不稳围岩缓倾斜薄矿体采矿方法的探讨

施运刚

（广西壮族自治区河池市建筑工程公司大新分公司，广西 崇左 532315）

经过长时间的生产实践，传统的采矿方法会严重浪费地下资源，矿石损失率较高，会消耗大量的坑木，具有较大的劳动强度；若不能及时处理采空区，很可能影响后续生产作业的安全性。采矿人员利用直接顶板与老顶的稳固性，研发出了新型的采矿方法。基于此，对于不稳围岩缓倾斜薄矿体采矿方法的探究拥有着重要意义。

1 传统矿体的锰矿开采方法

传统的采矿方法具有较为简单的采场结构与工艺过程，不会耗费过多的坑木，具有较高的劳动生产效率，因此得以广泛推广；其采场结构的特点为阶段斜长约为20m，根据矿体的实际走向划分矿房、矿柱。矿房的宽度通常在50m左右，矿柱的宽度通常为2m，底柱斜长与采场顶柱长度通常为3m左右。采切工程的设计布置情况为切割上山、矿石溜子、拉底巷道、运输平巷，在采场作业进程中，首先在矿房中央开展切割开掘作业，将上部回风巷道与下部运输平巷接通，由下至上逐次开展切割上山作业，并沿两侧进行回采作业，使用凿岩设备钻出1m左右的浅眼，使用三排梅花形设置工作面炮眼，并向其中安装爆破炸药[1]。在采场的搬运作业进程中，主要使用人工作业或小电机车将矿石搬运至卸矿点；在顶板控制进程中，主要借助采场顶底柱控制顶板。

2 传统采矿方法存在的主要问题

2.1 小仓房采矿法

小仓房采矿法需要保留顶板、护顶框以及采场底顶柱，因此具有较高的矿石损失率，部分时候损失率甚至会超过50%，极大浪费地下资源。在采场回采作业进程中，小仓房采矿法需要架设木支护，消耗大量的坑木，增大支护作业强度。与此同时，顶板不够平整、梁头过长、受力不均、接触不够紧密，容易导致木支护断裂；在爆破作业时，木支护可能出现支架损坏问题；待完成采矿作业后,由于空场区域与顶板没有进行处理，很可能产生大范围的采空区，若长时间不对采空区进行处理，可能会给后续的回采作业带来困难。

2.2 长壁崩落法

对于不稳围岩倾斜矿体，矿块可采取长壁崩落法进行开采；但该方法未产生预期效果且会威胁生产安全。具体问题体现为：第一、长壁崩落采矿法所使用的直接顶板容易出现脱落，尤其是在面对不易充填且厚度不大的采空区，经常会出现大面积的空场，严重危害空区的生产安全；第二、技术人员需要借助爆破工程强制崩落顶板，这在一定程度上增加了材料消耗以及回采作业成本；第三、长壁崩落法会加大采场工作量，增强劳动强度，降低回采作业强度以及劳动生产率。

3 不稳围岩缓倾斜薄矿体采矿方法

3.1 房柱分采充填法

传统的采矿方法很难适应现形势下的采矿作业。从矿石供应以及资源消耗层面，研究人员深入探究了锰矿开采方法，具体从老顶与直接顶板的稳固性角度出发，充分借助矿体老顶稳固的先天优势，将直接顶板不稳固的现象转变为有利的开采环境，进而探究出适宜的采矿方法。根据上述思路，在研究、试验、应用围岩不稳矿体缓倾斜猛矿的采矿方法时，应将直接顶板崩落，进行采空区充填作为主要的研究方向；根据锰矿的实际情况，探究适宜的采矿方案。

房柱分采充填法主要适用于厚度较大、直接顶板不够稳固的缓倾斜锰矿。该种采矿方法的特点在于根据矿体的实际走向将矿柱、矿房进行划分。在矿房的回采作业中，利用直接顶板不稳固的特点，对采空区进行充填。在开展矿体回采作业时，其采场结构为矿柱宽度约为3m、矿房宽度约为10m、阶段斜长约为50m、阶段矿柱斜长约为7m。在开展采集布置作业时，重点设置阶段运输平巷、脉内平巷、切割上山。该种采矿方法的采矿顺序为进一步增强回采作业强度，同时开展多房多阶段的回采作业；在实际的回采作业进程中，根据锰矿的实际条件，设置采矿顺序。第一种采矿顺序的特点在于，首先在矿房中央进行切割槽开掘作业，再开展直接顶板的崩落作业，并顺次对直接顶板矿体进行开采。第二种采矿顺序确保切割槽在中央形成后，在直接顶板的两侧对采空区进行充填，然后开展矿井回采作业，该种采矿作业顺序适用于较为稳固的老顶以及厚度较小的直接顶板的矿体。第三种采矿顺序设置，从矿房的两侧开展切割作业，并顺次进行生产作业，该种采矿顺序适合较厚的直接顶板，需要矿房具有一定的回采强度。

采场封矿作业包括使用切割上山作业方式将直接顶板崩落，在矿房两侧对矿体与直接顶板之间进行封采作业。为避免直接顶板出现安全事故，在作业进程中，应严格遵循先开采直接顶板、后开采矿体的作业顺序；若矿体处于较缓的倾斜角度时，可根据锰矿矿体的倾斜角度，由上至下将切割槽中的直接顶板进行推进崩落；若锰矿矿体的实际倾斜角度较大，为避免出现滚石事故，方便充填、凿岩作业，应采取自下而上的作业方式，推进切割槽直接顶板并开展崩落作业。

在采场搬运作业进程中，应就地将直接顶板进行充填，由于该种作业方式的工作量较小；因此，在采场搬运进程中，主要需要面对矿石运送问题。通常情况下，施工人员为降低回采作业进程中的矿损贫化程度，对废石开展修整作业，使得废石较为规整并在废石堆上喷射混凝土，将其作为黑石与矿石的隔离层。在顶板控制作业过程中，由于老顶板较为稳固，直接顶板不够稳固，该开采方法主要借助老顶稳固的特点，对矿柱、矿房的实际尺寸进一步确定，并根据直接顶板不稳固的特点，首先对采空区进行充填再对矿体进行采掘。与此同时，为进一步修正平板废石，需要加强充填作业的密实度，确保在老顶板下方不会存留空隙，进一步降低矿损的平滑程度，进而有效地支撑老顶板，若在矿体的局部区域出现废石过剩问题，可将其输送至相邻采矿房中，并将其作为充填料。

3.2 房柱支护崩落法

该种采矿方法主要被用于直接顶板接近中部区域且矿体厚度较小的缓倾斜矿体，沿猛矿矿体的实际走向将矿柱与矿房进行划分。为避免临时直接顶板出现滑落，采用临时矿柱支撑直接顶板。在回采作业完成后，开展崩落作业。采场结构为矿柱宽度约为3m、矿房宽度约为10m、阶段矿柱斜长约为6m、阶段斜长约为50m。采场布置情况仍然为废石垛、临时矿柱、多连续矿柱、矿房、脉内平巷、阶段运输平巷，为进一步增强回采作业强度，可同时在多矿房开展回采作业，首先在矿体开展回采作业，其次依托直接顶板进行崩落作业。在采场崩矿作业进程中，技术人员主要依托矿房开展回采作业。首先从矿房中央进行切割上山开掘作业，并将其与上部回风平巷接通，其工序与房柱法相同，在采场搬运作业进程中使用器具依托矿体的倾斜方向，自上而下地崩落矿石。在顶板控制作业进程中，充分利用直接顶板不稳固、老顶较稳固的特点；利用不连续矿柱对稳固的老顶板进行支护，充分利用矿柱宽度、老顶宽度开展支护作业。与此同时，技术人员可借助临时矿柱、废石垛或同时运用两种材料对不稳固直接顶板进行临时支护。由于该种方法更适合厚度较小的矿体，因此，在实际的废石垛作业期间，可根据堆砌工作量的大小，借助临时矿柱直接回收崩落后的直接顶板，进而降低矿石的损失率。此外，作业人员可以结合矿体的品位、矿体厚度，利用直接顶板的稳固性，调整矿柱、废石垛的支护方案。尤其对于无框带、品位低或较薄的矿体，可以适当地保留矿柱。若使用废石垛开展支护作业，可以使直接顶板自行冒落，再对采空区进行充填[2]。

3.3 房柱崩落法

该种采矿方法主要被用于矿体较厚、直接顶板较厚的缓倾斜矿体，其特点在于根据锰矿矿体的实际走向，对矿柱矿方进行划分。为避免临时直接顶板出现滑落，采用废石垛支撑直接顶板。在回采作业完成后，开展崩落作业；其采场结构同样为矿柱宽度约为3m、矿房宽度约为10m、阶段矿柱斜长约为6m、阶段斜长约为50m。采场布置情况仍然为废石垛、临时矿柱、多连续矿柱、矿房、脉内平巷、阶段运输平巷；为进一步增强回采作业强度，可同时在多矿房开展回采作业，首先在矿体开展回采作业，其次依托直接顶板进行崩落作业。

在采场崩矿作业进程中，技术人员主要依托矿房开展回采作业，首先从矿房中央着手，进行切割上山开掘作业，并将其与上部回风平巷接通，其工序与房柱法相同，在采场搬运作业进程中使用器具依托矿体的倾斜方向，自上而下地崩落矿石。在采场搬运作业进程中，应就地将直接顶板进行充填，由于该种作业方式的工作量较小；因此，在采场搬运进程中，主要需要面对矿石运送问题。通常情况下，施工人员为降低回采作业进程中的矿损贫化程度，对废石开展修整作业，使得废石较为规整并在废石堆上喷射混凝土，将其作为黑石与矿石的隔离层。在顶板控制作业过程中，由于老顶板较为稳固，直接顶板不够稳固，该开采方法主要借助老顶稳固的特点，对矿柱、矿房的实际尺寸进一步确定，并根据直接顶板不稳固的特点，首先对采空区进行充填再对矿体进行采掘[3]。与此同时，为进一步修正平板废石，需要加强充填作业的密实度，确保在老顶板下方不会存留空隙，进一步降低矿损的平滑程度，进而有效地支撑老顶板。

4 结论

综上所述，在锰矿开采过程中，小仓房采矿法经过长时间的生产实践，出现了严重浪费地下资源、矿石损失率较高、消耗大量的坑木、具有较大的劳动强度与工作量等问题。若不能及时处理采空区，很可能影响后续生产作业的安全性。研究人员在长壁崩落法与小仓房采矿法的基础上，利用直接顶板不稳固、老顶板稳固的矿床特点，进一步研发出了不稳围岩缓倾斜薄猛矿的采矿方法。