缓倾斜薄矿体采矿方法及采空区处理技术

时间：2024-10-31

农海生

（大新县下雷世田锰粉厂，广西崇左 532300）

1 案例基本概况

某矿床内矿体属于石英脉型矿体，整体结构不规则，呈现出扁豆状的产出，呈现出东南倾向，倾角为5°～15°。该矿体脉厚度为0.3m～1.9m范围，控制延长达到140m，矿区内部矿体呈现出上厚下薄、上富下贫的状态。矿岩接触较为明显，矿体上盘围岩为灰色片麻岩、斜长角闪岩，而下盘围岩为正长斑岩、灰色片麻岩等等，但是这些岩体受到变质而建立起蚀变带等，稳定性相对较差。

2 缓倾斜薄矿体采矿方法

2.1 常规全面采矿法

此种方法主要应用在矿脉中区1号采场区域，该矿块主要顺着矿脉走向进行布置，此矿块的基本参数如表1所示。

表1 矿块基本参数

第一，采准切割工程。主要包括切割巷道、矿块两侧上山、上部回风平巷、安全出口等等，具体设置情况如图1所示。

图1 普通全面法设计图

第二，回采工艺。将矿块上山当作爆破自由面，通过YT-28凿岩机进行浅孔的设置，通过非电导爆管进行爆破。可以采取壁式回采的方式，通过15kW电耙将矿石耙入到下侧的漏斗当中，之后将矿石装入到矿车运走。在顶板暴露跨度在6m～7m范围内情况下顶板开始局部掉块，在开采宽度达到9m～10m范围内时会发生大规模冒落，从而造成回采作业无法正常进行，需要采取其他方式实施回采。

2.2 宽进路推进杆柱房柱法

此种方法主要应用在矿脉中区2号采场区域，矿块的具体参数和1号采场区域参数相同。

第一，采准切割工程。主要包括切割巷道、漏斗、电耙硐室等等。

第二，回采工艺。此部分进行回采主要是参照矿房宽度（6m～7m）从2号采场放矿漏斗实施推进，对于顶板实施必要的锚杆支护（设定网度：1m×1.2m），同时要具体参照顶板稳固情况实施必要的木柱支撑。通过对矿房顶板实施必要支护后不会发生掉块问题，能够实现暴露跨度达到6m～8m范围，可以确保工作人员的安全性。在掘进到上中段平巷阶段时设置好顶柱，同时向两侧回收矿壁，矿房情况如图2所示。

图2 宽进路推进杆柱房柱法现状图

此种方法具有较高的回采效率，具有较好的安全性，并且矿石的贫、损率都会大大下降。但是此种方法的成本相对较高且支护工作量较大，需要根据具体情况采用。

2.3 工作面临时支护分采充填法

第一，为了能够充分降低损失率以及矿石的贫化，需要在3号采场区域实施必要试验，具体情况如图3所示。

图3 工作面临时支护分采充填法现状图

此种方法的具体工艺过程为：先从边侧漏斗顺着矿柱边界掘进断面为1.8m×2.0m切割上山，矿体顶板为此上山顶板，最后通过切割上山巷道为自由面实施长壁式浅眼凿岩、矿岩的分次爆破。正常情况下首先要爆破下盘围岩，完成爆破之后可以将所得零碎围岩填充到采空区域。若是不存在采空区，可以将15kW电耙耙入下侧漏斗并通过矿车运走，形成采空区后再进行回填，将剩余矿石通过矿车运走。采完一个分条后可以在工作面支设排木柱，确保其安全性。

第二，此种采矿方法具有较大矿块生产能力，同时损失率以及矿石的贫化较低。此种方法可以最大程度通过采空区实施填充，能够减少废石量，并且可以节约废石场的堆放区域，能够进一步降低环境污染，对于闭坑之后地表植被恢复是非常有利的。但是此种方法一旦遇到不够稳定的顶板，那么来不及支护就会出现冒顶而无法生产。

上述三种方法的相应控制指标如表2所示。

表2 不同采矿方法对比情况

3 采空区的治理方式

3.1 采空区治理方案

对于矿体开采中所形成的采空区来说，可以通过全尾砂填充以及废石充填两种方式进行治理。对于缓倾斜薄矿体采矿所形成的采空区治理要按照“高充低、就近充”的基本原则来进行。

3.1.1 普通全面法采空区治理方案

要充分分析矿体的开采技术条件，若是矿体厚度控制在1m～3m且倾角＞14°的情况下，在没有条件利用高效设备实施出矿的情况下可以通过普通全面法采空区治理方案。此种方案主要应用在接近主要运输巷的旧有采孔区域，其具体实施方式为：可以在回采完成的矿房端部间隔12m设置充填井，在矿房内部设置15kW的电耙，可以利用矿车将生产上中区域掘进工程所得废石运输到回采结束的矿房上部，之后利用矿房充填井下放到矿房内部，利用电耙完成辅助搬运填充。正常情况下充填都是从间柱位置开始，逐渐向着采空区的中间来进行填充，将其中一个填充满之后进行另一个填充，确保所有的空场都能够填满，充填量要能够达到总体矿体充填量约20%。此种采空区治理方案的劳动强度相对较大，充填效率相对较低并且具有较高的充填成本，只能充填完成采空区体积的近60%，所以此种治理方案只可以应用在规模相对较小的采空区充填当中。

3.1.2 无轨连续全面法采空区治理方案

要充分分析矿体的开采技术条件，若是矿体厚度控制在4m～8m且倾角＜14°的情况下，可以通过高效设备进行出矿的区域来说，可以通过无轨连续全面法进行采空区治理。该条件下所形成的采空区可以通过矿用卡车以及铲运机进行辅助性填充，具体操作方式为：

第一，充填料来源。首先要通过周围无轨高效设备掘进废石当作充填料主体实施填充，其次要以有轨运输其余生产区域掘进废石当作充填料进行补充，通过有轨运输的方式将填料运输到无轨运输区域，提升填料的完整性。

第二，具体充填方式。可以利用JZC-12型矿用卡车将上述不同充填料废石运输到完成回采的矿房进行卸载，通过铲运机进行辅助，完成废石的搬运以及平场等操作。在开采过程中，要最大程度上确保回采的连续性，要确保两个矿房的充填以及回采共同进行，此种方式能够有效控制空区暴露面积≤极限暴露面积，从而保证空场情况下落矿、出矿、搬运以及废石填充的安全性。另外，能够有效防止矿房落矿以及出矿而引发的贫化问题，从而保证整个采矿过程的高效、连续进行。

此种采空区治理方案的劳动强度相对较低，具有较高的充填效率以及成本，可以充满85%空区体积，可以很好控制采空区暴露面积以及采场地压活动，更多应用在规模相对较大的采空区填充当中，其充填量能够达到80%整个矿体充填量。