无底柱分段崩落采矿法结构参数优化及应用

无底柱分段崩落采矿法结构参数优化及应用

杨新军

芜湖 和成矿业发展有限公司 安徽省芜湖市 241000

摘要：根据无底分段柱崩落采矿法“椭球体”放矿理论，无底柱分段崩落采矿法的结构参数，直接影响着实际生产中的工程量大小和损失、贫化现象。为了减少生产中的损失和贫化，对无底柱分段崩落采矿法中的，回采进路间距、崩矿步距、分段高度进行参数优化。

关键词：放矿椭球体；损失；贫化

引言：

无底柱分段崩落采矿法在我国的地下开采矿山中，特别是铁矿开采中应用较为广泛，西石门铁矿就是其中之一。 长期实践表明，无底柱分段崩落采矿法，矿石损失率约为15～20%，贫化率约为20%～30%。根据放矿“椭球体”理论，无底分段柱崩落采矿法的结构参数，包括回采进路间距、分段高度、崩矿步距，三个方面^［1］。

一、西石门铁矿南采区现状及原结构参数

1.1 南采区现状

西石门铁矿是一个大型的地下矿山，现在已经进入矿山末期。南采区已全部进入残采阶段，采场是以回收残留矿量为主。残留矿量赋存形式主要有以下几方面：

（1）采场因受地压和民采破坏的影响，巷道围岩不稳固，采场进路进行大量的支护，在接近矽卡岩和矿体中的工程，U型拱架进行了二次或三次支护，巷道变形严重，造成中孔施工难度加大，局部还无法施工，不能及时进行回采，在本分段形成了矿量损失。本分段的矿量损失，只能转到下分段进行回收。如89m分层6#、7#采场的部分工程。

（2）下部负40m中段为缓倾斜薄矿体，矿体底部为闪长岩、节理发育、有蚀变现象，稳固性一般。并受到民采的破坏。

（3）有底柱采场的残留，主要是有底柱的底部结构靠近矿体下部的边缘，造成耙道、堑沟等工程可能在矽卡岩中，工程稳定性较差，施工难度较大。在厚大矿体中，还设计施工双堑沟和双层耙道。受当时支护条件的限制，很多采场就没有完成施工，完成施工的采场，因采用一次爆破，造成底部结构坍塌，采场矿量无法采出，形成损失。如南采区120m中段0#穿的025 – 028采场。

1.2现采场结构参数

南采区的中段高度为40m，分段高度为10-12m，进路间距为10m，排距为1.5m，边孔角采用45°，崩矿步距为一次崩矿1-2排。每个中段需要4个分段进行回采。

二、采场结构参数优化

根据以上残留矿量的形式和特点，采用无底柱崩落法进行回收，对其结构参数进行优化。

1、根据第一种情况的残留矿体采用下分段进行回收。把下分段定在83m水平，而实际距矿体的上边缘为14m左右，即为14m的分段高度，进路间距调整为12m，排距为1.5m，边孔角采用45°因进路间距的增大，放矿“椭球体”的漏斗宽度增大，崩矿步距调整为，一次崩矿为2-3排。如图（1）这种结构参数使两个“椭球体”的相切，达到了合理状态。

图1 优化后采场结构示意图

2. 对第二种情况的残留矿体采用上下分段进行回采。南采区的负40m中段，负10m分层、负23m分层采用了，分段高度为13-14m，进路间距为12m、排距为1.5m、崩矿步距为一次崩矿2-3排。优化后的结构参数要比原参数节约工程量，但中孔施工的高度增加，原结构参数施工中孔的高度为13m左右。优化后施工中孔高度为17m左右。如图（2）

图2 中孔施工高度示意图

2. 第三种情况有底柱采场的残留，这种残留矿量的特点是，上部矿体厚大的较多，有底柱的底部结构处在靠近矿体的矽卡岩或闪长岩当中。受当时支护和爆破的影响，底部结构受到不同程度破坏，矿石没能及时采出，形成的残留矿量。如图（3）针对这种情况采用底部回收的方式。

图3 回收有底柱采场示意图

采用延耙道方向布置，就是在两耙道之间的下部，布置回采进路。因两个耙道的间距为15m，所以两回采进路的间距为15m。分段高度相应的增加，这种情况适合矿体较厚的部位。如图（3）南采区的111m水平8#采场部分工程，就是采取这种方式回收026’、027’、028采场的残留矿量。

三、实施与应用

南采区根据以上残留矿量赋存状况，通过参数优化，主要设计施工了80m中段的83m分层6#、7#采场、111m分层的11# - 14#采场，负40m中段的负10m、负23m分层的1# - 6#采场和120m中段132m分层的5#采场等。

优化后的底部结构参数在以下方面的应用。

（1）在进路间距方面是从10m增大到12m，在同一地段，以同一个采场5条进路控制60m的范围为例，采用原结构参数，需要6条进路控制60m的范围。如负10m分层6#采场，在工程量、中孔量、U型拱架、炸药消耗进行对比。发现同一采场掘进工程量减少了一条进路的工程量和支护量也相应的减少。中孔量和炸药消耗略有增加。

（2）在分段高度方面，分段高度是从10-12m增大到13-14m。以西石门铁矿南采区负40m中段（实际标高，上是3水平、下是负37水平）为例，现设计施工了负10m、负23m分层，再设计施工一个负37m分层，就能完全控制负40m中段的矿体范围。如采用原结构参数 ，需要4个分层。 这样在同一中段，减少了一个分层的工程量，相应减少了一个分层的支护量、中孔量、回采时炸药的消耗以及其它的辅助设施。

通过对结构参数优化和实施后，千吨采掘比降低了3.5m/kt，品位提高了1.05%。从这些数据，可以看出残留矿量待到到了充分的回收，减少了损失，贫化率待到了合理的控制。

四、总结

总之，无底柱分段崩落采矿方法是一种高效、安全的采矿方法。受凿岩设备的影响，并逐渐向增大分段高度与回采巷道间距方向发展。只要我们在采矿的设计和施工中能够准确把握，找出合理的采场结构参数，便可以大大降低其损失和贫化程度。

参考文献

[1]　王青、史维祥. 《采矿学》[M].北京:冶金工业出版社,2001.

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