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厚大矿体采矿设计与优化策略

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：王军

[导读] 摘要：介绍了某矿井开采的工程概况，对原采矿作业中的相关技术中出现的问题进行简要分析，并具体阐述了优化矿体开采的相关方法，实现了厚大矿体的安全开采，并且实现资源的充分利用，提高回采资源的效率，确保矿山企业的具有较高的经济效益。

        安徽省宣城市宣州区马尾山硫铁矿 242000
        摘要：介绍了某矿井开采的工程概况，对原采矿作业中的相关技术中出现的问题进行简要分析，并具体阐述了优化矿体开采的相关方法，实现了厚大矿体的安全开采，并且实现资源的充分利用，提高回采资源的效率，确保矿山企业的具有较高的经济效益。
        关键词：厚大矿体；采矿；安全；优化策略
        在选择采矿方案中，会受一系列的因素的影响，其影响的多方面的，并且具有不确定性。原来在选择采矿方法是，只是简单的分析与比对经济技术指标后将最佳的采矿方法进行确定，但是，由于环境的多边形以及社会与安全的不稳定性，这种单一的方式可能会对采矿作业造成不利影响。
        1. 工程概况
        某矿山建成多年，其井下开采中高端为61m高，中段数量为6个，矿产储量为8256.61万吨，保存储量为6323.77万吨。该矿山每年的开采量约为120万吨，由于建成年份较长，采空区较多，这就威胁到矿区地质的稳定。由于不断增长的生产任务，当前所使用的采矿方法以无法满足生产需要。而厚大矿体在开采作业中为主要的技术问题，要求其以自身施工特点为依据，并且科学分析生产的设计情况，对采矿设计进行合理优化，进而确保矿区地质具有足够的稳定性，保障矿区安全开采。
        2. 当前方法存在的问题
        当下，在对采矿方法进行选择上，其方式更加科学，可通过采用一系列数字技术，对采矿作业进行合理设计。而目前，使用最为普遍的方法就是模糊数学的综合评价方法，其方法主要是先将相关矿山的样本进行合理收集，然后对权值与隶属度予以确定，进而通过系统全面分析所有影响因素，进通过对比后，就能实现最优对比结果，从而优化厚大矿体的开采。由于所开采矿区急剧增长的生产量的要求，以及采矿技术的不断提升，原来的采矿方法已经不再适合矿区当前发展的需要，当前的组合式崩落法进行矿产资源的开采，具有较低的回收率以及过高的贫化率。其主要是因为其进行开采时为阶段大爆破，无法取得良好的爆破效果，矿石在爆破后四处迸溅，每次崩落是跨度达到50米以上，并且爆破后出现的采空区面积超过4800m2，采空区在短时间内出现冒落的情况，矿石的回收率去只有1/3左右，损失率超出回收率2倍左右。另一盘区矿体为多层矿，具有较大的变化形态，其中还有夹石以及表外矿，如果使用崩落法将无法实现对夹石以及表外矿进行剔除的目的，在繁重的生产任务的推动下，在生产时缩短地段常为较大的厚度以及矿石品位高的地段，这就造成了采矿顺序被破坏。在开采的不断深入下，空采区与冒落区面积越来越大，加剧了地压控制问题，这就需要矿区对采矿方法进行优化，将采矿中的贫化率予以有效降低，并且提升采矿效率。
        3. 厚大矿体采矿设计的注意事项
        3.1 合理布置巷道
        结合矿区所处地理环境与地质特征，使用锚索、锚杆与锚网共同进行护顶，作业中使用切顶房柱法同时进行。通过使用原有的无轨运输的方法对矿石进行运送。爆破时，使用中深孔施工技术，以将开采效率予以有效提升。盘区中所出现的斜坡道以及中段运输区域的巷道，可使用伪倾斜布置的方式，对其通畅施工。盘区斜坡道使用中深孔爆破技术中，可以作为运输爆破矿石的巷道。在进行布置盘区矿块时，可沿矿房底板与切顶层各布置一条凿岩平巷，确保所布置的巷道位于矿房中央地区。将通风巷道布置在两端底板处，有效连接中段巷道，并将其作为盘区的安全出口。
        3.2 科学选择采矿方法
        （1）选择原则：首先在选择采矿方式时，要遵循安全生产的原则，确保矿区作业的安全性，并且保障作业环境满足作业条件；确保所选采矿方法具有足够的开采能力以及较高的生产效率；所选方案，应该具有灵活多变性，并且要求所选方案能够较快的适应矿体形态的变化；所选方法必须经过验证，确保其具有成熟性并且施工工艺比较简单；能够降低能搞，减少贫化损失，并且具有较低的投入成本，能够为企业带来较高的收益；确保所选方法具有相对较小的釆切工程量小，并且能够保障在最短时间内建成，以确保能够尽快投入使用。
        （2）选择注意事项：结合矿山开采的条件与矿山的开采状况以及矿山所具有的开采设备，结合全球同领域中矿山开采的案例，可选择适合本矿区开采的科学的方法。

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针对矿区的厚大矿体的开采中，为了防止出现较高的贫化率带来的经济损失，要尽量将出矿品位予以有效提升，对资源进行充分回收，并且在针对厚大矿体的夹石方面，应该选择能够有效筛选并提出夹石能力的采矿方法。对整个矿区的开采状况进行全面分析，确定可供选择的采矿方法：回采、岩石搬运以及采空区的管理。
        4. 厚大矿体采矿设计的优化策略
        4.1 回采工艺
        在开采矿区中断矿石作业中，确定开采的顺序，确保其为由上至下的顺序。在矿块内，开采时应该以斜坡道的方向采取退采的方式进行；而矿房区域的开采中，进行爆破是也要遵循由上至下的顺序，先对矿区顶层进行爆破，接着实施二次爆破通过使用中深孔爆破法，以有效开采接下来的矿层。
        4.2 岩石搬运
        进行贫矿岩石搬运作业中，使用铲运机将岩石装载至井下汽车内，通过斜坡道将矿石向井下主溜井运输。而在对富矿层矿石进行搬运时，将其向附近的破碎站运输，在现场对矿石进行加工。其他的矿石的运输工作，可以通过使用遥控设备进行铲矿。
        4.3 合理管理采空区
        结合矿区所处的地理特点与地质特征，岩石力学参数分析结果，合理对采空区顶板进行分级：1级顶板为在进行破碎时不会产生影响，并且具有完整的结构，结构稳固性较强；2级顶板为顶板进行破碎时有少部分出现问题，并且具有相对完整的结构，稳定状态相对较弱；3级顶板为破碎状态，防护时应加强重视。进行分级之后，选择适合视支护顶板的具体方法：对1级顶板进行支护时，使用通过使用锚索设备对其进行永久性支护；对2级顶板进行支护时，也使用缝管式锚杆以及挂网临时加固的方法，但使用的锚索设备应该将其间距进行缩小；对3级顶板进行支护时，使用联合支护的方法，通过将混凝土喷射在矿柱中间顶面，使用锚杆、锚索以及锚网联合进行支护。通过优化后的支护方法，将原有的遗留矿柱改为人工矿柱，填充时通过使用混凝土胶结的方法实现，这样可全面保障空采区具有较强的稳定性。
        5. 厚大矿体开采优化后的效果
        5.1 提高生产率
        原有的矿区开采作业中，由于其使用设备工作效率较低，进行掘进时，每次时间将耗费4小时左右，而且装载能力较小，进行开采施工的人数比较多，具有诸多不安全因素。通过使用凿岩台车后，有效缩短掘进时间，并且增加了开采量，提高了装载能力，不但是采矿作业的生产速度予以有效提升，同时确保开采效率，并且不会耗费大量的人力资源，确保施工安全。
        5.2 提高采矿水平
        通过对厚大矿体开采方法进行优化，有效的提高了矿石回收效率，将原来的1/3提升至2/3，并且有效提高了矿区开采的能力，现在该矿区开采能力已由3000吨/日，提升至5500吨/日。
        5.3 确保作业安全
        通过对支护方法进行分级处理，将对顶板下沉的情况予以有效降低，有效避免出现顶板安全事故，并且对矿区的工作环境予以全面提升，使作业人员能够安心进行开采，不必时刻担心安全问题。
        6. 结语
        在我国社会不断发展的前提下，要求矿产资源的开采量与日俱增。在开采时，为实现资源的合理利用，需要对开采的效率以及矿产资源的利用率予以有效提升，因此，要对采矿方法进行全面优化，以满足相关需求，特别是对于厚大矿体的开采方面，由于其开采时将面临较大的安全风险，并且不利于正常开采，因此要合理选择采矿及时，进而确保资源的全面利用，确保作业人员的安全性，同时能够保障我国经济的稳定发展。
        参考文献：
        [1]刘涛,焦满岱.浅埋厚大残留矿体安全回采方案研究[J].矿冶,2019(03):1-8.
        [2]汪剑．开阳磷矿中深孔回采爆破参数优化试验研究［D］．长沙:中南大学，2004．
        [3]翟会超,任凤玉,南世卿．急倾斜厚大矿体矿房阶段爆破技术［J］．东北大学学报(自然科学版),2017(10):1486-1490.