摘要：传统空场采矿方法开采在回采过程中留下大量的矿柱不回采或部分回采，回收矿柱需二次进入采空区，存在安全风险高，矿石回采率低的普遍现象。本文通过项目的开展，针对开采现状进行调查、研究采矿方法、分析人工矿柱应用成等，提出了先回采矿柱制作好人工矿柱后再回采矿房的新型高效采矿技术，达到提高采场回采率、降低投入与产出比率，实现安全、高效、低耗的开采目的。
关键词：人工矿柱;结构尺寸;矿柱强度;矿石回收率;
1项目概况
某矿群是某分公司重要的单铜生产基地，该矿群矿石品质较好平均品位2.146%，属富矿体，实现采场高产能、低贫化、高回采率，安全可靠的回采，对分公司的单铜生产具有举足轻重的作用。研究和运用先回采矿柱制作好人工矿柱后再回采矿房的新型高效采矿技术通过项目开展，有效促进采矿技术水平的提高，实现安全高效生产、提高各项采矿技术经济指标、创造更好经济效益的目的。
2人工矿柱在缓倾斜薄矿体开采中的运用
2.1项目的先进性
大白岩某矿群原选用传统空场采矿方法开采在回采过程中留下大量的矿柱不回采或部分回采，回收矿柱需二次进入采空区，存在安全风险高，矿石回采率低的普遍现象。通过项目的开展，对开采现状调查研究、采矿方法研究、混泥土人工矿柱成本分析研究等方面工作的开展，提出了先回采矿柱制作好人工矿柱后再回采矿房的新型高效采矿技术运用与研究，从技术上解决矿石回采率低，安全风险高的问题。
2.2项目创新点
第一、系统的收集整理了传统空场采矿方法开采现状资料，认真分析研究找出采场回采工作安全风险高，矿石回采率低的原因。（1）、是由于选用传统空场采矿方法开采回采过程中需要留下大量的矿柱不回采或部分回采，采场矿石损失率较高，资源利用率低（2）回收矿柱需二次进入采空区，安全风险高。通过上述分析找到了采场回采率低，矿柱回收安全风险高的症结所在，为解决回采率的，安全风险高的问题指明了方向。
第二、通过采场回采工作安全风险高，矿石回采率低的原因分析研究，提出了先回采矿柱制作好人工矿柱后再回采矿房的新型高效采矿技术运用与研究，新型高效采矿技术概念的提出创新了采矿方法。
2.3项目解决的主要问题
第一、研究优化人工矿柱布置方式，人工矿柱间距、人工矿柱规格尺寸；为了选取最优的矿柱布置方式、矿柱间距、矿柱规格尺寸，认真抓好采矿方法、矿柱回采设计及优化工作并结合大白岩某矿群高效采矿方法地压活动规律研究结论的相关资料、通过计算并结合生产实际,可得为保证安全开采，薄矿体矿柱宽高比控制在0.8，1以上根据建议的安全系数考虑爆破损伤影响，对于薄矿体矿房跨度在20、30、40米下矿柱宽度定4、5、6米。根据某矿群矿岩体的力学研究的相关结论，结合生产实践，点柱之间矿房的跨度控制在12～16m之间为宜。
第二、研究人工矿柱制作方式及人工矿柱的类型；（1）在浇灌混凝土之前，应先清基础，形成坚实的基础，基坑应清出老底，不留杂物。对于矿体倾角≤5°的底板，清基后可以直接浇筑；对于矿体倾角≥5°的底板，可把基底做成台阶状，然后清基、浇筑柱子。在浇筑前，可用模板或砌毛石墙，作为人工矿柱浇筑模板。在进行混凝土人工矿柱浇筑施工时，要振动捣实，确保混凝土浇筑质量。同时，在施工过程中要搞好混凝土矿柱的养护工作。（2）做好人工矿柱的接顶工作，在现场施工中，可采用以下措施使混凝土接顶严密:①使用喷射混凝土将混凝土柱子与矿体顶板连接起来；②使用注浆技术，用注浆泵将水泥砂浆注进混凝土柱子与矿体顶板之间；③人工用木杵或铁杵从上往下进行捣实充填。人工矿柱类型选用混凝土人工矿柱。
图1
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通过分析研究可以得出现选用的人工矿柱制作方式工艺较落后工人劳动强度较大，劳动生产率较低，选用混凝土人工矿柱成本较高，在今后的人工矿柱的制作过程中要积极选用混泥土输送泵、搅拌机等设备，提高矿柱制作的效率、质量降低人工矿柱的制作成本，在条件允许的地方可尝试选用矿废石注浆体（单价66元/m3）、木剁（废木枕）等代替一部分混泥土人工矿柱降低生产成本。
第三、研究人工矿柱成本投入、技术经济分析、经济效益。为了实现了生产效益最大化必须对人工矿柱进行技术经济分析，某矿体采场制作了13棵点柱、1个矿块条柱，共535.05m3，成本932.6元/m3（详见表1），制作矿柱成本共517.5万元，置换出矿柱矿石量37023.5吨，采出矿石品位2.10%，采出金属量777.5吨,选矿实收率为85%，精矿金属量为660.9t，精矿单价35000元/t,销售收入为2313.2万元。采矿成本为240元/t,采出矿石量为37023.5t,采矿需投入成本888.6万元，选矿成本为55元/t,选矿需投入成本203.6万元，总成本为1609.7万元。计算公式为：实际总收入为：2313.2-1609.7=703.5万元。
盈亏平衡品位×选矿实收率×销售价格=采矿成本+选矿成本，盈亏平衡品位=[（采矿成本+选矿成本）/选矿实收率×销售价格]×100，计算公式为：盈亏平衡品位=[486+55/85%×35000]×100=1.818%。
通过分析计算1420中段11-13线采场采用人工矿柱可多采出矿石37023.5t，采出金属量777.5吨，盈利703.5万元。分析计算论证了人工矿柱盈亏平衡品位为1.818%，单铜矿品位在1.818%以上条件允许的情况下都可以选用混泥土人工矿柱。
表1 人工矿柱成本明细表
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第四、通过项目的开展，解决了矿石回采率低，安全风险高的问题,达到充分发挥无轨设备生产效率，达到提高采场回采率、降低投入与产出比率，实现安全、高效、低耗的开采目的。优化研究后采场的回采率达到了93%，计算公式为：K=T/Q×100%=370000/400000×100%=93%，节省了3棵人工矿柱较设计降低了3/14=21%，1420中段11-13线采场采用人工矿柱可多采出矿石量37023.5t，采出金属量777.5吨，多盈利703.5万元，当矿石品位达到1.818%以上采用人工矿柱置换矿柱采矿技术均可获利，同时形成较为合理的人工矿柱布置方式及规格：薄矿体矿柱宽高比控制在0.8、1以上，根据建议的安全系数考虑爆破损伤影响，对于薄矿体矿房跨度在20、30、40米下矿柱宽度定4、5、6米。结合生产实践，点柱之间矿房的跨度控制在12～16m之间。
3项目产生的经济效益和社会效益
（1）先回采矿柱制作好人工矿柱后再回采矿房的新型高效采矿技术运用与研究，优化了现有不尽合理的采矿方法，提高了采场的生产能力，提高了采场回采率、提高了回采矿柱的安全性。（1）解决了传统空场采矿方法开采在回采过程中留下大量的矿柱不回采或部分回采，回收矿柱需二次进入采空区，存在安全风险高等一系列问题。（3）促进了专业技术人员的培养和成长。通过科研项目的开展，锻炼了工程技术人员做设计的整体规划思路。给工程技术人员压担子、自己做，提高了技术人员的实际规划与设计能力，一些工程技术人员一步步成长为骨干。
4结论
综上所述，本文通过人工矿柱在缓倾斜薄矿体开采中的研究与运用，主要存在问题为：首先部分工程技术人员对课题研究工作的认识不足。其次研究过程中部分基础数据收集不全，不准确。未来应高度重视研究课题指定专人负责，统一思想，积极参与，认真做好各基础数据的收集确保科研项目的质量。加强理论与实际的联系，认真学习业务知识尤其是要加强新工艺、新技术的学习运用，不断提高技术人员的业务技能和综合素质，切实推动矿业发展。
参考文献
[1]李哲,王孟来,徐前卫.缓倾斜磷矿体露天转地下开采对边坡的影响研究[J].采矿技术.2017(01):31-33+78.
[2]姜仁义.露天转地下规模化开采采矿方法的研究[J].现代矿业.2016(05):41-42.