基于矿体特征下的采矿分析

摘 要：选择采矿方法应根据矿体的赋存特征和开采技术条件，从实际出发，并应尊循安全、合理利用矿产资源和最佳的经济效益为原则，经技术经济比较，进行实验和试采，并经主管部门批准后确定，生产矿山改变采矿方法时，须进行可行性研究或试验，并经原审批单位批准。采矿方法设计应包括矿房和矿柱回采、地压管理以及空气处理洗沙机碎煤机。根据不同的采矿方法，矿体可划分为采场或盘区进行开采。

关键词：矿体；采矿方法；管理；试验

一、矿体特征介绍

目前矿山生产开采的矿体由落雪组白云岩的主矿体、板岩矿体、飘带矿体三部份组成。

（一）主矿体

红透山矿床的主要矿体赋存于落雪组青灰色、灰白色白云色岩中，岩石较为稳固，但节理发育。矿化以斑铜矿浸染状―星点状―斑点状为主，同时包含黄铜矿的星点状―斑点状矿化。矿体矿化稳定、均匀、构造不发育、无空洞、不含夹石；但矿体边界复杂多变，下盘与围岩呈犬牙交错状接触，东部渐变过渡。上盘与FL4呈断层接触，西部与因民组紫色层呈不整合接触。

（二）板岩矿体

板岩矿体主要赋存于鹅头厂组黑色碳质板岩、白云岩互层，岩石较为破碎，稳固性差，且构造复杂；部分赋存于落雪组青灰色白云岩中，岩石稳固性较好，但节理发育。矿化以黄铜矿斑点状―细脉状为主，同时包括黄铜矿浸染状―星点状矿化。矿体形态复杂，分支复合现象明显，厚度不稳定，矿体内部构造发育，矿化不均匀，内部存在空洞，且夹石含量大。与上盘围岩呈渐变过渡。

（三）飘带矿体

飘带矿体均赋存于落雪组青灰色、灰白色白云岩中，岩石稳固，为浸染状、星点状的斑铜矿矿化，矿化效差。矿体层位、矿化带较稳定，但因矿化效差，品位较低，常介于表内与表外之间，变化不定。

目前主矿体和飘带矿体存在整个矿体及其下盘围岩均属稳定性较好的白云岩，在工程施工时，除遇到断层或破碎带需要支护外，一般不进行支护。上盘围岩为因民组白云岩互层，属中等稳固～不稳固，工程进入时必须采用必要的支护。不过，对于板岩矿体及其上、下盘围岩大部份属碳质板岩、白云岩互层，较为松散破碎，属不稳固。局部矿体及其下盘围岩为落雪组白云岩，有较好的稳固性。

二、采矿方法

红透山铜矿的采矿方法是崩落法，最初采用的是有底柱分段崩落法和浅孔留矿法，现采矿方法主要有阶段崩落法、有底柱分段崩落法和浅孔留矿法，其中主矿体、飘带矿厚大部分采用阶段崩落振动出矿工艺，边角部分采有底柱分段崩落法；板岩矿厚大部分采用阶段自然崩落法，边角部分采用有底柱分段崩落法；边角薄小矿体采用浅孔留矿法。根据深部矿体赋存状况及开采技术条件选择采矿方法如下：

（1）主矿体和飘带矿，满足矿体完整，边界整齐，厚度大于20m的部分可选用底柱振机出矿阶段崩落法。矿岩属中等稳固。

（2）主矿体、飘带矿、板岩矿，满足厚度在10～20m的部分可选用底柱电耙出矿分段崩落法。矿石性质稳固或不稳固。

（3）主矿体、飘带矿、板岩矿，厚度在8m以下的部分可选用浅孔留矿电耙出矿法。矿石与围岩中等稳固以上。

主矿体采用阶段强制崩落振动出矿方法；板岩矿采用分段（或阶段）自然崩落或深孔强制崩落振动出矿或电耙出矿方法；飘带矿采用分段浅孔留矿、深孔强制崩落电耙出矿方法。边角矿体采用分段浅孔留矿电耙出矿方法。这些工艺在铜矿这些年的实际运作中，通过不断实践与改进，已经能根据不同地质情况，灵活运用，并达到非常好的采矿效果。

（4）对于厚度的其他采矿法：其他方面，对于薄矿体留矿采矿法，其采场结构和采准切割工程布置及落矿工艺基本同极薄矿体留矿法，但有几个明显的技术发展。第一是电耙留矿法的采用，使留矿法适应的范围扩大到30°以上的倾斜矿体。第二是各种新型锚杆用于采场支护，使留矿法从适用于较稳固的岩石，扩大到中等稳固以下的岩石。第三是振动放矿技术用于留矿法采场，节约漏斗木材，大大提高放矿效率，减轻工人劳动强度，有利实行快采快放。

一是分段采矿法：特点及工艺基本同中厚矿体。不同处是厚、极厚矿体的分段采矿法，矿块一般垂直走向布置，房间矿柱宽度较大，为8-12米。二是分段崩落采矿法（可分为无底柱分段崩落采矿法和有底柱分段崩落法）三是阶段自然崩落采矿法，对于矿体倾角60°以上，厚度大于20-30米。角度过小和厚度不大，则自然崩落缓慢或困难。对于在合适的面积上拉底和切邦以后，矿石的性质应当是能够自然崩落，并且破碎成小块。对于矿石不应结块、氧化或自然。围岩应当比矿石稍微稳固一些。矿石中不包含大量夹石。对于因矿石损失贫化大，多用于开采大规模廉价选矿的贫矿石。

三、矿体物理特征分析

矿体的物理特征主要体现在强度：白云岩的压力为700～3900kg/cm2，大部份在2000～3000 kg/cm2之间，板岩压力为750 kg/cm2，吸水率为0.01～2.17%。松散系数：氧化矿1.86，混合矿1.93，硫化矿1.82，三者平均1.90。硬度：青灰色白云岩f=6～8，碳质板岩f=2-4，紫色板岩f=4-6，砂岩f=8-10，白云岩板岩互层f=2～4。体重：矿石体重2.7t/m3，废石体重2.6t/m3；松散矿石体重1.62t/m3，松散废石体重1.55t/m3。所以要合理布置巷道及采场的位置、规格、形状和结构。

（1）要避免在地质构造线附近布置井巷工程，因为垂直于地

质构造线方向的压力最大，是岩体产生变化和破裂的主要因素。合理选择井巷（洞室）位置、断面形状和大小，包括，巷道布置应避开松软岩层，尽量在坚硬均质的岩体内通过，避免在应力集中区布置巷道，尽量使巷道、洞室的轴向与岩石弱面的走向直交或斜交（大于45～65o）。

（2）要避免在断层、节理、层里破碎带、泥化夹层等地质构造软弱面附近布置井巷工程。因为在这些地方布置的工程更易产生冒顶。如井巷工程必须通过这些地带，也应采取相应的支护措施或特殊的施工方案。

（3）井巷，采场的形状和结构要尽量符合围岩应力分布要求。因此，井巷和采场的顶板应尽量采用拱形。因为围岩的次生应力不仅与原岩应力和侧压系数有关，而且还与巷道形状有关。采用拱形形状时，施工难度不大且顶板压力不会太集中，顶板稳定性较好。

（4）建议。针对我国当前主要凭经验通过类比来选择采矿方法的落后状况，研究开发了采矿方法优化决策系统，在国内首次将模糊专家系统理论和径向基函数神经网络技术，用于采矿方法技术经济指标预测，为采矿方法决策科学化与矿山企业管理现代化探索了新路。

通过采切工艺和采场结构的优化研究，成功地革除了底盘漏斗底部结构，提出了一种采切工程得到大大简化的空场采矿法新方案，即“超前切顶、控顶空场采矿法”，为缓倾斜中厚难采矿体的有效开采提供了新途径。

系统、全面地研究了岩土材料在临界破坏状态下其声发射自相似特征的模式。提出了“最小――回升型”的结论，从而为利用自行研制的多功能岩石声发射监测系统，有效地监控采场地压，提供了以分维值表示的科学判据，这是混沌分形理论在采矿工程中的成功应用，它将地压管理与控制技术提高到了一个新水平。

四、结束

根据矿体特征采矿，需要注意：采场或盘区须具备独立的回采顺序；出矿和完善的通风系统；材料和设备输送以及压气、水、电供给系统振动给料机对辊破碎机。同一矿体的上下相邻阶段和同一阶段相邻平行矿体的矿房和矿柱，其规格应相同，上下和前后均应对应。在上下相邻的两个阶段，沿倾斜相对应布置的采场采用空场采矿法和留矿法回采时，不得同时回采煤矸石粉碎机颚破。准确圈定矿体顶底板界线，严格控制采高，降低矿石损失与贫化。

参考文献：

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[4]唐建，顾秀华.地下采矿方法选择专家系统的开发[A].第六届全国采矿学术会议论文集[C].1999年