王超群 晏永明 敬皓

摘 要：大水礦床是金屬礦山當(dāng)中最為常見的礦山類型，做好對(duì)此類金屬礦山的資源開采，對(duì)于我國(guó)金屬礦業(yè)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)水平提升具有重要意義。作者結(jié)合實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，在文章當(dāng)中以點(diǎn)柱充填式采礦法為例，對(duì)金屬礦山大水礦床的地下采礦方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：金屬礦山；大水礦床；地下采礦；點(diǎn)柱充填式采礦法

前言

大水礦床是我國(guó)金屬礦山當(dāng)中較為常見的一種類型，其雖在我國(guó)分布廣泛，但由于開采難度較大，以至于該類型礦山資源并非開采首選。隨著社會(huì)需求的不斷增大，越來越多的金屬礦山被開采枯竭，從我國(guó)目前的大水礦床開采效果來看，點(diǎn)柱充填式采礦法是較有成效的開采方法之一，做好對(duì)此方法的分析對(duì)于我國(guó)金屬礦山大水礦床的地下采礦方法進(jìn)步具有重要意義。

1 大水礦床的充水類型

大水礦床是指礦坑涌水量每日達(dá)到數(shù)萬立方米以上的礦床，這類礦床在我國(guó)分布較為廣泛，其雖具有一定的開采難度，但從效益方面還是具有重大開采意義的。我國(guó)大水礦床的充水條件較為復(fù)雜，這與我國(guó)水文地質(zhì)條件有著直接的關(guān)系，多種水源共同補(bǔ)給礦坑，其類型不僅包括巖溶水、孔隙水、裂隙水等，還有地表水和大氣降水等。其中孔隙水為礦床的主要充水類型，根據(jù)不同充水類型可以將大水礦床分為巖溶含水層充水和孔隙含水層充水兩種礦床沖水類型。

1.1 巖溶含水層充水

此類充水巖層根據(jù)不同的層次有著不同的特點(diǎn)，其中裸露充水層具有含水性不均的特點(diǎn)，這與其無統(tǒng)一含水層和地下水位有直接關(guān)系，此類充水層的充水流量與大氣降水強(qiáng)度有直接關(guān)聯(lián)，易出現(xiàn)大溶洞庫(kù)存泥沙的情況，威脅生產(chǎn)安全。覆蓋及埋藏充水層則都具有統(tǒng)一含水層和地下水位，但覆蓋充水層具有嚴(yán)重的地面談下井下泥沙，其地下水對(duì)安全生產(chǎn)有所威脅。同時(shí)埋藏充水層則具有豐富的高壓巖溶水，此類充水層的井下泥沙對(duì)生產(chǎn)安全有所威脅。

1.2 孔隙含水層充水

此類充水巖層具有埋藏淺的特點(diǎn)，礦坑內(nèi)涌水量受大氣降水影響明顯，上部松散沉積物較多，多以富有水的沙礫石層為主，同時(shí)摻有細(xì)粉砂含水層與弱透水的亞粘土、粘土層交互成層，此類巖層具有極強(qiáng)的不穩(wěn)定性，工程地質(zhì)條件也較為復(fù)雜。

2 大水礦床的開采方法分析

大水礦床的地下采礦方法一直是采礦企業(yè)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，在我國(guó)當(dāng)下的礦山開采水平上，大水礦床的地下采礦方法也呈現(xiàn)出了百花齊放的現(xiàn)象，例如留隔水礦柱的房柱法（谷家臺(tái)鐵礦、業(yè)莊礦區(qū)、泗頂鉛鋅礦），可超前疏干的崩落法（西石門鐵礦、北 河鐵礦、程潮鐵礦）、空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法（南 河鐵礦、草樓鐵礦）等等，都取得了一定的效果，并獲得了成功，但從開采效率、經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)安全角度分析，還是點(diǎn)柱式充填采礦法最為有效，因此該方法成為了我國(guó)目前使用最為廣泛的大水礦床的地下采礦方法。

3 點(diǎn)柱充填法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）點(diǎn)柱充填法能夠在一定數(shù)量的礦柱支持下實(shí)現(xiàn)對(duì)礦體上盤的支撐，避免海水深入坑內(nèi)，對(duì)礦山的海地部分產(chǎn)生破壞與不利影響；（2）使用點(diǎn)柱充填法可以實(shí)現(xiàn)全尾砂充填，這樣有利于提升回采礦石的回收率；（3）點(diǎn)柱充填法的機(jī)械化程度較高，因此其勞動(dòng)生產(chǎn)率也交稿，而且無軌生產(chǎn)設(shè)備的靈活應(yīng)用，還可以保障設(shè)備安全，如果出現(xiàn)海水浸入井下的情況，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的隨時(shí)撤離；（4）點(diǎn)柱充填法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采場(chǎng)內(nèi)的分選，實(shí)現(xiàn)對(duì)開采品位的靈活控制。

4 以點(diǎn)柱充填法的大水礦床開采

4.1 工程實(shí)例

某礦區(qū)位置在海灣部分，其礦體由陸地向太平洋傾斜延伸，由于礦體斷層較多，故將其分為三個(gè)主要開采礦段，礦段代號(hào)分別為A、B、C。在三個(gè)開采礦段當(dāng)中，C礦段為充水礦床，其礦體與海底的最近距離僅為40m，垂直延伸高度可達(dá)300m，礦體走向全長(zhǎng)為300～400m，厚度為5～50m，傾角度數(shù)為30°～45°。在該礦段中，有礦體賦存于矽卡巖中，圍巖為大理巖和角頁(yè)巖，框體直接頂板處有寬度較大的主斷層，礦體和圍巖的節(jié)理發(fā)育較好，屬于中等穩(wěn)固情況。在礦體當(dāng)中地下涌水量不打，與海水無直接聯(lián)系。

4.2 采場(chǎng)構(gòu)成要素

海床底部留60m的護(hù)頂柱；采場(chǎng)尺寸及分割后的礦體自然尺寸長(zhǎng)度在50～100m之間，寬度在5～50m之間。方形點(diǎn)柱斷面為6m×6m，不留間柱，回采10年后，可將點(diǎn)樁面改為5m×5m。點(diǎn)柱之間的凈寬度應(yīng)控制在8～9m質(zhì)檢，點(diǎn)柱中心距為14m。階段頂?shù)字咴跒?5～20m之間，段高75m?；夭煞謱痈叨葹?m，分段充填時(shí)，高度為12.5m。

4.3 采場(chǎng)的系統(tǒng)設(shè)置

根據(jù)對(duì)大水礦床的實(shí)際情況分析與了解，可以不對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸階段和溜礦井的設(shè)置，與此同時(shí)也不設(shè)置回采分段平巷，取而代之的是露天礦用的改裝鏟運(yùn)機(jī)和卡車。其中鏟運(yùn)機(jī)的規(guī)格為6.5m3，卡車的規(guī)格為35～40噸。在生產(chǎn)過程中，卡車可直接經(jīng)由斜坡道進(jìn)入到采場(chǎng)當(dāng)中進(jìn)行裝車，撞車后將礦產(chǎn)運(yùn)往地表卸礦站進(jìn)行卸礦。其中礦床中的階段高為75m，且每一階段僅作回采開始時(shí)的切割分層用，在運(yùn)輸水平上不使用階段高。

4.4 回采工作

根據(jù)礦床的實(shí)際情況分析，其回采工作可以從斜坡道的采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道開始，其中第一層的回采切割層高為4.5～5m，充填高度為3m，預(yù)留空頂高度為1.5～2m，這樣設(shè)置的目的是為了保證下一層分層回采時(shí)，能夠有效的出礦和通風(fēng)。第二層的回采切割高度為4m，充填高度為3m，預(yù)留空頂高度為1～1.5m。在此種回采模式設(shè)計(jì)下，所有采場(chǎng)在無干擾情況下可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)鑿巖和出礦，實(shí)現(xiàn)6個(gè)采場(chǎng)的同時(shí)工作，日出礦量可達(dá)1500噸，實(shí)現(xiàn)回采工作的全面拉開。根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況的分析，生產(chǎn)過程中的鑿巖設(shè)備應(yīng)選擇雙臂臺(tái)車，對(duì)于部分礦體較薄的小采場(chǎng)，可以選擇使用手持式鑿巖機(jī)，保證鑿礦的精準(zhǔn)性，避免對(duì)山體造成傷害。

4.5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

在上述生產(chǎn)模式下，礦產(chǎn)掌子面工人的工班平均勞動(dòng)生產(chǎn)率可達(dá)48噸左右，采場(chǎng)的平均生產(chǎn)能力根據(jù)采場(chǎng)的實(shí)際大小有所差異，其中日生產(chǎn)量最高的可達(dá)600噸，日生產(chǎn)量最低的也有300噸左右。通過對(duì)點(diǎn)柱礦石的損失率計(jì)算，其理論損失率約為18.5%。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，點(diǎn)柱充填式采礦法作為當(dāng)下較為成熟的礦山開采方法，其對(duì)于金屬礦山大水礦床的開采具有非常重要的意義，國(guó)內(nèi)多個(gè)以此為主要技術(shù)的大水礦床金屬礦山開采，也客觀證明了其在大水礦床的開采方面的先進(jìn)性與效果。隨著金屬礦產(chǎn)資源量的日趨減少，今后的金屬礦山開采難度必然還會(huì)增大，因此我們必須要在以點(diǎn)柱充填式采礦法有效完成當(dāng)下的大水礦床開采工作基礎(chǔ)上，加大對(duì)點(diǎn)柱充填式采礦法的技術(shù)深入研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步完善，讓其能夠更好地適用于難度更大的技術(shù)礦山大水礦床的地下開采工作，為保證我國(guó)資源的有效開采提供堅(jiān)實(shí)、有利的支持。

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