yè)方式的工作量較??；因此，在采場搬運(yùn)進(jìn)程中，主要需要面對礦石運(yùn)送問題。通常情況下，施工人員為降低回采作業(yè)進(jìn)程中的礦損貧化程度，對廢石開展修整作業(yè)，使得廢石較為規(guī)整并在廢石堆上噴射混凝土，將其作為黑石與礦石的隔離層。在頂板控制作業(yè)過程中，由于老頂板較為穩(wěn)固，直接頂板不夠穩(wěn)固，該開采方法主要借助老頂穩(wěn)固的特點(diǎn)，對礦柱、礦房的實(shí)際尺寸進(jìn)一步確定，并根據(jù)直接頂板不穩(wěn)固的特點(diǎn)，首先對采空區(qū)進(jìn)行充填再對礦體進(jìn)行采掘。與此同時(shí)，為進(jìn)一步修正平板廢石，需要加強(qiáng)充填作業(yè)的密實(shí)度，確保在老頂板下方不會(huì)存留空隙，進(jìn)一步降低礦損的平滑程度，進(jìn)而有效地支撐老頂板，若在礦體的局部區(qū)域出現(xiàn)廢石過剩問題，可將其輸送至相鄰采礦房中，并將其作為充填料。

3.2 房柱支護(hù)崩落法

該種采礦方法主要被用于直接頂板接近中部區(qū)域且礦體厚度較小的緩傾斜礦體，沿猛礦礦體的實(shí)際走向?qū)⒌V柱與礦房進(jìn)行劃分。為避免臨時(shí)直接頂板出現(xiàn)滑落，采用臨時(shí)礦柱支撐直接頂板。在回采作業(yè)完成后，開展崩落作業(yè)。采場結(jié)構(gòu)為礦柱寬度約為3m、礦房寬度約為10m、階段礦柱斜長約為6m、階段斜長約為50m。采場布置情況仍然為廢石垛、臨時(shí)礦柱、多連續(xù)礦柱、礦房、脈內(nèi)平巷、階段運(yùn)輸平巷，為進(jìn)一步增強(qiáng)回采作業(yè)強(qiáng)度，可同時(shí)在多礦房開展回采作業(yè)，首先在礦體開展回采作業(yè)，其次依托直接頂板進(jìn)行崩落作業(yè)。在采場崩礦作業(yè)進(jìn)程中，技術(shù)人員主要依托礦房開展回采作業(yè)。首先從礦房中央進(jìn)行切割上山開掘作業(yè)，并將其與上部回風(fēng)平巷接通，其工序與房柱法相同，在采場搬運(yùn)作業(yè)進(jìn)程中使用器具依托礦體的傾斜方向，自上而下地崩落礦石。在頂板控制作業(yè)進(jìn)程中，充分利用直接頂板不穩(wěn)固、老頂較穩(wěn)固的特點(diǎn)；利用不連續(xù)礦柱對穩(wěn)固的老頂板進(jìn)行支護(hù)，充分利用礦柱寬度、老頂寬度開展支護(hù)作業(yè)。與此同時(shí)，技術(shù)人員可借助臨時(shí)礦柱、廢石垛或同時(shí)運(yùn)用兩種材料對不穩(wěn)固直接頂板進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。由于該種方法更適合厚度較小的礦體，因此，在實(shí)際的廢石垛作業(yè)期間，可根據(jù)堆砌工作量的大小，借助臨時(shí)礦柱直接回收崩落后的直接頂板，進(jìn)而降低礦石的損失率。此外，作業(yè)人員可以結(jié)合礦體的品位、礦體厚度，利用直接頂板的穩(wěn)固性，調(diào)整礦柱、廢石垛的支護(hù)方案。尤其對于無框帶、品位低或較薄的礦體，可以適當(dāng)?shù)乇Ａ舻V柱。若使用廢石垛開展支護(hù)作業(yè)，可以使直接頂板自行冒落，再對采空區(qū)進(jìn)行充填[2]。

3.3 房柱崩落法

該種采礦方法主要被用于礦體較厚、直接頂板較厚的緩傾斜礦體，其特點(diǎn)在于根據(jù)錳礦礦體的實(shí)際走向，對礦柱礦方進(jìn)行劃分。為避免臨時(shí)直接頂板出現(xiàn)滑落，采用廢石垛支撐直接頂板。在回采作業(yè)完成后，開展崩落作業(yè)；其采場結(jié)構(gòu)同樣為礦柱寬度約為3m、礦房寬度約為10m、階段礦柱斜長約為6m、階段斜長約為50m。采場布置情況仍然為廢石垛、臨時(shí)礦柱、多連續(xù)礦柱、礦房、脈內(nèi)平巷、階段運(yùn)輸平巷；為進(jìn)一步增強(qiáng)回采作業(yè)強(qiáng)度，可同時(shí)在多礦房開展回采作業(yè)，首先在礦體開展回采作業(yè)，其次依托直接頂板進(jìn)行崩落作業(yè)。

在采場崩礦作業(yè)進(jìn)程中，技術(shù)人員主要依托礦房開展回采作業(yè)，首先從礦房中央著手，進(jìn)行切割上山開掘作業(yè)，并將其與上部回風(fēng)平巷接通，其工序與房柱法相同，在采場搬運(yùn)作業(yè)進(jìn)程中使用器具依托礦體的傾斜方向，自上而下地崩落礦石。在采場搬運(yùn)作業(yè)進(jìn)程中，應(yīng)就地將直接頂板進(jìn)行充填，由于該種作業(yè)方式的工作量較小；因此，在采場搬運(yùn)進(jìn)程中，主要需要面對礦石運(yùn)送問題。通常情況下，施工人員為降低回采作業(yè)進(jìn)程中的礦損貧化程度，對廢石開展修整作業(yè)，使得廢石較為規(guī)整并在廢石堆上噴射混凝土，將其作為黑石與礦石的隔離層。在頂板控制作業(yè)過程中，由于老頂板較為穩(wěn)固，直接頂板不夠穩(wěn)固，該開采方法主要借助老頂穩(wěn)固的特點(diǎn)，對礦柱、礦房的實(shí)際尺寸進(jìn)一步確定，并根據(jù)直接頂板不穩(wěn)固的特點(diǎn)，首先對采空區(qū)進(jìn)行充填再對礦體進(jìn)行采掘[3]。與此同時(shí)，為進(jìn)一步修正平板廢石，需要加強(qiáng)充填作業(yè)的密實(shí)度，確保在老頂板下方不會(huì)存留空隙，進(jìn)一步降低礦損的平滑程度，進(jìn)而有效地支撐老頂板。

4 結(jié)論

綜上所述，在錳礦開采過程中，小倉房采礦法經(jīng)過長時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐，出現(xiàn)了嚴(yán)重浪費(fèi)地下資源、礦石損失率較高、消耗大量的坑木、具有較大的勞動(dòng)強(qiáng)度與工作量等問題。若不能及時(shí)處理采空區(qū)，很可能影響后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)的安全性。研究人員在長壁崩落法與小倉房采礦法的基礎(chǔ)上，利用直接頂板不穩(wěn)固、老頂板穩(wěn)固的礦床特點(diǎn)，進(jìn)一步研發(fā)出了不穩(wěn)圍巖緩傾斜薄猛礦的采礦方法。