采矿方法的选择

第三类：崩落采矿法。崩落法是以崩落围岩来实现地压管理，为一步回采，是随着回采工作面的推进，有计划的崩落围岩充填采空区以管理地压的采矿方法。
6.
6.3.1
表6-1Ⅰ号矿体400m~0m采矿方法初选表
序号
主要采矿技术条件
按照各种条件可以采用的采矿方法
技术条件名称
技术条件特征
1
矿石稳固性
f=6～8
空场法、崩落法、充填法
第二类：充填采矿法。充填采矿法是随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法。有时还用支架与充填料相配合，以维护采空区。本类采矿方法中有些分两步进行回采。在第一步回采时，随后采工作面的推进，充填采空区以防止围岩崩落。另一些采矿方法是一步或连续回采，回采和充填交替进行。这类采矿方法是用充填采空区的方法控制地压，因此它适用于各种矿岩条件。
矿体未褶皱前顶板主要为阿舍勒组第二岩性段上亚段（D2as2c）的玄武熔岩层，底板为阿舍勒组第二岩性段下亚段（D2as2a）的英安质沉凝灰岩、含砾沉凝灰岩。褶皱后，东翼顶板以英安质沉凝灰岩、含砾沉凝灰岩为主（多数地段已发生硫铁矿化，故硫铁矿层直接构成铜锌矿层的直接顶板），底板为玄武岩；西翼矿体和转折端附近矿体顶板仍以玄武岩为主。底板则以英安质沉凝灰岩、含砾沉凝灰岩为主。
4、充填
在矿房矿石全部出完后，用充填料一次胶结充填。待两边矿房采完并用充填料浆胶结充填并养护好充填体后，矿柱用矿房回采的方式回采，之后用充填料充填。矿房充填选取戈壁集料胶结充填，矿柱充填选取戈壁集料加尾砂水力充填。
方案4：垂直深孔球装药包落矿阶段矿房（VCR）嗣后充填采矿法
VCR嗣后充填法是VCR采矿法结合充填采矿法而发展起来的，其方法是在矿房上部水平开掘凿岩硐室或者凿岩巷道，打下向大直径深孔，然后自孔的下端开始以自下向上的顺序用球状药包向矿房侧面或者下部预先开掘好的拉底空间崩矿，崩落的矿石由矿房底部装运巷道装出，当一个房开采完毕后，进行一次嗣后充填。
矿块垂直矿体布置，矿房与矿柱均宽15m，长度为矿体厚度。顶柱与底柱厚度均为5m。
2、采准切割工程
采切工程主要有拉底巷道、出矿穿脉、凿岩硐室、凿岩硐室联络巷、回风巷道、装矿进路等。在矿房底部掘进出矿穿脉，并在出矿穿脉内向拉底巷道掘进装矿进路。在矿房上部掘凿岩硐室，在凿岩硐室两侧沿矿体走向分别掘进凿岩硐室联络巷与回风巷道。在矿房底部掘进拉底巷道，在拉底巷道矿房中央向上掘高6m，宽2m的上向扇形切割槽，然后自拉底巷道向上打扇形中深孔，沿切割槽逐排爆破，矿石运出后形成堑沟式拉底空间，为矿石回采提供自由面。
在凿岩拉底巷道及各分段凿岩联络道内布置切割天井，而后以切割天井为自由面拉开各分段切割槽，以此形成自由面。
3、回采和出矿
回采分两步进行，一步骤回采矿房，二步骤回采矿柱。为避免爆破对相邻采场稳定性的影响，采用隔3采1的方式。用YGZ-90中深孔凿岩机在分段凿岩巷道和拉底巷道内凿上向扇形炮孔，排距为1.5m，孔底距为1.2m~2m，钻孔直径 70mm。采用非电导爆系统起爆，每次爆2~3排孔，可以多分段同时侧向崩矿，爆破后形成阶梯状工作面。爆下的矿石用6m³柴油铲运机在采场底部集中铲装，而后运至矿石溜井。然后在破碎硐室破碎后经皮带运输机运至原矿仓装入箕斗。
1、矿块布置
由于矿体平均厚度为45m，属极厚矿体，因此矿房长轴垂直走向布置。采场垂直矿体布置，分为矿房与矿柱，矿房长度为矿体厚度，矿房与矿柱宽度均取为10m，阶段高度取为50m，因此分层高度3.3m，阶段运输巷道每三个分层为一个分段，分段高度10m。阶段运输巷道布置在脉外，因此可以不留顶柱和底柱。
2、采准和切割工程
空场法、崩落法、充填法
8
地表是否允许崩落
地表不允许崩落
充填法
9
矿岩接触情况
矿岩接触不明显
空场法、崩落法、充填法
10
围岩品位及变化
中等品位，稳定且不易风化
空场法、崩落法、充填法
综合以上条件可以看出，开采技术条件适用于充填采矿法。由矿床的地质水文条件，开采技术条件知此次设计的I号矿体的矿体连续性较好，矿岩较稳固，品位高，属于贵重金属，另外此次开采深度较大，地压地温问题将会显著，所以选择充填采矿法，以达到提高矿石回采率、减少矿石贫化率、充分利用现有资源、有效控制地压和地表沉陷、优化矿区周围环境的目的；初步拟定3种方案：上向水平分层充填采矿法、分段凿岩阶段空场嗣后充填法、大直径深孔空场嗣后充填采矿法和VCR嗣后充填法。
方案1：上向水平分层充填采矿法
上向水平分层充填采矿法是一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步骤回采矿房，第二步骤回采矿柱。回采矿房时，自下而上向水平分层进行，随工作面向上推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩，并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体表面上用电耙、装运机或铲运机等机械将矿石运至溜井中。矿柱回采到最上面的分层时，进行接顶充填。矿主则在采完若干矿房或全阶段采完后，在进行回采。回采矿房的充填方法，可用干式充填，水力充填或胶结充填。考虑到干式充填方法目前很少应用，而且水力充填回采工艺复杂等因素，因此采用胶结充填方案，充填料采用选矿厂脱泥尾砂或冶炼厂的炉渣。用电耙或装运机、铲运机出矿。
方案3
大直径深孔空场嗣后充填采矿法
方案4
VCR嗣后充填法
优
点
1、矿石贫化损失小，矿石回收率高；
4、充填
在矿房矿石全部出完后，用充填料一次胶结充填。待两边矿房采完并用充填料浆胶结充填并养护好充填体后，矿柱用矿房回采的方式回采，之后用充填料充填。矿房充填选取戈壁集料胶结充填，矿柱充填选取戈壁集料加尾砂水力充填。仅在底柱10m和顶柱5m用戈壁集料浆胶结充填。
方案3：大直径深孔空场嗣后充填采矿法
1、矿块布置
此次开采的范围为400m~0m，开采深度较大。
6.
根据Ⅰ号矿体条件，地压管理的形式在本次采矿方法的设计起主要作用。地压管理方法是以矿石和围岩的物理力学性质为根据，同时又与采矿方法的使用条件、结构、参数和回采工艺等都有着密切的关系，并且最终将影响到开采的安全、效率和经济效果。所以采用了这种分类方法。因此，以此为依据可将采矿方法划分为三大类：
第六章
6.
Ⅰ号矿体：矿体南北向展布，向北倾伏，为半隐伏-隐伏矿体，赋存于阿舍勒组第二岩性段中亚段(D2as2b)顶部与上亚段(D2as2c)层间靠近中亚段一侧，分布于18～17勘探线间，控制走向长700m，勘探最大垂深900m，未见矿体尖灭。矿体形态受地层、向斜构造控制，与地层同步褶皱，为一东翼倒转，北向倾伏的紧密向斜。矿体沿倾向、走向延伸不稳定，变化大，呈层状、似层状、复合分枝状产出，其剖面呈“鱼钩”状，水平断面呈“镰刀”状。矿体总体呈南北向展布，走向长853m，枢纽倾伏长1260m，控制长700m，埋深18~930m，最大垂深900m；矿体东翼倒转，倾向东，倾角55°~75°，平均厚度45m。向斜枢纽向北倾伏，倾状角45°~65°，回转端变形强烈，厚度膨大，最厚可达80m，形成典型的顶厚褶皱；西翼为正常翼，倾向东，倾角45°~55°，厚度较东翼小，为1.2~40m，平均为20m。Ⅰ矿体倒转翼部平均厚45m，正常翼部平均厚20m，其Cu金属占0m以上总储量97.43%，Zn金属量占0m以上总储量100%，Ⅰ矿体规模大-中等，有B+C+D级铜矿石3777.05×104t，Cu品位2.43%，属厚度变化较稳定型矿体。
3、回采
使用浅孔崩矿，回采分层高3.3m，打向上中深孔一次崩矿，崩落的矿石由铲运机装运矿石进入溜矿井，然后再由穿脉巷道中装车运至主溜井。
4、充填
回采矿石时矿房采用胶结充填，接顶采用砂浆加压接顶，矿柱回采时采用水力充填回采。充填时先清理底板上的矿粉，然后充填。充填前要先进行溜矿井浇灌，砌筑人行滤水井，浇灌混凝土隔墙等工作。
4、充填工作
回采后的矿房采用尾砂胶结充填。
6.3.2
根据上述提出的方案叙述，对于4种方案的优缺点以及采矿方法的损失率和贫化率来进行分析，以得到三种方案对于该矿山的适用情况。根据以上4个方案，首先进行优缺点比较，优缺点比较见表6-2。
表6-2采矿方法优缺点比较
方案1
上向水平分层充填采矿法
方案2
分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法
3、回采和出矿
回采工作分为回采矿房和回采矿柱，回采矿房时，自凿岩硐室在矿房上部向下打大直径垂直平行深孔，炮孔直径165㎜，使用高密度、高爆速、高威力的炸药进行爆破。采用不耦合装药，钻孔直径为165mm，取药卷直径为150mm，长900mm。经过装药实施顺序，进行爆破。崩落的矿石在底部由6 铲运机经装矿进路、出矿穿巷和阶段运输巷直接装运至主溜井。然后在破碎硐室破碎后经皮带运输机运至原矿仓装入箕斗。矿柱的回采在矿房回采结束并充填维护工作结束之后进行。
第一类：空场采矿法。空场采矿法将矿块划分为矿房和矿柱，分两步回采，第一步先回采矿房，第二步再回采矿柱。在回采矿房时，采场以敞空形式存在，仅依靠矿柱和围岩本身的强度支撑来控制地压。矿房采完后，要及时回采矿柱和处理采空区。在一般情况下，回采矿柱和处理采空区同时进行；有时为了改善矿柱的回采条件，用充填料将矿房充填后，再回采矿柱。因此使用本类采矿方法的基本条件是矿石和围岩均需要稳固。在回采矿房时采场的临时留矿，主要是起到继续上采的工作台作用，而对维护采场只起临时辅助的支撑作用。当留矿放出后，仍靠矿柱支撑采空区。VCR法也是矿房和矿柱分两步回采，当回采矿房时，也是利用矿柱支撑采场，实质上这种采矿方法，就是垂直深孔落矿的阶段矿房法。这种采矿方法也应划为这一类。
方案2：分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法
1、矿块布置
矿块垂直矿体走向布置，矿房宽度为40m，矿柱宽度为40m，矿块长度为矿体厚度，阶段高度50m，分3个分段，分段高为17m、17m、16m。采用两步骤回采，先采矿房后采矿柱，采场底部结构为堑沟出矿结构。
2、采准切割工程
采切工程主要有人行天井、联络穿脉、凿岩拉底巷道、分段凿岩巷道、分段凿岩联络巷、装矿沿脉、装矿进路、凿岩拉底巷道、切割天井等。装矿沿脉布置在下盘脉外，自矿柱下盘装矿沿脉往上掘人行天井与上中段回风巷道联通，在人行天井内各分段标高分别掘分段凿岩联络道和分段凿岩巷道，同时在装矿水平从装矿沿脉向矿体掘装矿进路。采场底部出矿结构为堑沟结构。
2
围岩稳固性
f=6～10
空场法、空场法、充填法
3
矿体倾角
55°～75°（急倾斜矿体）
空场法、崩落法、充填法
4
矿体厚度
平均厚度45m（极厚矿体）
空场法、崩落法、充填法
5
矿石品位
2.43%
空场法、崩落法、充填法
6
矿体连续性
连续稳定
空场法、崩落法、充填法
7
矿石性质
矿石松散系数2.887，平均自然安息角39°，无结块性
由于矿体属极厚矿体，因此在脉外掘进上、下盘沿脉阶段运输巷道和穿脉巷道。每个矿房布置两个溜矿井、一个顺路人行天井（兼作滤水井）和一个充填井，在矿体下盘掘进穿脉巷道通达矿体，通过穿脉进路在穿脉上方掘进水平拉底巷道，并以此为自由面扩大至矿房边界，形成拉底空间，再向上挑顶2.5m~3m。在矿房中部布置通风天井。溜矿井用混凝土浇灌，壁厚300mm，圆形内径为1.5m。人行滤水井用预制钢筋混凝土砌筑。充填天井断面为2m 2.4m，内设充填管路和人行梯子等，倾角为80o~90o。
1、矿块布置
矿房垂直矿体走向布置，阶段高度50m，矿房长度为矿体厚度，宽度为10m。矿柱间距取8m，顶柱厚度6m道、进路平巷、进路横巷、凿岩硐室、拉底空间等。在顶柱下面掘凿岩硐室，硐室墙高4m，拱顶处全高4.5m，三心拱断面，钻机工作高度为3.8m。硐室使用混凝土喷射加固，喷射厚度为100mm。巷道断面2.8m×2.8m，曲率半径8m。装运巷道长度9m，装运巷道间距8m。拉底空间高度为6m，在拉底巷道矿房中央向上掘高6m，宽2m的上向扇形切割槽，然后自拉底巷道向上打扇形中深孔，沿切割槽逐排爆破，矿石运出后形成堑沟式拉底空间。
3、回采工作
自凿岩硐室在矿体上向下打大直径垂直平行深孔，炮孔直径165㎜，使用球状药包所需的高密度、高爆速、高威力的炸药进行爆破。采用不耦合装药，钻孔直径为165mm，取药卷直径为150mm，长900mm。经过装药实施顺序，进行爆破。崩落的矿石在底部由6 铲运机经出矿横巷和阶段运输巷直接装运至主溜井。然后在破碎硐室破碎后经皮带运输机运至原矿仓装入箕斗。