缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论与技术分析

张 安，徐征军，李雪松

（山东黄金矿业股份有限公司新城金矿安全生产部，山东 烟台 261400）

缓倾斜矿体属于如今各类矿体结构范围内开采最为困难的一类矿体。相比于发达国家，我国机械化开采缓倾斜中厚矿体的水准差距较大，技术相对较为落后。在我国有关技术的不断提升过程中，依旧存在诸多问题，需要有关部门予以高度重视，并尽快探寻出合理的解决方案。

1 缓倾斜中厚矿体概述

缓倾斜中厚矿体，即实际的厚度大于5m，倾斜度大于50°的一类矿体结构[1]。在实际开采工程中，施工单位应当确保矿体角度符合标准，这也是开采技术的最大难点之一。如今，较为合理的开采厚度应被控制于5m～20m范围内，倾斜角度应被控制于50°～30°范围里。当前在全球范围里尚未研发出最为合理有效的技术对缓倾斜中厚矿体进行开采，我国相关理论的研究、技术的创新依然滞后，很多单位在施工时依旧沿用传统技术进行开采，效率较为低下，安全性也不高。

2 当前我国开采缓倾斜中厚矿体时常见的问题

（1）经济成本较高。在社会经济高速发展的进程中，采矿企业最注重的便是自身能否从相关作业中实现经济效益的最大化。一旦项目只能为采矿企业带来极低的经济效益，或者根本没有经济效益，便会导致采矿业整体的发展受到严重阻碍。这样一来，便会使得企业的开采投入成本上升，使经济效益进一步下降，对整个行业的健康、长远发展都是极为不利的。

（2）技术严重受限。正如前文所言，当前我国有关缓倾斜中厚矿体的开采技术依旧较为滞后，技术十分有限，导致整体开采质量较低，同时开采的整体效率也不高，时常会出现资源浪费的不良现象，进一步提升了开采企业的投入成本。除此之外，如果在开采作业时出现了操作失误，不仅会使相关机械、设备等被损毁，甚至会威胁作业人员的人身安全以及当地生态、环境。

（3）崩石运送困难。在缓倾斜中厚矿体的传统开采技术当中，极易出现大量的崩落矿石，这就要求采矿企业应当事先制定好矿场的现场防护安全策略，以便保证运输矿石的流程安全[2]。这主要是由于，如果在开采矿石时，现场围护发生问题，或者围护缺乏稳定性，便极易引发采矿事故，进而威胁作业人员的人身安全，使企业出现难以估量的损失。

3 探析缓倾斜中厚矿体机械化采矿理论与技术

（1）相关理论。在对缓倾斜中厚矿体进行开采时，采空区面积会伴随相关作业的不断进行，而越来越大，同时使得采空区顶板的面积也逐渐增加。采空区顶板是对该区域顶部岩石整体稳定性直接产生影响的重要因素，所以一旦采空区顶板的面积增加，会使得顶板压力也加大，使其稳定性越来越差，进而严重影响围岩稳定性，最终进一步增加相关保护工作难度。当前在世界范围内，尚未研发出兼具廉价性和安全性的采空区顶板防护技术，加之采空区自身空间有限，使得部分大型的机械无法进入此区域。除此之外，缓倾斜中厚矿体拥有较小的坡度，在采矿时出现的崩石很难以自由落下的形式得到有效运出，很多时候施工企业都会采用搬运或者爆破等方式将崩石搬走。经过有关人员的多年观察和实践可知，若想使采空区顶板稳定性得以提高，采矿企业可以对其构成的整体结构进行优化，对其跨度进行科学控制。与此同时，为了确保此区域作业人员的生命安全，保证相关机械设备不被损坏，作业人员在搬运时可以充分运用重力。除此之外，为了使无轨设备作业效率得以提升，采矿技术人员可以在现场沿倾斜展开分段，结合走向、斜度对矿房进行布置，进而使无轨设备始终都能够位于水平方向。如今大部分采矿企业对缓倾斜中厚矿体采用的采矿方式为“房柱法”，这主要是因为该方法能够生产出规模较大的矿石，同时在执行此方法时，技术人员需要对顶板进行更加科学的管理，才能够避免出现采矿事故，进而使采矿的整体效率、质量得以提升，并且提高整体作业流程的安全性。

经过多年实践，有关人员还发现此方法在应用时，需要在现场预留矿房顶部矿皮以及房间矿柱，且不能对其进行回采，这就很容易损失大量矿物质资源。

（2）工程状况。某采矿企业承包了一项开采矿物硫物质的项目。在现场矿山当中，伴有大量铜、铁和锌等一次性的矿物质。企业在采矿时，采用的方法主要是地下、露天联动开采。经过实地勘测，该矿区矿物质总体储存量高达2亿吨，铜600㎏，硫铁90000㎏，铁25000㎏，铅锌金属50㎏。高速公路距离此矿山较近，边缘有沿江的快速通道穿过，同时不远处便有码头，运输交通极为便利。

（3）实际应用缓倾斜中厚矿体机械化采矿相关技术。采矿企业的技术人员充分结合了此矿山的实际开采状况，决定以机械化开采理论为指导，积极引进“上向水平分层”的机械化填充技术，以之为主要技术开采矿物质。在利用此技术开展作业时，主要的采切、回采施工步骤为：①结合现场实际状况，筛选最合适的无轨设施。针对此矿山，企业运用到的无轨设施包括了电动机械式的铲运机5台，全液压机械化的凿岩台车1台。这些设施能够帮助施工队伍使开采技术的整体功能被充分发挥出来。②在现场需要建运输平巷，以便防止矿物质资源出现被浪费的状况，进而使相关资源的回收率以及有效利用率得到全面提升，使运输资源的实际距离得到最大限度地缩短，使有关设施的生产优势被发挥出来。作业人员在准备采矿时，应当经由脉外方式，将2条沿着脉走向的先进运输平巷布置于下盘位置，从而自然连通整体运输平巷，使矿区内部的运输系统得以完善。③科学选择机械化设施进行切割：作业人员在切割矿产资源的时候，需要严格按照全液压机械化的凿岩台车实际需求，设计每个采矿场拉底层高度为3m，随后以相应穿脉平巷为自由面、借助合适的机械化凿岩机或者全液压机械化的凿岩台车持续向矿体的两边进行扩帮，直到到达边界处。除此之外，作业人员还应当根据凿岩台车具体的尺寸，设计切割槽的高度以及宽度均为3.1m。需要注意的是，在对采空区进行处理时，技术人员应当充分利用废物，即利用难以运走且毫无价值的石料，使其对采空区进行直接填充，这样除了能够使填充强度得到有效提升，还可以使相应的成本得到有效的节约。其中，优先对水平填充废石加以利用，使尾矿、废弃石料的额外处理成本被节省下来。在对缓倾斜中厚矿体进行开采设计时，还应当采用小分段、大盘区的方法，这样也可以使作业人员劳动强度被控制于相对科学的水平。除此之外，在设计开采计划时，如果彻底暴露采空区，现场负责人员需要对顶板围岩进行注意，特别是对于长条形顶板，技术人员应对其进行及时优化，这主要是因为该顶板会直接影响矿区顶部的安全性以及稳定性，更会对整体矿场作业面安全性产生直接性的影响。

4 结论

总体而言，在我国整体社会经济高速发展的过程中，矿产资源占据着十分重要的地位。在长期矿体开采进程中，很多地表资源已被开采完毕，这就需要有关部门向深层次进行开采，尤其是开采缓倾斜中厚矿体。在此过程中，有关部门应当重视施工安全、开采效率和经济收益，结合理论确保开采工作顺利开展。