缓倾斜～倾斜中厚矿体超大盘区高强度开采技术

来源：矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录（第五批）

一、技术类型

   金属矿山高效采矿技术。

二、适用范围

    适用于缓倾斜～倾斜中厚难采矿体开采。

三、技术内容

（一）基本原理

    采用理论分析与工业试验参数量化耦合，进行方案优选，并用数值模拟进行采场结构参数优化，终选超大盘区点柱式上向分层充填采矿法，在采场中留设点柱和充填体进行地压管理，根据能量平衡分析计算充填体质量参数，并将传统倾斜运搬方式转变成水平运搬方式，大大提高了生产效率。

（二）关键技术

1. 基于回采方案经济技术分析的模糊理论评判，优于传统方案初选的定性和定量结合研究分析方法；

2. 建立了基于三维显式有限差分的矿山开采数值计算模型，能准确模拟矿岩体的屈服、塑性流动直至大变形的问题，追踪矿岩体在达到强度极限或屈服极限时发生的力学行为，进而进行矿体安全回采的三维动态实时模拟分析；

3. 缓倾斜～倾斜中厚矿体在复杂矿岩条件和周边环境影响下的安全经济回采技术；

4. 基于数值模拟计算和现实理论结合的采场顶板暴露面积与点柱尺寸的量化耦合技术；

5. 矿体回采引起的围岩能释放与充填体弹性比能相适应的采场充填体强度计算和质量控制；

6. 盘区点柱式回采条件下缓倾斜~倾斜上盘围岩和层状顶板的安全控制技术。

（三）工艺流程

    将矿体分成几个规则的盘区，以盘区为采矿单元。自盘区巷道一侧开始垂直盘区巷道向另一侧全面回采，回采作业在暴露的顶板下进行。为了支撑回采空间的顶板，空场内按一定的间距留有不能回收的规则的点式矿柱。回采至一定厚度后，进行一层尾砂胶结充填，并留有足够的回采空间，充填体凝固后，再进行下一循环采矿。如果顶板局部不太稳固时，辅以锚杆加固。

图1  盘区点柱式机械化上向水平充填法标准图

四、主要技术指标

1. 盘区生产能力1080t/d；

2. 千吨采切比减少了15%-20%，采切比仅为3.06m/kt；

3. 矿石损失率为13.03%；

4. 矿石贫化率控制在6%。

五、典型实例及成效

    本项开采技术，在山东矿业有限公司苍山铁矿全面推广应用，通过四年的实践证明，成功解决了矿山开采难题，同时矿山生产能力及生产效率均有了较大提高。苍山铁矿通过大盘区布置，采用斜坡道代替传统上向分层充填法分段平巷，节省了下盘分段沿脉平巷800m，单盘区减少巷道掘进费用投资400万元；2011年，在形成的开采盘区较少情况下实现矿山产量150万t，回收率达到85%，贫化率6%，获得经济效益11424万元；2012年，通过数值模拟及现场试验，将点柱尺寸由原来的5m×5m减小到4m×4m，顶板暴露面积由400㎡增到到500㎡，总体回收率比2011年提高了2个百分点。开采规模达到180万t，回收率达到87%，贫化率6%，获得经济效益6639万元；2013年，通过开采技术，废石全部不出坑回填至井下，节省废石运输成本，废石堆场占地成本约780万元。同时开采规模达到200万t，回收率达87%，贫化率6%，获得经济效益5521万元；2014年，矿山实现稳产，开采规模达到200万t，回收率87%，贫化率6%，获得经济效益1527万元。

六、推广前景

     该技术成果极大地促进了我国“三下”压覆资源规模化开采、矿产资源高效利用、节能减排和绿色开采等矿山开采 的科技进步，提高了矿床开采的技术经济指标，大大节约了矿山资源开发的投资成本。通过创新开采技术的应用，采用废石和尾砂充填采空区，基本实现了废石不出坑、尾砂全充填至井下的绿色开采，为企业创造了巨大的经济效益、社会效益和环境效益。我国金属矿山90%以上的矿体赋存分散、复杂，开采规模较小，缓倾斜～倾斜中厚矿体大盘区高强度开采技术为此类难采矿山可持续发展提供了技术支撑，具有广泛的推广应用前景。