韩海龙

（湖南涟邵建设工程（集团）有限责任公司，湖南 长沙 410000）

地下采矿是人类获取地下资源的重要方式，影响地下采矿方法因素众多，不能仅靠单一定量分析确定。传统采矿方法选择由单个因素直观评价确定，具有很大局限性。随着富矿的减少，金属矿山涉及不确定性因素增多。选择正确采矿方法具有重要意义，采矿方法选择不当会带来巨大经济损失。要用系统发展观点分析研究影响采矿方法的参数，精确高效选择最佳采矿方法。矿块底部结构是运输水平受到出放矿巷道有机配合，用矿石自重装入运输巷道矿车运至地表。矿块底部结构决定采矿方法劳动生产率等。研究金属矿山底部结构评价选择具有重要意义。

1 金属矿山底部结构类型

随着我国经济的发展，成为矿产资源生产消费大国。地下矿山开采向深部低品位矿床转变，近年来高效率采矿方法的使用，降低资源回采成本成为采矿发展的趋势。矿块底部结构要求保证底柱稳固，矿块放矿中保证底柱稳固性[1]；保证二次破碎工作安全的劳动条件；提高采矿方法的生产能力。选择底部结构形式不能满足要求会导致劳动生产率低等问题。我国金属矿山采用底部结构形式包括自重放矿等。

自重放矿底部结构在中小型矿山使用广泛，具有放矿能力大等优点。在空场法矿床开采中使用较多，有格筛破碎硐室漏斗自重放矿结构采下矿石借自重从漏斗放出，底柱高度12m～18m。无格筛破碎硐室漏斗自重放矿结构底柱高度为5m～8m，使用操作方便。人工木质假底自重放矿结构在急倾斜脉状矿床开采广泛应用，有长远发展前途。铲运机出矿采用无底柱出矿底部结构，大块矿石在装矿横巷进行二次破碎，采用铲运机出矿，简化底部结构，放矿强度高，提高矿块回采率。

有底柱分段崩落法长期使用，大矿石在电耙道中进行二次破碎，分为漏斗式与平底结构式[2]。漏斗式结构具有加高技术经济指标，在矿体厚度方面有较大变化范围，可降低切采切工作量比重。底柱高8m～15m,底柱矿量为矿块矿量的16%～23%。耙道中心至漏斗颈中心距为3.5m～4m。平底式电耙运搬底部结构使采下矿石在拉底水平变形车三角矿堆，矿石极稳固可双侧布置，优点是采准工程量小，要待下阶段采矿柱时才能回收。

2 矿山底部结构实践评价

矿山底部结构形式根据矿床地质条件、回采工艺、质量技术要求等因素综合确定。采准工程空间合理布置，对劳动生产率，采矿成本等方面具有直接影响。自重放矿底部结构具有施工灵活性大，保证矿石流通性好等特点，在我国中小矿山使用积累丰富经验[2]。电耙运搬矿石底部结构采准工程布置量较大；铲运机出矿底部结构矿体厚度大，是目前推广的方案。有底柱电耙出矿底部结构是分段崩落法矿山基本底部结构，包括电耙道与溜井等部分。

结构施工开始到放矿结束在底板围岩不稳固的缓倾斜矿体，使底部结构稳固性提高。出矿漏斗担负2000t～3000t矿量，保证电耙道稳固性。爆破设计以耙道为单元，使底部结构危害减小，爆破时采取上部拱顶填满覆盖缓冲层。上下分段电耙回采顺序，上分段采场保证在下分段崩落角影响范围内，实行强采措施，保证底柱的稳固性[4]。二次破碎采取有效方法处理堵塞，开采深度增加，应将上底柱高度提高到11mm提高结构稳固性。保护好漏斗檐是提高底部结构的主要措施。底部结构流通性是出矿畅通性能，与出矿方式等有关。

矿石块度影响流通性大小，各矿山采用年挤压崩矿后，可保持良好流通性。根据确定合格块度尺寸设计底部结构参数，加大部分参数使流通性能增加。电耙巷道2.4m×2.5m，斗井2.4m×m2.4×2m，堑沟巷道2.2m×2.4m，上底柱高11m。斗串宽度加大到3m。矿石流从斗井，漏斗檐流到电耙道底板，矿石散落宽度影响矿石流通性，漏斗檐长增大为0.8m～1.2m，矿石流通性增大。采取加大电耙，增大矿石流通性。如耙距缩短为25m取得良好效果[3]。

3 全面采矿法底部结构与出矿方式研究

全面采矿法是空场采矿法，主要特点是在中段把矿体划分为矿块，主要有点是工艺简单、采矿成本低。目前有些矿山使用铲运机出矿，采场主要使用电耙耙矿采矿方式，应用中存在耙矿效率低，施工难度大；使用木漏斗存在安全隐患。耙斗装岩机适用于水平角小于35°的斜井上山，广泛应用于金属矿、铁路涵洞等工程建设。机器电气设备可用于有煤尘矿井中。耙斗装岩机主要由固定楔、操纵机构、进料槽等部分组成。

耙斗装岩机台车安装绞车的2个滚筒，牵引主绳，通过往复运动将岩石扒进料槽内，在卸载槽尾部卸料口把矿石卸入矿车。传统底部溜井放矿结构由采场溜井、木漏斗等组成。通过溜井口木漏斗将矿石放至矿车，人行通风田径高度为8m～10m，放矿口使用木漏斗。使用耙斗装岩机底部溜井放矿结构采用电耙将采场矿石扒至切割平巷内，将矿石扒高通过耙斗装岩机卸载槽装车，底部结构优点是运输平巷，切割平巷处于相同水平；采切工程量少。

4 金属矿山工程底部结构应用选择

目前我国大力发展地下空间解决城市建设用地规模扩大的问题，为避免露天采矿对居住环境的影响，矿业中地下空间发展具有极大前景。溜破系统中的溜井是矿山用于矿石运输的地下空间，关系矿山生产系统的形成。目前国内地下溜破系统矿山设计规模多样，地下矿山溜破系统结构复杂，溜破系统如何快速施工成为矿山基建期的首要任务，随着目前矿山机械化设备的应用，为地下矿山溜破系统快速施工提供良好的基础。

大红山铁矿位于玉溪市新平彝族[5]。从矿区经新平公路距离260km，对外交通方便。矿区标高600m～1850m，网状沟谷发育。河水流量受降雨量控制，年降雨量700mm～1200mm。大红山矿区铁铜资源丰富，2006年建设并通过验收一期铁矿400万t/a工程；曼岗河以东的I号铁铜矿带金属量丰富，利用现有铁矿已形成的开拓运输工程较易进行升级勘探。二期铁矿400万t/a工程开采对象为400m标高以下的Ⅱ1矿组。开采对象分成两大部分—合采部分与分采部分。在以往矿山建设基础上进行扩产建设。

溜破系统施工过程中，井下破碎大硐室、辅助系统的快速施工等都是困扰矿山建设的大问题，由于溜破系统在使用容易被溜下的矿石破坏，对生产造成极大的安全隐患。涟邵建工司和湖南科技大学在玉溪大红山矿业有限公司溜破系统建设中进行大量的技术改造，解决溜破系统建设与修复中的施工难点，保证了溜破硐室安全、快速开挖，在行业内多个矿山得到推广应用。项目自2014年3月开展工作以来，技术人员密切协作，于2016年10月完成全部施工工程，取得了突出的技术效果。完成的主要工作包括溜井系统的安全快速施工技术及应用；地下矿山大型溜破系统建设达到国际领先水平，研究成果应用后产生显著的经济效益；作业人员在安全区域施工，取得了良好的社会效益，为矿山资源节约、持续稳定发展提供了重要的技术支撑[6]。

矿产资源深部开采是矿山企业发展的大趋势，矿石通过溜井从上部巷道溜送至下部，有助于矿山提高运送效率。溜井施工主要难点在于提升出碴。可采用以凿岩爆破为主的普通施工法。传统竖井施工方法施工工序较多，施工速度慢。为了安全快速掘进各类溜井，在大红山铁矿400万t/a二期采矿工程溜破系统溜井建设中，克服普通法施工复杂，安全隐患多等不足，施工完成了切割天井。上下水平的溜井需要同时施工，矿仓施工中产生岩石可能落入下一水平的破碎硐室，在上、下水平的矿仓连接处设置封堵结构。确保了溜井矿仓与破碎硐室平行施工的安全性。涟邵建设工程公司地下矿山大型溜坡系统建设成套技术应用获得冶金矿山科技奖二等奖。

布置底部结构设计前要调查了解矿石稳固性，根据技术经济比较选取合理的底部结构。必须研究回采矿块凿岩方式，矿块下部钻凿深度在20m以下，钻机布置在硐室中可降低切割工程量。从分段凿岩巷道钻向深孔合理。底部受矿结构确定后，考虑底部结构中采准，钻凿工作总量，选择不同形式底部结构比较放矿劳动与材料消耗较小方案。开采地质条件复杂啊矿床，综合考虑影响经济效果作用的因素。某些矿山企业可每米采准切割巷道分摊矿块储量，每平安方米矿块面积分摊采准切割巷道量。考虑选用底部结构承受崩落矿石压力，采用爆破法爆破巷道维持稳固状态。采准时保证最小劳动消耗，矿石损失贫化最小。

地下溜破系统建设是金属矿山重要的开拓工程，地下溜破系统是储运矿石的咽喉要道。金属矿山采用地下溜破系统放矿具有节省转运设备、生产管理方便特点。地下溜破系统的建设时间长、隐含着大量施工事故风险。上下水平的溜槽要同时施工，上个水平的溜槽施工中产生的岩石会落入下一水平的溜槽，必须在上下水平的溜槽连接处设法抵抗岩石冲击的封堵结构。抵抗上水平岩石的动力冲击，封堵结构应该具抗岩石瞬时的冲击性。

工字钢架竖直固定在硐室内，工字钢架靠近上水平溜槽另一侧设有竖直的钢板，枕木上设有多个空穴，钢板与工字钢架间设有多个弹簧，弹簧的一端穿过空穴固定在钢板上，钢套管一端固接在工字钢架。枕木与砌体封堵墙空间内填充破碎矸石。在建溜破系统抗岩石冲击的封堵结构中，底板及两帮设岩窝，工字钢架包括若干根水平工字钢和若干根竖直工字钢，竖直工字钢位于同一垂直平面内，水平工字钢焊接在竖直工字钢靠钢板侧，竖直工字钢的两端插入硐室顶板和底板的岩窝。硐室的顶板和底板上的岩窝与两帮的岩窝处于前后垂直平面内。砌体封堵墙内设有若干压力传感器。

5 结语

针对作业环境差，作业成本高的难题，湖南涟邵建设工程（集团）有限责任公司联合开展“井下大型溜破系统建设与修复成套关键技术研究及应用”项目，提出了安全快速溜井系统建设技术，利用小导硐通风排矸进行正掘扩挖成巷，采取加固扩孔中心管、循环钻灌成孔、钢模液压系统保护装置等多项新技术措施提高了掘进施工安全质量，具有钻井工艺简单、成井速度快等优点，产生了良好的社会经济效益。提出了改进的矿仓底部结构，避免了溜井施工对下部破碎硐室施工的影响。