缓倾斜薄矿体采矿方法试验研究

缓倾斜薄矿体采矿方法试验研究

摘要：我国缓倾斜极薄矿脉比重较高，加强对该类矿脉的研究和探索，不仅能

提高矿山企业的经济效益，减少成本，还能增加矿山的服务年限，提高社会效益。缓倾斜极薄矿体的开采难度较大，效率低，方法较多。

关键词：缓倾斜；极薄矿体；采矿方法；试验；

1普通全面采矿法存在的主要问题

矿山自投产以来，主要采用逆倾向推进的普通全面采矿法（原采矿法）开采，采场沿走向长度一般为25~30m，底柱高度3~5m。厚度小于3m时，片帮回采至

顶板；大于3m时，分层回采，下分层回采方式与小于3m的相同，上分层打水

平眼压顶回采。经现场调查认为，原杨树金矿属镇办企业，技术力量薄弱，回采

工艺及参数选择不尽合理，发现其存在的主要问题如下：（1）片帮回采、爆破

自由面条件差，炮孔有效利用率低，直接影响爆破效果。（2）爆堆分散，不利

于电耙出矿。（3）电耙功率较小（15kW）、能力低。（4）片岩顶板不稳固，在整个采场回采期间，工人均出入于采空区，作业安全条件差。

2缓倾斜薄矿体开采的问题分析

缓倾斜矿体的开采方法，应该依据具体的实际情况及矿体的特征进行分析研究。缓倾斜矿体在开采过程中的存在的问题为：（1）矿体倾角较缓，崩落的矿

石不能自行落矿，这样就造成出矿难度增加，从而使采矿的成本增加。（2）因

为矿体倾角处在缓倾斜至倾斜的范围内，这样就增加了采矿方法的选取及回采工

艺的难度。（3）因为矿藏在开采的过程中会遇到多条矿体的问题，这样对于采

矿方法的要求就增加了。

3全面采矿法的特点分析

全面采矿法适合矿石和上部围岩较稳固的倾角较缓薄矿体。对于间柱来说各

个间柱在2到3米的距离，也可以不留间柱。底柱的厚度在3到8米之间，其中

顶住高2米，也可应用人工底柱。全面采矿法的优势在于，开采的工程量较为的小，回采工序简洁，通风良好。当顶板暴露面积较大；巷道高度较高，对于顶板

的维护管理难度较大；在设计时，预留的矿柱较多时，矿石损失较大。

4采矿方法选择

由于矿体及上盘围岩中等稳固，矿体倾角l5~30，平均厚度5m左右，属缓倾

斜薄—中厚矿体，并参考同类矿山的经验，本着安全可靠、经济合理、生产高效

的原则，经充分的比较论证后，选择了顺伪倾斜“V”形工作面推进壁式全面采矿法。该采矿法技术关键是：应用抛掷爆破技术，利用爆力运搬崩落矿石，使爆堆集中，提高出矿效率；顺伪倾斜回采，减少工人进入采空区的机会；采用自然矿柱与锚

杆加金属网联合进行采场顶板维护，从而保证回采作业安全、高效。

4.1矿块构成要素

根据采场工程地质情况，通过采场结构参数优化研究结果确定矿块构成要素。矿块沿走向长度l7m，沿倾向长度70~80m。为便于电耙出矿，在矿块沿倾向的中部设一分段巷道，将矿块划分为上下两个采场，每个采场斜长35~40m左右。底

柱高度3.5m，矿柱尺寸3mX 3m，矿柱间距8.5m。

4.2采准切割工程布置

采准工程包括中段运输平巷、溜矿井、切割上山、分段平巷、出矿穿、电耙

绞车硐室及人行通风井。切割工作包括掘进切割平巷、切割井和切割槽。首先，

在上采场末端向上山两侧沿脉掘进切割平巷，沿矿体底板掘进至两侧采场边界；

然后，在切割平巷与上山交汇处向上掘进切割天井至矿体顶板边界，以切割天井

为自由面，将切割平巷上挑至矿体顶板边界，形成切割槽。若上中段矿体也采用

本方法回采时，可将上山一直掘进到上中段采场底柱，将上中段底柱和本中段上

采场一起回收。不需专门进行切割工作。

4.3回采工作

4.3.1回采方式

回采工作，顺倾斜方向由上而下在上山两侧交替推进，工作面沿伪倾斜呈“V”

形布置。为便于出矿，回采工作面与上山的夹角为30~40。矿体厚度小于3m时，一次回采；矿体厚度大于3m时，分层回采。根据矿岩的稳固程度确定上下分层

的回采顺序。上行回采（先采下分层，后采上分层）。407和408采场矿体为硅

质岩，上盘围岩为盖县组片岩和大石桥组黑云母片岩时，矿体稳固、顶板不稳固。先采下分层，顶板暴露时间短，不需要护顶。首先全面拉底，打水平眼落矿，然

后打上向眼，挑顶回采上部矿体。锚杆护顶。矿体较厚时，上部矿体逐层回采，

采下矿石耙出30%左右，利用剩余矿石作回采工作平台，回采结束后，留在采场

内的矿石用电耙耙出。回采上分层矿体时粒岩不受回采工作面的限制，预先打好

上向孔，然后分次爆破，显著提高凿岩台效，在回采过程中逐渐形成矿柱。下行

回采（先采上分层，后采下分层）。324和336采场矿体为石墨化片岩，上盘围

岩为大理岩，顶板围岩稳固，矿石不稳固。先切顶，用锚杆或锚杆金属网加固顶板，然后再回采下分层，使回采作业更加安全。锚杆安装须紧跟工作面按设计网

度施工。为了使回采有良好的爆破自由面，须前于回采工作面将上山顶板上挑至

矿岩边界。回采时上分层凿水平眼落矿，工作面超前下分层3m以上。为使爆堆

集中、减少飞落采空区的矿石量，落矿炮孔需垂直于回采工作面，按梅花形交错

布置。靠上盘的炮眼距顶板l50~200mm左右，使靠近顶板的炮眼布置在同一平面上，尽量保持顶板完整。

4.3.2爆破参数试验

为寻求适合该矿矿石性质的爆破参数分别对水平炮眼落矿上行回采和下行回

采的爆破参数进行了试验。爆破试验条件：2号岩石炸药，装药系数0.9，炮孔线

装药密度0.7~0.8kg/m，柱状反向连续装药结构，孔口堵塞炮泥长度0.2m，非电

毫秒雷管微差爆破，分区束把连线，复式网路。水平炮眼落矿爆破参数试验。为

了使爆堆集中减少落入采空区的矿石，水平落矿炮眼垂直于回采工作面，按梅花

形交错布置。为了提高出矿效率，采用抛掷爆破技术，充分利用爆力运搬崩落矿石。最佳抛掷位置应在切割上山附近，以利于电耙出矿。爆力运搬崩落矿石可能

达到的距离，由爆力抛掷距离与矿石受动能和势能沿底板滚动距离组成。

式中：d为崩落矿石可能达到的距离（m）；d1为爆力抛掷距离（m）；d2

为滚动距离（m）；r1为爆力作用下所增加的运距（m）；r2为重力运搬距离（m）；为崩落矿体厚度，取2.5m；"为矿体底板倾角，取15；n为爆破作用指数，取1.5；w为最小抵抗线，取0.8m；f为阻力系数，取0.8。

计算得：d=5.93m

根据抛掷距离，将抛掷炮孔与工作面的夹角定为90，抛掷方向为矿体的伪倾

斜方向，与上山的夹角为30~40。根据试验地点矿石的可爆程度，以及采用的凿