礦柱回采

1.房柱采礦法和全面采礦法礦柱的回采

回采這類礦柱需要在暴露面積大和暴露時(shí)間長(zhǎng)的采場(chǎng)頂板下進(jìn)行，安全性較差。因此僅部分回采或不采，部分回采的方式是：間隔回采，在待采礦柱周圍用木垛等支護(hù)頂板后回采，從礦柱中將高品位部分采出。為了安全，對(duì)頂板和礦柱嚴(yán)密監(jiān)控，快速地自上而下和由遠(yuǎn)而近地后退回采、避免爆破損壞頂板和不同采礦柱，并使爆堆集中從而利于快速出礦，有條件時(shí)可采用遙控出礦設(shè)備。

2.留礦采礦法和階段礦房采礦法礦柱的回采

對(duì)薄和極薄礦體中的礦柱片淺孔爆破，對(duì)其他礦體中的礦柱，用中深孔、深孔或藥室爆破向敞空礦房落間柱、頂柱和上階段底柱，在空?qǐng)鰻顟B(tài)下或在崩落巖石覆蓋下放礦。后一種放礦中的礦石損失率和礦石貧化率常高達(dá)40%-60%。因此，需從回采順序和起爆順序上減少這種放礦的比例，并在使用這種放礦時(shí)減少崩落礦巖接觸面面積，在上階段底柱上已堆積崩落巖石條件下，先爆破間柱和頂柱井在空?qǐng)鰻顟B(tài)下放完礦，后爆破底柱。并在崩落巖石覆蓋下放礦。與一起爆破這幾種礦柱并在崩落巖石覆蓋下放礦相比，在崩落巖石覆蓋下放礦占的比例就小得多 。

與礦房回采的開采條件相比，在總體上，礦柱回采的開采條件差，主要是礦石承受支撐壓力的穩(wěn)固性較差，作業(yè)不安全，經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)能力低，資源利用受影響。這就使一些礦山未及時(shí)回采礦柱。澳大利亞的芒特艾薩礦從1979年起，將礦房和礦柱布置成蛋格式，將礦房和礦柱也作為同等重要的結(jié)構(gòu)要素去回采。礦房和礦柱都用分段落礦階段礦房采礦法回采，事后膠結(jié)充填。充填體強(qiáng)度和自立性很好，暴露面自立高度可達(dá)200m。礦房和礦柱都在空?qǐng)鰲l件下放礦。一個(gè)礦柱的最大崩礦量高達(dá)130萬t。

礦柱回采的主要發(fā)展趨勢(shì)是：研究采場(chǎng)地壓規(guī)律，發(fā)展礦塊結(jié)構(gòu)要素的計(jì)算技術(shù)，從提高礦塊開采總效果出發(fā)，合理確定礦房礦柱尺寸和開采工藝匹配，發(fā)展連續(xù)開采工藝，不留或不留臨時(shí)礦柱，發(fā)展空?qǐng)鱿禄夭傻V隴的頂板監(jiān)控技術(shù)和遙控作業(yè)設(shè)備(如遙控鏟運(yùn)機(jī))，堅(jiān)持統(tǒng)籌安排、按比例及時(shí)回采礦柱，采取綜合措施、完善大量崩落回采礦柱的工藝、降低礦石損失和貧化，發(fā)展頂?shù)字偷V房連采的工藝，簡(jiǎn)化充填礦房的頂?shù)字鶉蛇^程，研究新的有效的回采工藝等 。2100433B

礦柱回采是指對(duì)開采單元中的礦柱進(jìn)行的回采工作。使用兩個(gè)回采步驟的采礦法時(shí)，礦柱礦量在中厚以下礦體中占礦塊礦量的5%-20%，在中厚以下礦體中占20%-50%，甚至55%-60%，個(gè)別情況外，礦柱都在回采完礦房后回采。

礦柱回采方法與礦柱回采前礦房處于敞空或充填狀態(tài)有關(guān)，也與礦體賦存要素、礦石和圍巖的穩(wěn)固程度、礦石的品位和價(jià)值、以及地表是占允許陷落等因素有關(guān)，但選擇礦柱回采方法都應(yīng)遵循下列原則：

(1)從回采礦房和礦柱的綜合效果最優(yōu)出發(fā)；

(2)統(tǒng)一考慮采準(zhǔn)、切割、回采和采空區(qū)處理；

(3)礦房回采后及時(shí)回采礦柱和處理采空區(qū)。

以免礦柱因在地壓作用下破壞而難回采，而且也利于縮短采掘作業(yè)線、集中管理和減少巷道維護(hù)費(fèi)用 。

1.礦房已充填完時(shí)的頂柱和上階段底柱的回采

用空?qǐng)霾傻V法、充填采礦法和崩落采礦法。用空?qǐng)霾傻V法回采時(shí)、要求頂?shù)字V巖穩(wěn)固，上階段的膠結(jié)充填體或混凝土底柱強(qiáng)度足夠。采用該法回采礦柱，有兩種較好的回采方法：

(1)先用充填采礦法回采頂柱，然后用房柱采礦法回采底柱，回采上面分層時(shí)，構(gòu)筑混凝土柱支護(hù)采場(chǎng)的人工頂板，回采下面分層時(shí)，將混凝土柱下面的礦石留作礦柱；

(2)將頂?shù)字?dāng)作一個(gè)分段用分段礦房采礦法回采。

用充填采礦法回采時(shí)，如果礦巖穩(wěn)固性允許，則應(yīng)盡量用上向分層充填采礦法回采，回采礦房的同時(shí)。將頂?shù)字黄鸹夭赏?。根?jù)頂?shù)字牡V巖穩(wěn)固程度、分層而積和分層位置。按不同的采充循環(huán)回采分層；在采出分層礦石后對(duì)分層一次接頂充填；將一個(gè)分層劃分為幾個(gè)分區(qū)回采、對(duì)每個(gè)采出礦白后的分區(qū)一次接頂充填；將一個(gè)分層劃分為許多條進(jìn)路回采，對(duì)每條采出礦石后的進(jìn)路一次接頂充填。采用采充循環(huán)的原則是：分層即上階段礦房底越近，使未充填的空間越小以從充填滯后采出的時(shí)間越短、加強(qiáng)采場(chǎng)頂板管理，保證作業(yè)安全的主要措施是提高上階段礦房的充填體強(qiáng)度，使其允許水平暴露的面積滿足回采底柱的需要：正確選定分層采充循環(huán)、控制充填滯后距離和時(shí)間，保證接頂充填質(zhì)量，留點(diǎn)柱或用錨索加固等。如果頂?shù)字V巖不穩(wěn)固，用上向回采不能保證作業(yè)安全時(shí)，則用下向分層充填采礦法回采已充填完礦房的頂?shù)字７謱佑闷叫谢蛏刃芜M(jìn)路回采。

用崩落采礦法回采已充填礦房的頂?shù)字c回采間柱相同，但只用于礦房用非膠結(jié)充填的特殊情況下?；夭煞椒捎梅謱颖缆洳傻V法或分段崩落采礦法。

2.擴(kuò)房已充填時(shí)間柱的回采

用空?qǐng)霾傻V法回采時(shí)，要求間柱礦巖穩(wěn)固、礦體規(guī)整、傾角適宜、以及養(yǎng)護(hù)28天的礦房膠結(jié)充填體的強(qiáng)度大于1-4MPa，可用房柱采礦法、留礦采礦法或階段礦房采礦法回采。使用這些采礦法回采間柱的工藝與用于對(duì)礦房回采的工藝基本相同。但因礦柱的兩側(cè)均為充填體而需采取一些必要的技術(shù)措施，如：在靠近充填體處注意炮孔布置和裝藥量，以防破壞充填體，相鄰間柱不宜同時(shí)回采。用空?qǐng)霾傻V法采出間柱后多用水砂或廢石一次充填。

充填采礦法回采間柱適用于當(dāng)?shù)V房用帶混凝土隔墻的非膠結(jié)充填時(shí)和當(dāng)?shù)V房雖用膠結(jié)充填，但因礦石或圍巖不夠穩(wěn)定、礦體形態(tài)復(fù)雜或傾角較緩而不適合于用空?qǐng)霾傻V法回采的情況。當(dāng)?shù)V巖比較穩(wěn)固時(shí)用上向充填采礦法。其采充關(guān)系隨礦巖穩(wěn)固程度而異，可按分層或進(jìn)路充填。當(dāng)?shù)V巖不穩(wěn)固因而允許暴露的面積很小時(shí)，可用下向分層充填采礦法或方框支架充填采礦法回采。

分層崩落采礦法分段崩落采礦法回采間往適用于礦房用千式充填或礦房堆滿崩落巖石的情況。這些崩落采礦法的結(jié)構(gòu)參數(shù)需要根據(jù)礦石穩(wěn)固性、間柱寬度和十式充填材料或崩落巖石的壓實(shí)程度等確定。以便降低礦石損失與貧化等。崩落采礦法間采間柱不能用于地表不允許陷落的情況 。

在理想的狀態(tài)下，間柱、頂?shù)字幕夭墒┕?yīng)與礦房回采同步，以保證在礦房回采結(jié)束后，及時(shí)回收礦柱。但在實(shí)際生產(chǎn)中，由于關(guān)系到生產(chǎn)的接續(xù)、生產(chǎn)安全及人員短缺等問題，往往是礦柱回收滯后于礦房的回采。由于礦柱回采的滯后，當(dāng)?shù)V房?jī)?nèi)的礦石出空后，礦柱就成為安全隱患，這時(shí)如果不及時(shí)進(jìn)行頂?shù)字伴g柱回采施工，極易出現(xiàn)安全事故。在爆破順序上，如果間柱的爆破遲于頂?shù)字?，必然?dǎo)致巖石混入率加大，影響回收質(zhì)量和回采率，因此間柱、頂?shù)字谋剖┕ひ瑫r(shí)進(jìn)行。

為保證絕對(duì)安全，對(duì)于淺孔留礦法頂?shù)字幕厥帐┕?yīng)該與淺孔采礦同步，否則在礦房采礦結(jié)束后對(duì)頂?shù)字M(jìn)行回采施工，使人員在采空區(qū)上部作業(yè)，存在極大的安全隱患。因此，在進(jìn)行人行天井施工的同時(shí)，須進(jìn)行間柱回采施工；在礦塊進(jìn)行切割與淺孔采礦的同時(shí)，進(jìn)行頂?shù)字幕夭墒┕?。這樣，在淺采結(jié)束后，就可以對(duì)間柱與頂?shù)字瑫r(shí)進(jìn)行爆破落礦，從而避免了人員在空區(qū)上部作業(yè)，保證施工安全。同時(shí)，這種回采順序不僅能有效地保證出礦產(chǎn)量，更保證了礦石質(zhì)量。

國(guó)外金屬礦山應(yīng)用房柱法回采比較多。原蘇聯(lián)的馬格涅季特鐵礦礦山工業(yè)場(chǎng)和高山機(jī)械廠在地下有6000多萬噸的保安礦柱儲(chǔ)量，回采使用的采礦方法是房柱法嗣后膠結(jié)充填，這樣既能夠保證工業(yè)場(chǎng)地穩(wěn)定，同時(shí)也能成功回采保安礦柱；前蘇聯(lián)茲良洛夫礦在殘留礦柱的二次回采上使用的是振動(dòng)出礦技術(shù)，房間礦柱和頂柱向采空的礦房崩落，同時(shí)振動(dòng)放礦機(jī)出礦，這會(huì)有益于對(duì)殘留礦柱的回采；美國(guó)馬格蒙特礦為了對(duì)礦柱中的高品位礦石成功回采，采取了錯(cuò)索支撐保護(hù)大約27m的礦房跨度；墨西哥的格雷羅礦則同時(shí)回采礦柱和進(jìn)行采空區(qū)充填作業(yè)，最終成功回收得到高品位礦石；加拿大湯普森礦也取得一定的成果，垂直礦塊采礦法（VBM）被使用，進(jìn)行對(duì)房間礦柱大量崩礦回收，并且采用圓木假頂護(hù)頂；羅德礦，地處加拿大，采用圓木假頂護(hù)頂，在高應(yīng)力錯(cuò)索支撐的護(hù)頂?shù)谋Ｗo(hù)之下，回收礦柱頂柱，創(chuàng)造了一個(gè)非常安全的作業(yè)環(huán)境。

日本在礦往回采的安全管理研究上同樣作了許多工作，分析回采礦柱及圍巖的相關(guān)有限元分析結(jié)果，在礦柱回采中，對(duì)殘留礦柱及空區(qū)圍巖兩者周圍的壓力及變形進(jìn)行多次監(jiān)測(cè)，使用的主要監(jiān)測(cè)裝置有：位移計(jì)、壓力盒及聲發(fā)射裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，再根據(jù)得到的數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，放入礦山生產(chǎn)指導(dǎo)工作中；俄羅斯研究者在西賓斯克憐礦高水平構(gòu)造應(yīng)力礦區(qū)關(guān)于有沖擊地壓危險(xiǎn)的礦塊礦柱回采方面也收獲了一定的寶貴成果，比如如何合理正確的選擇礦塊及礦柱的分布位置、推進(jìn)方向、進(jìn)行局部卸載、設(shè)置合理的卸壓區(qū)及加強(qiáng)必要的支護(hù)等。圖1是國(guó)外一些礦山充填礦房及其礦柱回采概括。

我國(guó)有許多擁有多年開采歷史的礦山，不同種類礦床采用了不同回采礦柱方法，提供了有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)參考。開采緩傾斜及傾斜中厚礦體方面，貴州隸礦、荊襄劉沖磯礦、新冶銅礦等采用人工巖柱支撐法，回采礦房?jī)?nèi)礦柱，并用中深孔或淺眼來抽采局部礦柱等方式來回采全面法、房柱法的礦塊礦柱，從而極大地增加了礦床回采率。其中貴州萬山礦區(qū)效果顯著，隸礦回采率高達(dá)95%。厚礦體開采中，獅子山銅礦、銅官山銅礦、壽王墳銅礦、大吉山鶴礦、赤馬山銅礦等十幾個(gè)大中型礦山在回采礦柱上大量采用崩落法，回收得到大量礦柱，為完善礦床開采順序，實(shí)現(xiàn)采礦計(jì)劃有著重要意義，并提供了寶貴的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

上個(gè)世紀(jì)五十年代，銅官山鋼礦為了更好的提高礦柱的回采率隊(duì)及回采強(qiáng)度而采用有底柱分段崩落法回采礦塊間柱和頂?shù)字?。從走十年代開始，礦柱回采中開始應(yīng)用充填法。凡口鉛巧礦回收間柱及頂?shù)字鶗r(shí)采用尾砂礦柱；柏坊銅礦在由于具備復(fù)雜的采礦技術(shù)條件和較大巖層壓力，所W使用了膠結(jié)充填法來回采礦柱；銅山銅礦為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)露天采礦場(chǎng)的目的，在礦柱回收上采用膠結(jié)礦柱，在礦房回收上使用尾砂礦柱的方式。金川鎮(zhèn)礦則在下向分層膠結(jié)礦柱的應(yīng)用上取得一定的成功。圖2是國(guó)內(nèi)一些礦山用空?qǐng)龇ɑ夭沙涮畹V房間柱的簡(jiǎn)況。

可以看出，國(guó)內(nèi)普遍使用上向膠結(jié)充填法進(jìn)行礦柱的回采。

在礦田之間、露天開采與地下開采之間所留的隔離礦柱的總稱。留設(shè)境界礦柱的且的是防止相鄰區(qū)域不受采空區(qū)周圍高應(yīng)力的影響，使各區(qū)域能獨(dú)立面安全地開采白它的尺寸隨礦巖性質(zhì)，構(gòu)造發(fā)育程度，礦體賦存條件、開采深度、開拓和采礦方法，地壓控制技術(shù)、回采工藝和管理水平而變化、一般由設(shè)計(jì)者對(duì)這些因素進(jìn)行綜合分析后，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定 。