关键词：无底柱分段崩落采矿法、矿石覆盖层、无（低）贫化放矿
内蒙古中西部以中小型铁矿为主，由于铁矿勘查程度不一，矿山建设层次参差不齐，开发经营者开发理念差距，造成中小型铁矿开发现状中存在勘查程度低、探明资源量少、开采回采率低下、存在大量的采空区未处理、安全事故频发等诸多问题，通过无底柱分段崩落采矿法的在某铁矿实践应用，供该采矿方法中小型非贵重金属矿地下开采参考。
1、概述
1.1 某铁矿的勘探历程
某铁矿经过3次地质勘查工作，结果发生了很大变化，规模、形态、产状、资源量均发生了变化，矿体倾向发生倒转，矿体长度、平均厚度均增大。
详查阶段长度122m，总体走向325°，倾向南西，倾角76°。矿体厚度8.70-28.02m,平均18.01m，向下矿体逐渐变厚，资源量198.33万吨。
生产详查阶段矿体走向325°，倾向南西-北东、倾角76°，厚度8.70-43.82m,平均22.12m。资源量480.25万吨，较上次增加142%。
储量核实阶段控制长325m，1号矿体走向325°，倾角76°，厚度8.40-50m,平均25.21m。资源量670.80万吨，增加40%。
1.2开采技术条件
矿区内含水层主要为基岩裂隙含水层。矿区大面积分布黑云角闪斜长片麻岩，赋矿岩石磁铁石英岩。
矿区水文地质勘查类型以裂隙含水层充水为主的水文地质条件简单类型。矿区内构造不发育，井下开采顶底板较稳固，工程地质勘查类型块状岩类工程地质条件简单的矿床。
2开采变更采矿方法
2.1原浅孔留矿采矿法
矿体厚度小于15m时，矿块沿走向布置，矿体厚度大于15m时，矿块垂直走向布置。将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房后采矿柱。矿块长度20 m-40m，高度50m。顶柱高度10m，底柱高度6m，间柱宽度6m。
2.2浅孔留矿采矿现状
通过几次勘查，矿体产状发生倒转，上部倾向西南，下部倾向北东，矿体厚度变厚明显，最厚处变为50m左右。留下采空区较大，采矿形成地表塌陷，多处巷道变形，间柱没有回采，只回采了部分底柱。空场法采矿遗留的采空区未处理，安全隐患较大，浅孔留矿采矿方法已不适用于该矿开采。
2.3采矿方法选择
地表允许崩落，矿体上部无水体和流砂，矿石和覆盖岩层无自燃性和结块性，矿石价值不高，厚度大、矿岩中等稳固以下的矿床，尽量做到提高劳动效率，机械化减人、机械化换人，因此选择采场结构简单，机械化程度高、效率高，而又安全性好的无底柱分段崩落采矿方法（1）。
3、无底柱分段崩落采矿法实践应用
3.1必要性
由于浅孔留矿法采矿后期采矿行人天井变形破坏，加之矿山没有中深穿孔设备，造成大量的矿柱没有办法回收，实际计算回采率为54.90%，空场法采矿遗留的采空区未处理，安全隐患较大，浅孔留矿采矿方法已经不适用于该矿开采，必须改变采矿方法。
3.2采矿方法构成要素
无底柱分段崩落采矿法小于15m时沿矿体走向布置矿块，大于15m厚矿体垂直矿体走向布置进路，中段50m，分段高度12m-13m，进路间距12.5m。
采准工程主要有通风天井、矿石溜井、废石溜井、回采进路和联络道等。通风天井、矿岩溜井一般布置在脉外，从经斜坡道施工。
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3.3无（低）贫化放矿实践
1720m中段以上采用浅孔留矿法采矿， 1720m以上存在大量矿柱没有回采，矿山实践利用中深孔将1720m遗留矿柱进行凿岩、爆破的矿石留在1720m中段不出矿，1708m分段崩落矿石留少量矿补充覆盖岩层，达到覆盖层厚度大于20m（矿石覆盖层厚度近15m），随着下部回采矿体分段的下降，露天采空区边帮岩层会自行崩落，增加覆盖岩层的厚度，矿石覆盖层15m作为1720m以下1708m分段开采覆盖层一直保留，整体下移，实现矿石覆盖层下的矿石回采。采用此技术措施，不需做专项覆盖岩层工程，节省投资，在矿石覆盖岩层下回采矿石，可大大降低废石混入率，提高采出矿石品位和回采率。为此，矿山采用此技术措施，以安全顺利的实现由浅孔留矿法采矿转为无底柱分段崩落法。
通过改变采矿方法，由原来浅孔留矿法回采率54.90%提高至79.06%，通过上部矿石作为覆盖层实现无（低）贫化放矿初步估算回采率由原来的79.06%提高至83.25%。
但矿石覆盖岩层下回采矿石致使15m矿石覆盖层无法放出，矿山开采完毕后在最终中段放出的缺点，造成资金的积压，同时达产时间长。
估算覆盖层矿石占用资金利息约167万元(5年计算)。
总体矿山提高回采率4.19%，约创造价值约1122万元（40元/吨）。
3.4实践指导、存在问题及改进方向
3.4.1指导性
通过该矿改变采矿方法实践，为前期采用浅孔留矿或露天转入地下开采厚至特厚的矿体，地表允许崩落，矿石和覆盖岩层无自燃性和结块性，矿石价值不高，矿岩中等稳固以下条件的同类中小型矿山，采用采场结构简单，机械化程度高、效率高，安全性好的无底柱分段崩落采矿方法，安全可靠性提高，实施无贫化放矿技术措施，提高开始回采率，建议该采矿方法及矿石覆盖层无贫化放矿技术在非贵重金属地下开采矿山中进一步科学推广使用。
对于上覆矿石覆盖层，注意控制上覆矿石块度要大于开采中段块度，对于放矿要求提出了更高的管理要求，必须做到统一均匀放矿，各进路回采工作面呈一条直线，按设计规定的铲装方式出矿，及时处理大块，使矿石覆盖层整体下移才能达到良好的开采效果。
3.4.2实践应用存在问题
无底柱分段崩落采矿法相对浅孔留矿法采矿来讲技术要求要高，需要对应的地质、采矿、测量技术人员，一般小型矿山目前配备齐全比较困难。
破坏了矿石覆盖层整体下移问题：进路布置不规范，上、下分段进路不能严格呈菱形布置，破坏了规则放矿椭球体；底板不平除影响凿岩质量和爆破效果外，还会影响铲、装设备的出矿效率，若切割天井开凿深度不够，则将影响切割质量，造成悬顶，致使部分进路放矿中损失加大。必须严格管控好每个采矿工序才可以实现矿石覆盖层整体下移，达到提高开采回采率的目的。
3.4.3改进方向
随着我国凿岩设备性能改善，爆破精准度提高，计算机模拟技术的应用，为提高分段高度、加大进路间距创造条件，为减小采准工程量，提升采矿效率，建议开展优化采场结构参数技术攻关。
为了降低无（低）贫化放矿措施，造成的矿石（资金）积压，积压，目前镜铁山试验采用大参数多分段并行无贫化无底柱分段崩落法试验，使影响产量实践降低至9个月（2）。
矿山采用无底柱分段采矿法上部矿石覆盖层，实现无（低）贫化放矿技术措施方案，该采矿方法的实践缺乏理论基础和计算机对放矿椭球体模拟研究，本文章仅提供一点思路，需要设计前结合开采矿种、市场行情、资金的时间价值、企业达产时间和技术管理水平整体综合比较论证后，再行选择最佳的技术组合后付诸实施，达到安全、高效开采目的。
参考文献：
[1] 解世俊. 采矿手册[M] . 北京：冶金工业出版社，1990.
[2] 大参数多分段并行无贫化放矿的无底柱分段崩落法. 柳小波.中国矿业 2006-07-15.
作者简介：张速旺（1971-），男，内蒙古武川县人，地质高级工程师，现从事矿山设计工作。
论文作者: 张速旺
论文发表刊物:《建筑实践》2019年38卷24期
论文发表时间:2020/4/27
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