缓倾斜极薄矿脉采矿工艺

李雪伟　张德志

摘 要：近年来，随着社会经济的发展，我国采矿事业也取得了很大的进展。矿产资源的开发利用率直接关系着矿工企业的经营发展效益，我国矿山中有很多矿脉是缓倾斜极薄矿脉，其特点是倾角小于30°、厚度不足0.8m，这类矿脉的开采比较困难，在开采过程中的损失贫化率较高，整体生产能力较低，不能依靠自重放矿。针对这类矿脉，必须要找到更加有效的采矿工艺，并不断对其工艺进行改进。本文主要探讨了缓倾斜极薄矿脉的采矿工艺。

关键词：缓倾斜极薄矿脉；矿脉；采矿工艺

我国大部分的有色金属矿山中都存在着很多倾角小于30°、厚度不足0.8m的矿脉，这类矿脉被人们称之为缓倾斜极薄矿脉。由于缓倾斜极薄矿脉自身的特点，导致其在混采时产生的贫化率较大，从而在很大程度上增加了采选费用，严重影响了采矿效益。目前，缓倾斜极薄矿脉的开采仍然是一项难题。以下笔者就结合我国缓倾斜极薄矿脉开采的现状来谈谈这类矿脉的采矿工艺。

一、缓倾斜极薄矿脉采矿工艺优化选择的基本原则

我国矿山中有很多矿脉是缓倾斜极薄矿脉，缓倾斜极薄矿脉的特点是倾角小于30°、厚度不足0.8m，由于这些特点，加之我国现有的采矿技术及装备水平尚比较落后，导致其的开采比普通矿脉更加困难。因此，合理选择采矿工艺对缓倾斜极薄矿脉的开采来说十分重要。

笔者认为，缓倾斜极薄矿脉采矿工艺的优化选择应当要遵循以下几项基本原则：

①矿石的贫化率小、损失率低；

②采矿的方法灵活，具有较强的适应性；

③采矿工艺简单，便于施工管理；

④作业安全性高；

⑤生产能力具有较大的调节余地。

二、缓倾斜极薄矿脉开采的条件

某缓倾斜极薄矿脉是由分布在同一层位内的多个透镜体构成的，每个透镜的体长不一，大到几十米，小到几厘米，整体矿体规模较小，极薄，平均厚度不足0.5m。其次，矿体呈脉状及串珠状产出，矿体的走向及倾向均不连续，倾角在5-28°之间，呈舒缓波状变化，产状不稳定。不过，该矿脉虽然矿量较少，但是矿石品位却较高，具有很高的矿石经济价值。另外由于受到多组张性剪切断裂破坏的影响，导致该矿岩的稳固性较差，易成片冒落，并且与围岩之间的分界线十分明显。

三、缓倾斜极薄矿脉采矿方法的选择

在选择缓倾斜极薄矿脉采矿方法之时，首先为了保证回采作业安全，必须要严格控制顶板岩体片落；其次为了减少选矿处理量及提高出矿品位，必须要严格控制采矿贫化率；再者为了充分回收和利用礦产资源、减少矿石损失，必须要尽可能地提高矿石回采率；最后为了防止采空区引起地压危害及对矿区内的水产生影响，应当要对采空区进行有效处理。根据上述要求来选择可行的缓倾斜极薄矿脉采矿方法，一般最好的两种方法是分采充填法和电耙留矿法。下面以分采充填法为例进行说明：

（一）采矿方法的结构参数

采矿方法的结构参数受矿体的赋存条件、开拓方式及采矿工艺设备等因素的影响。只有选择合理的采场结构参数，才能够改善各项技术经济指标。考虑到缓倾斜极薄矿脉的开采条件，矿块长度应以30-50m为宜，中段高度应小于40m，底柱高度应以3-5m为宜，分层高度应以2m为宜，间柱及顶柱可以选择不留。

（二）采准切创工程

分采充填的采切工程较为简单，主要包括沿脉平巷、拉底巷道、电耙碉室、先行中央天井、路天井及漏斗等。

（三）矿岩分采方式

根据回采及围岩的先后顺序，可以将矿岩分采形式分为两类：一类为先采矿石而后采围岩，一类为先采围岩而后采矿石。在实际开采中，到底应当选择哪种形式，具体应当根据矿石和围岩的实际条件来进行确定。一般情况下，若矿石比围岩更加稳固，那么可以选择先采围岩而后采矿石的方式；而若围岩比矿石更加稳固，那么可以选择先采矿石而后采围岩的方式。不过，由于先采矿石而后采围岩的方式能夠更好地控制采幅，从而减小矿石的贫化，所以在实际作业中通常多选择先采矿石而后采围岩的方式，以使施工更加方便。

（四）凿岩爆破

若想实现高回采率和低贫化率，就必须要严格控制采幅。因此，这对凿岩爆破提出了很高的要求。若矿体倾角<60°，则可以采用7655型凿岩机打眼；若倾角>60°，则可以采用YSP-45型凿岩机。炮孔的布置方式一般是将炮孔设置在矿石与围岩的交界线上，向中央天井微斜，与矿脉倾斜方向保持一致，而其排列方式则根据具体的矿脉厚度来进行确定。一般若矿脉厚度>0.5m，则可选择“之”字型排列方式，孔距约为0.5m，这样可以保证每个炮孔分担同样的矿量，以实现均匀爆破；而若矿脉厚度>0.5m，则可选择“梅花”型排列方式，最小抵抗线约为0.5m，这样可以达到最理想的爆破效果。另外，为了提高爆破效果，还可以采用非电毫秒导爆管进行微差爆破。

（五）出矿及充填

为了减少劳动强度、提高开采效率，可以采用电耙进行运矿。充填作业主要包括分采围岩充填及底板胶结充填。铺设胶结底板的目的是为了减少矿石的损失、改善出矿条件。以往为了进一步提高矿石回收率，常采用木板、钢板及橡胶等材料作为垫板，但由于其材料消耗大、作业条件差，所以现在已很少应用。目前多采用的是胶结底板，其既能够降低矿石损失及贫化，又便于应用电耙出矿。

四、目前几种比较先进的缓倾斜极薄矿脉采矿工艺

（一）条柱分采空场工艺

采用条柱分采空场工艺进行缓倾斜极薄矿脉的开采时，是按照沿倾向自上而下的方向对各矿柱进行回采。具体来说，首先对山中的矿脉及矿脉上下盘的围岩进行混采回收，然后由内向两侧矿柱内的矿脉进行钻孔，炮孔不必过深，一般约2.0-3.0m的浅孔即可，具体可根据矿柱的宽度与炮孔的倾斜度来确定。采用电耙对上山巷道中崩落的矿岩进行运搬。在对矿柱进行回采之时，通过倾斜炮孔来进行崩矿，通常情况下都是将分采矿石抛掷到山巷道中，对于抛掷在矮小空区内的少量残留矿石，可以先找专人将之清理到上山巷道内，然后再采用电耙将其耙运至放矿漏斗当中。对于相邻矿柱的回采来说，一般不采围岩而只采矿脉，这样做的目的是为了减少矿石搬运的工作量。再者，为了提高采矿场的采矿效率及生产能力，可以选择采用多阶段、区段及矿柱同时回采的方式。在对多矿柱进行实际回采的过程中，回采矿柱数的选择应当符合上盘围岩的稳固情况，一般情况下课选择2-3个矿柱同时回采。

总体来说，条柱分采空场工艺的工程量较小，可有效减轻井下提升及运输的压力、减少采场出岩量、降低采矿成本。不过该工艺对工艺要求比较严格，劳动强度及生产管理难度大，采矿效率也较低。

（二）水平中深孔抛掷爆破分段矿房工艺

采用水平中深孔抛掷爆破分段矿房工艺进行缓倾斜极薄矿脉的开采时，首先在采准天井内钻凿出水平深孔，然后将分段矿房切巷作为自由面，沿其下向进行崩矿。天井两侧的间柱在各个分层中都要留有，间柱内只钻孔而不装药，目的是为了保留矿柱。在采场上部段的顶部留有矿房顶柱，以自上而下的顺序对矿脉进行回采。首先通过爆力运搬的方式将分段矿石运搬至分段切巷底板，然后再通过电耙将其耙运到采准天井之中，继而再耙运到矿房底部的拉底平巷内，最后再以漏斗将之由运输巷道运出。

总体来说，利用水平中深孔抛掷爆破分段矿房工艺进行缓倾斜极薄矿脉的开采，可以有效减少围岩分采量，并简化其作业工序、缩短顶板暴露时间，同时由于该工艺中凿岩、装药及出矿等环节均不直接进入采空区，而是在天井和切巷内进行的，所以可以大大提高作业条件的安全性。

（三）机械化水平分层充填工艺

采用机械化水平分层充填工艺进行缓倾斜极薄矿脉的开采时，首先沿矿体走向划分适当距离的采场，并在矿体下盘的岩体内设置一条折返式斜坡道以及四条分段斜坡联络道通，从而方便铲运机在装运矿石时顺利进入到采场内的回采工作面。该工艺在采矿时是按照自下而上的顺序进行逆倾斜回采，由分段斜坡联络道通沿矿体走向向两侧进行推进，回采分层高度约为0.5-1.0m。落矿时选用定向抛掷爆破削壁充填法，首先进行通风和降尘，然后再针对不稳固的顶板进行锚杆加固，最后再由铲运机出矿。铲运机出矿时先经过下盘岩体内的采场溜井，再经由分段斜坡联络道通溜至穿脉运输巷道完成出矿。

总体来说，机械化水平分层充填工艺结合了定向抛掷爆破削壁充填法与削壁充填法，并以微型铲运机作为辅助工具，既能够大大提高充填效率，又可以有效降低贫化损失，同时还实现了处理空区、维护顶板及机械化运搬作业的条件。

（四）水压支柱护顶无间柱连续回采工艺

采用水压支柱护顶无间柱连续回采工艺进行缓倾斜极薄矿脉的开采时，采场的临时支护护顶为水压支柱，对采空区进行帷幕隔离空区条带式跟随充填处理。运输平巷设置在底盘脉外，底部则设置切割平巷及出矿漏斗，同时沿倾向设置切割天井。在采矿时沿走向壁式对矿脉进行连续回采。在回采期间，条带式充填区宽为4.5m，空区最大跨度為6.5m，水压支柱支护网度为2.0m×2.0m。在落矿时，钻凿浅孔要与回采作业面垂直，充填后要预留出约2.0m宽的电耙道用于出矿。

总体来说，采用水压支柱护顶无间柱连续回采工艺来开采缓倾斜极薄矿脉，具有工程量小、作业安全、贫化损失低等优点，可大大提高采场的生产能力。

五、结语

综上所述，缓倾斜极薄矿脉采矿方法的选择要符合实际，目前几种比较先进的缓倾斜极薄矿脉采矿工艺有条柱分采空场工艺、水平中深孔抛掷爆破分段矿房工艺、机械化水平分层充填工艺、水压支柱护顶无间柱連续回采工艺等，未来还应继续加大对此工艺的研究，找出更加有效的工艺方法。

参考文献：

[1] 周旭，李杰峰，姜国辉，王靖涵.缓倾斜极薄矿脉采矿工艺[J].现代矿业，2015，03：15-16+19.

[2] 徐从贵.缓倾斜极薄矿脉废石条柱胶结连续分条采矿法的应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010，04：246-247.

[3] 芦世俊.缓倾斜薄矿脉分条推进连续出矿高效采矿工艺[J].金属矿山，2010，10：17-19+23.

[4] 况世华，何丽华.缓倾斜极薄矿脉开采新方法研究[J].云南冶金，2009，01：10-14.

[5] 周旭.急倾斜极薄矿脉小分段分采空场法应用[J].现代矿业，2014，02：11-13.

作者简介：李雪伟（1987-），男，汉族，河北保定人，研究方向是矿床开采。