浅孔留矿法矿柱的回收

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摘要：矿柱的回收不仅节约了资源，还为企业带来了经济和社会效益。本文针对浅孔留矿法间柱与顶底柱回收问题，重点阐述了回采顺序、施工方案，以及爆破工艺。通过水口山铅锌矿采空区矿柱的回采施工证明了浅孔留矿矿柱回收的可行性。

关键词：浅孔留矿；矿柱；回收

0 引言

经过长期的开采，我国很多矿山的资源储量急剧下降，大量的矿山即将进入衰老期。目前，矿产资源的开采造成了巨大的浪费，除了乱采乱挖外，由生产计划不周而造成的回采矿柱损失也是一个总要因素。但与乱采乱挖不同的是，矿柱可通过有效的施工进行安全优质的回收，这样不仅节约了残余资源，而且还为企业带来了一定的经济效益。

浅孔留矿法适用于矿石和围岩稳固、矿石无结块或天然急倾斜、薄及中厚以下的矿床开采。该法矿柱留矿量比较大，若及时回收矿柱，必然造成大量矿产资源的浪费，并且存在一定的不安全性。因此，对浅孔留矿法矿柱回收方案的探讨，具有实际利用意义。

1 矿柱回采顺序

为了保证在矿房回采结束后能够及时回收矿柱，在理想状态下应该使顶底柱、间柱的回采施工与矿房回采同步。但是在实际操作施工中，为了保证生产的接续、生产人员的安全，矿柱的回收施工不得不滞后于矿房的回采。由于矿柱回采的滞后，当矿房开采出空后，矿柱就成为了一大安全隐患，如果不及时进行间柱、顶底柱的回采施工，极容易出现安全事故。

在爆破顺序上，间柱、顶底柱的爆破施工应同时进行。因为一旦顶底柱的爆破早于间柱爆破，间柱爆破回收的矿石中必然会混入大量的岩石，影响回收质量和回采率。

为了保证施工人员的绝对安全，浅孔留矿法顶底柱的回收施工要与浅孔采矿作业同步进行，否则在矿房采矿结束后再进行顶底柱回采施工，会使施工人员在采空区上部作业，安全隐患很大。

因此，间柱回采施工应与人行天井施工同步进行；顶底柱的回采施工应与矿块切割和浅孔采矿同步进行。这样，间柱与顶底柱同时进行爆破落矿就可以紧随浅孔采矿结束后进行，从而避免了开矿人员在采空区上部作业，保证了施工安全，同时还有效保证了出矿质量和产量。

2 矿柱施工方案

2．1 顶底柱施工

浅孔采矿结束后，为了避免发生冒顶事故，应立即进行顶柱爆破。一般顶柱采取硐室回收，其主要方案有3种。

2.1.1 主巷式

因为采场的上水平有顶底柱，所以一般采用在水平掘凿一层硐室，回收顶柱，在二段回收底柱。所谓主巷式即掘凿一条贯通矿体的水平硐室主巷，然后根据抵抗线在主巷中布置成“丁”、“干”或“一”字形硐室；在二段将电耙巷道作为为硐室主巷，在两边掘凿“丁”、“干”或“一”字形硐室。

该方式施工工程量和劳动强度大、工期长、出碴距离远。由于爆破需要放出矿房内的矿石，但把握采场空间具有一定难度，因此难以控制其爆破效果；但是因为不在采场内作业，通风性较好、物资供应及行人方便、采场内不会造成大量矿石积压。

2.1.2 多井式

“多井式”适用于一些顶柱靠近地表和上部水平已经采空崩落以及无法进行硐室施工时的采场。由于采场内向顶柱掘凿若干便于下碴与行人的下碴行人天井，此时需留有大量矿石作为施工平台，所以采场不能放空。硐室的掘凿主要是根据矿柱厚和抵抗线来设计施工。硐室可采用“一”、“丁”或“干”字形。

该方式施工相对来说管理比较简单、工期短、见效快，因为有施工下碴行人井，所以增加了自由面，采矿破碎效果好，使后续出矿工作的顺利进行得到了保证；但施工人员在采场内作业，施工时通风性较差，存在一定的安全隐患，并且采场容易造成大量矿石积压。

2.1.3 混合式

有时由于矿场的特殊条件限制，主巷式与多井式的施工方法都不能够满足施工需要时，为保证生产的接续，往往采用主巷式与多井式相结合的方式来回收顶底柱。

该方式具有两条井，通风性好，施工人员不在采场内作业，行人进出硐室通过天井，具有了安全保障；由于有下碴井，施工碎碴可直接倒入采场，降低了劳动强度，管理简单；但是不足的是需掘凿硐室主巷，工期较长、见效缓慢。

2.2 间柱施工方案

理想状态下，各段硐室回采施工应与天井施工同时进行，爆破时在起爆顺序上顶底柱也应滞后于间柱。但在实际作业中，由于一系列复杂因素的影响，比如人员不足、设备紧张以及生产进度需要，往往是顶底柱先回收，而间柱最后回采或作为永久损失。如果间柱的回收在顶底柱回收之后，那么间柱的回收就相当于窄矿体的回收，其施工环境往往比窄矿体回收更不安全。

2.2.1 二段有底柱回收

二段有底柱回收即施工时在二段沿矿柱方向按回收面积掘凿1～2个漏斗。若有行人天井，就将原行人天井用作行人通风；如果没有，就需新掘凿一条行人天井。为保证作业安全，先在四段以上掘凿硐室，根据实际情况采用“丁” 或“一”字形硐室，硐室施工结束后即可到三段进行切割施工，进行采矿作业。

该方式优点是矿石回收数量多、质量优、效果快，机械化出矿程度比较高，可利用现有设备出矿。在耙道里能够进行二次爆破，破坏小，但三段切割作业的安全性还需提高。

2.2.2 二段无底柱回收

若有行人天井，就将原行人天井用作行人通风；如果没有，就需新掘凿一条行人天井。施工时为保证作业安全，先在三段以上进行掘凿硐室，根据实际情况采用“丁” 或“一” 字形硐室。硐室施工结束后，在二段按回收面积进行开帮切割施工，进行采矿作业。

该方式可利用自重完成矿石运搬，但是机械化出矿程度低，矿石回收效果不好，质量差。在振动漏口进行二次爆破作业危险性大、破坏力强、效率不高。

2.3 矿柱爆破方案

矿山最重要的落矿工艺是爆破作业，爆破效果的好坏直接影响着后续矿石的铲装与运输工序。在抵抗线确定的情况下，设计好合理的硐室布网、装药量、微差及起爆顺序，才能够取得最优的爆破效果，为后续生产顺行创造良好的条件。因此对硐室施工的要求是：

1) 均匀布置硐室，间距要等于或接近于最小抵抗线；

2) 装药量要根据抵抗线的情况以及硐室所处的地质条件和施工现场情况进行核实；

3)必须采用毫秒微差爆破来保证爆破效果，延时保持在5O～75ms；

4)起爆顺序根据实际情况确定。对于只有单层药室的顶底柱回收，中间先起爆，四周后起爆；双层药室的顶底柱回收抵抗线大的方向药包先起爆，然后层间微差进行。对于间柱回收层间微差的顺序，既要保证落矿，又要保证破碎效果和生产的顺行。

3 工程实例

3.1 采空区及矿柱状况

水口山铅锌矿的老鸦巢区经过开矿形成了18个采空区,最大垂高为520m。其中，最大的3个采空区分别是8#空区、9#、10#空区，三个空区都已到达12中段。由于三个矿体是独立的，所以3个空区11中段以上未贯通,到12中段3个矿体相互贯连。空区靠矿柱支撑。8#空区10中段以上基本上已经处理,9#、10#空区只进行了部分废石充填。8#空区10中段以下, 9#、10#空区9中段以下都未处理。11～12中段9#、10#矿体采用浅孔留矿法进行回采施工, 沿矿体的走向布置电耙道,因矿体倾斜角较小,沿倾角方向布置了3～4条阶梯状电耙道,每条电耙道回采矿体垂直高度在7～10 m之间。

3.2 采矿方法

本工程采取倾斜电耙道的浅孔留矿法。为有效控制地压，保证回采作业的安全，防止两边空区中的充填废石混入采场,在采空区与矿柱接触部位预留2.0m的长矿柱。这种采矿方法安全可靠，但回收率较低,在该矿现有回采工艺和技术条件下,是最为合理的。

该种矿柱回采分上、下2个区域进行。上部区域采用电耙道底部结构的浅孔留矿法，电耙道倾角为30°，布置了5个漏斗，漏斗间水平距离为10 m,斗与斗之间通过切割天井、切割斜巷及联络巷相互贯通,形成人行出口和回风出口。每个漏斗以切割天井形式上升,先打好劈漏眼,回采时再爆破劈漏。采下的矿石通过电耙道到溜井然后出矿。下部区域采用分层回采方法。在分采区域界线面预留高3到4米的顶柱,采用小直径中深孔、集中凿眼、同时爆破方式回采，然后用装岩机和电耙出矿。

3.3 矿柱回采效果

1209-1#矿柱回采自2006年8月开始,截止目前,1208-1#矿柱已经全部回采, 12010-1#矿柱进行采准工程,安全回采矿石量已达3万t,创经济效益800多万元。2个采场回采的主要技术经济指标见表1。

表1主要技术经济指标

4 总结

通过浅孔留矿法对6水口山铅锌矿的采空区矿柱的成功回收,不但合理地回收了国家资源,而且减小了采空区的安全隐患，为企业带来了明显的经济和社会效益, 给今后矿柱的大量回收提供了宝贵的经验。

矿山的资源危机影响着国家经济和企业效益的生存和发展, 除了积极投入地质勘探工程增加储量外, 同时还应加强矿柱回采, 最大限度地利用资源, 这也是缓解危机行之有效的途径。

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