浅孔留矿采矿法及其应用

一、浅孔留矿采矿法

　　(一)方法特点

　　浅孔留矿采矿法的特点是将阶段分成矿块，矿块再分为矿房和矿柱二次回采。矿房自上而下分层开采，每次崩落的矿石放出二分之一左右，其余的贮存于矿房中作为继续上采的工作台，待矿房采完以后再放出，矿房采完后回采矿柱和处理采空区。

　　(二)适用条件

　　浅孔留矿采矿法主要用来开采矿石和围岩稳固的矿体，一般适用于中厚、薄或仍薄矿体，矿体倾角在薄矿脉中一般要求不小于60°，在中厚矿体中一般要求不小于55°。倾角越小，放矿越困难，粉矿损失和平场工作量越大。由于矿房中贮存有大量矿石，因此矿石和围岩不能具有自燃性、氧化性和结块性。

　　(三)构成要素

　　矿体厚度小于15m时，矿块沿走向布置，矿体厚度大于15m时，矿块垂直走向布置。将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房后采矿柱。矿块长度40～50m，高度40～50m。顶柱高度4m，底柱高度6m，间柱宽度6m，联络道间距5.5～6.0m。

　　(四)采准切割

　　采准切割工作主要包括掘进中段运输巷道、天井、天井联络道，在底柱上掘进拉底平巷和每隔5～7m掘进漏斗颈，并切割拉底、劈漏形成开采自由面。

　　采准切割工作，平巷掘进采用7655型气腿式凿岩机，天井掘进采用YSP45型凿岩机。采准切割巷道一般不支护，局部不稳定地段采用木支护，极不稳固地带采用混凝土加强支护。

　　(五)回采工作

　　1、回采顺序：回采工作主要包括凿岩、爆破、通风、局部放矿、撬顶平场、大量放矿等工作。因采工作从拉底水平开始自下而上分层进行，分层高度一般为2.0～2.5m。采场使用7655型气腿式凿岩机钻凿上向微前倾炮孔落矿，凿岩爆破参数为：最小抵抗线1.0～1.2m，炮孔间距0.8～1.0m，孔深1.8～2.2m，前后排炮孔交错布置，采用硝铵类炸药人工装药，毫秒非电导爆管起爆。新鲜风流由中段运输巷道经矿房一侧的天井、天井联络道进入采场工作面，污风经矿房另一侧的天井联络道、天井进入上中段运输(回风)巷道排出。采场崩落的矿石依靠重力放出落矿量的三分之一左右，然后进行撬顶、平场和二次爆破工作。矿房回采结束后，组织大量放矿工作，放出存留在矿房内的全部矿石。矿石经漏斗装入矿车经中段运输巷道支出。

　　2、凿岩爆破：采场凿岩采用7655气腿式凿岩机打眼。炮孔间距、排距均为0.6～0.8m，孔深2.1m，炮孔交错布置。采用人工装2号岩石炸药，雷管和非电导爆管起爆。

　　3、回采出矿：矿石通过自重经自制的手动闸门装入矿车进行回采出矿。

　　(六)矿柱回采和采空区处理

　　矿柱采用崩落法进行回采。为了保证矿柱回采工作安全，在矿房大量放矿前，凿完矿房间柱和顶底顶中的炮孔，放出矿房中的全部矿石后，再爆破矿柱。一般先爆间柱，后爆顶、底柱。

　　在矿柱回采的同时，要有计划地采取自然或强制崩落围岩的方法处理采空区。

　　(七)采场通风与防尘

　　新鲜风流由主提升井、阶段运输平巷、一侧天井、天井联络道进入采场工作面，污风经另一侧天井联络道、天井、回风巷道到回风井。采场通风应辅以局扇进行。

　　坑内采用湿式凿岩捕尘;独头工作面掘进时，用局扇通风排尘;装岩矿时往爆堆上洒水降尘;装矿闸门溜子口及卸矿口安装喷雾器降尘;对巷道进行清壁处理;井下工人佩戴防尘口罩。

　　(八)采矿损失率及贫化率

　　根据选用的浅孔留矿采矿方法，结合包头地区小型矿体实际情况，矿石回采率一般在92%左右，损失率在8%左右。

　　二、浅孔留矿采矿法的应用

　　(一)包头地区小型铁矿类型及矿体形态产状

　　包头地区小型铁矿床矿石自然类型一般为石英型磁铁矿石，工业类型大多为弱磁性需选铁矿石。绝大部分矿床矿石中ω(mFe)/ω(TFe)都在15%～85%之间，为混合矿石。矿床成因类型基本为沉积变质铁矿床之变质硅铁建造铁矿。

　　矿体一般赋存于角闪斜长片麻岩中，产出受地层控制，呈层状、似层状、透镜状等。矿体大多为急倾斜矿体，倾角一般在60～85°。矿体厚度中等或为极薄矿体，一般在3～20m，以10m左右居多。

　　(二)矿体围岩情况

　　矿体围岩主要为混合岩化角闪斜长片麻岩和黑云角闪斜长片麻岩。矿体中夹石一般较少。矿体与围岩和夹层界线清楚。

　　(三)水文地质条件

　　包头地区各矿区内含水层主要为第四系冲洪积潜水含水层和基岩裂隙潜水弱含水层。第四系冲洪积潜水含水层岩性为砂砾石层，涌水量一般不大(壕赖沟铁矿除外)。基岩裂隙潜水弱含水层岩性大多为斜长角闪片麻岩、花岗岩、石英闪长岩等，风化裂隙较为发育，透水性良好，但富水性弱。大多数矿区地形条件有利于排水，地下水沟直接接受大气降水的垂直渗入补给。总之，包头地区小型铁矿床充水以裂隙水为主，空隙水次之，富水性弱，且补给条件差，自然排水条件良好，矿床水文地质勘探类型为第二类第一型，即水文地质条件简单型。

　　(四)工程地质条件

　　大多数矿区内断裂构造极不发育，矿体顶底板围岩为半坚硬-坚硬层状岩层，抗拉、抗压、抗剪强度较大，整体岩石稳定性较强，基本不存在不良工程地质问题。矿床勘探工程地质类型属第二类第一型，即以硬质岩层为主的工程地质条件简单的矿区。但岩体长期裸露遭受风化作用，地表风化裂隙较发育，使岩体的完整性遭受破坏，力学强度降低，稳固性减弱，易发生滑塌，是矿床开采的主要不利因素。

　　(五)环境地质条件

　　根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001)图A1，包头地区动峰值加速度为0.15～0.30g，对照烈度为7.5～8.5度，均为地震设防区。

　　包头地区生态较为脆弱，矿床开采将改变区内的天然地形，破坏地下水的补给途径和渗透性能。由于大多矿区内植被不发育，地形相对高差较大，采矿排出的废石，降雨时易形成小规模的泥石流。所以在开采过程中要注意废石、废渣、废水的统一管理和处理，加强生态环境建设和保护，尽量避免对环境造成污染和破坏。

　　包头地区的地层岩性主要由一些低伽玛值的片麻岩和磁铁石英岩组成，伽玛值幅度变化比较稳定，是放射性底值较低的地区。

　　(六)适应性

　　根据浅孔留矿采矿法的适用条件，结合包头地区小型矿山矿体的规模、形态、产状以及水文、工程、环境地质条件，该方法非常适用大多数小型矿山。该采矿方法工艺简单，易于掌握，安全性较好，建议矿山推广使用。

　　(七)目前应用现状

　　近两年包头地区很多家小型矿山在生产过程中采用了浅孔留矿采矿法，应用较好的有固阳县白银洞1号铁矿、7号铁矿、12号铁矿、29号铁矿、包钢固阳矿山公司公益明铁矿、固阳县六顶帐房铁矿等，这些矿山年生产规模均在15万t左右。

　　(八)存在的问题及建议

　　1、虽然很多小型矿山采用了浅孔留矿采矿法，但还有一些适宜采用该方法的没有采用，而是采用安全性较差、采切工程量大、矿石回收率低的巷道采矿法，建议这些矿山在考察该方法应用较好的矿山后，修改采矿方法。

　　2、在已应用该方法的矿山中，有的应用不规范或者不科学，应加以改进。比如有的矿山矿体较厚，达到20m左右，在应用该方法时没有在矿体的上下盘均设置出矿口，矿房中矿石出不净，造成资源浪费。有的矿山在矿房中矿石回采结束后，没有及时回采矿柱，也造成资源回采率低。

　　3、要及时处理采空区。包头地区大多数应用浅孔留矿采矿法的矿山在回采完一个中段后没有及时处理采空区，造成较大的安全隐患。建议矿山要及时回采矿柱，崩落围岩处理采空区。围岩崩落后，矿山要在塌陷区周围及时设置围栏，以防人、畜、车辆误入，造成安全事故。