削壁充填法在內(nèi)蒙古地區(qū)采礦中的應(yīng)用研究

張彥坡

（內(nèi)蒙古金陶股份有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024327）

通過對內(nèi)蒙古地區(qū)礦山勘測研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)礦床類型大多屬于極薄礦床，礦體產(chǎn)狀復(fù)雜，在傾向、走向方面都存在不連續(xù)的問題，極易出現(xiàn)分支、錯開等現(xiàn)象，內(nèi)蒙古地區(qū)的礦山圍巖主要成分一般為石英、絹云千枚巖、花崗斑巖、礦石英脈等[1]，以上條件造成了內(nèi)蒙古地區(qū)的礦山開采過程中，采幅受限、開采空間狹小，不利于機械化自動開采，只能采用人工方式完成大部分的流程，因而開采難度大，開采周期長，生產(chǎn)成本高。而且在實際開采過程中，由于開采空間的限制，難以布置完善的安全防護(hù)設(shè)施，加之極薄礦床現(xiàn)場分支眾多，情況多樣，無法保證開采工作的規(guī)范性，容易發(fā)生安全事故。

1 削壁充填法采礦的應(yīng)用

根據(jù)內(nèi)蒙古地區(qū)礦床結(jié)構(gòu)特征設(shè)計了一種“削壁充填法”的采礦方案，削壁充填采礦法是一種干式充填法[2]，極其適合極薄礦床的開采。在開采極薄礦床過程中，為了提高開采空間，需要因地制宜采掘部分圍巖，采掘下來的礦石經(jīng)順路溜井放出，崩落的廢石可以廢物利用，用于充填采空區(qū)，充填的廢石既可以支撐圍巖重量，可以為開采作業(yè)提供平臺。

以一個典型的礦區(qū)開采作業(yè)為例，某礦床的礦脈總長度約為1.4km，傾角約在60°以上，平均厚度約為0.6m，兩側(cè)圍巖結(jié)構(gòu)主體為流紋巖，礦脈主體與巖脈交織纏繞?；诘V床陡峭、礦脈極薄，礦巖相生的特點，采用混凝土墊層削壁填充法進(jìn)行開采。削壁充填法的中央天井結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。在采場中設(shè)立中央天井，其作用即是回風(fēng)口也是緊急情況下的安全出口，作為意外時的備用生命通道；沿脈布設(shè)平巷，作為礦石的運輸通道；在采場的兩端建設(shè)木質(zhì)漏斗天井[3]，作為巖石的排除口。

圖1 中央天井結(jié)構(gòu)圖

使用削壁填充法進(jìn)行開采時，首先需要鋪設(shè)混凝土墊層的基礎(chǔ)。根據(jù)內(nèi)蒙古地區(qū)的礦脈圍巖特性，需要對混凝土配比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確?；炷翂|層的性能符合采場整體強度要求，保障礦脈周邊圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[4]。混凝土的基本要求是強度與礦脈圍巖的特性相近，本例中礦脈圍巖是花崗斑巖，硬度較高，因此水泥標(biāo)號需要盡量大，廢石間的空隙約為5cm，混凝土澆制時完全覆蓋廢石，確保露出表面的廢石體積不超過整石的四分之一。按照設(shè)計好的比例將水泥、砂子等原料運送至硐室處，進(jìn)行混凝土的攪拌配制。配置中需要著重注意的是應(yīng)該隨時檢測混凝土的性能，并做出針對性調(diào)整，以保障混凝土性能滿足墊層鋪設(shè)的需求?；炷翂|層完全固化后，經(jīng)過檢測硬度達(dá)標(biāo)，再進(jìn)行鑿巖爆破，每一次爆破的炮孔都要沿著礦脈的方向布置，并且要有80°的傾斜。為優(yōu)化爆破效果，炮孔需要按照鋸齒形沿礦脈分布。落礦爆破后，對落礦篩選，分揀出礦石，通過平巷運出；廢石通過漏斗天井清除出礦區(qū)，集中存放，留待下次混凝土充填時作為廢石利用。

在開采過程中要注意保證混凝土墊層處在平整、光滑的狀態(tài)，削壁角度偏小時還需要粉碎大塊落巖并通過沿脈巷道排到采場外[5]。在進(jìn)行礦石搬運時要注意電絞車及操作人員應(yīng)位于上風(fēng)側(cè)位置，防止發(fā)生次生事故。

2 實驗驗證分析

為驗證削壁充填方法的有效性，對內(nèi)蒙古同一地區(qū)，同一類型的礦床進(jìn)行采礦效率驗證實驗。傳統(tǒng)人工開采方法和峭壁充填法對比，對出礦質(zhì)量以及出礦成本進(jìn)行統(tǒng)計。其實驗論證結(jié)果記錄如表1所示。

表1 實驗論證結(jié)果記錄表

通過表1可以明顯的看出在10m淺層，人工開采和峭壁充填法的效率相近，峭壁充填法僅領(lǐng)先12個百分點；在20m以內(nèi)削壁充填法的采礦效率雖然優(yōu)于人工開采，但也是停留在領(lǐng)先10個百分點左右；采礦深度達(dá)到30m以上，峭壁充填法明顯高于傳統(tǒng)方法，而且隨著礦脈深度增加，其開采效率的優(yōu)勢更加明顯，在50m深度時達(dá)到領(lǐng)先45個百分點。而且在安全性方面，峭壁充填法規(guī)避了人工開采的人員危險位置作業(yè)的安全問題，所有開采人員都在設(shè)計好的天井-平巷平臺上作業(yè)，安全性大幅提高。

因此削壁充填是更適合內(nèi)蒙古地區(qū)極薄礦床的采礦方法。根據(jù)不同地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征選取不同的采礦方法可以大大提高效率，并且降低了開采難度及成本。

3 結(jié)語

類似內(nèi)蒙古地區(qū)極薄礦床的這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)還有很多種類型，在不同復(fù)雜類型中的開采研究已經(jīng)有了數(shù)十年之久，在這些年里，礦采方法與時俱進(jìn)，不斷改進(jìn)與完善，積累了豐富的經(jīng)驗，開發(fā)出很多方案，并在實踐中取得了較為理想的成績。在對極薄礦脈的開采方面，峭壁充填采礦法的應(yīng)用時間長達(dá)數(shù)十年，在這期間，峭壁充填采礦法在與時俱進(jìn)、不斷改進(jìn)與完善的過程中，積累了非常多的經(jīng)驗，開發(fā)出一些變形方案，在不久的將來，一定會全面實施，在礦產(chǎn)開發(fā)領(lǐng)域取得更高的成績。