摘要：如何实现缓倾斜中厚矿体的高效开采一直是一个难题，近年来提出了多个新的的采矿方法，但是具体的选择需要结合具体工程确定。本文以白竹磷矿为背景，探究不同的采矿方法优缺点，最终着重分析最为适合的人工浇注矿柱的锚杆护顶分层浅孔房柱法在其中的应用，希望可以借此缓倾斜中厚-厚矿体采矿方法的相关研究提供一定的参考意见。
关键词：缓倾斜；中厚矿体；采矿方法
当前我国的大部分矿体都是缓倾斜中厚矿体，实现高效开采这种矿体成为一个急需解决的问题。国内对于这类矿体的开采主要有房柱采矿法、底盘漏斗采矿法、分层充填法和电耙留矿法等四种方法。而国际上采用较多的是房柱法、充填法以及暴力运矿采矿法。在实际的采矿中，我国的采矿方法或多或少地存在一些缺陷，需要的人力、物力以及开采时间都很多。因此，需要采取相应的措施进行改进和完善。
1 白竹磷矿的基本情况
矿区位于扬子准地台北缘龙门—大巴台缘褶皱的东端，北隔青峰大断裂与秦岭褶皱带两郧印支褶皱带相邻。新华断裂为其西侧边缘，在新华断裂的北西，形成较为紧密排列的东西向褶皱，并伴生一组走向逆冲断裂，新华断裂南东侧即为白竹矿区。白竹磷矿区位于神农架穹隆构造的东翼，阳日—九道断裂南盘，新华断裂东盘。白竹矿区Ⅰ矿段北部块段地层整体呈北偏东倾向的单斜构造，总体倾向5～47°，形成一弧形，倾角5～35°，局部地层受断层影响变陡，甚至变成直立。
矿区磷矿体赋存于震旦系下统陡山沱组，从下到上依次为Ph1、Ph2、Ph3，这三层矿在层位上是连续沉积的。Ph1、Ph2赋存于震旦系下统陡山沱组第二段（Z1d2），ph2品位低无工业价值，Ph3赋存于震旦系下统陡山沱组第一段（Z1d1）。Ph3矿层为块段内主工业矿层，沿走向长约1600m，沿倾向宽约1660m，揭露矿层底板高程从187.94～890.34m。矿体赋存标高20～890.34m。Ph1矿层位于Ph2矿层下部，为块段内次工业矿层矿层，沿走向长约1480m，沿倾向宽约1100m，揭露矿层底板高程从257.911～886.38m，赋存标高257.911～886.38m。
矿层在块段内稳定分布，呈层状产出，整体呈单斜构造，略具波状起伏。矿层整体向北东倾斜，倾向5～86°，倾角13～30°，局部受断层构造影响矿层倾角变陡。
Ph3矿层厚度3.13～15.37m，平均厚度9.09m，品位18.39%～27.24%平均品位21.47%。
Ph1矿层厚度1.79～9.16m，平均厚度5.30m，品位19.94%～28.31%，平均品位23.33%。
2 白竹磷矿不同采矿方法的对比
结合白竹磷矿的具体情况，可采取的方法及其优缺点主要体现如下：
（1）锚杆护顶分层浅孔房柱法（自然矿柱）。开拓ph1、ph3两条斜坡道，再沿ph3斜坡道开凿倾向间距20m的凿岩平巷（接近ph3矿层顶板）作为进路，垂直凿岩平巷间隔12m留8m*8m的矿柱，每个盘区留设10m的顶柱、间柱和14.5m的底柱，先切顶，接着用锚网护顶后采ph3矿层（留2m），再从ph1的凿岩平巷在锚网护好的ph2夹层下采ph1矿层（采准工作主要包括：Ph1盘区斜坡道、Ph3盘区斜坡道、切顶层斜坡道、凿岩平巷、行人通风联络道等，切割工作主要包括切顶平巷、切割横巷等）。采用这种方法工艺相对简单。但是为了保护ph2夹层ph3矿层不能采完（留2m保护层），矿柱无法回收，降低回采率，而且采ph1时顶板ph2的混入加大贫化率。还由于ph2夹层比较软弱使保留矿柱的支撑作用大大削弱，同时所留矿柱上下部分很难对正甚至矿柱本身都需要维护也不好维护，给采区顶板的稳定留下安全隐患。除此之外，采ph1矿层时，其顶板ph2的维护是个大难题，对作业人员和机械形成很大的安全威胁。
（2）上部自然矿柱下部充填采矿法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆上层磷矿层（Ph3）采用预控顶小分段采矿法，下层磷矿层（Ph1）采用伪倾斜进路充填法。采场间隔回采，一步回采矿柱，胶结充填形成人工矿柱后回采二步矿房，进行非胶结充填或低强度充填。上部ph3每个采场划分为两个分层，首先回采上分层（控顶层），采用措施加固顶板后，再在控顶层内钻凿下向中深孔回采下分层（回采层），两分层回采完毕后，进行充填。采用进路充填法和预控顶小分段空场嗣后充填法对Ph1 磷矿层和Ph3磷矿层进行分采，充分利用磷矿层缓倾斜特点，伪倾斜布置采场或采准工程，且采切工程均在矿体内布置，有利于提高回采率并降低贫化率，另外因对ph1采空区进行充填后对其顶板ph2有一定的保护作用。但是相对自然矿柱采矿法该方案回采工艺相对复杂，管理难度较大，而且增加充填费用，采矿成本提高不少。上部自然矿柱下部充填采矿法由于ph2夹层比较软弱使保留矿柱的支撑作用大大削弱，同时所留矿柱上下部分很难对正甚至矿柱本身都需要维护也不好维护，给采区顶板的稳定留下安全隐患。
（3）人工浇灌混凝土整体矿柱。开拓ph1、ph3两条斜坡道，再沿ph3斜坡道开凿倾向间距20m的凿岩平巷（接近ph3矿层顶板）作为进路，先采矿柱位置的切顶层，用锚网护好顶后一层层采矿柱位置的矿层和夹层直至ph1的底板，矿柱位置完全采空后再一次性用C30混凝土进行充填，混凝土达到要求的强度后再采矿房位置的矿，同样先采切顶层，用锚网护好顶板后一层层自上而下开采，同时根据采矿柱位置了解到的各矿层厚度决定相邻回采矿层和夹层的炮孔深度，尽量作到夹层单独爆破后废碴分运至碴场或采空区以免降低矿石品位。
3 白竹磷矿采矿方法的优选
结合白竹磷矿的具体情况，可以选用人工浇注矿柱的锚杆护顶分层浅孔房柱法。
采用这种方法的优点主要如下：
（1）由于采用人工浇注矿柱，矿柱的位置、型态、倾斜度、大小及强度可以严格控制，成型后对顶板的支撑作用可以达到最佳状态，对采矿作业人员和机械起到最大的保护，同时由于没有自然留设矿柱中的ph2软弱夹层矿柱自身的维护简单的多；
（2）开采矿柱时可以对相应矿层有一个详尽了解，对回采矿房时如何布置炮孔及炮孔深度能起到很好的指导作用，从而作到分采分运避免了ph2夹层废碴混入矿石中降低出矿品位；
（3）由于从上至下一层层开采，ph2夹层剥离后直接运至相邻采空区，既减少了运输费用又充填了采空区，对以后采空区顶板的维护也有很大作用；
（4）由于是人工浇灌矿柱，避免了留矿柱时矿石的损失，回采率大大提高（约15~20个百分点）；
（5）充填费用比方案二低且可用采矿柱生产的矿石抵消；
（6）可以有效限制顶板岩层移动和地表沉降，保护地形地貌，同时采空区内可以有效处理工业固体废料（矿碴、尾矿等），减少企业固体物的排放有利于地表环境保护。
（7）同时兼具方案一和二的优点。
当然，选用该方法也存在一定的难度，对于开采这种近水平-缓倾斜的中厚-厚矿体，顶板又较为破碎，目前在世界上都是一个难题，想出的这些办法也有待实践的检验。另外，采空区顶板的维护对我们也是一个很大的挑战，根据现有掘进工作面的支护情况来看，现在采用的管缝式锚杆+树脂锚杆+锚索+锚网的支护方式还是十分有效的，十米左右的宽度还是能够有效控制顶板（不是太破碎）的冒落。
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论文作者:唐旭波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：矿柱论文; 矿层论文; 矿体论文; 顶板论文; 磷矿论文; 夹层论文; 采空区论文; 《基层建设》2019年第19期论文;