崔红霞

（安徽正信科技有限公司）

在国内有色金属地下矿山开采中，比较成熟的方法是分层崩落法、房柱法、全面法及浅孔留矿法，这些方法操作起来相对容易。但针对那些较小规模的矿体，必须采用安全和高效的采矿方法。小型矿体一般矿体厚度在1~5 m，走向长度在100 m左右，连续性较差，多呈藕节状或丝脉状。沙滩角铜矿矿体就符合上述特征，因矿体较薄，连续性较差，如果选择有底柱浅孔留矿法法开采，会浪费很多矿柱资源。

在小型地下金属矿山开采中，无底柱浅孔留矿法作为空场法中的一种采矿方法，应用非常广泛，特别是在极薄贵金属矿床的开采中，具有较多的应用。相比于传统的浅孔留矿法，它增加了出矿进路，将底部结构取消［1］。通过电动装岩机装车，脉外巷道运输，降低了采矿贫化率，并使矿产资源回采率达到90%以上，为此，沙滩脚铜矿多回采矿石2万t（减少底柱压矿）。

1 无底柱浅孔留矿法概述

在我国地下金属矿山中，浅孔留矿法被广泛应用。其开采技术条件：具有较小的矿体厚度，倾角为60~85°。具有相对稳定的矿岩和单一的产状，无自然性的矿体和结块现象出现。通过应用这种采矿方法，在使作业条件得到有效改善的同时，也能使矿山的生产安全和生产能力大幅提升［2］。无底柱浅孔留矿法进一步拓展和改进了浅孔留矿法，相比于改进前，增加了出矿进路，将底部结构取消。同时，通过脉外巷道运输和电动装岩机进行装车，能使采矿贫化率降低，并且使矿体的生产效率和回采率提高［3-4］。在小型地下金属矿山的开采中，其应用非常广泛（无底柱浅孔留矿法示意图见图1）。

2 矿山概况

安徽省南陵县沙滩角铜矿属于小型地下金属矿山，生产能力约60 000 t/a。在矿山范围内，有3条隐伏矿脉被探明，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体，Ⅰ号矿体分布于36~45线，Ⅱ号矿体见矿于37，41，42，44线。因此形成数个生产中段。铜矿石品位为1.15%~3.5%，资源价值可观。目前，大部分中段已经基本采空，回采作业主要是在-80 m中段进行。矿区岩石为大面积花岗闪长岩和接触带矽卡岩，矿体底板为大理岩，近地表浅部岩石风化、蚀变，裂隙发育；深部岩石趋于新鲜，蚀变减弱，裂隙发育程度降低，抗压、抗剪强度高。矿山目前通过技改后开拓、开采最低标高为-205 m，距地表深约350 m。矿区工程地质岩组主要为半坚硬—坚硬的碳酸盐类、花岗闪长岩和矽卡岩，根据调查，井巷内尚无坍塌、冒顶现象发生，工程地质岩组稳固性良好，仅矽卡岩与花岗闪长岩接触带之间有较薄的软弱结构面。

矿脉中的裂隙导水是矿井水主要的来源。因为矿区内的出露地层多为泥灰岩、泥岩等，具有良好的隔水效果。同时，本矿为金属矿。矿体赋存标高+77~-255 m，大部分位于当地侵蚀基准面+50 m以下。矿区含水岩组主要为三叠系南陵湖、东马鞍山组岩溶水及花岗闪长岩接触带之矽卡岩裂隙水，沙滩角铜矿地质勘探时曾进行抽水试验等专项水文地质工作，因周边较小铜矿井政策性关停，矿井下不再排水，使得矿井水通过裂隙对沙滩角铜矿井下水力补充，矿井用水量加大，水文地质条件属于中等复杂类型。

长期以来，矿山在开采浅部资源过程中就出现了因为留设底部矿柱结构造成压矿，以及放矿漏斗因爆破效果差造成大块矿石堵塞漏斗的问题。

3 无底柱浅孔留矿法在开采中的应用

为了使堵塞漏斗和底部结构对资源消耗过大的问题得到有效解决［1］，采用了无底柱浅孔留矿法，同时取消底部结构。

（1）采准切割。在应用无底柱浅孔留矿法的过程中，需要将出矿进路增设在矿房底部，并联接好脉外平巷。采准切割的步骤：沿脉运输平巷沿着矿体分布，在矿块的两侧，掘进人行天井，并每隔5 m左右，将相应的联络通道凿出。在沿脉运输巷内每隔6 m，将出矿进路掘出。最后，在矿块底部，掘出拉底平巷。通过以上步骤可知：采准切割工程主要包括沿脉运输平巷、人行天井、出矿进路以及拉底平巷。为了保障有效开采，需要与实际情况相结合，确定采切工程量。

（2）回采工艺。回采工艺在浅孔留矿法中是非常简单的，通常是采用浅眼爆破的方式进行。在联络巷中凿岩，同时以拉底平巷为自由面，向上回采。回采流程主要涵盖以下方面：一是凿岩，依据之字型或梅花形排布；在凿岩过程中，与矿体边界相结合，控制采场的宽度，使采矿贫化率进一步降低。二是爆破，将乳化炸药加入到开凿出的炮眼中，采用分段起爆的方式，利用毫秒延期电雷管进行。空口处填塞炮泥，同时炮孔采用60%~70%的装药系数。三是通风，在完成爆破后，可以采用局扇压入式通风，逐一排除爆破的烟尘；将新鲜的空气由采场一侧的顺路天井引入，通过另一侧的天井在上中段回风巷排出污风；通常情况下，控制30 min左右的通风时间。四是局部放矿，利用矿石的自重，在每一次爆破后，可以从出矿横巷中，将约30%的矿石放出，为作业面留出约2 m的作业空间；同时，为了将平场工作量减少，工作人员需要在出矿前进入采场内，检查爆堆高度与实际高度相结合，确定每一个出矿横巷放出的矿石量；在结束整个回采流程后，则需全部释放矿房内的矿石；在放矿前，应全面检查矿石，为降低安全隐患，必须确认好没有其他工作人员时，才可进行放矿。五是撬顶平场，作业人员在结束局部放矿后，需要再次进入采场，全面检查作业面，为保证作业面的安全，对上下盘上顶板进行全面的检查，再通过手工操作，平整工作面矿石堆的表面，然后才能进行下一个循环的凿岩作业。

（3）技术优势。无底柱浅孔留矿法相比于以往的浅孔留矿法，无需设置底柱。可通过增加回收矿柱，将矿产资源的贫化和损失降低，进而使回采率提升，提高劳动效率。同时，因为采用的是脉外运输平巷出矿，具有极高的安全性，能使生产和安全之间的矛盾得到有效解决［4］。

沙滩角铜矿采用无底柱浅孔留矿法开采，近5 a来，作业安全、高效，矿石贫化率保持在5%左右。期间虽因为矿山企业改制等因素经历停产、开采再停产等情况，但是，该矿开采成本均保持较好的水平，数十年来没有出现重大安全生产事故。

4 结论

沙滩脚铜矿深部资源比较紧张，后续正在跟进探矿工作。2#矿体赋存在-125 m，开采总矿石资源量约15 t。采用无底柱浅孔留矿法开采后，矿石回采率达到90%以上，多回收矿石资源约2万t。利用矿体自然不连续的藕节部分做分隔矿柱，围岩和矿体的稳固性得到有效保证。通过实践证实，将无底柱浅孔留矿法应用到该矿的开采过程中，优势非常显著，主要总结如下。

（1）不设底柱，增加了对矿柱的回收，大大提高了矿石回收率，提高了资源的利用率，降低了损失和贫化，可充分回收地下资源。

（2）进路采用装岩机出矿，提高了出矿的机械效率，加快了出矿速度。

（3）取消了劈漏复杂的工艺过程，直接拉底，施工工艺简单，工人易于掌握。

（4）脉外运输平巷出矿，安全性高，解决了安全、运输和生产的矛盾。