某矿西二采区上部矿体采矿方法优化研究

杜汉鑫

21068219901102**** 辽宁工程技术大学

摘 要

龙首矿西二采区上部矿体原采用下向分层胶结充填法开采，由于西二采区经济条件的改变以及上部矿体开采现状的变更，矿山决定改变上部矿体现有的采矿方法，拟采用崩落法开采上部矿体，初步考虑的采矿方法包括自然崩落法与无底柱分段崩落法。为了使上部矿体以一种安全、经济、高效的方式进行回收，本文结合其开采技术条件，并考虑到其当前、实际的开采现状，综合理论分析、物理实验以及数值模拟等方式，进行了其采矿方法的优化研究工作。

关键词：上部矿体；采矿方法；结构参数；优化研

1西二采区主要开采技术条件及开采现状

1.1西二采区概况

西_疒二采_疒区原_疒设计_疒采用_疒自然_疒崩落_疒法，_疒矿石_疒生产_疒规模_疒为 _疒50_疒00_疒t/_疒d，_疒年产_疒量为_疒 1_疒65_疒 万_疒 t_疒。在_疒西二_疒采区_疒项目_疒建设_疒后期_疒，由_疒于经_疒济形_疒势变_疒化等_疒原因_疒，经_疒集团_疒公司_疒和相_疒关设_疒计研_疒究单_疒位联_疒合研_疒究和_疒论证_疒，最_疒终决_疒定将_疒西二_疒采区_疒的采_疒矿方_疒法更_疒改为_疒下向_疒分层_疒胶结_疒充填_疒法，_疒年生_疒产能_疒力保_疒持 _疒16_疒5 _疒万 _疒t _疒不变_疒。并_疒在原_疒自然_疒崩落_疒法设_疒计的_疒提升_疒、运_疒输等_疒主系_疒统基_疒础上_疒，又_疒增加_疒了 _疒16_疒50_疒m、_疒15_疒54_疒m _疒充填_疒回风_疒和盲_疒井粉_疒矿回_疒收系_疒统等_疒工程_疒。

1._疒2西_疒二采_疒区主_疒要开_疒采技_疒术条_疒件

_疒西二_疒采区_疒开采_疒的主_疒要矿_疒体为_疒 1_疒#矿_疒体，_疒从地_疒质上_疒来讲_疒属于_疒超基_疒性岩_疒型矿_疒体，_疒矿体_疒厚大_疒，属_疒于贫_疒矿资_疒源，_疒其地_疒表允_疒许崩_疒落。_疒矿石_疒属于_疒基本_疒稳固_疒，而_疒围岩_疒稳固_疒性不_疒好，_疒且二_疒者可_疒崩性_疒均良_疒好。_疒矿体_疒倾角_疒较大_疒，随_疒着标_疒高的_疒不同_疒，其_疒倾角_疒在逐_疒渐发_疒生变_疒化：_疒50_疒～6_疒0°_疒，在_疒矿体_疒上部_疒分，_疒就总_疒体而_疒言，_疒相对_疒较缓_疒；7_疒0～_疒80_疒°，_疒在 _疒15_疒80_疒m _疒水平_疒以下_疒，就_疒总体_疒而言_疒，属_疒于较_疒陡部_疒分。_疒就矿_疒体的_疒埋深_疒而言_疒，1_疒00_疒m _疒以下_疒为其_疒到地_疒表的_疒距离_疒。作_疒为废_疒石的_疒氧化_疒矿，_疒在西_疒二采_疒区中_疒位于_疒矿体_疒上方_疒，有_疒 4_疒0～_疒50_疒m _疒的厚_疒度；_疒第四_疒系表_疒土层_疒，在_疒西二_疒采区_疒中位_疒于氧_疒化矿_疒上方_疒，有_疒 4_疒0～_疒50_疒m _疒的厚_疒度。_疒

_疒疒疒

_疒

_疒

2_疒上部_疒矿体_疒采矿_疒方法_疒的可_疒行性_疒分析_疒

上_疒部矿_疒体原_疒采用_疒下向_疒分层_疒胶结_疒充填_疒法开_疒采。_疒近年_疒来，_疒由于_疒镍价_疒持续_疒低迷_疒，而_疒矿山_疒开采_疒成本_疒太高_疒，导_疒致矿_疒山盈_疒利状_疒况不_疒佳，_疒甚至_疒在一_疒段时_疒期内_疒处于_疒亏损_疒状态_疒，西_疒二采_疒区镍_疒矿开_疒采面_疒临巨_疒大的_疒经济_疒压力_疒。再_疒加上_疒西二_疒采区_疒 1_疒61_疒0m_疒 水_疒平 _疒5～_疒7 _疒行胶_疒结充_疒填体_疒及覆_疒岩发_疒生大_疒面积_疒整体_疒垮塌_疒，导_疒致 _疒15_疒54_疒m _疒中段_疒失去_疒胶结_疒充填_疒体的_疒保护_疒，使_疒得上_疒部矿_疒体胶_疒结充_疒填法_疒生产_疒停止_疒。为_疒此，_疒矿山_疒决定_疒改变_疒上部_疒矿体_疒现有_疒的采_疒矿方_疒法，_疒且从_疒采矿_疒工作_疒的安_疒全角_疒度考_疒虑，_疒上部_疒矿体_疒采用_疒空场_疒法的_疒可能_疒已被_疒排除_疒，对_疒上部_疒矿体_疒的开_疒采拟_疒采用_疒崩落_疒法，_疒且矿_疒山将_疒自然_疒崩落_疒法与_疒无底_疒柱分_疒段崩_疒落法_疒作为_疒初步_疒考虑_疒的采_疒矿方_疒法。

_{222222222疒22222}2.1上_疒部矿_疒体采_疒用充_疒填法_疒与崩_疒落法_疒开采_疒的可_疒行性_疒分析_疒

_、疒上部_疒矿体_疒采用_疒下向_疒分层_疒胶结_疒充填_疒法开_疒采已_疒有数_疒年时_疒间，_疒该法_疒在上_疒部矿_疒体具_疒有很_疒强的_疒理论_疒和实_疒践基_疒础、_疒成熟_疒的采_疒矿技_疒术、_疒丰富_疒的生_疒产经_疒验，_疒且生_疒产能_疒力大_疒、矿_疒石的_疒损失_疒贫化_疒小以_疒及安_疒全性_疒好。_疒理论_疒上讲_疒，从_疒该法_疒在上_疒部矿_疒体应_疒用的_疒情况_疒来看_疒，其_疒采用_疒下向_疒分层_疒胶结_疒充填_疒法开_疒采将_疒会是_疒一个_疒不错_疒的选_疒择。_疒结合_疒上部_疒矿体_疒的开_疒采现_疒状与_疒开采_疒技术_疒条件_疒，从_疒技术_疒方面_疒来讲_疒，采_疒用崩_疒落法_疒开采_疒需要_疒的基_疒本条_疒件与_疒开采_疒技术_疒条件_疒上部_疒矿体_疒是具_疒备的_疒。

2._疒2上_疒部矿_疒体采_疒用自_疒然崩_疒落法_疒开采_疒的可_疒行性_疒分析_疒

西_疒二采_疒区对_疒采用_疒自然_疒崩落_疒法开_疒采的_疒可行_疒性已_疒经进_疒行了_疒相当_疒长时_疒间的_疒研究_疒，研_疒究工_疒作也_疒进行_疒得比_疒较深_疒入与_疒充分_疒，在_疒当初_疒的开_疒采技_疒术条_疒件下_疒西二_疒采区_疒采用_疒自然_疒崩落_疒法开_疒采可_疒行的_疒结论_疒是成_疒立的_疒。当_疒前，_疒西二_疒采区_疒与之_疒前相_疒比，_疒其开_疒采现_疒状在_疒一定_疒程度_疒上已

_疒经发_疒生了_疒改变_疒，其_疒已被_疒一定_疒厚度_疒的胶_疒结充_疒填体_疒分开_疒，现_疒包括_疒上、_疒下部_疒矿体_疒两部_疒分。_疒就上_疒部矿_疒体而_疒言，_疒其高_疒度约_疒为 _疒68_疒.7_疒m，_疒且其_疒上、_疒下方_疒均已_疒被一_疒定厚_疒度的_疒胶结_疒充填_疒体包_疒围。_疒上部_疒矿体_疒的开_疒采条_疒件虽_疒具有_疒一定_疒的特_疒殊性_疒，但_疒其除_疒了上_疒、下_疒部胶_疒结充_疒填体_疒的约_疒束以_疒及开_疒采高_疒度有_疒限外_疒，其_疒余开_疒采技_疒术条_疒件对_疒于自_疒然崩_疒落法_疒而言_疒较当_疒初并_疒无改_疒变。

_疒

2._疒3上_疒部矿_疒体采_疒用无_疒底柱_疒分段_疒崩落_疒法开_疒采的_疒可行_疒性分_疒析

_疒结合_疒上部_疒矿体_疒的开_疒采现_疒状与_疒开采_疒技术_疒条件_疒，首_疒先，_疒只要_疒上覆_疒岩体_疒特别_疒是上_疒部胶_疒结充_疒填体_疒被安_疒全顺_疒利崩_疒落并_疒形成_疒符合_疒生产_疒要求_疒的覆_疒盖层_疒后，_疒上部_疒矿体_疒正常_疒生产_疒有充_疒分的_疒保障_疒，如_疒矿石_疒的回_疒采、_疒放矿_疒工作_疒等均_疒是在_疒安全_疒的工_疒作环_疒境中_疒进行_疒。而_疒西二_疒采区_疒 1_疒61_疒0m_疒水平_疒 5_疒～7_疒 行_疒胶结_疒充填_疒体及_疒覆岩_疒的整_疒体垮_疒塌，_疒部分_疒完成_疒了初_疒始的_疒覆岩_疒放顶_疒与覆_疒盖层_疒的形_疒成工_疒作，_疒因此_疒无底_疒柱分_疒段崩_疒落法_疒应用_疒于上_疒部矿_疒体时_疒，其_疒基础_疒条件_疒已充_疒分具_疒备。

_疒

3_疒3333

₃ 上_疒部矿_疒体采_疒矿方_疒法优_疒选

_疒33.1

3.1上_疒部矿_疒体无_疒底柱_疒分段_疒崩落_疒法开_疒采覆_疒盖层_疒形成_疒技术_疒

_疒覆盖_疒层的_疒形成_疒，对_疒于无_疒底柱_疒分段_疒崩落_疒法而_疒言，_疒是极_疒为重_疒要的_疒一步_疒，为_疒是否_疒在安_疒全的_疒环境_疒下进_疒行出_疒矿的_疒前提_疒，也_疒是其_疒必备_疒条件_疒。一_疒旦形_疒成覆_疒盖层_疒，一_疒个类_疒似于_疒挤压_疒爆破_疒的环_疒境便_疒由此_疒形成_疒，在_疒该条_疒件下_疒会对_疒分段_疒矿石_疒进行_疒崩落_疒，不_疒仅有_疒利于_疒充分_疒利用_疒炸药_疒爆炸_疒能量_疒，并_疒且可_疒以防_疒止崩_疒矿石_疒向远_疒处抛_疒掷，_疒避免_疒增加_疒矿石_疒的损_疒失与_疒贫化_疒；当_疒出现_疒围岩_疒冒落_疒的情_疒况时_疒，对_疒冒落_疒的围_疒岩而_疒言，_疒覆盖_疒层对_疒其有_疒一种_疒缓冲_疒效果_疒，进_疒而采_疒场中_疒设备_疒与人_疒员也_疒会得_疒到安_疒全保_疒障。_疒对覆_疒盖层_疒的形_疒成而_疒言，_疒其主_疒要方_疒式有_疒：

_疒①若_疒矿体_疒上部_疒已经_疒采用_疒空场_疒法进_疒行开_疒采（_疒如留_疒矿法_疒，分_疒段矿_疒房法_疒等）_疒，开_疒采下_疒部时_疒改为_疒了无_疒底柱_疒分段_疒崩落_疒法，_疒此时_疒可以_疒在采_疒空区_疒的上_疒盘以_疒及下_疒盘围_疒岩中_疒开凿_疒深孔_疒或布_疒置药_疒室，_疒在对_疒矿柱_疒进行_疒回采_疒的同_疒时崩_疒落采_疒空区_疒的围_疒岩，_疒以此_疒形成_疒覆盖_疒层。_疒

②_疒若矿_疒山由_疒露天_疒开采_疒即将_疒转入_疒地下_疒开采_疒，此_疒时可_疒采用_疒深孔_疒或药_疒室爆_疒破露_疒天边_疒坡的_疒岩石_疒，以_疒此形_疒成覆_疒盖层_疒。

_疒③对_疒于新_疒建矿_疒山而_疒言，_疒若需_疒要进_疒行强_疒制放_疒顶，_疒在无_疒底柱_疒分段_疒崩落_疒法应_疒用于_疒矿山_疒的过_疒程中_疒，其_疒有先_疒放顶_疒后回_疒采、_疒集中_疒放顶_疒以及_疒边回_疒采边_疒放顶_疒三种_疒覆盖_疒层形_疒成方_疒式。_疒

_疒

_3疒33.2上_疒部矿_疒体无_疒底柱_疒分段_疒崩落_疒法开_疒采矿_疒石回_疒收技_疒术

_疒矿山_疒开采_疒中，_疒矿石_疒的回_疒收效_疒果不_疒仅是_疒影响_疒采矿_疒方法_疒的选_疒择以_疒及决_疒定采_疒矿方_疒法是_疒否可_疒行的_疒重要_疒技术_疒指标_疒，而_疒且关_疒系到_疒矿山_疒企业_疒的经_疒济效_疒益。_疒而对_疒于采_疒用无_疒底柱_疒分段_疒崩落_疒法开_疒采的_疒矿山_疒而言_疒，决_疒定矿_疒石回_疒收效_疒果好_疒坏的_疒重要_疒因素_疒之一_疒便是_疒其放_疒矿方_疒式是_疒否合_疒理、_疒可行_疒。采_疒用合_疒理的_疒放矿_疒方式_疒进行_疒放矿_疒，不_疒仅可_疒以充_疒分、_疒有效_疒地回_疒收矿_疒石，_疒实现_疒矿产_疒资源_疒的合_疒理利_疒用，_疒而且_疒可以_疒降低_疒废石_疒的混_疒入程_疒度，_疒从而_疒降低_疒选矿_疒、冶_疒炼等_疒工作_疒的成_疒本。_疒西二_疒采区_疒的矿_疒体属_疒于贫_疒矿资_疒源，_疒而上_疒部矿_疒体的_疒高度_疒不到_疒 7_疒0m_疒。对_疒于开_疒采条_疒件有_疒限的_疒上部_疒矿体_疒而言_疒，对_疒其矿_疒石回_疒收技_疒术进_疒行分_疒析，_疒提出_疒合理_疒的放_疒矿方_疒式是_疒非常_疒重要_疒的，_疒且是_疒必要_疒的。_疒

_疒

_疒5研_疒究结_疒论及_疒建议_疒

本_疒文采_疒用改_疒进层_疒次分_疒析法_疒，并_疒以采_疒矿成_疒本、_疒矿石_疒贫化_疒率、_疒矿石_疒损失_疒率、_疒日生_疒产能_疒力、_疒采切_疒比、_疒工人_疒劳动_疒强度_疒、采_疒矿方_疒法的_疒工艺_疒繁简_疒程度_疒、矿_疒山对_疒采矿_疒方法_疒的熟_疒悉程_疒度、_疒采矿_疒方法_疒对矿_疒体的_疒适用_疒性、_疒通风_疒条件_疒、管_疒理难_疒度、_疒采矿_疒方法_疒的可_疒操作_疒性、_疒盈利_疒能力_疒以及_疒安全_疒程度_疒等技_疒术经_疒济指_疒标作_疒为选_疒择采_疒矿方_疒法的_疒影响_疒因素_疒，对_疒西二_疒采区_疒上部_疒矿体_疒的采_疒矿方_疒法进_疒行了_疒优化_疒选择_疒；并_疒对上_疒部矿_疒体采_疒用无_疒底柱_疒分段_疒崩落

_疒法开_疒采的_疒覆盖_疒层形_疒成技_疒术与_疒矿石_疒回收_疒技术_疒进行_疒了介_疒绍。

参考文献

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