急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全开采技术分析

急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后充填安全
开采技术分析
摘要：随着城市化进程的不断推进和社会经济的不断发展，矿产行业也迎来
了发展的黄金时期，在新技术的支持和开采需求增加下，要求矿企结合实际的开
采环境做好各类开采技术的应用。

以某地萤石矿的开采为例，针对常出现的急倾
斜中厚破碎矿体开采而言，在应用浅孔留矿法开采时，存在着作业安全隐患高和
矿石损失贫化率大等问题，如何结合实际应用好充填安全开采技术，也成为很多
矿企需要考虑的问题。

为此，本文会先进行工程概述，然后分析矿岩可冒性，最
后进行充填安全开采技术的优化，以期望可以提高萤石矿开采质量，满足矿企发
展需要。

关键词：急倾斜；中厚破碎矿体；充填开采
对于急倾斜破碎中厚矿体的开采而言，易出现采场顶板冒落及围岩两帮片帮
的危害，同时在开采工艺选择不合理和现场管理缺乏质量下，也容易出现矿石损
失率大与贫化率大等问题，需要在需充分考虑矿岩的实际地质及岩体条件后，提
出合理的开采技术。

结合某地的萤石矿开采看，在借助以往的浅孔留矿法进行开
采时，顶板存在冒落、片帮和矿石损失贫化率高等问题，在参考工程的实际地质
条件后，提出了空场嗣后充填法改进工艺，下面进行具体的工艺参数优化分析和
要点明确，确保急倾斜中厚破碎矿体的开采具有安全高效性。

1、工程概述
1.1矿场开采情况
以某萤石矿为例，属于中低温热液型矿床，其萤石矿体具有脉状、层状分布
的特点，且矿岩接触带围岩主要为蚀变闪长岩，具体在0.6—1.2m范围内有蚀变
现象，并伴随破碎问题。

同时，萤石品位约64.11%，倾角在80°- 90°范围中，矿体均厚6.5m，走向长度485m，为典型的急倾斜中厚破碎矿体。

最后，在该矿
的开采中，应用两翼竖井的开拓方式，并落实浅孔留矿法进行采矿，实际的阶段
高度约42m。

1.2矿场开采问题
在矿场开采中，受到矿体破碎的影响，在矿岩接触带还存在厚度较大的蚀变
区域下，通过浅孔留矿法的应用，存在着巷道两帮片帮及顶板冒落问题。

具体有
以下影响：对开采作业人员的工作而言，具有较大的安全隐患，不利于落实以人
为本的原则，提高矿产开采的安全性；第二，在矿体破碎的影响下，矿石的回采
率较低且贫化率较高，具体而言，回采率和贫化率分别为81.21%、17.24%，不利
于提高开采的质量和效率。

因此，需要结合矿岩的稳固性条件，对采矿方法进行
改进优化，同时对采场结构进行适当调整，确保新时代下的采矿作业具有安全性
和效率性。

2、矿岩可冒性分析
岩体的冒落和开采跨度、侧压力系数和矿体埋深等因素有关，且冒落线形状
接近拱形。

在概况应用原有的浅孔留矿法进行开采时，会预留10m厚顶柱，在参
考分层回采高度（4m）、矿体抗压强度（14.66MPa）、矿石密度（3.21*103kg / m3）、侧压力系数（λ=0.16）等参数后，可以借助极限冒落跨度值计算公式得出其极限垮落值为 5.4—6.4m，结合由于萤石矿均厚度为6.5m，大于极限冒落跨度，因此，原有开采工艺下的开采人员容易受到冒落事故的影响，存在安全隐患，需
要改进采矿方法。

3、充填安全开采技术的优化
3.1采场结构参数确定
结合该矿原有开采工艺的可冒性分析结果，同时基于矿山原有的不足，提出
了以垂直深孔落矿阶段矿房法为主的空场嗣后充填法。

具体工艺参数为：阶段高
度80 m、中段高度40m、分段高度20m；矿体沿走向长420m、矿体分为3个矿块
且矿块间留2个7m厚间柱、每个矿块可为3个采场，即两侧大采场长53m，中间
小采场长30m；在阶段顶板留10m厚顶柱能用于顶板覆盖层冒落的防范。

结合巷
道应用单沿脉布置的方式，其崩矿步距是影响矿石损失贫化率的主要因素，因此
要进行合理计算，最终明确其崩矿步距为1.55m。

3.2采切工程布置
在急倾斜中厚破碎矿体空场嗣后落实充填安全开采技术时，需要矿企关注采
切工程的布置工作，具体需要做好以下方面：第一，要在960m的阶段水平中，
需要在矿体上盘进行阶段脉外运输巷和出矿穿脉巷的掘进工作，且在脉内沿矿房
长轴方向进行脉内拉底巷道的掘进，同时以该巷道为自由面进行扩帮作业，使矿
房底部拉底至矿体两侧边界；第二，在做好各分段的沿脉采准工程后，需要以矿
块为单位，在每个采场的端部进行切割井的掘进，具体的切割井规格为1.5 m*2. 0m；最后，在切割天井两侧进行切割炮孔的钻掘，每排布设5个炮孔，以切割天
井为自由面破开切割槽。

3.3回采及充填
在进行采场的回采中，其顺序可以细分为以下几步：第一，要对矿块中小采
场（30m长的采场）进行回采，并用于尾砂进行胶结充填；第二，在进行大采场(53m长的采场)的开采时，需要应用高浓度的尾砂进行充填，且落实从中段由下
向上的回采方式；第三，需要注意的是，在回采过程中小采场回采完进行两侧大
采场的回采时，其回采顺序需要从中间位置小采场边壁向两端间柱的方向进行退
采工作，在该开采方式的落实下能避免分段脉内崩矿巷道在掘进中出现封堵问题。

当完成回采工作后，还应进行及时的充填工作，降低采空区上层压力对巷道顶板
的来压影响，当整个采场都完成回采工作后，需要从中段穿脉巷道向下掘进充填
斜井巷道，然后将充填管道放于采空区，开展可靠的充填接顶工作。

3.4采空区顶板冒落的预防
在进行充填作业前，预留的安全顶柱下方具有一定空间的采空区，同时结合
空间预留柱顶方大量积压的散体，会在其自重作用下使采空区顶板的矿柱出现垮
落问题，容易形成冲击气浪危害，应做好对应的防护措施。

具体而言，需要预防
冒落冲击中合理设置安全垫层的厚度，一般散体垫层主要由边壁片落岩石组成，
当垫层的厚度较低未能满足设计要求时，需要将上阶段水平充填斜井中的废石散
体进行补充。

目前常见的散体垫层留设方式有两种，一种在采空区暴露跨度小于
极限冒落跨度时，需要在采空区底板的散体垫层控制中，使其厚度高于凿岩巷道
顶板一定高度；另一种在采空区暴露跨度能达到极限冒落跨度时，空区底板散体
垫层厚度必须将凿岩巷道端部封堵。

结合空区底板合理散体垫层厚度的计算公式，可以明确实际施工中散体安全垫层的厚度为3.4m，能降低采场遭受冒落冲击威胁
的概率。

3.5现场试验效果分析
借助现场的试验分析，回采矿石块度具有均匀性，且实际的作业条件较为安全。

同时，在对采矿方法进行优化后，具体在矿石回采率和贫化率方面有着显著
变化，在采矿方法改进后，矿石回采率由以往的81.21%提高至89.55%，同时贫
化率由以往的17.24%降低至10.11%，有着良好的经济效益和安全效益。

4、结语
综上所述，为了提高急倾斜中厚破碎矿体的开采质量，需要做好以下几点：
在了解某地萤石矿的地质属性和矿岩特性后，可以结合实际的开采工作明确现存
的开采工艺问题；进行了可冒性理论研究，萤石矿矿体极限冒落跨度为 5.4—
6.4m，存在顶板冒落风险，需要进行开采工艺改进；最后结合实际提出了以垂直
深孔落矿阶段矿房法为主的空场嗣后充填开采工艺，并以此明确佳崩矿步距为
1.55m、散体安全垫层厚度为 3.4m；经过现场试验，采场作业具有安全性，回采
率提高8.34%，贫化率降低7.13%，经济效益明显。

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