大新锰矿地下采矿方法及技术探析

【摘 要】随着社会的不断发展，国家对于矿产资源的需求量日渐增大，而我国大部分矿产资源赋存规模比外国资源要小很多。大新锰矿地下开采出矿总量直接影响着公司的生产效益，如何利用先进的采矿方法提高矿石出窿量是一项值得探讨的课题。大新锰矿提高采矿工艺势在必行，必须通过高效合理的采矿方法，尽可能地对规模小的矿石进行回收，解决矿石资源日益枯竭的问题。文章主要阐述大新锰矿地下开采系统目前面临的一些现状难题，提出了有效的采矿方法，并研究了开采技术发展方向，保证矿山的长远发展。

【关键词】采矿方法;矿山;技术探析

【中图分类号】TD861.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）06-0052-03

0 引言

随着社会的不断发展，国家对于矿产资源的需求量日渐增多，而我国大部分矿产资源赋存规模比外国资源要小很多，为了减少矿产资源的进口量，只有通过合理的采矿技术尽可能地开采矿石资源。现今，我国的采矿技术水平相对较低，缺乏技术创新，部分矿山矿石回采率远不能满足国家要求，严重影响我国的经济建设。因此，大新锰矿提高采矿工艺势在必行，必须通过高效合理的采矿方法，尽可能地对规模小的矿石进行回收，解决矿石资源日益枯竭的问题。大新锰矿近几年对于采矿工作做了较多的项目研究，开采技术也不断提升，采矿技术某些方面有突出成效，開采效率及回收率也有所提高，特别是机械化开采领域的提出，大大地解决了人工出矿的效率问题。在矿石开采现场，矿石贫化指标和损失指标都出现了大幅度的降低[1]。

1 大新锰矿矿区基本概况

中信大猛大新锰矿分公司位于广西崇左市大新县西部，是一座大型锰矿资源矿山。行政区划属大新县下雷镇管辖，矿区有公路通大新、天等、靖西等县城，交通便利。矿区位于左江流域（珠江水系），西部为珠江与越南红河两水系分水岭地带，属低山丘陵地形。地形地貌受地层、构造控制，层次分明，主要表现如下：较大片出露的碳酸盐类地层组成独立的岩溶地貌，峰丛、洼地、坡立谷及孤峰谷地等地貌景观，非碳酸盐类地层则组成低山丘陵，矿区地处亚热带，气候温暖潮湿，雨量充沛。

大新锰矿系大型浅海相沉积型锰矿床，受长期风化作用而形成浅部氧化带和深部原生带两个部分。南部矿段矿体，矿层大多陡立或呈急倾斜状（倾角为45°～70°），转折端以北为缓倾斜（倾角为25°～45°）与平缓（倾角<25°）矿层。

2 采矿方法介绍

根据大新锰矿矿体基本情况，结合安全、经济的手段选择合理有效的采矿方法，井下使用的采矿方法主要有中深孔浅孔分段留矿法、空场采矿法及充填采矿法。

2.1 空场房柱法

空场采矿法主要应用于矿区背部缓倾斜矿段，该采矿方法的主要特点为在矿石回采过程中暂时留存或永久留存保安矿柱以支撑顶部岩层，该采矿方法空区内处于空置状态。根据实际结构差异进行回采作业时，按矿壁与矿块的表现形式又可以划分为全面采矿法、阶段性矿房采矿法及房柱采矿法。空场法是我国应用最早、最多的采矿方法，该方法技术发展最为全面，具有成本低、效率低的优点。大新锰矿西北地段缓倾斜矿段主要使用空场房柱法采矿技术，采用自然矿柱在矿房内交替布置，落矿方式为阶梯式，由下而上开展采矿作业[2]。

近几年，大新锰矿西北区段使用空场房柱法采矿取得突出成效，技术措施日趋完善，部分矿段采用锚杆稳固顶部岩层及周边岩层进行回采，效果显著。以西北地采380斜井Ⅱ+Ⅲ矿2号矿房为例，首先利用钻机钻出潜孔切顶，矿房顶部岩层被全部拉开，对于受破坏的顶部岩层加以锚杆支护，确保顶板稳固，然后在上山内开口以浅孔爆破进行回采，尽量降低因爆破影响而导致岩层塌落。2018年，西北地采380斜井利用空场房柱法采出矿量约20万t，顺利完成公司要求的年度出矿总量。这也有效说明，该采矿方式适用于缓倾斜矿体的采切，成效显著，可以有效地降低矿石贫化[3]。

2.2 中深孔浅孔分段留矿法

留矿法也是空场法的一种采矿方法，该方法主要用于围岩及矿层厚度较为稳固的情况，采用留矿法采矿，矿石倾角要求大于53°，矿房回采时先采矿房，再采矿柱。爆破后，依靠矿石自身重量从底部放出部分矿石。该采矿方法作业时必须做好安全保障，在具体开采时因存在较多的缺点，采矿效率较为缓慢，有时还会造成矿石贫化的提高及资源的浪费。目前，大新锰矿南部矿段主要采用中深孔浅孔分段留矿法开采矿石，受前期民采破坏，采矿时要时刻注意围岩坍塌问题。通过几年的技术经验，南部矿段使用中深孔留矿法采矿也取得良好成效，各井口出矿量也能按要求完成，矿石回采率也有所提高，贫化率也显著降低。

大新锰矿南部矿段中深孔留矿法沿走向也按60 m划分为一个矿块，矿块高60 m。矿房长44 m，间柱宽6 m。为了分段凿岩阶段出矿和分段凿岩分段出矿两种采矿方法无轨设备联络道能够相通，将分段高度统一定为12 m，采场结构如图1所示。

2.3 崩落采矿法

在采矿方法技术中，崩落法应用也比较广泛，该采矿方法主要在矿体下盘进行切割作业，将巷道分割成不同大小的空间体，再按中往上凿岩。爆破后矿石通过铲运出矿，利用循环后退的方式开采。崩落法采矿有效地简化了采场的布置，显著地减少了出矿过程中的工作量，采矿效率也高于其他采矿工艺，是一种高效且成本较低的采矿方法。崩落法也可以有效地管理地压，通过崩落周边围岩的方式，减少地压的影响。作为可连续单步骤回采的采矿技术，崩落法不需增加回采矿柱任务，也无需开展采空区治理。该采矿方法不仅作业安全，生产效率也较为可观，在现代采矿技术中应用极为广泛。崩落法具体分有壁式崩落法、阶段崩落法及分层崩落法。在大新锰矿各片区，崩落采矿法应用较少，该方法在成本及效率方面都优于其他采矿方法，后续的采矿工作中可对符合区段使用该采矿方法。

2.4 充填采矿法

充填采矿法是指在开采矿房内，随着开采作业的不断开展，大量的矿石被采出后再向空区内填充各类材料，以稳固周边围岩及顶部岩层，防止围岩崩落，减小地压影响，后续在形成的稳固充填体内开展回采作业。充填采矿法适用于围岩不稳固但矿体较为稳固的矿段，特别适用于矿体品位厚度较高、具有较大开采价值的矿产资源。充填采矿法使用时要求对应地表要稳定且没有沉陷或裂缝，对于矿体开采较为复杂的地段最为合适采用该采矿方法。充填采矿对于提高矿石回采率有重要参考作用，该方法适应井下各采矿点，采切作业时较为安全，也能有效地降低矿石贫化率，对环境的破坏程度较小。目前，充填采矿法包括胶结充填法、水力充填法及干式充填法等。大新锰矿各井口使用充填采矿法采矿较少，该方法适用于矿区矿层条件，对提高锰矿回采率及降低贫化率有重大参考价值[4]。

3 大新锰矿开采技术发展方向

3.1 矿业数字化

大新锰矿地下开采在以后的开采中要实现数字化，就必须以整个矿区的矿体空间形态、信息为基准，构建整个矿区数字化信息系统。数字矿山的重要组成部分即为数字矿山，其建设过程较为复杂，工程量相对而言也较多，要想全面实现矿山数字化，就得按步骤开展，一步一个脚印建设起来。目前，我国矿产资源需求日益增大，大新锰矿可以捉住这一时机，利用数字化管理模式实现矿山的可持续发展战略，构建数字化矿山对于整个公司的安全生产及经济效益都有重大影响。

3.2 机械化自动开采

大新锰矿南部矿段倾斜矿体正实施机械化开采试验，采矿过程中遇到许多的困难，实现开采的全自动化需要在采矿区遥控一些大型的机械设备，这些设备处于环境较差的矿区，常年的保养工作必不可少。但是要想加快采矿进程，减少人工成本，机械化开采对于大新锰矿地下开采来说是一个值得发展的方向[5]。

随着社会的不断发展，综合机械化开采是未来矿山采矿的发展趋势，主要从两个方面实现：第一，综合机械化开采自动化集中控制。要想实现机械自动化可以通过计算机及监控技术，利用监控技术即可在监控中心控制机械开采，对机械设备发布动态指令，实现不在场操控，提高采矿作业安全性。第二，综合机械化开采现场自动化控制。机械化开采通过加装高度集成的传感器，结合通信及控制技术，实现现场信息化自动控制，工作人员只需在监控中心通过人机界面传递的数据信息就可以实现机械设备的自动化管理，显著提高生产安全性及采矿效率。

3.3 尾砂综合利用技术

大新锰矿地下开采过程中时刻注重环保意识，在环境保护措施上做了大量的工作。对于地下开采造成的空区处理一直是个难题。目前，随着地下开采的不断生产，除了矿石资源外也采出了较多的尾砂，如何有效地利用尾砂回填采空区是一件值得探讨的课题。通过对空区的填充可以有效地减小地压的破坏及预防地表的沉陷，進一步减少对生态环境的破坏。

3.4 大型、高效无轨矿山设备的研制与使用

地下开采如何有效地提高采矿及出矿效率，是矿山企业需要探讨的问题。目前，通过研制效率较高的大孔穿爆设备、井巷钻进机械及铲运机为主题的装运设备，尽可能地实现矿山的无轨化开采，在实现半自动化的基础上提高采矿效率。大新锰矿在后续的采矿中全面使用机械化和高效的开采设备实现自动化开采，这是采矿工艺一个新的发展领域。

4 结语

大新锰矿地下采矿工程是一项既复杂又系统的关键工作，各生产线对于矿石资源的需求也日益增大。如何选用高效的采矿工艺提高矿石产量是公司急需解决的问题。地下开采技术的选择必须本着技术、创新及效益最优配置的原则，全面推动地下开采往自动化、智能化及经济化方向发展。鉴于目前井下采矿工艺的不足，必须以提升自身采矿技术为前提，结合目前国内最为先进的技术方法，有针对性地优化采矿工艺，促进大新锰矿的可持续发展。

参 考 文 献

[1]张晓奇.试论井下采矿安全管理工作要点[J].河南科技，2013（4）：49.

[2]侯树秋.浅谈井下采矿技术及井下采矿的发展趋势[J].黑龙江科技信息，2013（18）：155.

[3]陈正发.对煤矿井下采矿技术的探析[J].华东科技（学术版），2013（10）：337-338.

[4]舒为民，马佩周.无轨机械化开采技术与工艺在大红山铜矿的运用[A].《金属矿山》编辑部.全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会[C].2007.

[5]赵昱东.国外井下无轨采掘设备的新发展[J].江西有色金属，2005（3）：39-42.

【作者简介】韦世雄，男，广西崇左人，本科，中信大锰矿业有限责任公司大新锰矿分公司第二矿山地质工程师，从事地质工作。