矿柱回采简介
矿柱回采是指对开采单元中的矿柱进行的回采工作。使用两个回采步骤的采矿法时,矿柱矿量在中厚以下矿体中占矿块矿量的5%-20%,在中厚以下矿体中占20%-50%,甚至55%-60%,个别情况外,矿柱都在回采完矿房后回采。
矿柱回采方法与矿柱回采前矿房处于敞空或充填状态有关,也与矿体赋存要素、矿石和围岩的稳固程度、矿石的品位和价值、以及地表是占允许陷落等因素有关,但选择矿柱回采方法都应遵循下列原则:
(1)从回采矿房和矿柱的综合效果出发;
(2)统一考虑采准、切割、回采和采空区处理;
(3)矿房回采后及时回采矿柱和处理采空区。
以免矿柱因在地压作用下破坏而难回采,而且也利于缩短采掘作业线、集中管理和减少巷道维护费用[1] 。
矿柱回采矿房敞空时的矿柱回采
1.房柱采矿法和全面采矿法矿柱的回采
回采这类矿柱需要在暴露面积大和暴露时间长的采场顶板下进行,安全性较差。因此仅部分回采或不采,部分回采的方式是:间隔回采,在待采矿柱周围用木垛等支护顶板后回采,从矿柱中将高品位部分采出。为了安全,对顶板和矿柱严密监控,快速地自上而下和由远而近地后退回采、避免爆破损坏顶板和不同采矿柱,并使爆堆集中从而利于快速出矿,有条件时可采用遥控出矿设备。
2.留矿采矿法和阶段矿房采矿法矿柱的回采
对薄和极薄矿体中的矿柱片浅孔爆破,对其他矿体中的矿柱,用中深孔、深孔或药室爆破向敞空矿房落间柱、顶柱和上阶段底柱,在空场状态下或在崩落岩石覆盖下放矿。后一种放矿中的矿石损失率和矿石贫化率常高达40%-60%。因此,需从回采顺序和起爆顺序上减少这种放矿的比例,并在使用这种放矿时减少崩落矿岩接触面面积,在上阶段底柱上已堆积崩落岩石条件下,先爆破间柱和顶柱井在空场状态下放完矿,后爆破底柱。并在崩落岩石覆盖下放矿。与一起爆破这几种矿柱并在崩落岩石覆盖下放矿相比,在崩落岩石覆盖下放矿占的比例就小得多[2] 。
矿柱回采矿房已充填完时的矿柱回采
1.矿房已充填完时的顶柱和上阶段底柱的回采
用空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法。用空场采矿法回采时、要求顶底柱矿岩稳固,上阶段的胶结充填体或混凝土底柱强度足够。采用该法回采矿柱,有两种较好的回采方法:
(1)先用充填采矿法回采顶柱,然后用房柱采矿法回采底柱,回采上面分层时,构筑混凝土柱支护采场的人工顶板,回采下面分层时,将混凝土柱下面的矿石留作矿柱;
(2)将顶底柱当作一个分段用分段矿房采矿法回采。
用充填采矿法回采时,如果矿岩稳固性允许,则应尽量用上向分层充填采矿法回采,回采矿房的同时。将顶底柱一起回采完。根据顶底柱的矿岩稳固程度、分层而积和分层位置。按不同的采充循环回采分层;在采出分层矿石后对分层一次接顶充填;将一个分层划分为几个分区回采、对每个采出矿白后的分区一次接顶充填;将一个分层划分为许多条进路回采,对每条采出矿石后的进路一次接顶充填。采用采充循环的原则是:分层即上阶段矿房底越近,使未充填的空间越小以从充填滞后采出的时间越短、加强采场顶板管理,保证作业安全的主要措施是提高上阶段矿房的充填体强度,使其允许水平暴露的面积满足回采底柱的需要:正确选定分层采充循环、控制充填滞后距离和时间,保证接顶充填质量,留点柱或用锚索加固等。如果顶底柱矿岩不稳固,用上向回采不能保证作业安全时,则用下向分层充填采矿法回采已充填完矿房的顶底柱。分层用平行或扇形进路回采。
用崩落采矿法回采已充填矿房的顶底柱,与回采间柱相同,但只用于矿房用非胶结充填的特殊情况下。回采方法可用分层崩落采矿法或分段崩落采矿法。
2.扩房已充填时间柱的回采
用空场采矿法回采时,要求间柱矿岩稳固、矿体规整、倾角适宜、以及养护28天的矿房胶结充填体的强度大于1-4MPa,可用房柱采矿法、留矿采矿法或阶段矿房采矿法回采。使用这些采矿法回采间柱的工艺与用于对矿房回采的工艺基本相同。但因矿柱的两侧均为充填体而需采取一些必要的技术措施,如:在靠近充填体处注意炮孔布置和装药量,以防破坏充填体,相邻间柱不宜同时回采。用空场采矿法采出间柱后多用水砂或废石一次充填。
充填采矿法回采间柱适用于当矿房用带混凝土隔墙的非胶结充填时和当矿房虽用胶结充填,但因矿石或围岩不够稳定、矿体形态复杂或倾角较缓而不适合于用空场采矿法回采的情况。当矿岩比较稳固时用上向充填采矿法。其采充关系随矿岩稳固程度而异,可按分层或进路充填。当矿岩不稳固因而允许暴露的面积很小时,可用下向分层充填采矿法或方框支架充填采矿法回采。
分层崩落采矿法分段崩落采矿法回采间往适用于矿房用千式充填或矿房堆满崩落岩石的情况。这些崩落采矿法的结构参数需要根据矿石稳固性、间柱宽度和十式充填材料或崩落岩石的压实程度等确定。以便降低矿石损失与贫化等。崩落采矿法间采间柱不能用于地表不允许陷落的情况[3] 。
矿柱回采矿柱回采的发展趋势
与矿房回采的开采条件相比,在总体上,矿柱回采的开采条件差,主要是矿石承受支撑压力的稳固性较差,作业不安全,经济效益和生产能力低,资源利用受影响。这就使一些矿山未及时回采矿柱。澳大利亚的芒特艾萨矿从1979年起,将矿房和矿柱布置成蛋格式,将矿房和矿柱也作为同等重要的结构要素去回采。矿房和矿柱都用分段落矿阶段矿房采矿法回采,事后胶结充填。充填体强度和自立性很好,暴露面自立高度可达200m。矿房和矿柱都在空场条件下放矿。一个矿柱的崩矿量高达130万t。
矿柱回采的主要发展趋势是:研究采场地压规律,发展矿块结构要素的计算技术,从提高矿块开采总效果出发,合理确定矿房矿柱尺寸和开采工艺匹配,发展连续开采工艺,不留或不留临时矿柱,发展空场下回采矿陇的顶板监控技术和遥控作业设备(如遥控铲运机),坚持统筹安排、按比例及时回采矿柱,采取综合措施、完善大量崩落回采矿柱的工艺、降低矿石损失和贫化,发展顶底柱和矿房连采的工艺,简化充填矿房的顶底柱围采过程,研究新的有效的回采工艺等[2] 。