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[摘要]缓倾斜薄矿层冶镁白云岩矿体开采在国内外一直是个难题，针对宁夏某公司冶镁白云岩矿开采技术条件，选择适合冶镁白云岩矿的电耙运搬壁式房柱采矿法，研究得出这种采矿方法安全系数高、采场生产能力大，回采工效高、损失贫化率低等优点，证明这种采矿方法的选择在类似的冶镁白云岩矿是经济合理的。
[关键词]缓倾斜 薄矿层 电耙运搬壁式房柱采矿法
[中图分类号] TD804 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-6-14-2
国内冶镁白云岩矿一般由于矿体厚多采用露天开采，宁夏某公司冶镁白云岩矿由于矿体为缓倾斜-倾斜层状矿体，矿层之间的夹层总厚度大于矿层总厚度，若采用露天开采，剥离量为矿层之间的夹层总厚度及矿层上部的围岩及山体，剥离量远大于矿石量，剥采比为14.5，要大于经济合理剥采比，经济上不合理。采用地下开采，废石量小，对地表破坏小，经济上合理，根据矿山实际情况，采用地下开采方式。
1矿山概况
寧夏某公司冶镁白云岩矿赋存于青白口系王全口组第四岩段中，矿区内共圈出一个冶镁白云岩矿体，分布有9层矿层，其中B1、B2、C1、C21、C22、C3、C4为主矿层，A3、A1为次要矿层。参与储量估算的矿层为B1～C4主矿层。矿层与围岩呈互层或夹层产出。矿层为深灰—灰白色中厚层状白云岩，单层厚度在1.74～5.21m之间，总厚度10.86～21.69m，平均15.74m。围岩为深灰色—灰白色的中厚层状—薄层状（千层饼状）硅质条带白云岩，单层厚1.33～6.01m，总厚度14.82～29.33m。在保有储量中，控制的内蕴经济资源量（332）为69.94万吨，推断的内蕴经济资源量（333）为530.80万吨，预测的资源量（334）为2657.46万吨。矿石品位MgO 21.81%。
矿床具有干旱、半干旱区山地型水文地质特点，无地表常年性迳流，大气降水是地下水的唯一补给来源，而该区的年降水量远小于蒸发量，地下水的补给严重不足。第四系黄土及砂砾石含水层和新近系泥岩、砂砾岩裂隙孔隙含水岩组富水性弱，碳酸盐岩岩溶裂隙水水位埋深在150m以下，故矿床水文地质条件应归为简单类型。
矿层与围岩呈互层或夹层产出，矿层的抗压强度68.6～81.4MPa，抗剪强度8.3～12.6 MPa。围岩顶板的抗压强度57.7～74.6MPa，抗剪强度11.3～19.2MPa，底板的抗压强度64.9～74.3MPa，抗剪强度9.0～15.2MPa，所以矿层的顶、底板岩石整体结构良好，质地坚硬、节理裂隙不发育，无软弱结构层。
2采矿方法的选择
根据该矿矿体倾角较缓、厚度较薄、矿岩由中等稳固至稳固、地表允许崩落等开采技术条件，可供选择的采矿方法主要是空场法、崩落法、充填法三大类。该矿区矿体厚度总体上不厚，矿体总体呈缓倾斜产出，由于冶镁白云岩矿单位经济价值不高，如采用充填采矿法、则增加投资和充填成本；而对于缓倾斜矿体，比较合适的方法有空场型的房柱采矿法或壁式采矿法，其采矿效率较高，工艺较为简单，但如果顶板围岩不太稳固时其安全性就受到影响，合理地确定采场和矿柱的尺寸就显得尤为重要。就全矿而言，全矿矿体的综合平均厚度为4.32m，经综合考虑两种采矿方法的特点，充分利用两种采矿方法的优点，确定采用的采矿方法为电耙运搬壁式房柱采矿法。
3采矿方法工艺
3.1矿快结构与工艺
当矿体倾角在15°——35°，厚度大于2.5m时，均可采用电耙运搬长壁式房柱法。该采矿方法沿矿体走向布置矿房，矿房长度120m，每个矿房布置2个工作面，矿房沿矿体倾向斜长为53——116m，阶段高度为30米，矿房预留5m的顶柱，矿房内留5m×5m或φ5m的间隔点柱，点柱间隔20×20m（点柱中心距）；矿房底部布设电耙硐室，硐室间隔20m，如图1所示：
3.2采准切割工作
采准切割工作包括矿房电耙绞车硐室，断面尺寸3.0m×2.5m；切割兼通风天井，断面尺寸：2.0m×2.0m，布设于矿体中靠近下盘；集矿仓，面积5m×15m，采准切割工程采用YT-28型风动凿岩机进行凿岩爆破。
3.3回采工作
当矿体厚度在小于5m的情况下，沿切割通风天井的左右两壁从上到下，采用YT-28型风动凿岩机钻凿倾斜炮孔，同时在矿房顶柱上距离工作面3m的位置钻凿电耙导向滑轮锚杆眼，钎杆的直径为30mm，炮孔呈梅花形布置，孔深2.3——2.5米，炮孔直径40mm，孔间距0.8m——1.0m，孔排距0.8m——1.0m，使用岩石铵油炸药，采用人工装药，电雷管、导爆管雷管联合起爆，爆破后矿石在抛掷作用下，向外爆落。工作面自上到下全断面向矿房的两侧推进。至少进行30min通风后先行严格检查顶板和处理浮石，必要时向顶板打上1.8-2.2m深的锚杆进行支护，然后采用DZ-30型电耙绞车配0.4m3耙斗耙运爆破下来的矿石至矿房底部的集矿仓，耙矿块度<450mm，采用ZWH-80/15T0（LZ）型扒渣机（外形尺寸：6400×1730×1650）或XD926型铲运机（外形尺寸：5650×2000×2500）装矿至3PT70J2110D（K1）型（外形尺寸：5700×1800×1700）胶轮汽车经斜坡道运输至地表。回采时在矿房内留出井字形布置的间隔矿柱，间隔矿柱的尺寸为5m×5m或φ5m，循环作业直至矿房全部采完。
当矿体厚度大于5m的情况下，凿岩爆破可分二层进行，先爆破开采下分层，然后利用爆破后的矿堆补偿开采上分层的凿岩空间，由下向上交替进行，其他工序与矿体厚度小于6m的开采工艺相同，每一个工作循环主要包括：凿岩、爆破、通风、清理浮石、出矿等工序。
4采场通风及地压管理
采场通风采用JK58-2No4.5型局部扇风机。新鲜风流经下部主运输巷道进入矿房，污风从采场经切割通风天井到达上中段回风巷道，然后经通风井在主扇的作用下（抽出式）排除地表。 该矿床的矿层呈多层状产出，相对較为集中，但矿层厚度小，矿层间距稍大，矿层产状缓，且围岩坚固稳定，地下水位低，第四系覆盖较多。遇偏丰水年和暴雨季节时，地表迳流形成的洪水对矿坑的威胁，预防措施为积极疏导，防止坑道附近洪水量的增大；对开采时经爆破松动的岩块的塌落，要及时给予清理，要注意留好矿房矿柱，以防顶、底板松动岩石的脱落；对开采过程中可能出现的破碎地带进行清理和棚架支撑，以防滑帮现象发生；对采出的废石要推出矿坑一定距离，且不要堵塞沟谷，以减轻对坑道壁的压力和有利于山洪的及时排泄。
5矿柱回采及采空区处理
5.1矿柱回采
矿柱回采应在统一性、及时性、合理性三条原则下进行，统一安排。确定回采时间，选定回采范围；品位过低的矿柱可不采；不安全的不采。采用隔中段回采矿柱，中段矿房回采结束，矿柱回采速度应与矿房回采速度相适应；矿柱回采应采取后退式回采方式，先采上中段底柱和本中段顶柱，然后回采间柱。
5.2采空区处理
整个中段矿柱回采结束后，采空区被采下的矿石，上中段废石和本阶段塌落的废石充填，有时上部的废石量不多，本阶段的上盘围岩又不能随矿柱的崩落而自然崩落，还要在位于矿体上盘5——6m处掘进天井和爆破硐室，向硐室内装药爆破，强制崩落上盘围岩，充填采空区，降低地压活动，以保证下部安全正常生产。由于有七层矿，待矿块采完后可逐层崩落其间的夹层以充填空区。
6结论
主要技术经济指标
对倾角为15°——35°，厚度小于5m的缓倾斜薄矿体的开采，在国内外一直是一个难题。宁夏某公司冶镁白云岩矿矿体倾角缓、厚度薄，矿石无法自溜，人工扒运劳动强度大，生产效率低，通过对该矿缓倾斜薄矿体采矿方法的研究，得出以下结论：
（1）工作面沿倾斜方向布置，采用浅孔凿岩爆破电耙铲运机出矿，采场生产能力大，采矿工效高，使矿山能完成48×104t/a的生产要求；
（2）矿房工作面沿倾向全断面向两侧推进，由于工作面比较大，施行集中凿岩，集中爆破，集中耙矿出矿的作业循环，没有交叉作业，减少了工人暴露空区作业的时间，减少了安全事故的发生；
（3）有效降低矿山损失贫化指标，
（4）因此，对于宁夏某公司冶镁白云岩矿缓倾斜薄矿体，采用适合不同厚度矿体的电耙运搬长壁式房柱采矿法是经济合理的。
参考文献
[1]范赞军，张果，肖木恩；倾斜极薄软破矿体壁式削壁崩落采矿法研究（J）.矿业研究与开发；2011.11[3]，4-6，10.
[2]王来军，薛田喜，陈涛，等；缓倾斜薄矿体采矿方法的研究（J）.黄金科学技术，2003，11[3]，44-47.
[3]黄胜生；国内外缓倾斜中厚矿体采矿方法现状（J）.矿业研究与开发；2001，21[4]；21-24.
[4]张伶年；某矿倾斜薄矿床开采技术研究与应用（J）.采矿技术；2010，10[5]；4-6.
[5]张伶年，尹彦波；急倾斜极薄矿脉采矿方法优选研究（J）.采矿技术；2010，10[3]；29-30，58.
[6]赵永峰，红泥坡铜矿缓倾斜薄矿体采矿方法的选择（J）.采矿技术；2013，13[1]；1-3.
[7]《采矿设计手册》编委会；采矿设计手册（M）.中国建筑工业出版社；1986.
[8]解世俊；金属矿床地下开采（M）.冶金工业出版社；1992.
[关键词]缓倾斜 薄矿层 电耙运搬壁式房柱采矿法
[中图分类号] TD804 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-6-14-2
国内冶镁白云岩矿一般由于矿体厚多采用露天开采，宁夏某公司冶镁白云岩矿由于矿体为缓倾斜-倾斜层状矿体，矿层之间的夹层总厚度大于矿层总厚度，若采用露天开采，剥离量为矿层之间的夹层总厚度及矿层上部的围岩及山体，剥离量远大于矿石量，剥采比为14.5，要大于经济合理剥采比，经济上不合理。采用地下开采，废石量小，对地表破坏小，经济上合理，根据矿山实际情况，采用地下开采方式。
1矿山概况
寧夏某公司冶镁白云岩矿赋存于青白口系王全口组第四岩段中，矿区内共圈出一个冶镁白云岩矿体，分布有9层矿层，其中B1、B2、C1、C21、C22、C3、C4为主矿层，A3、A1为次要矿层。参与储量估算的矿层为B1～C4主矿层。矿层与围岩呈互层或夹层产出。矿层为深灰—灰白色中厚层状白云岩，单层厚度在1.74～5.21m之间，总厚度10.86～21.69m，平均15.74m。围岩为深灰色—灰白色的中厚层状—薄层状（千层饼状）硅质条带白云岩，单层厚1.33～6.01m，总厚度14.82～29.33m。在保有储量中，控制的内蕴经济资源量（332）为69.94万吨，推断的内蕴经济资源量（333）为530.80万吨，预测的资源量（334）为2657.46万吨。矿石品位MgO 21.81%。
矿床具有干旱、半干旱区山地型水文地质特点，无地表常年性迳流，大气降水是地下水的唯一补给来源，而该区的年降水量远小于蒸发量，地下水的补给严重不足。第四系黄土及砂砾石含水层和新近系泥岩、砂砾岩裂隙孔隙含水岩组富水性弱，碳酸盐岩岩溶裂隙水水位埋深在150m以下，故矿床水文地质条件应归为简单类型。
矿层与围岩呈互层或夹层产出，矿层的抗压强度68.6～81.4MPa，抗剪强度8.3～12.6 MPa。围岩顶板的抗压强度57.7～74.6MPa，抗剪强度11.3～19.2MPa，底板的抗压强度64.9～74.3MPa，抗剪强度9.0～15.2MPa，所以矿层的顶、底板岩石整体结构良好，质地坚硬、节理裂隙不发育，无软弱结构层。
2采矿方法的选择
根据该矿矿体倾角较缓、厚度较薄、矿岩由中等稳固至稳固、地表允许崩落等开采技术条件，可供选择的采矿方法主要是空场法、崩落法、充填法三大类。该矿区矿体厚度总体上不厚，矿体总体呈缓倾斜产出，由于冶镁白云岩矿单位经济价值不高，如采用充填采矿法、则增加投资和充填成本；而对于缓倾斜矿体，比较合适的方法有空场型的房柱采矿法或壁式采矿法，其采矿效率较高，工艺较为简单，但如果顶板围岩不太稳固时其安全性就受到影响，合理地确定采场和矿柱的尺寸就显得尤为重要。就全矿而言，全矿矿体的综合平均厚度为4.32m，经综合考虑两种采矿方法的特点，充分利用两种采矿方法的优点，确定采用的采矿方法为电耙运搬壁式房柱采矿法。
3采矿方法工艺
3.1矿快结构与工艺
当矿体倾角在15°——35°，厚度大于2.5m时，均可采用电耙运搬长壁式房柱法。该采矿方法沿矿体走向布置矿房，矿房长度120m，每个矿房布置2个工作面，矿房沿矿体倾向斜长为53——116m，阶段高度为30米，矿房预留5m的顶柱，矿房内留5m×5m或φ5m的间隔点柱，点柱间隔20×20m（点柱中心距）；矿房底部布设电耙硐室，硐室间隔20m，如图1所示：
3.2采准切割工作
采准切割工作包括矿房电耙绞车硐室，断面尺寸3.0m×2.5m；切割兼通风天井，断面尺寸：2.0m×2.0m，布设于矿体中靠近下盘；集矿仓，面积5m×15m，采准切割工程采用YT-28型风动凿岩机进行凿岩爆破。
3.3回采工作
当矿体厚度在小于5m的情况下，沿切割通风天井的左右两壁从上到下，采用YT-28型风动凿岩机钻凿倾斜炮孔，同时在矿房顶柱上距离工作面3m的位置钻凿电耙导向滑轮锚杆眼，钎杆的直径为30mm，炮孔呈梅花形布置，孔深2.3——2.5米，炮孔直径40mm，孔间距0.8m——1.0m，孔排距0.8m——1.0m，使用岩石铵油炸药，采用人工装药，电雷管、导爆管雷管联合起爆，爆破后矿石在抛掷作用下，向外爆落。工作面自上到下全断面向矿房的两侧推进。至少进行30min通风后先行严格检查顶板和处理浮石，必要时向顶板打上1.8-2.2m深的锚杆进行支护，然后采用DZ-30型电耙绞车配0.4m3耙斗耙运爆破下来的矿石至矿房底部的集矿仓，耙矿块度<450mm，采用ZWH-80/15T0（LZ）型扒渣机（外形尺寸：6400×1730×1650）或XD926型铲运机（外形尺寸：5650×2000×2500）装矿至3PT70J2110D（K1）型（外形尺寸：5700×1800×1700）胶轮汽车经斜坡道运输至地表。回采时在矿房内留出井字形布置的间隔矿柱，间隔矿柱的尺寸为5m×5m或φ5m，循环作业直至矿房全部采完。
当矿体厚度大于5m的情况下，凿岩爆破可分二层进行，先爆破开采下分层，然后利用爆破后的矿堆补偿开采上分层的凿岩空间，由下向上交替进行，其他工序与矿体厚度小于6m的开采工艺相同，每一个工作循环主要包括：凿岩、爆破、通风、清理浮石、出矿等工序。
4采场通风及地压管理
采场通风采用JK58-2No4.5型局部扇风机。新鲜风流经下部主运输巷道进入矿房，污风从采场经切割通风天井到达上中段回风巷道，然后经通风井在主扇的作用下（抽出式）排除地表。 该矿床的矿层呈多层状产出，相对較为集中，但矿层厚度小，矿层间距稍大，矿层产状缓，且围岩坚固稳定，地下水位低，第四系覆盖较多。遇偏丰水年和暴雨季节时，地表迳流形成的洪水对矿坑的威胁，预防措施为积极疏导，防止坑道附近洪水量的增大；对开采时经爆破松动的岩块的塌落，要及时给予清理，要注意留好矿房矿柱，以防顶、底板松动岩石的脱落；对开采过程中可能出现的破碎地带进行清理和棚架支撑，以防滑帮现象发生；对采出的废石要推出矿坑一定距离，且不要堵塞沟谷，以减轻对坑道壁的压力和有利于山洪的及时排泄。
5矿柱回采及采空区处理
5.1矿柱回采
矿柱回采应在统一性、及时性、合理性三条原则下进行，统一安排。确定回采时间，选定回采范围；品位过低的矿柱可不采；不安全的不采。采用隔中段回采矿柱，中段矿房回采结束，矿柱回采速度应与矿房回采速度相适应；矿柱回采应采取后退式回采方式，先采上中段底柱和本中段顶柱，然后回采间柱。
5.2采空区处理
整个中段矿柱回采结束后，采空区被采下的矿石，上中段废石和本阶段塌落的废石充填，有时上部的废石量不多，本阶段的上盘围岩又不能随矿柱的崩落而自然崩落，还要在位于矿体上盘5——6m处掘进天井和爆破硐室，向硐室内装药爆破，强制崩落上盘围岩，充填采空区，降低地压活动，以保证下部安全正常生产。由于有七层矿，待矿块采完后可逐层崩落其间的夹层以充填空区。
6结论
主要技术经济指标
对倾角为15°——35°，厚度小于5m的缓倾斜薄矿体的开采，在国内外一直是一个难题。宁夏某公司冶镁白云岩矿矿体倾角缓、厚度薄，矿石无法自溜，人工扒运劳动强度大，生产效率低，通过对该矿缓倾斜薄矿体采矿方法的研究，得出以下结论：
（1）工作面沿倾斜方向布置，采用浅孔凿岩爆破电耙铲运机出矿，采场生产能力大，采矿工效高，使矿山能完成48×104t/a的生产要求；
（2）矿房工作面沿倾向全断面向两侧推进，由于工作面比较大，施行集中凿岩，集中爆破，集中耙矿出矿的作业循环，没有交叉作业，减少了工人暴露空区作业的时间，减少了安全事故的发生；
（3）有效降低矿山损失贫化指标，
（4）因此，对于宁夏某公司冶镁白云岩矿缓倾斜薄矿体，采用适合不同厚度矿体的电耙运搬长壁式房柱采矿法是经济合理的。
参考文献
[1]范赞军，张果，肖木恩；倾斜极薄软破矿体壁式削壁崩落采矿法研究（J）.矿业研究与开发；2011.11[3]，4-6，10.
[2]王来军，薛田喜，陈涛，等；缓倾斜薄矿体采矿方法的研究（J）.黄金科学技术，2003，11[3]，44-47.
[3]黄胜生；国内外缓倾斜中厚矿体采矿方法现状（J）.矿业研究与开发；2001，21[4]；21-24.
[4]张伶年；某矿倾斜薄矿床开采技术研究与应用（J）.采矿技术；2010，10[5]；4-6.
[5]张伶年，尹彦波；急倾斜极薄矿脉采矿方法优选研究（J）.采矿技术；2010，10[3]；29-30，58.
[6]赵永峰，红泥坡铜矿缓倾斜薄矿体采矿方法的选择（J）.采矿技术；2013，13[1]；1-3.
[7]《采矿设计手册》编委会；采矿设计手册（M）.中国建筑工业出版社；1986.
[8]解世俊；金属矿床地下开采（M）.冶金工业出版社；1992.