摘要：缓倾斜薄矿体矿柱回采采场围岩稳定性是采场稳定性的重要内容，矿柱和顶板的稳定性是采场稳定性的基础。矿体矿柱回采采场围岩稳定性分析，有利于科学、合理地设计采场结构参数，为矿柱的二次回采提供科学依据。基于此，文章介绍了缓倾斜薄矿体矿柱回采采场围岩矿体赋存条件及地质条件，分析了点柱的稳定性影响因素，总结了相应的优化措施。
关键词：缓倾斜薄矿体；矿柱回采；岩体质量；稳定性
引言：目前，我国矿产资源日益枯竭，残留矿柱的安全、高效回采逐渐成为矿山企业发展的难题。采场内矿石开采后的采空区残留矿柱具有支撑空区顶板的作用，而矿柱的应力相对集中，相关人员必须采取相应的技术手段，才能够为矿柱的高效、安全回采提供保障，以保证围岩的稳定。除此之外，金属矿山在矿体形成过程、赋存条件、构造应力条件以及采矿方法的差异，导致采场围岩应力分布有所不同。
1工程概况
某工程主要采用竖井和斜井联合的开拓方式，其中，主控工程中，双罐笼提升竖井，通风斜井轨道上山、回风巷平巷，中段运输平巷、通风方式为分区抽出式，各中段由轨道上山进风，到达采场后通过回风平巷至斜井抽出。采矿方法是房柱式空场法，阶段高度为15到25m。
2矿体赋存条件及地质条件
2.1矿体赋存条件
矿体赋存锰矿体产于含锰岩系的下部，其产出形态呈层状，似层状倾斜顺层产出和链珠状，矿体产出不连续，产状与围岩基本一致，倾向北西倾角9°到30°，矿体中常含1到3层含锰炭质页岩，矿体走向长度4000m倾向宽度300到1000m。地质储量报告显示：矿体厚度0.4到4.75m，平均厚度为2.33m，变化较大，矿区内含断层，对采区破坏较为严重。
2.2地质条件
第一，锰矿位于南华系大塘坡组第一段黑色岩下部，含锰炭系的厚度从盆地中心向边沿变薄，且具分带性，从盆地中心向边沿至少可划分为三个岩性组合带，含锰炭系的存在直接关系到菱锰矿的产出，根据工程统计分析，该区含锰岩系在15m处，可能存在菱锰矿产出；第二，矿体顶板是不含锰的炭质页岩，厚2到5m，岩层极为破碎，极易冒落，掘进和回采过程存在较大的安全隐患，矿石回收率低；第三，矿体底板为砂岩，较为坚硬；第四，矿体产出不连续，呈“链珠”状，回采过程中矿石的贫化率高；第五，断层构造极为发育，采场矿体被断层破坏较为严重。
3点柱的稳定性影响因素分析
3.1地质因素的影响
3.1.1点柱的岩性
通常情况下，组成矿柱的矿物成分、结构及其构造直接影响着矿柱的稳定性，点柱的矿岩岩性条件，比如，化学成分、抗压、抗拉、抗剪强度、含水率以及孔隙率直接影响着点柱的强度，而节理裂缝、断层等构造条件，减弱了矿柱的强度。
3.1.2矿体赋存状态
地下矿开釆点柱的留设极易受矿体赋存条件的影响，矿体的倾向、倾角、走向决定着矿柱的布置形式；一般开采近水平矿体时留设的矿柱主要考虑矿柱的受压破坏，随着倾角的增大，需要考虑矿柱的受拉和受剪等破坏形式。
3.1.3矿体开采深度
点柱的稳定性极易受开采深度的影响，而缓倾斜矿体开采深度对矿柱稳定性的影响相对较弱。在一定深度范围内，矿体上覆岩层的垂直应力随深度的增大而增大，作用在矿柱上的应力也会越大，而且水平应力也会在一定程度上受到开采深度的影响。
3.1.4矿区水文地质条件
水对岩体强度的影响：第一，沿裂隙两壁的静水压力，作为岩体破坏的推动力，其作用垂直于裂隙两壁；第二，动水压力或渗透力，破碎岩体中，水的流动过程会受到土粒或碎块的阻力，因此，动水会给碎块施加作用力，破坏了岩体内部的整体性；第三，水的物理化学破坏作用，水在结冰条件下体积增大，将导致岩体内部裂隙迅速开裂，除此之外，水还可以促进某些可溶性岩石的溶解和烛变。
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3.2设计因素
3.2.1采矿方法
不同的釆矿方法点柱留设的要求不同，点柱的受力也存在差异，充填法开采留设的矿柱由于受到三向压力作用，改善了矿柱自身的应力状态，其强度往往比空场法开采条件下单向受力矿柱的大，其稳定性也有所提高。
3.2.2点柱的形式和尺寸
点柱的形式主要是点柱的截面形状，包括正方形点柱、矩形点柱和圆形点柱等，不同形状的点柱所承受的压力大小不同，对于相同形状的矿柱，其横截面积越大的矿柱所能承受的压力越大，稳定性就越高。
3.2.3点柱的间距
点柱间距直接影响单个矿柱的承载面积以及矿房的跨度，点柱之间的间距越大，矿石的回采率越高，但点柱间距是有限制的，在其它条件相同的情况下间距越大，点柱的稳定性越差，每种特定条件下都对应有一个间距极限，当点柱间距超出了合理范围，将会导致顶板和矿柱的破坏。
3.3生产因素
3.3.1爆破因素
爆破因素的影响主要体现在矿柱岩体在应力波作用下使得周边的凹陷处应力集中显著增加，尤其在连续爆破的场合每次爆破都在岩体周边留下一定的残余变形和微裂隙，多次爆破后残余变形和微裂隙会有一个累加，造成矿柱周边应力松动或局部破坏，这是岩体中产生裂隙导致岩体破坏的主要原因。
3.3.2支护因素
矿体开釆后矿柱暴露于釆空区，在空气、水等条件的影响下，会产生剥落破坏，及时加固或者支护矿柱，能够有效地提高矿柱的整体性和稳定性。岩面一经暴露可以釆用混凝土喷射覆盖，及时封闭岩面，能够有效地隔绝水和风化等物理因素对岩体的不利影响。
3.3.3设备作业
矿柱是采矿作业过程中，通过矿柱控制上覆岩体的沉降，从而保护采场和地表建构筑物的安全性，因此，矿柱的稳定性是采场稳定性的重要组成部分，掌握矿柱稳定的影响因素有助于合理地控制影响矿柱稳定性的不利因素，提高矿柱的安全系数。
4缓倾斜薄矿体矿柱回采采场围岩稳定性优化措施
4.1采场结构参数的优化
合理的采场结构参数是地下矿山安全、高效生产的前提。减少采场跨度，能够有效地提高作业安全性，但掘采比相应增大，采场跨度增大，可降低掘采比和采矿成本，但安全性相应降低。因此，相关人员必须综合考虑经济、安全因素，确定合理的采场跨度。
4.2采矿工艺的优化选择
采矿方法及其工艺流程是组成采场最优生产系统的核心，其中的指标既相互联系，又相互矛盾。比如，效率高、成本低的方法，矿石贫化损失往往不好，而要降低贫化损失，就需要付出更多的成本，甚至安全条件也会恶化。因此，传统的采矿方法无法兼顾和协调统一。解决这些矛盾的关键要从矿山系统全局出发，进行多目标决策。
4.3出矿方法的优化
出矿方法主要有以下几种：第一，使用人工扒渣的方法出矿，工作人员能在任何地点进行作业，灵活度大，但效率低且劳动量大；第二，使用中小型的出矿设备进行出矿，比如电耙出矿法，这种方法的成本和设备维修率均较低，但是出矿效率也不高；第三，使用大型出矿设备进行出矿，比如，铲运机出矿，这种方法的出矿率高，但相应的成本也较高。
结束语：随着科学技术水平的不断提升，很多先进的施工工艺融入到各行业的发展中。通过围岩稳定性研究，不仅减少了采场的脱水量，降低了井下环境污染程度，还在很大程度上提高了充填料浆的有效利用率，提高了实际充填能力，有效地改善了充填体的物理力学性质，提高了充填体强度，实现了提高充填作业效果的目的。
参考文献：
[1]于跟波，杨鹏，陈赞成.缓倾斜薄矿体矿柱回采采场围岩稳定性研究[J].煤炭学报，2013，38（S2）：294-298.
[2]赵学龙.关于缓倾斜薄矿体的采矿方法相关问题探析[J].世界有色金属，2017（18）：259-260.
论文作者:万海云
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/8/6
标签：矿柱论文; 矿体论文; 稳定性论文; 围岩论文; 应力论文; 条件论文; 裂隙论文; 《基层建设》2018年第18期论文;