闫陶章

（临沂矿业集团有限责任公司，山东 临沂 276017）

缓倾斜中厚矿体开采作为全世界采矿业的难题，这类矿体倾斜角多数为5°～30°，厚度为4m～40m。国内主要是采用分层填充法、电耙留矿法等；国外多数采用房柱法，比例达到60%以上，填充发比例达到20%以上，其余主要是采用暴力运搬采矿法[1]。但是每个方案在实际使用当中都存在着些许缺陷，要对这些方案进行对比选择，选择最优方法，并在此基础之上进行优化创新，从而保障最终的采矿效益。

1 缓倾斜中厚矿体相关阐述

缓倾斜中厚矿体，特别是倾斜角在20°～35°缓倾斜中厚矿体高效开采一直是全球各地需要解决的技术难题。一方面该类矿体倾斜角较小，崩落矿石无法利用自重在底部完全被放出，此时要采用人工扒运、机械运输方式完成；另一方面，该类矿体采场空顶较高，顶板管理难度大，给生产安全带来了极大的隐患[2]。

2 缓倾斜中厚矿体采矿方法分析

某矿体在矿山北西冀海底沟地表位置，膨大部位在矿体北东冀，赋予标高为2712m～2756m，走向为NE40°～60°，走向长度为60m～160m，厚度在6m～16m，平均品位为3.79%。矿体整体上为紧密状，矿岩界线十分明显，保证围岩、矿石的稳定性。针对矿体赋予条件，根据多年采矿经验，通过多次技术验证决定，在2748m和2720中段安排矿房展开采矿试验，其中2748采用回采房柱方法；2720采用中深孔底盘漏洞崩落法。

2.1 预切顶锚网支护分层回采房柱法

该方法需要结合工程设计标准依次对溜井、切割上山、拉底巷道、回风巷道进行施工。在采切探矿工程施工完毕后，先对上部矿体进行回采，自上而下进行V字形扩帮拉底，之后在进行分梯段挑顶。在采矿下矿石堆上岗使用金属网护顶后出矿。按照该工序后退回采，一旦上部矿体回采完毕之后，立即开展下部矿体回采，下部回采除了不使用护顶外相同工序，其余工序都相同。该工艺的关键点是在锚杆、金属网联合护顶和所留圆形矿柱几何状。施工当中主要采用的设备包括凿岩机，采用浅孔落矿、电耙出矿方案。

2.2 中深孔底盘漏斗崩落法

在切割工程施工完毕后即可进行中深孔施工，主要是采用凿岩机进行凿岩施工，采用导爆索引爆。采用扇形炮孔布置形式，每排设置20炮孔，排距控制在1.3m～1.5m范围内，底孔距为1.8m。首次爆破前凿孔6排～12排，之后每次凿孔补足爆破排数，装药量不超过3t。在初次爆破完毕后，要对大块进行第二次爆破，采用电耙出矿方法。

3 采矿方法对比分析

3.1 工程参数分析

本矿体采用以上两种方法之后所得到的经济指标为：回采房柱方法：生产力为49.9t/d、贫化率为6.2%、损失率为10.6%、采切比为11.6m/kt、炸药单耗0.49kg/t，采矿成本为70.1元/t。

中深孔底盘漏斗崩落法：生产力为39.1t/d、贫化率为13.5%、损失率为4.9%、采切比为13.1m/kt、炸药单耗0.41kg/t，采矿成本为62.2元/t。

3.2 对比分析

通过对比分析中深孔底盘漏斗崩落发在实施当中安全性更高、回采率更高、成本低，这些优势让该项技术成为了缓倾斜中厚矿体采矿方案的首选，并且该项技术在适用于连续矿柱、受地压活动影响的难采矿体回采。但是该项技术由于爆破大块多、产能低、出矿难等缺点，还需要进一步进行完善。主要方法表现在：

①将炮孔间距缩小到1.2m以内，每排炮孔数量增加到20个以上，这样可以降低大块率、降低二次工程量。②增加运输巷距矿体底板高度，适当增加2m～4m，电耙道坡度增加25°以上，这样可以提升出矿效率。

③针对矿区南部不会因为岩体崩塌产生的缓倾斜中厚矿体，提升一次爆破量，采用挤压爆破方法，这样即可在源头上保证大块率。

4 缓倾斜中厚矿体采矿工艺及其方法改进

针对不同矿场缓倾斜中厚矿体的差异，需要对施工参数科学调整，优化每个生产工艺，这样才能够确保最终的采矿效能与安全性。

（1）分段空场嗣后充填采矿法。①矿块布置和构成要素：沿着走向布置矿块，长度控制在100m左右，阶段高度控制在40m左右，为了能够降低底柱矿量损失问，凿岩巷道要沿着矿体下盘布置。为了能够适应矿体倾斜角度变化，分段高度设定为10m～20m，矿房宽度设定为10m～20m，倾斜角大时取最大值；反之，倾斜角小时取最小值，采用平底堑沟式底部结构。②采准切割：从阶段运输平巷掘凿穿脉到矿体，在矿体下部掘进凿出矿巷道，之后掘凿切割天井，每个阶段运输平巷掘系统溜井。采用上阶段运输平巷掘进充填斜井，通过斜井方向沿着矿体掘进并充填巷道，最后将联络道掘进充填。采用钻机由上到下布置炮孔，充填井采用大直径深孔分段爆破方法。③回采工艺：切割槽自由面主要为切割天井，从下分段到上分段逐渐形成爆破拉槽炮孔。采用凿岩机打垂直炮孔。钎头直径控制在60mm，炮孔直径控制在60mm～70mm，最小抵抗线设置为1.5m，孔距可以适当缩小，如果最小抵抗线在1.5m以内，孔深10m～20m即可。所采下矿石凭借自重物理性能落入到装矿巷道，使用电动铲运机将矿石转到溜矿井下放。④充填工艺：构建立式砂仓作为地表充填站，包括2个尾砂仓和1个水泥仓，充填料在混合之后经原有勘探大钻孔送入到井下，充填倍线控制在6左右。干式充填应用井下岩巷掘进废石，在各阶段运输巷道、斜井运输到充填巷道当中，倒入到采完采场。填充管道输送充填料到充填巷道，通过充填天井、残留炮孔进入到采场。待到靠近了下一采场边界，事先准备好注浆管，采用尾砂胶结充填。

（2）胶结矿柱房柱采矿法。该方法主要分为两个步骤：一是先采矿柱、后胶结充填；二是回采矿房，尾砂充填。矿房宽15m、矿柱宽5m，沿着倾斜方向布置工作面；矿柱、矿房开采都是采用浅孔落矿法回采，使用凿岩机凿岩处理，如果矿体厚度超过了4m，采用局部留矿方案，这样可以方便工作人员站在矿堆上凿岩。使用电耙耙矿，把矿石耙放入矿溜井当中，放至阶段运输巷道装车方法，双滚筒电耙车只能直线耙矿，所以矿场顶板足够稳定时，可以采用三滚筒绞车，提升耙矿范围，扩大采矿宽度，保证最终的生产性能。矿柱开采完成之后，要分别在两端设置滤水网、挡板，采用胶结充填形式，充填浆料配比为1∶6，待到距离顶板0.5m时，掺入一定量的膨胀水泥，这样更有利于接顶。

5 结语

为了能够有效提升缓倾斜中厚矿体开采效率，需要针对现行的采矿方法和工程现状，科学选择有效方案。此外，在缓倾斜中厚矿体采矿过程中，需要严格控制每个施工环节，保证施工质量。