铁矿采矿方法范文

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关键词：地下开采; 大规模; 充填采矿方法; 分段空场

Abstract: underground metal mine waste rock and tailings produced in the surface, depositing large amounts of land and farmland, underground mining can cause the surface faulting and subsidence, the destruction of the natural landscape and environment protection. In recent years, the state attaches great importance to rational development and utilization of mineral resources, reduce the waste of land protection, the protection of the natural environment, in the face of these problems, underground mining share than major iron mining, backfill mining method is used, development trend.

Key words: underground mining; mass; sublevel open stope filling mining method;

中图分类号： P578.4+4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

1.前言

金属矿山充填采矿方法主要用在矿石品位高的富矿，有色、稀有和贵金属矿床开采，而铁矿山在九十年代以前，由于多方面原因应用的甚少。1987年程潮铁矿东区扩建改造可行性研究，长沙院和鞍山院在投标中，长沙院由于采用充填采矿方法，是未能中标的主要原因。

改革开放以来，矿业也得到迅猛发展，据有关资料统计，目前我国年采矿总量超过50亿t，而产生的废石、尾矿累积存放量达60亿t（仅金属矿山就达40亿t）,且以每年近3亿t的速度增长。废石、尾矿存放在地表，直接破坏和侵占土地1.4—2.0万hm2,且以每年200 hm2的速度增加，目前，我国人均耕地面积不足0.08 hm2，仅为世界平均水平的1/4，占用耕地面积的增加，将会影响粮食问题。地下开采引起地表错动塌陷毁地200万hm2，且以每年2.5万hm2的速度增长，因地表错动塌陷灾害的城市近40个，造成严重灾害的25个。

鉴于上述因矿山开采，产生的废石和尾矿存放在地表，占用大量的土地和耕田，特别是尾矿存放的尾矿库，如果设计和管理不善，会造成蔓坝和溃坝事故。由于地下开采，空区处理不当引起地表错动和塌陷，破坏了自然景观和环境保护，产生了各种灾害。近几年来国家高度重视矿产资源开发利用，土地保护减少浪费，环境保护等一系列法律法规文件。对于地下开采比重大的铁矿，面对上述各种灾害，应采取何种方法应对和防治措施，提出了应用充填采矿方法，是发展的方向。

近几年来已有草楼铁矿、李楼铁矿、郑家坡铁矿、诺普铁矿和徐楼铁矿等设计和采用充填采矿方法，国防铁矿方案设计亦采用充填采矿方法。

2.充填采矿方法减少废石、尾矿存放量

地下开采产生的废石和尾矿，存放在地表侵占大量土地和耕田，把这些废石和尾矿还原再充填井下采空区，不但节省占用大量土地和耕田，而且能减少和防止地表大面积错动和塌陷等许多优点。

2.1减少尾矿存放尾矿库容积

选厂排出的尾矿充填井下，能减少尾矿在地表存放尾矿库容积。以草楼铁矿为例，估算能减少尾矿库容量。

草楼铁矿初步设计，矿山规模200万t/a，原矿品位30.42%，采出品位26.54%，选矿工艺为三段一闭路的破碎磨矿工艺，其中中碎前筛上抛尾，产率14 .12%，干选年产量28.24万t/a，排出尾矿尾砂产率53.85%，尾砂年产量107.7万t/a，筛上干选尾矿和排出尾砂尾矿总量135.94万t/a，占矿山规模68%。将选厂排出的尾砂经旋流器分级后不能用于充填的细尾矿，粒度-37um以下占14%，排放尾矿库，其余大部分占尾矿量的86%粗尾砂充填井下，也就是说，地表库容量比原库容量减少86%。

2.2减少废石存放量

地下开采，开拓掘进、采准切割和选厂中碎之前，筛上抛尾废石，可进行破碎，使其破碎粒度能满足充填要求时，充填井下采空区，不但能减少废石在地表存放量，而且能补充井下充填量的不足。

3.降低矿石损失率和贫化率

3.1降低矿石损失率

金属矿山地下开采，由于采矿方法不同，采矿工艺各异，矿石损失率也有差别。崩落采矿方法，矿石损失率在20%以上，其中无底柱分段崩落采矿方法有时高达近30%。空场采矿方法损失率在20%以下。充填采矿方法可用胶结充填，采场不留顶底柱和间柱，回采率可达85%以上。草楼铁矿设计回收率88%，国防铁矿方案设计，回收率85%。

3.2降低矿石贫化率

采用充填采矿方法，能够减少井下空区周围岩体移动和地表错动，能减少采矿时上部岩石和砂土进入开采的矿石中，从而降低矿石贫化率。草楼铁矿上部为四系粘土层和流沙含水层，采用充填采矿方法能防止粘土层和流沙层进入矿体，减少贫化。而且防止流沙层中最大湧水量8000—10000m³/d湧入井下，减少了坑内排水量，杜绝了流砂湧入井下发生安全事故。草楼铁矿矿石贫化率设计9%。国防铁矿采用由最下中段向上中段的回采顺序，防止了地表第四系泥土进入矿石中，设计贫化率应是10%，但因为矿石中夹石多，不能分采不能剔除，贫化率为20%。

4，减少地表错动防止地表塌陷

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关键词：采矿方法 矿块参数 回采率 安全条件 开采成本

一、矿床特点及地质概况

陕西省略阳县东沟坝铅锌矿床位于秦岭山脉南麓，汉江、嘉陵江支流分水岭地段，汉江支流沮水源头山区。矿区出露地层，主要为中上元古界碧口群，震旦系及中上泥盆统地层。区内褶皱强烈，断层发育，构造复杂。岩浆交替发育，分布广泛，具有多期多次入侵的特点。

铅锌多金属共生矿床产于中上元古界碧口群中岩组火山岩中，主矿体赋存于第三岩性段的中上部。本岩段又分为三个岩相岩性层，主要为集块角板岩和凝灰含英角板岩。岩石蚀变现象普遍，与成矿有关的蚀变矿化以带硅化、绢云母化、黄铁矿化、重晶石化为主要蚀变类型，由绢英岩、黄铁绢英岩、闪锌矿化绢英岩及绢英岩化的火山岩等蚀变岩石组成，其中黄铁矿绢英岩分部最广，是低品位铅锌矿体产出的主要蚀变围岩。

所有金银铅锌矿体皆分布在蚀变矿化带内，赋存于12-0-19勘探线、660～800米标高之间，矿体呈似层状、透镜状、脉状产出；产状变化不大，走向一般在280？左右，倾向北北东，倾角470左右，矿体厚度2～34米不等，由绢云母、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金、银金矿等矿物组成，主要有用元素为金、银、铅、锌共生，伴生有黄铁矿，有害元素含量低微。矿床平均品位：Au：1.89g/t、Ag：54.5g/t、Pb：0.93%、Zn：4.07%、S：6.56%。

矿区开采范围为东起19线，西至12线全长700余米，标高920～710米之间。开采范围内的矿体埋深较大，覆盖层很厚，无露天开采条件，只适用于井下开采。因此矿山采用的是地下开采方式。

矿体产于不稳固到极不稳固矿化蚀变带内，矿体上部地表有工、民用建筑设施，加之有东沟、刘家沟两条小溪经区域地表流过。因此，根据矿体赋存特点和区域条件限制，一九九三年由“长沙有色冶金设计研究院”进行系统设计，涉及开采能力300吨/日。采矿方法设计采用“上向水平分层胶结充填采矿法”开采。充填物料为全粒级碎石混凝土，充填系统由采石厂、充填搅拌站、主充填井、充填运输平巷及矿块充填天井组成。

二、原设计采矿方法在实际应用中存在的问题

“长沙有色冶金设计研究院” 设计采用的“上向水平分层胶结充填采矿法”为：垂直矿体走向布置，矿房宽度5m，矿柱宽度4m，矿块底柱高6m，矿块顶柱高3m，采矿中断高30m，6m底柱在矿块回采结束后再进行二次回收，3m顶柱作为永久矿主保留。按照设计：矿块实际可采高度只有27m。而且在6m底柱以上的首采分层要铺设300×300间距的钢筋网，便于二次底柱回采时充填体不会脱落。该采矿方法在实际应用中存在以下问题：⒈顶柱不能回采，矿块回采率低，只能达到82%；⒉由于矿岩稳固性较差，矿房、矿柱宽度偏大，采矿过程中片帮冒顶时有发生；⒊矿房、矿柱间采，爆破对两壁影响比较严重，采矿房时对矿柱造成影响，采矿柱时对矿房充填体造成影响；⒋二次底柱回采时充填难度较大，多一次接顶施工；⒌由于铺设钢筋网和多次接顶，综合采矿成本较高。

三、采矿方法的优化与应用

原设计的“上向水平分层胶结充填采矿法”在实际应用中，通过反复调整矿块参数进行试验，最终确定为：垂直矿体走向布置，矿房宽度3m，不采用矿房矿柱间采的方式，同时不留顶柱和底柱，直接在下一中断平面开始第一分层拉底，将矿体每50—80m分为一个块段，由中间向两边推进，每3m一个采幅，呈阶梯状布置，相邻采幅高差控制在5m以上，由下一中断一直推进到上一中断。通过近五年以上的实际应用，与原采矿方法相比：综合采矿成本得到大幅降低，矿块开采安全条件得到绝对提高。为矿山取得了十分可观的经济效益和社会效益。

四、采矿方法优化后所产生的优势

通过对采矿方法各项技术参数的优化后，基本解决了原采矿方法在对不稳固到极不稳固矿体开采中存在的技术难题。优化后的采矿方法与原采矿方法对比，主要体现了以下几方面的优势：1.矿块顶、底柱均可一次性回采，解决了3m顶柱不能回采，6m底柱需要二次回采的问题。矿块回采率由原来的82%提高到92%以上，回采率提高了10%。2.采幅宽度由原来的4～5m减小到3m，采矿过程中片帮冒顶现象得到了完全控制，落矿、出矿安全条件得到全面改善。3.不采用矿房矿柱间采的布置方式，完全解决了爆破对矿柱的破坏，大大降低了矿床开采安全风险和出矿贫化率，出矿贫化率由原设计的12%降低到现在的8%，贫化率降低了4%。4.首采分层不用制作矿块底部结构，不需要在采第一分层时铺设钢筋网，同事减少了底柱二次回采时的充填接顶工作，减少了矿块开采施工工序，大幅降低了矿块开采成本。

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关键词：金属矿床；大水矿床；类型；地下采矿

中图分类号：TD43 文献标识码：A 文章编号：

大水矿床的主要特征就是涌水量每日可以达到数万立方米，而我国此类矿床分布较为广泛，一部分因为开采难度大、经济效益差等原因而关闭或是缓建，还有一部分因为防水措施处理不好而很难开采，但是大部分还是可以通过运用科学合理的方法，能够顺利开采。

一、我国大水矿床充水类型

大水矿产充水条件一般较为复杂，充水的水源呈多样化态势。有多种水源共同补给矿坑，例如孔隙、岩溶水、裂隙水、大气降水以及地表水等；有以孔隙水、岩溶水作为主要充水水源的矿床；有以一般季节性岩溶水为主，到了雨季以降雨汇聚的地表水为主要充水水源的矿床。总而言之，大致可以分成两大类，即以孔隙含水层充水为主要来源的矿床和以岩溶含水层充水为主要来源的矿床。如香化岭铅锌矿；覆盖类型具有统一的含水层与地下水位，由于存在严重的地面塌陷，井下存有泥沙，其地下水较大而影响正常生产。矿坑的含水量特点上，所补给的水量充沛，补给量比较稳定；埋藏类型也具有统一的含水层与地下水位，由于丰富的高压岩溶水以及矿层顶、底板突水，使得部分地面塌陷、井下泥沙成为生产过程中常见的危险，矿坑的含水量特点上，补给的水流充沛且储存量大，补给稳定。

二、我国大水矿床采矿方法演变

我国大水矿床的采矿方法演变如下：进行留设隔水矿柱之房柱法，其生产能力大，例如业庄矿区以及泗顶铅锌矿等；到空场嗣后充填采矿法，利于进行地压的有效控制，例如草楼铁矿、南河铁矿等等；点柱式的充填采矿法，例如三山岛金矿、南京铅锌银矿、白象山铁矿等。

地下开采主要的三种开采方式。铁矿矿产的地下开采法的分类也很多，通常可以分为以下三类：一是自然支护采矿法，主要是依赖周围岩石本身的稳固性和矿柱的支撑能力来支撑回采过程中形成的采矿空区，这种回采方式较为简单，便于机械操作，采矿的成本也较低。但是由于这种方式需要保留大量的矿柱，造成铁矿石的回采率较低；二是人工支护采矿法，该方法主要依赖充填的方式来维护采空区域，适用于周围岩体不稳定的铁矿矿产，人工支护采矿法的优点是适应性强，回采率高，作业安全，但是工艺较为复杂，成本高；三是崩落采矿法，这种开采技术是随着开采工作面的不断推进，有顺序的崩落周围岩体来填充采空区的方式，适用于地表允许坍塌的铁矿矿产。无底柱的分段崩落法，是我国现在铁矿地下开采中最主要的方法。

无底柱分段崩落法。对于铁矿产地下矿床的开采，具体采用什么方式要根据矿产的情况而定，每个采矿技术都有其最佳使用条件。无底柱分段崩落法的使用条件为：地表和围岩允许崩落；铁矿石中等以上稳固；铁矿石矿体急倾斜厚；铁矿石中需要剔除夹石。每个开采技术其本身都有完善和不完善的一面，无底柱分段崩落采矿法，跟其他的方法相比，也同样如此。无底柱分段崩落法的优点：安全性好；结构简单，回采工艺简单；适用高效无轨设备、机械化程度高；可以实现铁矿石的分级出矿。无底柱分段崩落法的缺点：回采通道的通风困难；铁矿石的损失贫化大。任何一个技术都是需要不断改进和不断的完善的，对于无底柱分段崩落法的缺点，我认为应该做以下的完善。在具体的采矿实践中主要应该做好以下几个方面：要加强通道的支护。保持通道的稳定安全是该法运用的重要前提，而且在开采矿产的时候还要根据铁矿的具体岩层特征，决定使用光面爆破、缩短通道存续时间长等多种方式来维护通道的稳定性。要扩大炮孔的直径。炮孔的变形问题也是无底柱分段崩落法的一个重要技术难题，金山店铁矿、大冶铁矿的尖林山采区原来所用的都是直径50～60mm的中孔，结果出现了很严重的错孔现象，无法进行正常的爆破。炮孔的扩大，大大减少了炮孔的错堵现象，提高了爆破效果。

（一）点柱式充填采矿法实例

第一，采场的结构参数以及回采工艺。某个矿床位于一个海湾，矿体从陆地向着太平洋而倾斜延伸，全矿由上而下被若干个的断层切成3个主要矿区A、B、C。正在开采中的C段，其海底和矿的最近的距离为45米，延深垂高为350米，走向全长350—450米，厚度为10—50米，倾角在30°—45°之间。矿体赋存在矽卡岩当中,围岩为大理岩与角页岩，矿体的直接顶板处有一条宽度比较大的主断层，矿体与围岩的节理发育较好,属于中等稳固。整个矿井的地下涌水不大，和海水不存在直接的水力联系。上述矿源起初采取露天开采，到了上世纪70年代后转为坑内开采，并基本上实现了全无轨化的开采。

第二，采场的系统与特点。不进行运输阶段与溜矿井设置。无回采分段平巷，直接采用露天矿用铲运机进行改装，进而和装载量为35—40吨的卡车直接进入到采场装车并运输至地表的卸矿站。阶段高为75米，每一个阶段都只作为回采初始的切割分层，而非运输水平。

第三，采场的构成要素。海床底部留有60米高的护顶柱;采场的尺寸以及分割后矿体自然的尺寸，通常长为50—100米,宽为10—50米;方形的点柱断面为6米×6米,基本上不留间柱。回采10年之后，则将点柱断面改为5米×5米。点柱和点柱之间的净宽为8—10米,点柱的中心距为14米;阶段顶底柱为15—20米，段高为75米。

第四，回采工作。回采步骤从斜坡道的采场联络道起，第一层回采的切割层高为4—5米，充填高为3米，留有1—2米的空顶，作为下一个分层回采的通风与出矿用。第二层回采的切割层高为3.5米，充填高为3米，留有1—2米的空顶。在正常的生产期间，所有的采场都可以同时凿岩与出矿，日出矿石在1500吨上下。凿岩设备主要为双臂台车,在矿体较比较薄的小采场则采用手持式凿岩机。

第五，经济技术指标。矿产的掌子面工人，其平均工班的劳动生产率在48吨左右。采场的平均生产能力为300—600吨，通过计算点柱矿石的损失率理论上为18.5%。

（二）点柱式充填采矿法使用条件分析

首先，需要一定数量矿柱用来支撑上盘，保护海底免于遭受破坏，从而防止海水渗到坑内。其次，机械化的程度与劳动生产率高，可采取生产灵活便捷的无轨设备，保证海水一旦渗入到井下，可随时的撤离设备。最后，采场内部可以进行分选，以灵活控制开采矿石品位，稳定或经过加固的点柱受制于三维方向的充填体，受力状况得到改善，能安全牢固地支撑住顶板，对于保护海底防止沉降过大十分有帮助。为保证生产安全，对矿石进行构造地质学的分类，且采取相应的措施支护。此外，存有比较大的断裂构造区域，或者存有节理的裂隙发育区域，采取长锚索进行加固，使得矿体在回采时冒落情况大大地减少，回收率得到提升，贫化现象也大大降低。

三、结论

随着经济快速增长，对资源的需求量不断加大。防治水技术以及采矿技术不断发展进步，特别是填充技术取得新进展，使得大水矿床的地下开采采矿方法逐渐成熟。根据趋势，大水矿床的地下开采采矿方法将基本上演变成充填采矿法,则点柱式充填法是重要的发展方向。

参考文献:

[1]中国有色金属采矿信息网.复杂及特殊条件下矿床开采调研报告[R].长沙:中国有色金属采矿信息网, 1995.

[2]5采矿手册6编委会.采矿手册第四卷[M].北京:冶金工业出版社, 1990.

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and Thick Ore in Yu'erya Gold Mining

Yu Junzhi； Geng Yanjun

（Hebei Yu'erya Gold Mining Co.，Ltd.，Chengde 067601，China）

摘要：峪耳崖金矿通过进行采矿工艺革新，提出了电耙出矿漏斗式底部结构浅孔留矿采矿法，并详细介绍了该采矿方法的构成要素、采切工程布置、回采步骤以及矿柱回收方法等，具有一定的借鉴和指导意义。

Abstract: Yu'erya Gold Mining proposed scraper production mine funnel-type bottom structure shallow hole shrinkage mining method, and introduced the elements, mining cut project arrangement, recovery steps and mineral extraction pillar recovery methods of this mining methods, which have some reference and guidance role.

关键词：低品位 厚大矿体 底部结构 浅孔留矿法

Key words: low grade；thick ore；the bottom of the structure；shallow hole shrinkage method

中图分类号：TD8文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）15-0058-01

0引言

河北峪耳崖金矿是中金黄金股份有限公司下属的重点岩金矿山之一，目前已建成生产能力为800吨/天的采、选、冶综合企业。开采矿体多为高品位极薄矿脉，采用空场法和削壁充填采矿法回采，采场生产能力10～30t/d，生产能力较低。近年来，探矿过程中发现了盲8、盲6、新Ⅰ、新Ⅱ、新Ⅲ等多条低品位水平厚大矿体。由于对厚大矿体探矿程度不够，对矿体规模认识不足，在边探边采的过程中，造成矿石损失、贫化较大。为适应当前生产需要，提高采场供矿能力，降低损失贫化，缓解井下供矿紧张的压力，2000年我矿对这种特殊矿体进行了技术经济研究，提出了电耙出矿漏斗式底部结构浅孔留矿采矿法，并在大井采区外盲8矿体试用，取得了良好的效果。

1矿床开采技术条件

峪耳崖金矿矿床为岩浆热液型矿床，矿带主要分布在花岗岩或接触带附近，矿化类型为含金黄铁矿石英单脉型和细脉浸染型。主要金属矿物为黄铁矿，矿石呈块状、脉状或细脉浸染型构造。矿体形态、规模、产状和空间分布严格受接触带或断裂带构造控制。目前探明的厚大矿体有盲5、盲6、外盲8、盲19、新Ⅰ、新Ⅱ、新Ⅲ等矿体。矿体呈扁豆状，多为水平或微倾斜，走向长度为60～100m，短轴长度30～50m，厚度10～40m。矿石品位较低，一般2～8克/砘，平均3.5克/吨。矿岩界限不明显，矿石属中等稳固，f=8～10。矿体围岩主要为花岗岩、白云质灰岩。岩石质密坚硬，f=10～12，属中等稳固，局部受构造影响，较破碎，易坍落。矿岩自然安息角为40°。

2采矿方法选择

2.1 根据厚大矿体地质特征和矿山现有技术水平，采矿方法选择应遵循如下原则：①矿石损失率低、贫化率小；②方法灵活，适应性强；③工艺简单，便于管理；④作业条件好，施工安全，生产可靠；⑤生产能力可调节余地大，缓解供矿紧张局面；⑥采矿成本要低，综合经济效益好。

2.2 采矿方法选择根据矿体开采技术条件，选择崩落法或充填法，在技术上有成熟的经验，但峪耳崖金矿是个技术力量和装备水平相对落后的老矿山，且这两种采矿方法成本相对较高，对这种低品位矿体显然不可行。按照采矿方法选择的基本原则，根据矿脉赋存特点和开采技术条件，结合矿山实际，经多方案比较，确定采用“电耙出矿漏斗式底部结构浅孔留矿采矿法”。

3电耙出矿漏斗式底部结构浅孔留矿采矿法

3.1 采场构成要素矿房垂直矿体走向布置，矿房长度视矿体短轴长度而定，为30～50m，矿房宽度12m，矿块阶段高度视矿体厚度而定。矿房间房间柱宽8m。底部结构为电耙出矿漏斗式，布置在矿体下盘，底柱高为6m。矿房回采自下而上分层进行，浅孔落矿，漏斗式底部结构布置在矿体下盘脉外，矿房间留设间柱，间柱两端设行人天井，通过联络道进入相临矿房。待相临矿房回采结束后及时回采间柱，采用分段中深孔（或浅孔）落矿将矿石崩落至相临矿房，由底部结构放出。

3.2 采准切割工程布置采准切割工作主要是掘进沿脉运输巷道、电耙巷道、斗川、斗颈、辟漏、行人天井、联络道以及为回采房间柱开掘的分层联络道和凿岩硐室等。沿脉运输巷布置在矿体两侧下盘脉外，在沿脉运输巷矿体一侧每间隔20米开凿穿脉电耙巷，电耙巷标高比运输巷抬高1.4m，规格2.0×2.0m2。在电耙巷两侧交错布置斗川，斗川间距6m，斗川长度3.6m，规格2×2m2。在斗川掌头垂直上掘斗颈，高度2m，规格2×2m2。之后，以45°倾角扩漏斗与相临漏斗贯通，形成矿房拉底。底部结构完成。行人天井布置在房间柱两端，每隔5m掘联络道，与两侧矿房侧壁贯通。在房间柱垂直方向间隔10米开凿分层联络道，在分层联络道两侧间隔10m掘凿岩硐室，规格2×2.5m2。也可利用行人井联络道作为凿岩硐室。

3.3 回采工作采切工作结束后，以漏斗扩漏形成的拉底空间作爆破自由面，采用YT-27气腿式凿岩机凿岩，自下而上分层回采，每分层高度为2～2.5m。第一层采用上向孔落矿；第二层采用水平孔落矿，以后交替进行。孔深2～2.5m，孔距1.2m，排距0.8m。采用多排微差起爆，一次落矿量可达100吨。爆破后，矿石借自重自漏斗溜到电耙巷。用电耙倒运部分矿石（约1/3）至木制耙矿平台装车运出。局部放矿时，控制好各漏斗出矿量，确保均衡出矿，保证采场作业平台平整。

3.4 矿柱回采矿房间有8m宽间柱。两侧矿房回采结束后，视房间柱稳固情况，在房间柱凿岩硐室用YG-90型中深孔钻机凿扇形炮孔。一次性爆破，矿石借爆力崩落到两侧矿房中，从底部结构中放出。

4采矿方法中存在的主要问题及改进方向

4.1 该方法存在的主要问题及缺点如下：①由于矿体勘探程度不够，对矿体边界及厚度变化掌握不清，造成个别矿块回采高度低，采准工程浪费大；②矿房回采期出矿能力受到限制；③采场撬茬工作量较大；④间柱回采后，顶板易塌落，房间柱回采损失贫化大；⑤矿体内夹石不能剔除。

4.2 改进方向①在今后的工作中应加大探矿工程的投入，结合不同采矿方法的采准工程合理布置探矿工程。②通过技术经济比较，确定不同采矿方法品位和厚度临界点，对高品位矿段以充填法为主，而低品位矿段且厚度较大者（一般大于13米）选用该方法较为合理，厚度在13米以下者可采用房柱法分层回采。

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关键词：无底柱; 贫化损失; 回采过程; 合理定位

一、概述

无底柱分段崩落采矿法近30年来在我国的地下开采矿山中，特别是铁矿山开采中应用极为广泛。长期实践表明，无底柱分段崩落采矿法矿石损失率约为20%，贫化率约为20% ～ 30%。是无底柱分段崩落采矿法重要的经济指标之一，该方法可应用于矿岩稳固性中等以上，回采巷道不需要大量支护的矿山；它具有采场结构简单、产量高、劳动力少和机械化程度高、效率高等明显优点。因此，应十分注重对贫化、损失两项指标的管理。

在现代许多矿山中，无底柱分段崩落采矿方法，一般采用截止品位放矿，因此会出现如下两个问题。

1) 放矿过程中椭圆球体的存在，使得放矿过程中多种残留体的存在，如脊部残留体、正面残留体等，更严重的是在放矿过程中，当放出一定量 (矿量的35% ～ 40% )之后开始有废石混入，产生贫化，并且贫化随着放出矿石量增大而增大， 从而放出矿石品位越来越低. 当使用截止品位放矿时，即当放矿品位到截止品位 (矿石和一定量废石混合后达到一定的工业品位 )时才停止放矿， 而且反复每个步距都是如此，其工艺是上部残留下部回收，前一步距残留，后一步距回收，但由于每个步距所放的矿量并不大，而每次都有一定量的废石混入， 因此总体而言，就造成了矿石贫化大的缺点。

2) 使用截止品位放矿，很难具体把握放出矿石的截止品位，也就是说没有一个很明显的放矿标准.而目前国内对出矿品位的获得，主要是依靠取样进行化学分析，这种方法速度慢，而放矿周期又短，出矿品位变化大。这样，取样化验满足不了现场生产的要求. 所以， 在实际生产中，通常不得不依靠出矿工人和工程技术人员的经验，根据放出矿石的颜色、比重和块度等情况的变化，用肉眼或感觉来识别矿石的贫化程度，这样准确度很难保证.对于放矿损失及贫化的问题，现在有许多相关的研究，这些研究普遍提出的是 无贫化放矿。其总的特点亦是上部残留，下部回收，前一步距残留，下一步距回收，但与截止品位放矿最大不同在于其放矿停止的标准是当覆岩正常达到放矿口时，就立即停止放矿，其放出的全部是矿石，因此残留体的回收只是在不同步距，不同分段得以回收，但混入的废石量得以相对减少了， 因而贫化得以减少.虽然残留体可以回收，但如果一次放矿不能最大限度地把矿石放出，所留残留体也会较多，损失较大。由于放矿椭球体的存在，一次放矿残留体越多，可能与所崩落的废石相混合的也就越多，即使最后一次把残留体放走，但也夹杂着不少废石。因此，一次放矿的彻底性相对来说就比较重要了。

二、损失及贫化问题探讨

2.1.1地质图件的质量和精度不够引起的贫化、损失。

矿体形态复杂、断层结构难以判断，地质素描基础工作做的不完善，使地质形态控制不住或推测矿石界线的错误，致使采准工程布置进入误区，造成矿石在回采过程中引起贫化和损失。

2.2.2采矿设计方面引起的矿石贫化和损失。

在设计中未考虑单独的废石漏斗，虽然在某个程度上漏斗可以分期利用，但由于矿体形态不完整含有夹石带，虽总体含有量不大，但在采准设计上难以单独剔出。因此，在同一进路中回采时很难做到分期分装，这种现象在开拓掘进时也会常常遇到，导致矿石的贫化率升高。采准设计时没有考虑矿体的整个形态，没有做到上中下3个水平的采矿进路形成菱形结构布置。根据出矿椭球体的定义，如果没有形成巷道菱形结构布置，另一侧的顶板围岩易混入，引起贫化、损失。

2.2.3 开采缓倾斜矿体的贫化、损失。

漓渚铁矿东西矿的西矿区，矿体倾向类似于该情况。该采矿进路设计布置基本上采用垂直于矿体走向，但在缓倾的矿体中，这种布置由于上下分层矿体重叠较少，因此上下进路完整的矿石菱形结构也少，放矿时完整的放矿体就少，采矿的效果就差。另由于整个矿体倾角较缓，放矿时顶部围岩也容易冒落，使矿石产生损失、贫化。再则，由于矿体底板倾角小， 落矿后很容易混入底板围岩，如果想减少矿石的损失，就会造成贫化，同样在顶板部分也会产生该情况。

2.2.4 采矿方法的结构参数不合理引起矿石的贫化、损失。

分层高度、回采巷道中心距、回采巷道断面大小应根据使用的设备、崩落矿石的流动性、矿体的倾斜性来决定。选择的结构参数不合理， 会导致正常的正面脊部损失矿石量的增多， 而且这部分损失的矿石往往在下一个分层也不能大量回采出。

2.2.5 炮孔设计的参数与崩矿步距布置引起的矿石贫化、损失。

炮孔孔底距过大，在爆破崩落矿石时，使矿石块度过大，容易搁阻，影响矿石的流动性。同时也有可能产生悬顶、立墙; 炮孔的边孔角度过小，崩落的矿石未能得到松动， 而且角度小的炮孔易被矿堆埋住，使后排爆破产生一定的困难，从而影响了矿石的回收率。崩矿步距的过小，使上部的废石过早混入，产生贫化; 崩矿步距的过大，使正面脊部矿石损失增加。在实际生产中矿石的贫化、损失主要是由这两种原因所引起的。

2.2.6生产管理不合理、出矿不匀时引起矿石的贫化、损失。

在废石覆盖下出矿时，出到一定数量的纯矿石后，废石逐步混入，贫化开始逐渐增大; 当达到出矿截止品位时应停止出矿，否则会加大贫化。同时， 加强对爆破人员技术和责任的管理， 爆破效果如不好，容量产生大块多，造成出矿困难，还会引起爆破事故，如拒爆、爆破立墙和悬顶等等事故，这些都将引起矿石的贫化、损失。

三 结语

总之，无底柱分段崩落采矿方法是一种高效、安全的采矿方法。但由于其损失及贫化问题较为严重，是此采矿方法的主要突出问题，因此损失及贫化的研究成为此采矿方法是否能够广泛推广的重要课题。实际上不可能达到零损失和零贫化，但只要在采矿的设计和施工中能够准确把握，实践中摸索经验，准确找出合理的采场结构参数，便可以大大降低其损失和贫化程度。

参考文献

[1] 周摅诚， 彭续承， 王妙钦等.金属矿床地下开采[M ].长沙中南工业大学出版社， 1985.

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关键词：采矿方法 磷矿 方案优化

0 引言

某矿段是一个矿体边界平整、结构简单、构造破坏小、厚度变化小的大型磷矿块岩矿床。矿区工业磷矿层为二层，即a层矿和b层矿。a矿层赋存于Z1y2地层中，岩性为浅灰、灰色中厚层状细晶白云岩；b矿层赋存于Z1y4地层中，底部为一套含炭质、硅质、白云质磷块岩，中上部为浅灰、灰色中厚层白云质磷块岩；a、b两矿层夹一层较为稳定的白云岩夹层。a、b两矿层顶底界线清楚，矿层较为稳定。经计算核实，在初步设计开采范围内，某矿段保有的地下开采资源储量111b+122b+333级9003.48万t，P2O5平均品位22.70%。

1 国内外类似矿体采矿技术

1.1 国内外开采现状 根据对国内外急倾斜中厚至厚矿体矿山的统计，主要的采矿方法有：有（无）底柱分段崩落法、分段矿房法、阶段矿房法、上向充填法等。

分段矿房法：赞比亚某铜矿矿体呈条带状产出，平均厚度为8m，倾角30°-90°，矿体与围岩较稳固。无底柱分段崩落法：玛姆贝尔格特矿是瑞典第二大铁矿，目前85%以上的矿石是由无底柱分段崩落法开采出来的。分段高度20m，进路间距22.5m，使采准工程量大大减少。上向充填法：瑞典Kristinberg矿体赋存于绢云母或绿泥石片岩、石英岩内。在矿体的上盘为滑石绿泥岩泥石片岩。矿体由两条平行的矿带组成，走向长约130m，倾角45°-70°，矿山采用上向进路充填采矿法。

1.2 未来发展趋势 研究和采用高效率、高回收率的采矿方法和工艺；研制和使用无轨化、液压化、自动化程度高的无轨自行采掘设备来提高采矿效率，变革采矿工艺；与科学的管理方法相结合，形成一个优化的矿山生产系统，大幅度提高矿山综合生产能力，改善企业的总体效益。未来发展趋势如下：①无轨设备的进一步普及、提高和成套化应用；②进一步发展组合式采矿方案，实现优势方案的互补；③大盘区无间柱连续强化开采技术；④振动输送技术；⑤废弃物回填的无废开采技术；⑥爆力运搬及深孔崩矿技术。

2 矿段采矿方法的优化与选择

2.1 方案优化 根据某矿段实地调查资料，某矿段矿体露头大部分已经在无序民采活动中被小型露天开采，露采降深约50-100m左右，其采剥严重失调，形成的露天坑底犬齿状高低不平。急倾斜中厚矿体是指倾角大于55°，厚度4-15m的矿体。该类矿体倾角较大，采场崩落矿石依靠重力可以顺利放出，开采时一般采用平硐竖井联合开拓的方法。急倾斜矿体往往沿倾向长度很大，矿体厚度又属于中等厚度，因此开拓系统工程量大、采掘比较高。此类矿体开采时，往往都是采取几种方法联合开采的方式。某段矿体平均厚度为12.47m（a层）、18.57m（b层），矿体倾角80°以上，是属于中厚至厚急倾斜矿体。

某矿段应根据矿山实际情况以及矿体厚度变化和围岩稳固性等采取合理的采矿方法，以最安全高效的方法回收矿石，降低贫化率。

2.2 方案选择 通过经验类比、模拟计算及数学理论计算分析，为确保矿体开采安全，顶柱安全厚度统一取15m，最终建议采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿方案（垂直走向）时采场结构参数为34×15×55m（长×宽×高）；采用沿走向高分段中深孔阶段空场嗣后充填采矿方案（分采分运）时，采场结构参数为：间柱宽8-10m，矿房长约40m，底柱高15m。

3 结论和建议

3.1 某矿段已有的岩石力学参数相对欠缺，建议进行矿区原岩应力测量和矿岩物理力学性质测试系统试验，为优化采场结构参数、提高采矿效率和控制地压灾害等提供详细的基础数据。

3.2 某矿段初步设计开采规划分前期工程、中期工程、后期工程，推荐前期工程中采用阶段下行式回采顺序，中期和后期工程中可考虑采用阶段上行式回采顺序。

3.3 顶底柱等残矿回收面临诸多的安全风险，为充分保证顶底柱回收工作安全，矿山应构建矿房充填体、矿柱、巷道包含应力、位移、声发射监测在内的远程、实时地压监测网络系统。

3.4 采矿费用中采切工程费用和空区充填费用占的比例比较高，如想降低采矿费用，就要更多考虑优化方案采切工程布置以及设计合理的空区充填方案，降低胶结尾砂充填比例，开发可替代水泥的胶凝材料，减少水泥消耗。

参考文献：

[1]邱建萍.国内采矿方法概述[J].矿业快报，2008（6）：10-12.

[2]魏鹏.我国磷矿分布特点及主要开采技术[J].武汉工程大学学报，2011，33（2）：108-111.

[3]屈进.中深孔爆破技术在磷矿开采中的运用[J].中国矿业，2012，21（8）：56-59.

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关键词：金属矿床；开采；运输方案；技术性

Abstract: the scheme demonstration and strive to reflect the modern ultra deep metal deposit mining and transportation science and technology, focusing on deep mining theory, technology and transportation scheme and improve the innovation. To realize the deep mineral resource is efficient use, in deep and high stress, high temperature, Takai Fuka's special environment, combining deep well under high stress condition of hard rock fracturing theory and technology, thermal environment control, filling system and transportation technology and other aspects of professional theory and technology, put forward deep metal ore mining and to develop transportation technical scheme demonstration, for academic and production practice of.

Key words: metal deposit; mining; transport; technical

中图分类号：P578.4+4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、国内外深部矿床开采现状及研究概况

中国工程院院士古德生教授在现代金属矿床开采科学技术上有过深入细致的阐述和分析：

1、国内深部矿床开采现状

目前，我国金属矿山面临的形势是进入浅部矿产逐渐枯竭，开采条件大大恶化，大中型露天矿逐年减少，不少矿山已开采到临界深度，面临关闭或转向地下开采的情况，大规模开发深部矿床刻不容缓。针对深部开采环境的特殊性和复杂性，业内普遍认同的深部开采界定深度大于800-1000m时，既为深部开采。

2、国外深部矿床开采现状

国外开采规模超千米的金属矿山将近100座，其中最多的是南非，南非西部深水平金矿开采深度达到3800m，常用的深部采矿方法有充填法、空场法和崩落法。遵循自上而下的开采顺序，先中间后两翼，连续回采，连续作业或提高作业面推进速度的设计原则。

3、深部开采的研究概况

由于深部开采的特殊环境，深部开采存在的开采困难大，成本高，安全条件差等客观问题，目前国内还未取得特别突出的成果，技术专家只能结合实践逐步创新和探讨。

二、方案论证项目简要说明

D铁矿是世界上目前发现埋藏最深的特大型铁矿床，探明储量为35亿吨，平均品位TFe 31.56%，见矿深度达1000m左右。对于这种超深特大型铁矿床的地下开采设计，国内目前尚无先例，中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位集中了采、选等各专业设计技术骨干，组织多名教授级专家结合南京XX铁矿（400万t/a）、酒钢XX铁矿（500万t/a）的设计实践经验，并多次组织技术团队赴世界开采规模最大的地下铁矿山——瑞典基律纳铁矿（3000万t/a）实地考察，将收集整理的第一手技术资料作为此项目深部开采及开拓运输方案的技术基础。

依据项目开发方提供的矿床普查报告，中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位该项目的综合开发利用方案进行了深入细致的研究，并编制出了《D铁矿地下开采开拓方案技术经济论证报告》，在项目论证会上，项目开发方主要负责人、东北大学XXX教授、冶金界国内著名专家XXX教授、胶带运输专家XXX教授等专家听取了中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位关于《D铁矿地下开采开拓方案技术经济论证报告》的汇报，与会专家对中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位提出的深部开采及胶带斜井开拓运输方案给予了高度评价和充分肯定，经过更深层次的技术研讨和创新，最终编制完成了《D铁矿预可行性研究报告》。

三、方案论证项目开发建设及生产的最新设计理念

1、坚持大矿大开的原则，以大规模提高经济效益；

2、采用大运量、低能耗的新型开拓运输方案；

3、采用国内外最为先进的采、选技术和大型设备；

4、分期开采，自上而下强化采矿；

5、采用先进的高强度、低成本、高效率的采矿方法；

6、生产工艺由全面机械化向功能自动化过渡；

7、机修设施大中修外包，备品备件外购，矿山仅设维修设施；

8、采矿、选矿工程协调有序进行建设，以降低初期投资；

9、矿山规模采取滚动发展的方针，利用企业收益进行扩大再生产，力争不断的提高经济效益。

上述新的设计理念，将对D铁矿项目未来的建设和生产带来不可

估量的经济效益。

四、方案论证项目建设及生产的创新开拓方案

1、开拓运输方案的选择与确定

近20年来，胶带输送机在国内外发展较快。在地下矿山，由于高强度胶带输送机的研制成功，以及新型驱动装置和整机监测控制系统的投入使用，国内外采用新型高强度胶带输送机斜井开拓的矿山日益增多。采用胶带输送机斜井提升矿石至地面选矿厂，具有生产能力大、连续化、自动化、生产工艺系统简单等特殊优越性。

2、中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位在胶带运输方面的优势

中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位早在九十年代开始就对胶带运输进行了深入研究，熟知国内外金属矿胶带运输的应用与发展情况，并掌握大量国内外胶带运输的实例、各种使用条件和参数，并出版过多篇学术论文，掌握国内最先进的胶带运输计算微机软件，多位胶带运输专家如大孤山铁矿及齐大山铁矿胶带输送机的设计者，高级工程师、胶带专家XXX参与设计，使中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位在胶带运输设计能力方面具备国内其它设计单位不能比拟的优势。

3、国内、外胶带运输应用实例及参数

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关键词 缓倾斜多层矿体；深孔合采；井下矿废分离；连续采矿

中图分类号 TD8 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0201-02

缓倾斜多层矿体技术当前依然是困扰广大矿工企业的一个重大难题，在整个矿山开采工作中占据了相当重要的比例，因为如果未能够做出一些有效的突破，必然会成为矿工企业进一步发展与进步的阻碍。现阶段，突破传统技术，不断探索新型缓倾斜多层矿体采矿的新技术，已经成为采矿技术的重要课题。因为本文研究不仅具有重要的现实意义，也具有一定的学术价值。

1 开采条件概况

某一矿山企业的矿体储存标高在1860m~1310m之间，埋置深度介于540m~1090m之间。经勘查表明一共存在矿体结构47个，全部的矿产资源的储存量达到了865万吨，其中主要以有色金属为主，经评估潜在价值达到了70亿。然而给地区矿体结构大部分均是缓倾斜矿体，倾角基本都低于30 °，同时矿体层数上从1层到5层不等，其中最薄的矿体达到了1m，最后的矿体则高达25m，远高于国内同类矿体。另外，勘查还表明该地区岩石类矿产资源主要集中在以赤铁矿和褐铁矿为主的大量的松软土状氧化矿，而一旦遇水，就有可能分解进而形成一种表现为泥浆状态的物质，这也给开采工作加大了难度。

2 开采技术方案

结合该地区的实际情况，在进行本地的矿产资源开采时，可以从矿段岩体结构性能存在明显差异且容易分离的特征来作为突破点，借助大直径深孔落矿技术来实施开采工作，同时还应当借助集中筛洗分离技术来对于矿物质中存在的大量废石进行分离，完成后则可以把废石直接填入采空区，使其得以循环利用，达到连续不断的采矿目的，提高资源利用率。

2.1采矿方法

采矿时，可以首先将矿体划分为两个部分，一是盘区，一是矿段，然后以矿段来作为回采单元，是以下向平行深孔、侧向平崩矿和二次水平破碎等多种方式来采矿，除此之外，也有一些是利用上述几种方式综合进行的，主要采用电动机车运输矿石，工序上主要包括采切、落矿、出矿以及填充等，各工序分级别在相连的矿段平行开采，从而有效加快了采矿工作的开展进度。

2.2采矿工艺系统

勘察结果显示，该地区矿段开采中，矿石主要集中在土状氧化矿，而夹石也多数为白云岩和大理岩为主。所以，在具体的开采过程中，充分利用矿岩崩落的块度的不同且易于分离的特点，可以对采下矿岩采取集中筛选的处理方式，对于这些分离出的废石不要采取出坑处理，可以将其直接回填井下采空区，而这些经过筛选后的矿浆则可以直接运送到地表，并通过浓缩后直接转运到选厂，具体情况如图1所示。这种模式的好处不仅在于提高了开采效率，还能够有效减少由于废石堆积而导致的矿井场地面积的占用。

图1采矿工艺流程图

3 效果评价

本文所探讨的采矿方法和传统技术相比，存在着较为明显的四点优势：第一，通过大直径深孔合采缓倾斜的多层松软矿体，实现了对于传统分采工艺的创新，从而达到了多层矿体的高效采矿目标；第二，改变了我国地下矿山进行矿岩分离的传统手段，在井下完成了矿岩集中分离，同时用废石回填采空区，并坚持废石不出坑，从而也就达到了无废开采的目标，与此同时废石也得到了二次利用，实现了连续不断的才可目的；第三，采用的是从坑内到选厂通过矿浆输送的手段来进行矿石运输，这种模式不仅在很大程度上降低了运输量，同时还大大降低了运输成本，节省了费用；第四，在缓倾斜多层矿体开采中，真正完成了大量落矿的高效连续采矿目标。因而在开采的过程中使用的是不留间柱的一步骤回采，从而防止了因为间柱回收而造成的作业面分散或者多中段作业等多种问题，也可以有效解决生产管理复杂、井下工人平均劳动生产率较低等问题，同时对于改变间柱回收安全性能差、效率低、花费成本高、资源浪费严重等现象也具有重要意义。

从具体的技术指标来看，使用新工艺后，日出矿量达到了900（t/d），远高于传统开采方式的600（t/d），劳动生产率从原来的323%提升到了现在的507%，采矿损失率从原来的11%降低到了现在的7%。而在经济指标上，原矿成本从原来的244.22万元降低到了现在的225.09万元，利润总额从原来的1669.71万元提升到了现在的3597.53万元，提升幅度超过了50%，经济效益非常显著。

4 结论

综上所述，采矿企业应当始终坚持“安全、高效、低成本”的基本开采原则，致力于采矿技术的不断进步，特别是针对缓倾斜多层矿体开采这一世界性难题，应当在渗入研究和实践的基础上，积极开展以连续开采为主的工作措施，通过引入深孔合采井下矿废分离连续采矿技术，以提高采场的生产能力、降低材料损耗、提升经济效益，为整个开采工作的可持续推进提供保障。

参考文献

[1]邹正勤，王宏剑.构建“1+6”产业格局打造现代冶金矿山发展新模式――河北钢铁集团矿业公司发展模式研究[J].冶金经济与管理，2012(5).

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[关键词]薄矿体 无轨设备 连续 高效

中图分类号：TU15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0213-02

1 地质概况

13-8#矿群位于白龙井地段，矿体为变玄武岩硫化物铜和接触带矽卡岩硫化矿体，该矿群总体产状受变玄武岩产状制约，呈层状产出。矿体走向N50°E，倾向SE，倾角0～15°，厚度1～21m。矿石主要产于变玄武岩及其夹层碳酸盐岩（大理岩）上下界面，局部呈透镜体产于变玄武岩体内。呈层状、脉状、块状产出。一般在变玄武岩与花岗岩直接接触时，其接触部位矿体产出较好，在变玄武岩内矿体除局部地段矿化厚度增大外，一般矿体较薄。

13-8#矿群是以花岗岩侧向凹陷构造及有利含矿层（变玄武岩）形成的矿体群，是赋存于老卡岩体东部13-2花岗岩凹陷构造内的一个矿体群，它是花岗岩侵入时受变玄武岩或T2g11含泥质（地）层阻挡，穿刺后沿层间软弱带呈花岗岩舌状侵入体与下部花岗岩构成侧向凹陷构造控矿为基本特征。变玄武岩呈层状产出，中间夹若干层厚薄不等、延长较不稳定的灰岩（大理岩）层，厚度10～80米不等。按其矿物组合特征可划分为阳起石变玄武岩、金云母阳起石变玄武岩、金云母变玄武岩三种类型，变玄武岩中杏仁状构造较发育，杏仁体成分较为复杂，有沸石、硅质体、磁黄铁矿、方解石等。

矿石中金属矿物主要以磁黄铁矿、黄铁矿为主；次为黄铜矿、锡石，少量钛铁矿、自然金、闪锌矿及方铅矿等；矿石中的脉石矿物主要有金云母、阳起石，其次为透闪石、透辉石、斜长石、绿帘石、黑云母、石英、方解石等。矿石结构主要有粒状变晶结构、鳞片纤状变晶结构、他形粒状变晶结构、填隙结构。构造主要有致密块状构造、斑杂状构造、杏仁构造、脉状构造、浸染状构造、纹层条带状构造，角砾状构造等。

2 资源储量

13-8#矿群（13-8-1#～13-8-7#矿体）矿石量为528万吨，铜金属量为54792吨，其中为3米以下矿体储量为197万吨，占总矿量的38%，金属量为18101吨，占总金属量的33%。

3 采矿方法的选择

13-8#矿体的矿石主要产于变玄武岩及其夹层碳酸盐岩（大理岩）上下界面，而本次设计主要针对3米以下薄矿体的采矿方法，通过类比法得出使用全面发进行回采（如图1，图2）。

3.1 适用条件

本法适用于矿体厚度3m以下，上盘围岩中等以上稳固的矿体或者下盘围岩中等以上稳固的矿体。以及上盘和下盘围岩中等以上稳固的矿体。为满足高效设备的正常运行、作业，开采倾角应不超过12°。

该方法主要用于13-8#矿群中的13-8-1#、13-8-2#、13-8-3#、13-8-4#、13-8-5#、13-8-6#、13-8-6-1#矿体。

3.2 采场布置及构成要素

矿体沿走向，或局部伪倾向布置采场，采场长度80～100m。采场宽度为15米～21米，间柱宽为6米，进路规格为3m×3m。

3.3 回采顺序

由中央向梢斫行回采，可减少设备及人员在较大暴露面积的空区内的运作时间，且顶板管理简单。若选择两翼向中央回采，当回采到中央最后1～2条回采进路时，回采进路将承受较大的支承压力，导致顶板管理困难，

3.4 采切工程布置

沿伪倾斜间柱内掘进采场进路，在主进路内沿走向或伪倾斜方向施工一条回采进路，端部与回风系统联通，既作为最初的崩矿自由面，又可以作为回风通道。当矿体顶板为大理岩时，回采进路间距为隔21m，当顶板为玄武岩时，回采进路间距为15米，确保人员与设备在可控的、暴露面积不大的空区内作业运行。

3.5 回采工艺及主要设备

回采时，以布置在采场中间的回采进路为最初的自由面向矿体的两翼回采，一个回采步距为长30m，宽3m。采用Boomer K41X掘进凿岩台车在工作面上施工倾角为45°的平行炮孔，其孔径φ54mm，孔间距1.0m，孔深3～4m。矿体厚度小于3m时要进行废石剥离回填工作，当矿体顶板为玄武岩，底板为大理岩时，为不破坏顶板，减少顶板暴露时间，先剥离岩石再回采矿石；当顶板为大理岩，底板为玄武岩时，顶板岩石稳固，先采矿石再抛废石。当回采至间柱边缘时，可同时回采间柱的一半，间柱回采时只剥离矿石，不抛废石。采场回采过程中崩下的矿石采用ST-2D铲运装入12t矿用卡车后由采场进路运至中段溜井中。

3.6 顶板管理

随着工作面的推进，采空区暴露面积也随着增大，应及时加强工作面顶板的管理：①在剥离废石或矿石的时候采用光面爆破保护顶板不受损坏；②采用后退式回采，减少设备在采空区内运行的时间、路程；③由中央向两翼回采，回采矿石时尽量采用挤压爆破，使爆堆相对集中，剥离废石时采用暴力搬运，以方便设备运搬，减少铲装时间，剥离出的废石就近回填采空区。

3.7 采场通风

新鲜风流由采场主进路进入采场，洗刷工作面后的污风经端部回风巷道进入中段回风系统，最后排出地表。

3.8 损失贫化管理

严格按照设计施工落矿炮孔，防止顶板围岩混入，造成贫化。加强现场监督取样工作，加强废石隔离工作，采场结束前要认真清理残矿。

3.9 生产能力

设矿体厚度为1.5米时，回采回采步距为长30m（回采步距为长可根据所需采场生产能力适当调节），宽3m。每个回采布距崩落矿石量为447吨。（矿石比重3.311t/m3）。孔间距1.0m，每行布两个眼，总布眼数为60个。孔深3～4m，单孔打眼时间为1.5分钟，总打眼时间为1.5小时，装药时间为1小时，辅助工作及凿岩设备运行时间算1小时，通风时间0.5小时。铲运机出矿或碴子回填空区用时每个来回平均5分钟，每次铲运2m3，崩落矿石量为168m3（松散系数为0.8），出矿或回填空区时间为7小时。一个循环总用时11小时。在条件允许下采用多台设备同时运作则用时可明显减少。

一个工作日分两个大班，一个班落矿出矿，另一个班剥离废石，回填空区，则单个采场每天的生产能力为447吨。

4 结论

地下开采方法的结构和工艺趋于简化是今后发展的总方向，采场凿岩、运搬等采用无轨设备是地下开采的重要发展趋势。无轨设备在薄矿体开采过程中的使用相对于传统设备开采，大大提升了开采能力，无轨设备更高效更灵活，但设备的使用、维护维修成本较之更高些，油烟污染较为突出，使用无轨设备的采场通风要求更高些。

全面连续高效采矿在薄矿体中的运用时，剥离的废石就近回填了空区，维护了顶板，使顶板暴露面在可控的范围内，增加了采场宽度，减少了采准工作量。

回采过程中先崩落矿石或先剥离废石都能大大增加了矿石的回收率，减少了矿石了贫化率。

参考文献

[1] 《有色金属矿山生产技术规程》.

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【关键词】VCR采矿法；装药结构；深孔爆破

VCR采矿法即垂直深孔落矿阶段矿房法，是柱状装药爆破技术在采矿工程中的具体应用。该法的特点是在矿房上部开掘凿岩硐室，在矿房底部形成拉底空间，在凿岩硐室内向下钻凿大直径深孔，再从孔的下端按自下而上的顺序逐层爆破。VCR采矿法能改善爆破质量，最大限度地减少采准工作量，稳定矿岩状态，装药和爆破作业简单，是一种低成本、安全、高效的地下采矿方法。

1.具体施工方案

该铁矿凿岩硐室长为矿体厚度，高为3.6m，宽为16m，矿房宽15m，即矿房两边各超出矿房边界0.5m，方便矿房两边边孔的凿岩施工。为了减少硐室的跨度和暴露面积，在硐室中央设计预留一条宽为2.4m的条形间柱，将凿岩硐室的跨度由16m转变为2个6.8m。

1.1孔网参数

根据开采方案，统一采用3m*3m的孔网参数，平行布孔，矿房宽15m按排距3m计算可分为6排，周边孔孔距可适当缩小（1～1.2m）即在保证最小抵抗线（3～3.5m）的情况下布置斜孔，最大限度的回采矿石。钻孔直径沿用国内常用孔径165mm。

根据VCR法的理论基础，C.W.利文斯顿的研究成果，所谓球形药包是即长度与直径之比小于6的药包，此时破碎原理和效果与球状药包相似。小断面掏槽时，我们设计每段装药500mm；大规模侧向崩矿由于增加了侧向自由面，设计实施竹竿间隔装药结构装药，每次爆破8～14m高度。

1.2钻孔作业

采用T-150高气压环形潜孔钻机进行钻凿，该钻机工作气压达到1.7MPa，高风压可迫使钻头高速穿过非均质矿石而使炮孔不易偏移，成孔质量好，偏斜率小于1%。钻孔作业应注意三点：①人身安全；②严格按照各孔参数凿孔，凿岩过程中，每个钻孔孔口安装长0.8m的孔口管，确保钻孔偏斜率在设计范围内；③注意钻孔返砂情况，做好记录（即几米处出现夹石，高度多少），以便于了解夹层在钻孔的具置。

1.3测孔

深孔爆破所受夹制较大，易产生堵孔、孔底葫芦等现象，掏槽爆破尤为突出。所以在每次爆破前认真测孔，收集孔深、孔底表面形状及底部补偿空间等资料，为后续爆破设计提供有效的基础数据。

测孔采用测绳、胶皮管、皮尺等，测绳系于胶皮管上，将其下放于孔内至孔底后，读出数据测出孔底高度、爆堆高度，检查多分层药包和填砂高度，仔细对比分析并详细记录在案，借以绘制分层崩落等高线图，保证爆破过程的可塑性。

2.爆破作业实施

2.1爆破设计

2.1.1VCR法小断面掏槽

具体实施步骤：

（1）球形药包重量的确定：VCR法小断面掏槽，必须考虑球形药包的重量。孔径为165mm，我们确定球形药包长度为500mm，符合所谓球状药包是即长度与直径之比小于6的理论要求，根据炸药密度计算，球形药包重量确定为9kg。

（2）VCR法小断面掏槽前，在采场中间施工一个2m*2m矩形切割天井辅助掏槽，确保掏槽成功。设计每次爆破为切割天井周边4～6个孔。采用单分层爆破时，以切割天井和拉底空间为自由面，每层可崩落高度约0.8～1.2m，实际操作中可以根据补偿空间的高度，确定每次崩落的高度，从而确定每次崩落几层。

2.1.2分段侧向崩矿

侧向崩矿以掏槽区为中心向采场四周爆破，每次区域爆破炮孔2～3排，崩矿步距6～9m，一次爆破高度8～14m；单响药量控制在126kg以下，爆破总药量控制在1200kg以内，装药结构采用多层袋装乳化药包竹竿间隔装药，分层装药量为9kg（一节袋装乳化药包，长50cm，重9kg。），层间竹竿间隔长度0.6m，下部用岩粉堵塞，堵塞长度0.8～1.2m，最上层药包填塞料为岩粉或河砂，堵塞长度1.2～1.4m。相邻炮孔药包交错布置，以提高爆破效果。

2.2爆破施工

2.2.1堵孔

堵孔作业时，铁丝绑扎Φ=150mm混凝土塞中心处吊环，下放混凝土塞至孔底以上0.2～0.4m区间处进行上部孔口固定，随后向孔内填河砂或岩粉0.8～1.2m厚。

2.2.2装药

人工装药，将导爆索绑扎在起爆药包的中上部，挂于吊绳上吊装至孔内，竹竿间隔装药，其余药包依次吊装。

2.2.3联网

起爆系统是将孔内单根导爆索与孔口非电毫秒延时导爆管雷管依次联结起来，保证单孔单响。

2.2.4爆破警戒

按设计要求由爆破负责人安排各岗位人员各司其职，做好爆破警戒，确保人员设备安全。警戒排除前，当班爆破负责人应对所有警戒人员进行分工并详细交底，警戒人员必须在规定时间内做好各自辖区的警戒工作，并保持良好的通讯联络，有特殊情况必须及时向爆破负责人汇报，在没有发出解除警报前，警戒人员必须坚持岗位。

2.2.5爆后检查

爆破后，经通风吹散炮烟、检查确认井下空气合格后，等待时间超过15分钟，爆破人员进入作业地点，先检查各断面有无冒顶、危岩现象，支撑是否破坏，炮烟是否排除，如果存在这类危险因素，当通知相关人员处理后再进入爆破区，检查爆破效果，是否存在盲炮等，如有盲炮，严格按照《爆破安全规程》的相关规定进行处理。

3.综合分析

在多次实验中，我们在VCR采矿法矿房回采过程中，侧向崩矿时利用竹竿间隔装药结构爆破回采方法与空气间隔装药结构爆破回采方法进行了几方面的比对，如下：

3.1经济性

竹竿间隔装药结构需用的竹竿、自制混凝土石块远比空气间隔装药结构需用的起爆具、空气间隔器便宜。

3.2实用性

竹竿取材方便、价格低廉，空气间隔器需要在专业厂家采购且价格比竹竿贵。竹竿使用时简单，直接投放即可；空气间隔器投放时需要一些的技巧。竹竿间隔装药可实现孔内不耦合装药，炸药能量可被充分利用。

4.结语

VCR采矿法深孔爆破中应用竹竿间隔装药，大大降低了大块率，减轻了二次爆破的劳动强度，减少了炸药消耗，节约了施工成本，降低了损失，提高了矿房生产效率，取得了良好的效果。本文阐述的竹竿干间隔装药结构在实际生产中计算的炸药单耗为0.33kg/t，且爆破震动小，对地表建构筑物不会造成影响，为矿山和周边村庄和谐发展，提供了良好的基础。实践证明该方法是一种爆破质量好，生产效率高，作业安全，经济效益好的采矿方法。值得同类矿山借鉴参考。

【参考文献】

[1]马维清，张生良.垂直深孔落矿阶段矿房（VCR）法在草楼铁矿的应用[J].现代矿业，2010（1）：93-95.

[2]王青.采矿学[M].北京：冶金工业出版社，2002.

[3]刘殿中.工程爆破实用手册.冶金工业出版社，1999.5.