关于矿山工程中房柱采矿法应用探究

程发保

摘 要：随着我国经济建设的发展，社会各界对矿产资源的需求不断增长。为了满足社会发展和经济发展的需求，国家加大了对各种矿产资源的开发力度。主要从当前矿山采矿法的概述出发，介绍了矿山采矿方法中的房柱采矿法，并分析了房柱采矿法的结构参数和采场地压，最后对房柱采矿法的回采工作进行了探讨。

关键词：矿山工程；房柱采矿法；结构参数；采场地压

中图分类号：TD853.32 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.144

1 当前矿山采矿法的概述

现阶段，在矿山工程中，由于受到采矿设备、采矿技术及环境条件等各项因素的影响，在开采过程中主要还是采用巷采式空场采矿法。该方法主要指的是在采场连续无中间矿柱，采场高度一般在5～15 m，分层高度不等，且两层之间通常采通形成10～20 m高的空区，且无脉运输巷道、铲运机等矿产运输车辆直接进入采场的采空区，在任何类型的隧道挖掘回采中，无需划分矿房矿柱，结构简单，易于掌握使用的技术。

房柱采矿法是现阶段采矿工程中的重要方法之一，其参数选择更为保守。现在，在岩石的物理力学性质和矿石开采土地和地质条件下，为了保证安全，提高矿石回收率，确定合理的房柱式开采参数的有限元数值模拟方法，形成一定规模之后，就形成采场地压控制。

2 矿山工程中的房柱采矿法

2.1 房柱采矿法的特点

房柱采矿法是用于开采水平或者缓倾斜角度的矿床采矿法。其特点是：①在分矿块的基础上，与柱交替开采空间布置，离开房间回采矿不连续条带煤柱的规则，以支持采空区顶板岩体。②在开采缓倾斜矿体时，矿体开采通常自下而上，而矿床的开采，则从一边到另一边；在开采矿石时，利用电耙、装载机、车等设备运送处理采场。回采工作面后的柱子一般不恢复，为永久性顶板支护。③为降低地压，保障工作安全，还需对采空区进行处理，便于矿柱回采。

2.2 房柱采矿法的应用

房柱采矿法适用于地表需要保护的空旷区域，因此，这种方法也属于空场采矿法，有利于回采缓倾斜矿床，也适用于不规则、不连续的矿柱。在实际中，应根据岩层的特点选择合适的方法。一般使用此方法时，其矿岩应具备一些特点，即围岩与矿石都很稳固，厚度适用范围较大的矿床，倾角较小（小于30°～40 °）。

对于矿层的开采，不同矿体选择对应的项。对于薄矿层，在处理方案中可选择房柱采矿法及电耙运搬浅孔爆破；当矿体的规模较大且岩层厚度大时，则要采用深孔崩矿方案；当倾角相对较小时，可以将其看作是一个较高水平的矿床，开采时需注意装载机的选型、刮板以及卸堆大型机械化开采设备。

2.2.1 采准工程

采准工程可以分为几个区域，每个中间运输矿业准漂移设置用于矿山岩石巷道截面三心拱；静脉内采矿工程、矿山巷道挖掘院子连接到院子里，挖掘车道之间倾向于中间的山脉和自由表面采矿。为了降低矿石开采的损失，上山揭露矿体的地板高度为0.3～0.5 m。

2.2.2 采场布置和构成要素

在矿房采场布局沿倾斜方向的长轴方向，虽然矿体为单一连续的倾向，但由于断层、断层分割控制当地引起散射的发生是不一样的，采场的布置必须适应资源和采矿方法的全面复苏带来一些困难。沿采场布局，如果出现以上情况，就需要调整采场布局。可沿倾向或伪方向排列。

3 房柱采矿法结构参数和采场地压

在开采过程中，由于地下巷道和采空区的设置破坏了采场围岩之前的平衡，那么压力需要重新分配，导致二次应力场的产生。为此，需要了解采场和柱周围的应力集中系数和压力，高开采宽度和深度、岩石性质、岩体结构、采场跨度和其他因素之间的关系。

在安全环境中，采场的大小以及高度和宽度的比值对顶板的稳定性都有较大的影响，因为中间产生的拉应力主要集中在矿房顶部。宽度和高度的比值越大，那么应力集中系数较高。光弹性的实验結果表明，当宽度和高度的比为1∶1时，应力集中系数为1.64.柱子和矿房的边缘接触，由于应力集中，导致垂直应力柱的抗压强度降低，进而逐渐形成塑性区。根据故障的理论，支柱将形成2个方面，即中心柱塑性区周围核原状土柱和周围柱的塑性区。如果为了提升回采率而减少支柱的宽度，那么就容易导致屋顶掉落下来。随着回采时间的加长，采空区的范围将扩大，导致采空区的应力主要集中到柱子上。当超过一定值时，支柱会被破坏，从而导致矿体脱落的情况发生。因此，通过测量矿山压力传递规律，可将控制广泛的压力转移到目标和地面压力控制上。

4 房柱采矿法的回采工作分析

在矿房回采作业中，需要依照矿体厚度来变化。当矿体的厚度为2.5～3 m，矿体开采后全厚矿体，即矿体厚度的2.5～3 m。根据采样的2个步骤，采矿方法和回采技术与第一步基本上是相同的。分层开采的矿石和岩石沿矿体的厚度分为房间和底部。选择前两个部分，主要先开采拉底层，然后进行挑顶层开采，整个环节如下。

4.1 采拉底层

通常，拉底层的高度为2.5～3 m，以直线或阶梯工作面逆矿体倾斜从切割平巷开始，落矿浅孔，2 m左右的深度，有一个扁平的柱或气腿钻平行于山下，爆破工作面推进1.8～2 m，采场通风屋顶检查后，在电耙绞车洞车轮挂在工作面刮板矿石室内。通过滑轮挂位置的变化，可以在不同矿区采矿房间矿业刮刀。刮板提升机通常是3个移动双汽缸或鼓，铲斗和锁类型，普通斗容量为0.2～0.3 m3。接着设计工作面支柱的位置，剪出柱浅孔，使尺寸符合相关设计方案。

4.2 采挑顶层

当把整个矿房的拉底层矿石回采完成后，就开始进行挑顶层的回采工作，步骤依然是从原切割平巷位置开始，自下到上地逆矿体倾斜实施。当矿石厚度不大于5 m时，顶挑不分梯，一次采；当矿厚大于5 m时，将其分为2.5 m的高度，即采台。在台下进行钻孔作业，在台堆或拉底的地板上，用扁柱或气腿钻挖到与屋顶平行的浅孔。如果钻探工作需要在矿堆中进行，在局部持久的放矿采场，其余岩石的形成，并与工作面不停地向前推进，持续5～7 m的长度。在它的前端为凿孔的工作平台，刮刀为矿山工作台。

5 结束语

综上所述，为了保障矿山生产的经济效益，国家加大了对各种矿产资源的开发力度，各种采矿新技术和新工艺也不断被创新应用。其中，房柱采矿法作为当前采矿工程中最为实用的一种方法，得到了广泛的推广应用。该方法不仅有效地避免了回采率低和劳动强度过大的问题，还提升了地质矿产的产量，提高了矿产的利用效益。

参考文献

[1]袁金星.浅谈房柱采矿法[J].科技创新导报，2013（7）.

[2]李富平.采矿技术入门[M].北京：化学工业出版社，2009.

〔编辑：刘晓芳〕