探究分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中的应用

[摘要]在倾角大、中厚矿脉开采活动中，分段凿岩阶段矿房法的应用体现出生产能力大，安全性高、生产成本低等优势，然而分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中的适用性研究较少，结合某急倾斜薄矿脉，对分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中的应用进行研究。通过实践证明发现，分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉开采中适用性较好，有效改善了矿体安全作业条件，提高了采矿效率，缩短了采场回采周期，其综合效益明显。

[关键词]分段凿岩阶段矿房法 急倾斜薄矿脉

[中图分类号] P284 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-338-1

1急倾斜薄矿脉概况

某铁矿生产能力为100万t/a，在长期开采过程中，矿脉漏采达到了-16m，进入到地下开采阶段，然而露天边帮仍存在着数量较多的挂帮矿，需要在进入地下开采阶段之前进行回收。挂帮矿属于Ⅱ#矿带，Ⅱ#矿带是由两层矿构成，其中一层矿位于二层矿上部，其中一层矿层厚度仅仅在2-5m，二层矿厚度大部分在20-25m范围内。在进行一层矿层开采过程中采取留矿法进行开采，冒顶事故频发，无法保障开采作业安全性，决定在一二层开采中应用分段凿岩阶段矿房法进行开采作业。Ⅱ#矿带一层矿层矿体倾角为75-85°，矿层厚度为2-5m，属于典型的急倾斜薄矿脉。该矿脉矿石以磁铁石英岩为主，容重为3.3tm3，矿石品位约为28%，岩石硬度系数在6-12范围内，属于中等稳固。一层矿层上下盘围岩容重为2.7t/m3，岩体节理发育，稳固性良好。该矿脉一层矿体与采空区分布示意图如下：

2分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中的采矿方案及回采工艺研究

（1）应用分段凿岩阶段矿房法采矿方法的依据。在该急倾斜薄矿脉开采过程中，因其矿层厚度较薄，应用留矿法进行开采其安全隐患较大，回采强度较低，出现了较多的冒顶事故，为此，提出在急倾斜薄矿脉中应用分段凿岩阶段矿房法，选择分段凿岩阶段矿房法，其主要依据考虑以下几点：

①安全性。阶段矿房法在开采过程中，其回采工序均在巷道中完成，矿岩暴露面积较小，安全性较高。此外，阶段矿房法在应用中多为集中爆破，可以有效降低多次爆破对井下环境的影响。

②回采作业效率。在该铁矿中，一层与二层均采取阶段矿房法，在采矿与回采中可以共用部分坑道，提高回采作业效率，减少采动干扰能等。

③采矿强度。应用阶段矿房法，可以实现中深孔落矿，采取机械化程度较高机械设备，采矿强度较高。

④灵活性。应用分段凿岩阶段矿房法，可以充分利用凿岩巷道，推动凿岩爆破效率，管理简单。

（2）分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中的设计

在该急倾斜薄矿脉中，应用分段凿岩阶段矿房法，其本质属于分断落矿阶段出矿空场法，根据矿体赋存情况，进行采场结构与具体参数设计与优化。

①采场布置参数的设计。采场沿走向进行矿块布置，阶段高度为60m，设计分段高为20m，布置矿块长度为100m，不设置间柱，沿采场走向进行连续回采；采场底部设置为堑沟平底结构，脉外出矿巷道与矿体之间距离设计为8m左右，脉外出矿巷道距离出矿进路约为10m。

②爆破参数设计。在急倾斜薄矿脉开采中应用分段凿岩阶段矿房法，其爆破参数设计如下：应用YGZ-90中深孔钻孔作为爆破炮孔，设计爆破炮孔直径为φ56mm。按照排间距与炮孔直径之间的关系，具体如下表：

根据上表可以看出，该工程其排间距应设计为1.2-1.6m范围内，综合考虑该急倾斜薄矿脉实际情况，将排间距设计为1.2m，炮孔布置选择上向垂直扇形形式，孔底距设计为1.9m，炮孔密集系数设计为1.55。

（3）分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中回采工艺。在该工程施工中，采取分段凿岩巷道中，应用钻机钻凿向扇形深孔，当矿房炮孔钻凿完成后将附近矿房间中通风天井刷到矿体边界，从而实现爆破切割立槽，选择切割立槽作为自由面，分排进行爆破作业，在完成爆破后通过铲运机进行出矿。

（4）分段凿岩阶段矿房法施工工艺要求。在进行爆破炮孔施工之前，进行边孔优化布置，合理设置炮孔深度，要求炮孔深度设计应在矿体边界范围以内，避免引起矿石贫化问题；重视二次圈矿管理，以间隔10m的形式，在分段凿岩巷道中设置钻孔，实现对矿体矿岩界限控制；及时验收中深孔，保证中深孔钻孔质量；随着矿体回采作业进行，其自切槽立槽自由面会呈现出逐渐变小的趋势，引起炮孔利用率较低，为此应设置切割立槽，适当调整炮孔参数，保证回采效率。

3分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中应用效果

在该急倾斜薄矿脉中应用分段凿岩阶段矿房法，其矿体开采进程较为顺利，通过分段凿岩阶段矿房法的应用，降低了采矿工作人员劳动强度，改善了开采安全环境，提高了回采效率。通过研究发现，分段凿岩阶段矿房法较之留矿法其落矿效率提高了1.6倍，采场生产能力提高了4倍左右，其综合回采效果较好，实现了企业急倾斜薄矿脉开采综合效益。

4结语

在急倾斜薄矿脉采矿及回采作业中，因其倾角较大，矿脉厚度较薄，采取一般采矿工艺其安全性无法保障，采矿效率较低。本文研究在急倾斜薄矿脉中应用分段凿岩阶段矿房法，重点对分段凿岩阶段矿房法在急倾斜薄矿脉中的采矿方案及回采工艺进行研究，实践证明，在急倾斜薄矿脉中应用分段凿岩阶段矿房法，可以有效改善生产环境，提高采矿效率，实现了企业开采的综合效益明显。

参考文献

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