前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的缓倾斜薄矿体采矿方法试验分析，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
改扩建工程设计
1.矿山生产能力
白云矿业公司拟定矿山总体规模为2000t/d，即66万t/a。其中一采区承担500t/d的生产能力，二采区承担500t/d的生产能力，三采区承担1000t/d的生产能力。产品为合质金。计算矿山服务年限为6．7a。由于三采区主要开采对象60#脉带属深部尚未封闭矿体，资源前景较好，服务年限延续的可靠性较大，考虑企业的未来发展，根据设计委托方要求，设计主竖井矿石提升能力3000t/d。
2.地质资源简介
根据矿体赋存位置自西向东分为3个矿区:西部一采区位于12～35勘探线，主要分布有1号、2号、2－1号等金矿体以及银1、银2、银3、银4矿体;中部二采区位于16～56勘探线，主要分布有10号脉带、11号脉、117号脉及44号脉金矿体等;东部三采区位于60～76勘探线，主要分布有60号脉带及15号金矿体等，由于44号脉与三采区处于同一开拓系统内，因此，把44号脉归入三采区。以2号脉带为例介绍其矿体主要特征:2号脉带走向延长650m，倾斜延伸达900m。走向80°～90°，倾向南，倾角25°～30°。金平均品位3．45×10－6，脉厚0．96～11．53m。金矿化类型为含金硅化蚀变岩型—含金硅钾蚀变岩。矿体形态为似层状－层状。金属矿物以黄铁矿为主;非金属矿物主要为长石、石英、云母。矿体围岩为黑云母变粒岩及矽线石云母片岩。赋存标高为180～470m。
3.推荐采矿方法
本次设计开采的主要矿体倾角20°～40°，矿体厚度一般在1．0～5．0m，上盘围岩易于崩落，矿石有可能贫化。根据白云矿区矿体赋存条件及开采技术条件，依据充分利用矿产资源和保证采区地表安全的原则，本次可行性研究选择三采区44号、15号、60号矿脉主要采矿方法为上向水平分层尾砂充填采矿法，占总量的50%;对一采区、二采区倾角小于30°，矿石及围岩稳固的矿体，选用全面采矿法，占总量的50%。其要求每一个采场的生产能力达到40t/d，另有10%的副产矿石，每一个采区同时作业中段为1～2个，同时作业采场为10～20个。考虑到地表不允许塌陷，全面采矿法开采形成的空区，采用尾砂或废石嗣后充填的方法处理［2］。
留矿全面采矿法及试验采矿方法
1.开采简况及试验采矿方法
目前，白云金矿有3个采区，其中一采区是主要生产矿区，采用竖井开拓，竖井井筒断面4．5m×2．2m，井口标高560m，井底标高245m，井深315m，下设500m、470m、440m、410m、380m、350m、320m、290m、260m共9个中段;采用对角式通风系统;采矿方法主要为全面采矿法。其他2个采区，一个采用平硐—盲竖井与盲斜井联合开拓，另一个正在进行竖井开拓;采矿方法也是全面采矿法或房柱采矿法。白云金矿现生产能力为430t/d，由于采矿工艺和出矿设备相对落后等原因，全面采矿法矿块生产能力仅为25～35t/d，与设计要求的矿块生产能力达到40～50t/d有较大的差距。因此，急需进行安全、高效、经济的采矿方法试验研究，以提高矿山生产能力和企业经济效益。根据白云金矿生产实际情况，通过现场考察与资料分析，确定在一采区380m中段25～29勘探线的矿块进行采矿方法试验研究，即25～27勘探线、27～29勘探线2条穿脉之间，可以设置2个采场。在该处进行采矿方法试验研究的好处主要有以下几点:一是该矿块位于一采区西部末端，试验不会影响到其他采场的正常生产;二是矿量级别达到采矿方法试验施工设计要求。矿体倾角为35°～40°，真厚度3．0～5．0m，应用普通全面采矿法因倾角大，工人作业困难，从而影响作业效率及安全性，但是矿体倾角又接近自然安息角，应用普通留矿采矿法矿石不能借自重出矿，所以选用留矿全面采矿法。留矿全面采矿法既具有留矿法采场布置和回采方式等特点，又具有全面法采场回采、矿石运搬和顶板管理等特点，是两种采矿法组合而成的一种复合式采矿工艺(见图1)。
2.留矿全面采矿法施工
白云金矿正在进行采切工程施工的试验采场正是上述的试验地点，留矿全面采矿法施工设计［3］采切工程包括如下一些内容:1)行人通风上山。行人通风上山的规格为2．0m×2．0m。上山尽量贴近矿体下盘掘进，角度与矿体倾角一致。2)切割(拉底)平巷。按照所选采矿方法设计，在回采过程中需沿采场底部掘进切割平巷，平巷规格为2．0m×2．0m，坡度为3‰。3)联络道。在采场上山中每隔5．0m高差掘进1层联络道，规格为2．0m×2．0m。4)末端行人通风天井。由于410m中段主巷布置在矿体中，为维护主巷安全与保证通风，采场末端需设计末端行人通风天井，可作为采场安全出口，规格为1．8m×1．6m(目前白云金矿正在上部中段进行运输巷道改造工程施工)。所有工程不足200m，不到3个月可以施工完毕。
试验研究主要内容及效果
所有采场在完成所有采切工程之后于2012年10月便进行回采工作:沿底部切割层扩帮至矿体边界，出净全部矿石，然后在采场溜矿井(上覆隔筛)处沿矿体下盘掘进倾斜上山，即作为出矿溜槽，按照设计此处使用厚度3．0～4．0mm、长度2．0m的钢板弯折成为高度0．5m、长度1．5m的溜槽，钢板高度0．5m的一侧靠近采场用锚杆固定与矿石接触，另一侧与上山巷道接触，以便于矿石自然溜下来。上山一直与上一个联络道贯通，然后，以此工作面进行采场分层压顶作业，每一层高度约2．0m，从采场正面一直向后面推进。此时需要注意:一是保证其顶板完整不被破坏，增强安全性;二是采场下盘还需要开帮，要不造成矿石损失;三是采场水平长度约37m，按照白云金矿过去的采矿经验需要设置1个至2个矿柱，以保证作业安全。
1.采场顶板锚杆支护
为了保证采矿作业安全，以往应用留矿全面采矿法的生产矿山大都采用锚杆支护这一技术，如河南文峪金矿、浙江遂昌金矿。尤其是浙江遂昌金矿矿体厚度1．5～7．0m，沿矿体顶板常发育一组行矿体的节理裂隙，易冒落，厚度1．5～3．5m，是造成采矿损失及一次与二次贫化的主要原因，并且矿体顶板有节理面，随采场暴露面积增大，压力过大常引发大规模冒顶，安全性差并影响生产。为此，浙江遂昌金矿采用了可接杆的涨壳式锚杆支护。当节理厚度在1．5m以下时，采用?20mm、长2．0m的短锚杆，网度1．0m×1．0m;当节理厚度达3．5m以上时，采用MS－16型或MS－20型接杆锚杆，长度4．0～5．0m，网度1．0m×1．0m。采场锚杆眼使用YT－27型凿岩机钻凿，?36mm波形螺纹接杆套管，B22硅锰钼轻型钎杆，?42mm柱齿钎头钻凿锚杆眼。经过拉拔试验，?16mm锚杆拉力达60kN，?20mm锚杆拉力达80kN［4］。白云金矿试验采场根据矿山生产实际而采用了金属摩擦锚杆支护，锚杆直径43mm，长度2．0m，设计网度为1．2m×1．2m。在矿山实际生产中，根据采场顶板实际暴露状况进行支护:当采场直接顶板为石英斑岩岩脉，不予支护;否则，按照设计自下而上进行支护。#p#分页标题#e#
2.采场预留矿柱方法
正如上述，一般的留矿全面采矿法采场内大都留有不同规格、不同形状、不同类型的矿柱。因为大多数岩金矿山的金矿体都经历过多次地质运动，尤其是后期的构造作用往往使矿体变的不稳固:例如山东苏家店金矿、河南文峪金矿都留有自然矿柱或人工矿柱。其中山东苏家店金矿回采含金石英脉型金矿床，矿体倾角35°～45°，矿石品位5×10－6，矿体上盘围岩中等稳固，矿体和下盘围岩稳固。矿块沿走向布置长度6．0～8．0m，间柱宽度2．0m，用人工柱置换。其方法如下:利用中段水平探矿平巷作为阶段运输平巷，每隔8．0～10m由该平巷掘进穿脉巷道通达矿体上盘，由此穿脉巷道向上掘进溜矿井至拉底水平，在溜井口附近的上盘围岩中开掘电耙绞车硐室。该天井沿矿体走向尺寸为3．0m，矿体厚度方向为1．8～2．0m，通到上中段水平。第二步进行挑顶至矿体全厚，形成宽3m的全断面天井，靠一侧砌筑宽2．0m的人工间柱，另一侧(宽1．0m)作为行人、通风并兼作矿房回采时的切割井。采准天井中的人工间柱宽度2．0m，其中两边各砌0．4m块石，内浇灌1．2m碎石，沿倾斜长3．0m，厚度等于矿体厚度，沿倾斜的间隔为2．0m而形成人工矿柱［5］。山东苏家店金矿的人工矿柱置换工作虽然非常麻烦，但是又非常实用，保证了安全生产。白云金矿在试验采场中留下矿石矿柱。因为试验采场是采用2台电耙运搬矿石，其中1台在采场的中部，另1台在采场的最下面，即切割层(30kW电耙使用的是7．5kW电耙的耙头)，没有像河南文峪金矿那样使用2台电耙在采场中部作业，中间留矿柱问题不大。采场水平长度37m，倾斜长度约40m。根据白云金矿采场的电耙运输方法，其留下的矿柱形状，无论是圆形、方形或者不规则形状都将采场分割成为两部分，不可能把采场所有矿石运搬干净。这样只有在其矿柱形状与长度上做文章:第一，在整个采场高度上设计3条长条形矿柱，每一条的长度5．0～7．0m，宽度即高度为2．0～2．5m，面积约10～18m2，并设置于采场中央，形成上中下3条连续矿柱与若干锚杆支护上盘围岩。第二，在采场回采到第一个分层水平时，首先在矿柱的里边沿着矿体倾角按照溜矿井的掘进方法而掘进一炮至两炮，巷道高度在2．0m左右就可以了，然后，沿着这2．0m高度的采场水平压顶，形成高度2．0m的采场空区，即里边的矿体全部回采完毕;再在采场预留矿柱的外边同样按此施工，当外边采场回采到这个高度时再继续上采2．0m，至矿柱处则需要使用普通掘进巷道的方法掘进矿体，直到与里边空场贯通后再进行压顶而进行正常回采作业;第一个矿柱形成之后，再到第三个分层形成第二个矿柱，再到第五个分层形成最后面一个矿柱。第三，自上而下采场大放矿时，放到矿柱处则矿柱外边的矿石可以安全放出，而里边的矿石则需要由矿柱里面的底部向上人工挖出一个洞，把电耙出矿的钢丝绳和滑轮拉到采场里边吊挂起来，再用电耙把矿石耙出来而把这一层矿石放净，下面的矿柱出矿也一样。
3.“三强”作业
试验采场的矿岩稳固性与其接触的围岩有一定的关系。如果是石英斑岩岩脉或不够工业品位的贫矿硅钾化蚀变岩，即其稳固性是可以的，否则，需要采取措施以保证采场安全作业:一是加速采场采切时间，在短时间内完成采场采切工程;二是快速采矿，合理安排掘进、采矿、出矿工作，正常情况下1个采场可以使用2台凿岩机工作，每一天的采矿量可以达到100t以上;三是采场大放矿时，采区应该组织协调以保证这个中段的出矿量达到最大限度，3个班同时出矿每天可以达到150～180t。“三强”作业是中国矿山，尤其是崩落采矿法矿山发明与应用的一项实用技术，于矿岩不太稳固的采场应用可以缩短生产时间、提高效率、做到安全生产，其效果是明显的［6］。
4.试验效果
白云金矿采矿方法试验研究开始于2012年6月，完成了采矿技术开发实施方案的论证以及试验采场采切工程施工，并已正常回采近2个月，经现场验收与计算统计，共施工采切工程约453m3，采出矿石量约3200t。从试验采场的实际生产情况和技术经济指标分析结果来看，此次采矿方法试验研究在提高矿块生产能力、采场顶板围岩和采矿损失贫化控制以及降低采矿成本等各方面均取得了令人满意的阶段性成果:采场生产能力达到60t/d，采矿损失率10．5%，矿石贫化率8．6%，炸药单位消耗量(包括二次破碎)0．6kg/t。与设计单位提出的采场生产能力相比有较大提高。试验采场的主要采矿技术经济指标见表1（表略）。
结语
每一个矿山或每一个矿体其开采及赋存条件的不同，应用的采矿方法应该是不一样的。对于白云金矿缓倾斜薄矿体其倾角在30°以下可以采用全面采矿法或房柱采矿法，而倾角大于30°还应用全面采矿法或房柱采矿法，工人在采场内作业安全将无法保证。所以，应用留矿全面采矿法是白云金矿的很好选择。留矿全面采矿法在中国岩金矿山，尤其是秦岭一带的岩金矿山，如河南文峪金矿、河南秦岭金矿、河南东闯金矿、陕西东桐峪金矿、陕西陈耳金矿以及新疆哈图金矿、山东苏家店金矿、浙江遂昌金矿等得到了大量的应用。应用中体现出的主要问题:一是采空区的安全性，大部分矿山都不同程度地发生过冒落，除了使用低品位矿石矿柱或人工矿柱支护之外，也使用过各种各样的锚杆支护;二是采场出矿设备使用的较多，且移动麻烦，出矿难度大，有时需要拐弯耙矿，在空场下面作业具有一定安全隐患。尽管有这样那样的问题需要研究解决，但对于开采顶板中等稳固的缓倾斜矿床来说，留矿全面采矿法仍然是一种行之有效的采矿方法。
本文作者：袁永忠 王芳 王君 单位：长春黄金设计院 内蒙古包头鑫达黄金矿业有限责任公司 长春黄金研究院