摘要：切顶房柱法是一种小切顶厚度的开采方法，更适合铝土矿项目特征。基于此，本文以某省铝土矿项目为例，分析了切顶房柱法的应用，以期能够充分利用切顶房柱法优势，提高铝土矿开采优势，提高经济效益。
关键词：地下铝土矿;矿场开采;切顶房柱法
引言：我国铝土矿常面临着稳定性低、易泥化、矿体顶板强度差等问题，在开采过程中控制顶板难度较大，极容易引发安全事故。随着我国开采技术的进步，切顶房柱法逐渐在工程中应用，显著提高了开采效率以及开采安全性，更有利于铝土矿的开采工程。
1 项目情况
本文以某省铝土矿项目为例，该项目长度为8km，宽度10km，总面积为80km2。该项目属于特大沉积型矿床，目前勘测到储量达到1.79亿t，属于薄至中厚的矿体，形态相对复杂，倾角缓。该矿场位于构造变形区，处于构造变形复合区域，地层包括石炭系、寒武系、侏罗系、震旦系等，矿体主要在石炭系地层中，属于稳固岩体[1]。矿体间接顶板是白云岩，稳固岩体，主要在石炭系地层中。矿体间接顶板属于中等富水性和溶裂隙含水层，地表具有良好的补给条件，岩溶发育以及出露厚度，含有丰富的暗河含水层，以裂隙含水层为主要充水，顶底板可以直接进水，矿场水文条件相对较复杂。
2 切顶房柱法在开采中的应用
2.1 采场参数
切顶房柱法需要沿着矿体走向进行布置，开采场长度为2150m，矿藏深度80～415m，矿体厚度0.5～20m，分段高度为30m。间柱以及顶底柱为4～6m，矿柱为5.5×5.5m，矿柱边距离为9m。
2.2 采准
通过在矿柱内挖掘穿脉巷道，于两侧设置人行天井以及矿房溜井，两个井出矿保持水平贯通。人行巷也作为电耙硐室使用。从溜井口起沿着上盘对穿脉巷道进行挖掘，并沿着矿边界向上进行挖掘通风口，和回风平巷保持相通。由于矿区阶段高度根据阶段矿房以及填充胶结进行划分，高度为60m，考虑到电耙耙矿距离，将60m划分为上段28m和下段27m，底柱5m。按照先上部后下部顺序采准。
2.3 切頂
在穿脉巷道内部向上打孔进行切顶，保证切顶的高度达到2～3m，切顶时需要保证顶板没有残留矿石，尽量保护顶板岩石完整。切顶边需要保证顶板边界的光滑平整。在回采过程中，落矿分段前及时切顶，将矿石搬运至采空场地，在采场前端形成一个平台。采矿人员通过利用平台进行顶板管理。使用锚杆护顶，用抛绳器和滑轮传递矿石。同一时间进行回采和切顶，提高作业效率。
2.4 回采
切顶房柱法回采主要包括两个环节，第一步，需要将矿体直接顶板进行切除，主要为黏土岩以及铝土岩。第二步，主要对铝土矿矿体进行回采。将矿体直接顶板切除后对顶板浮石进行处理，如果出现不良岩层，如断层破碎带等，需要利用锚喷网支护工程保证安全，必要时可保留部分矿柱。将矿体直接顶板切除后，回采矿体按照从上部至下部顺序进行后退式回采。从电耙硐室附近进行回采，以扇形面展开回采，布置钻孔要根据现场情况确定，起底厚度一般保持在2～2.5m，为电耙耙矿提供一定起底角度。到中上部回采时需要充分发挥出运搬作用，减少耙矿距离，最大程度上提高采矿的效率。此外还要注意对矿石、岩石的边界进行严格控制，不能在顶板存留矿石，也要最大程度上控制破坏顶板，尽量保证顶板完整。使用这种方法进行矿体回采，在倾斜面上操作难度较低，但有风险出现作业人员坠落滑到，需要在作业过程中做好安全防护，务必消除安全隐患。由于后期顶板高，井下作业存在用电安全风险。在作业时需要使用碘钨灯补充照明，方便于作业期间对顶板进行观察。
2.5 落矿
使用凿岩台车进行作业，向上钻扇形中孔，分段落矿。将导爆索和非电导爆管进行结合，分多次进行爆破落矿。采取进路式回采作业，保持步距在5m之内。使用岩石硝铵人工装药，多排空多次进行爆破，大块矿石需要进行二次爆破。
2.6 出矿
使用铲运机将矿石运输至矿外，运出地表。由于矿体矿岩存在裂隙发育的问题，在切顶之后，需要使用锚杆、混凝土以及锚网等进行支护。完成回采后，经过技术和安全部门的审查，确认矿体安全后，可以对矿场进行削采以及抽采，保证在安全情况下采矿。
2.7 通风
有两路进风，分别为铲运机道至各个分段以及运输平硐进入。经过洗刷工作面后，新鲜风流使用抽出式通风抽风，经过回风平巷排出。
2.8 填充
为保证废石不出坑，实现清洁生产作业，需要使用铲运机将废石运输至采空区。填充时使用边回采边填充的方式进行。
2.9 空区管理
在矿房进路以及运输平巷中，使用锚杆进行顶板的护顶，局部使用锚网支护。完成切顶作业后，矿石作为护顶进行工作面支撑[2]。在工作面上支护顶板。使用锚网、锚杆结合支护顶板。视情况使用喷锚支护。支护结构根据厚度进行决定。一旦出现崩矿等情况，需要保证眉线稳定，回采后严格禁止无关人员进入。对块石进行填充时，需要从上部至下部进行，安排专人进行监护。
2.10 安全管理
在施工期间需要展开严格的安全监管，遵守预防为主，综合管理的原则，施工前作业人员需要对每项作业严格监管，对技术人员进行技术交底。作业人员严格遵守安全规范作业，做好安全交接班管理，进入工作面务必先检查安全作业条件，满足安全条件后才能进行作业。如果施工期间遇到松散等不安全情况，需要立即停止作业，建立支护设施，才能继续进行作业。
2.11 经济性分析
相比于留矿壁护顶房柱法，应用切顶房柱法更适合顶部不稳定的矿体，将不稳定顶层切除后，间接顶板为白云岩，具有更高的稳定性，再进行矿体回采，无需使用支护措施，简化施工程序。经过对比，使用切顶房柱法贫化率为7.0%，损失率为26.6%，采准切割比13.0m/kt;而留矿壁护顶房柱法贫化率为8.9%，损失率为41.2%，采准切割比11.8m/kt。可见使用切顶房柱法可有效降低损失率以及贫化率，从而提高采矿的经济效益。
结论：综上所述，在铝土矿开采中使用切顶房柱法进行开采更有利于处理倾斜中厚矿体，且降低损失率和贫化率，具有较高的回采效率，且操作工艺简单，能够保证上盘围岩的稳定性。可以在矿岩界限清晰的情况下进行回采，保证回采的安全进行，提高采矿项目的经济效益。因此在铝土矿开采中可以积极应用切顶房柱法展开，具有较高应用价值。
参考文献
[1]刘国斌，牛向东，孙华芬.基于人机工程学的切顶房柱法最小切顶厚度计算研究[J].现代矿业，2021，37（07）：87-89.
[2]陈天鹏.中深孔超前切顶房柱法在缓倾斜中厚矿体中的应用分析[J].冶金管理，2020（07）：30-31.
姓名：高军利（1990.10.21--）;性别：男，民族：汉，籍贯：山西省吕梁市兴县，学历：本科，毕业于榆林学院;现有职称：助理工程师;