金属矿山缓倾斜极薄矿体开采工艺技术

曹伟建

（山东烟台鑫泰黄金矿业有限责任公司，山东 烟台 264010）

金属矿山缓倾斜极薄矿体是当前采矿领域施工难度大、采矿危险性高的采矿对象，由于其矿体整体具有一定高的倾斜角度，作业空间相对狭小，且矿石不能自溜等特点，因此造成了采矿过程中，生产效率低、机械化设备利用率低等采矿效果[1]。同时，上述因素也是影响该区域矿山资源有效利用的最主要原因，严重制约着矿山企业的整体生产发展。通过对金属矿山缓倾斜极薄矿体的开采方法和开采技术进行研究，对于矿山企业的降本增效而言，具有十分重要的价值意义。基于此，本文开展金属矿山缓倾斜极薄矿体开采工艺技术研究。

1 金属矿山缓倾斜极薄矿矿体采矿现状

当前，矿产开采企业针对金属矿山缓倾斜极薄矿体的相关开采技术研究仍然处于初级阶段，传统开采技术仅根据不同矿体的地质条件给出了相应的尝试。由于这一类型矿体开采区域空间狭小，因此现有采矿方法在实际应用过程中，均需要对围岩进行扩充以此增加开采区域的空间，实现对其开采。壁式削壁充填法和分条式掏切法是目前针对这一类型矿体最常见的两种开采工艺技术，在实际应用中具有开采速度快、质量高等优势。但由于需要进行对围岩的扩充，因此大部分的开采成本用于不必要的环节当中，无法有效将采矿的成本降低。

2 金属矿山缓倾斜极薄矿体开采工艺技术设计

2.1 凿岩工具组装

金属矿山缓倾斜极薄矿矿体的矿脉厚度通常在0.75m以下，因此传统开采无法在狭小的空间完成作业，需要对开采空间进行扩展，削壁工程量将会大大增加，进一步提高矿山开采的成本[2]。针对这一问题，本文选用凿岩钻车装置，将其与前后滑动导轨进行连接，并配备相应的上下伸缩支架，以此组装一种全新的凿岩工具。图1 为本文开采工艺技术凿岩工具组装示意图。

图1 本文开采工艺技术凿岩工具组装示意图

图1 中，编号1～6 分别表示为顶板线、底板线、固定支架、上伸缩支架、下伸缩支架、凿岩钻车装置。该凿岩工具能够在0.45m～0.80m 矿脉厚度当中进行自动化作业，符合金属矿山缓倾斜极薄矿开采厚度的要求。除此之外，凿岩工具还需要凿岩钻孔设备、起重吊装设备以及其他相关的辅助工具，通过对各类开采工具的合理运用，提高开采效率。

2.2 采场布置及主要采切工程设置

在实际开采过程中，采场布置按照金属矿山缓倾斜极薄矿体的走向进行，并在每隔25m～75m 位置上掘进一个通风上山，根据不稳定性特征，控制其间隔大小。在两个通风区域中间设置多个采场，阶段高度为35m，将采场的采幅设置为与矿体厚度相同的大小，并保证顶柱的倾斜长度为1.5m，底柱的倾斜长度为2.5m。

主要采切工程包括切割巷道、顶出巷道以及矿块钻孔等，主要工程施工在沿金属矿山缓倾斜极薄矿体的实际走向布设，采用浅孔爆破方法进行掘进，并控制切割巷道与顶出巷道的规格在2.2m×2.4m～2.4m×2.8m。进行切割巷道和顶出巷道的主要目的，是为了形成本文上述凿岩工具能够掘进的空间，并方便相关辅助工具的运行。在实际爆破的过程中，首先完成对巷道顶部岩石的掘进和爆破，再完成对矿层部分的爆破，由开采人员对爆破产生的碎石进行人工拿取，最后对矿体巷道底部进行铲底爆破操作，爆破厚度通常在250mm～350mm 范围以内。根据不同金属矿山缓倾斜极薄矿体的实际情况，进行钻孔工作，钻孔结构主要包括掏槽眼、中心掏槽眼、周边眼、辅助眼、矿脉松动眼、铲底眼等。根据不同钻孔结构的作用，将其设置在切割巷道及顶出巷道的不同位置上。

2.3 回采工艺及矿石搬运

完成对采场布置及主要采切工程后，还需要进行回采和搬运，利用矿山企业在开采过程中专用的水平钻机设备，对金属矿山缓倾斜极薄矿体的切割矿体部分进行钻孔。通常情况下，根据金属矿山缓倾斜极薄矿体特点，切割矿块规格为15m×4.5m×0.2m，矿块底部和顶部位置上均设置对称的两个钻孔结构，并控制钻孔的孔径在60mm～80mm 一维，切割钻孔应当保证垂直于切割巷道。在完成钻孔作业后，在切割巷道内部安装相应的切割装置和珠绳，并根据相应的规程完成操作，切割成大小不等的多个矿块，最大矿块的切割面积应达到80m2 以上，最小矿块的切割面积应当在50m2以下。按照矿块的切割顺序，完成对穿绳的切割。切割顺序为：首先对切割矿块两侧垂直面穿绳切割，其次对切割矿块底部穿绳切割，最后对切割矿块顶部穿绳切割。按照上述切割顺序，完成对穿绳切割后，将切割装置移动到切割巷道当中，并将液压顶出装置同样安装在顶出巷道当中，利用液压顶出装置将矿块顶出至巷道以外，并保证每完成1m 顶出，由矿体开采人员将顶出部分的矿块击碎，并将其装到运输车当中。重复上述操作，完成对巷道当中所有矿块的顶出、击碎及运输。将顶出的矿石由人工打碎后全部装入矿运输车当中，并将其运输到平硐以外的矿石堆放场。

由于在巷道中跨度相对较小，且空区的高度通常仅为0.25m～0.55m，因此在完成回采工作后，还需要对空区进行一次性的废石填充。同时，在回采的过程中，废石通常是在巷道挖掘过程中产生，因此除了需要进行废石填充以外，还需要将其统一运输到平硐以外的废石专用堆放场当中。除此之外，在进行钻孔、切割的过程中，会产生一定量的泥浆废液等物质，将其直接排放在周围环境当中会对矿山整体生态环境造成影响，因此还需要设置相应的排水系统，将泥浆、废水等排放到平硐外的沉泥池当中，经过加工、处理，在达到澄清标准后，再进行排放，以此保证矿山开采不对周围环境造成影响。

3 实验论证分析

为证明本文提出的金属矿山缓倾斜极薄矿体开采工艺技术在实际应用中具有更高的开采效果，利用本文提出的开采工艺技术与传统开采工艺技术对相同的金属矿山缓倾斜极薄矿体进行开采。假设本文开采工艺技术为实验组，传统开采工艺技术为对照组。为保证实验结果的公正性，对两种开采工艺提出如下要求：作业开采高度均控制在1.95m 左右，按照15m×3.5m×0.2m 标准，设置两种开采方法的切割矿块。在保证其他影响因素均相同的情况下，对比实验组与对照组的开采效率。完成实验后，将实验结果进行记录，并绘制成如表1 所示的实验结果对比表。

表1 实验组与对照组实验结果对比表

4 结束语

本文通过对金属矿山缓倾斜极薄矿体开采研究得出，利用本文提出的开采工艺技术可以有效解决传统开采技术中存在的开采难度大、成本高、开采效率低等问题。为进一步提高该开采工艺的应用效果，提高出矿的整体质量，减少出矿量，在后续的研究中还将引入更多的现代化开采设备及作业方式，从而应对地质结构更加复杂的金属矿山，为矿山开采企业带来更高的经济效益。同时，在后续研究中还将对影响矿山开采周围环境的因素进行综合考量，提出更加绿色、环保的开采工艺，提高矿山开采企业的社会效益。