金屬礦山礦柱回采技術及安全措施

蔣建忠

（福建省建陽市金石礦業有限公司）

金屬礦山礦柱回采技術及安全措施

蔣建忠

（福建省建陽市金石礦業有限公司）

金屬礦柱回采作為地下空場采礦法的一個重要的舉措，對提高礦山的經濟效益有著顯著的作用，同時也會對礦山的生產安全和當地的生態環境產生一定的影響。在實際情況中，金屬礦山礦柱回采存在著許多技術安全上的一系列的問題，本文針對金屬礦山礦柱回采的方式和方法做了一番詳細的論述，并提出了一些保障回采中安全的具體舉措。

礦柱回采；安全措施；礦柱類型

合理地開發礦產資源，避免對壞境造成惡劣的影響，同時最大程度上利用資源是我們在金屬礦山礦柱回采中應著重注意的問題。在過去開采中注重富地采礦和采用空場法，殘留下了些許礦柱和貧礦。因而，為了將國家資源得到充分有效的利用，合理地進行回采礦柱是必要的。

1　礦柱的種類

1.1從采礦的方法上可以分為空場法、崩落法和填充法

全面分析空場法、崩落法和填充法，空場法所留下的礦柱是較多的，礦房中的圓形或是方形礦柱、礦房的間柱和頂房柱在多數情況下是全面法和房柱法留下的礦柱類型。其礦柱的直徑分為兩種，視形狀不一而不同，圓形一般為3～5m，而方形則為3～ 6m，頂底柱和間柱的尺寸相同，為5～10m。

在采礦中較多的會使用分段或是空場法，通常大約占了采場礦量的45%，尤其是我國的銅官山銅礦、圖林斯克銅礦所占的比重較大。

1.2根據礦柱所賦存的條件進行分類

部分礦山在采礦過后，往往忽視對采空區的處理，使得礦柱長期顯露在空氣當中，就拿獅子山銅礦來說，此礦山有部分礦段因為某些原因，而造成了一個長大約300m、高為230m、總體來看其容積有230多萬立方米的超大采空區，從而留下了一條長約50m，寬25～28m，高在150多米的礦柱。R42與R43采場兩者之間的礦柱為柳州華錫集團銅坑礦，這個礦柱南北面分別為R43和R42采場的空區，并且兩個采場空區暴露面積是相同的，為1500m2[1]。礦柱的長為100m，寬大致為10～12m，可供采取的礦量為12.5萬t左右，且礦柱的高度在38～40m之間。

2　選擇的回采方法

根據各個礦山的礦體環境條件、礦巖的穩定性、地形地貌等不同，金屬礦山礦柱的回采選擇的方法也是有所區別的?？偟膩碚f，回采的方法有削柱法、替換法、房柱法、抽柱法、分段法和階段分場法。

2.1回采中使用的淺孔落礦和深孔爆破

在頂、底板上都比較穩定的礦山，一般對其間柱、頂和底采用淺孔落礦進行回采，是選擇在礦房放礦前進行回采還是在放礦后回采是需要視具體情況而定的。放礦前進行回采，那要注意將礦與礦房的礦石放置在一起；放礦以后，則可以將崩落的礦柱放到采空區里，然后用電靶出礦。在回采時，有較為寬敞的采空區，頂底容易破損從而對礦柱造成破壞，那便可以選用深孔爆破來回采礦柱。

2.2上向水平填充法

對于礦石品位較高以及地表不能允許陷落的礦山，則可以選用上向水平填充法?；夭蓵r的方法步驟與平常的填充法大致是相同的，礦房一次膠結充填，為了方便在后期的底柱進行回采，需要在回采間柱的最先的2、3分層用膠結充填，這一點在運用上向水平充填法時，是需要著重注意的。

2.3崩落法

崩落法主要用于礦石的品位較低、且地表允許陷落的礦體，在鎢錫鉛鋅礦床中運用的比較多，其間柱為垂直扇形孔[2]。礦柱的爆破的時候，頂板會崩落，礦石則利用原礦房底部的結構在被覆蓋的巖石下得以放出。

3　回采中的具體安全措施

3.1檢測地壓

在礦柱回采中，會在某種程度上引發次生應力場，應力得以重新分配，上部覆蓋的巖石的應力會逐漸向四周的巖體轉移，使得應力在此過程中慢慢疊加，當所疊加的應力在某個時候超過了礦巖所能承受的最大限度時，那會讓巖石失去應有的穩定，導致巖石坍塌，從而增加事故發生的頻率。如此，在第一時間內掌握次生應力的具體變化的狀況，為分析巖石的結構提供有力的數據，方便采取處理的措施，同時保障采礦中的安全，對地壓進行監測是十分重要的。位移監測、應力監測和聲發射檢測是地壓監測最重要的三個方面。

3.1.1位移監測

巖石在一些外力的作用容易將其彈性和塑性改變，物質質點互相間的作用力是彈性性能的主要表現，在應力發生改變的同時物體也產生了變化，為了與此變化相適應，物體巖石之間也就會重新建立一種平衡，而在負荷消失后，質點突然產生位移，會強制回到先前沒有應力時的位置上去。

質點在空間格子中受到剪應力而發生位移導致了塑性的形成，晶體的格子在受到剪應力的作用后會發生形狀上的改變，當剪應力超過一定的數值之后，會發生兩種結果：①質點位置改變；②發生相似的晶體形變。雖說質點發生了位移，但質點所擁有的作用力是不變的，從而晶格沒有損害，塑性變形便得以保存下來。

巖體骨格的巖塊變形和結構變形是巖體變形的兩種形式，一般情況下巖塊變形是主要以彈性變形為主的，在總變形量中所占的比例是比較小的，相對來說結構面的變形所占比例較大，是粘塑性變形的重要部分。

收斂計和位移計是現在用于位移監測的最主要的工具，在監測地壓中發揮著重大的作用[3]。

3.1.2應力監測

應力監測主要是對地下工程內部、支襯結構間接觸應力和內部結構應力進行檢測。一般情況下主要使用應力計和壓力計。這兩種應力監測工具的種類是多樣的，有壓電式、電容式等，機械式壓力計在實際的工作中使用次數較多，為人們所常用。在地下工作，使用壓力盒時常常會遇到掩埋和鋪設的困難，從而在一定程度上影響了壓力盒的準確度和精準，不利于回采地正常進行。也正是由于此類現象的出現，目前對壓力計進行了進一步的開發和研究，提高了壓力計的精準度和靈活性。

3.1.3聲發射檢測

在外力的作用下，固體材料的內部的缺陷會在發生應力時集中起來，從而使破裂形成，在此時疊加的應變力也會在一瞬間釋放。隨著應變能力的釋放，這個過程中會產生中新的應力波，這便是聲發射。很多巖體的質地都是不均勻的，會有不同程度上的缺點，因此在當它們受到損害是會發生聲發射。應力級和巖石的聲發射有著正相關性，當巖體結構承受的負荷大，聲發射率高；結構遭到破壞時，聲發率會降低[4]。因此，在平常的工作中，應時刻對巖石的聲發射進行必要的檢測，防止巖石結構被破壞而導致回采時出現危險事件。

3.2加強鞏固措施

在回采時根據實際情況適當地加強鞏固措施，增加安全性。若是礦房用廢石充填時，可以選擇用灌漿對礦房進行加固，在前期所需的廢石進行膠結處理，使得人工礦柱得以形成。如此便能減少礦石的損害，還能提高回采時的安全性，保障人員安全。

3.3空區探測系統

為了給回采礦柱打下良好的基礎，用于井下巷道及空區精密探測的空區探測系統發揮了極大的作用，通過它精密的探測，可以在短時間內取得空區的實際邊界，為空區的回采創造了一定的條件[5]?？諈^探測系統是精確的炮孔處理和設計下，并且結合礦山的數據，將礦山資源得到最大程度上的回收，從而達到高效率回采礦山礦柱目的，實現在礦區高智能采礦的目標，加快空區場回采的步伐，為礦山企業創造了一個較為安全、有力的回采環境。

4　結束語

金屬礦山礦柱在回采時所面對的問題是比較多的，所需的技術也是較大的，本文主要是從回采中的技術和安全問題入手，并且結合實際情況，整理了一些具體的方法，對地下開采的礦山中空區的處理問題上具有明顯的指導意義，也有利于提高礦山企業的經濟效益，并且合理有效地利用和開發資源，對于緩解我國礦產資源緊缺的情況也是很有必要的。

[1]劉讓，程涌.金屬礦山礦柱回采技術及安全措施[J].科技信息，2011，11（09）：719.

[2]李占金.金屬礦山地下采空區處理方案的優化研究[J].2014，12（07）：112.

[3]朱永剛.地下礦山大型機械化開采安全管理技術研究[J].中南大學，2011，12（08）：124.

[4]趙智.高應力礦山安全高效采礦技術應用研究[J].武漢科技大學，2012，11（08）：134.

[5]周曉超.采空區頂板-礦柱系統協同作用研究[J].昆明理工大學，2013，12（07）：124.

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2015-9-2