礦柱回采簡介
礦柱回采是指對開采單元中的礦柱進行的回采工作。使用兩個回采步驟的采礦法時,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有關,也與礦體賦存要素、礦石和圍巖的穩固程度、礦石的品位和價值、以及地表是占允許陷落等因素有關,但選擇礦柱回采方法都應遵循下列原則:
(1)從回采礦房和礦柱的綜合效果出發;
(2)統一考慮采準、切割、回采和采空區處理;
(3)礦房回采后及時回采礦柱和處理采空區。
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線、集中管理和減少巷道維護費用[1] 。
礦柱回采礦房敞空時的礦柱回采
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間長的采場頂板下進行,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頂板后回采,從礦柱中將高品位部分采出。為了安全,對頂板和礦柱嚴密監控,快速地自上而下和由遠而近地后退回采、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,有條件時可采用遙控出礦設備。
2.留礦采礦法和階段礦房采礦法礦柱的回采
對薄和極薄礦體中的礦柱片淺孔爆破,對其他礦體中的礦柱,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,在空場狀態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場狀態下放完礦,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[2] 。
礦柱回采礦房已充填完時的礦柱回采
1.礦房已充填完時的頂柱和上階段底柱的回采
用空場采礦法、充填采礦法和崩落采礦法。用空場采礦法回采時、要求頂底柱礦巖穩固,上階段的膠結充填體或混凝土底柱強度足夠。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,構筑混凝土柱支護采場的人工頂板,回采下面分層時,將混凝土柱下面的礦石留作礦柱;
(2)將頂底柱當作一個分段用分段礦房采礦法回采。
用充填采礦法回采時,如果礦巖穩固性允許,則應盡量用上向分層充填采礦法回采,回采礦房的同時。將頂底柱一起回采完。根據頂底柱的礦巖穩固程度、分層而積和分層位置。按不同的采充循環回采分層;在采出分層礦石后對分層一次接頂充填;將一個分層劃分為幾個分區回采、對每個采出礦白后的分區一次接頂充填;將一個分層劃分為許多條進路回采,對每條采出礦石后的進路一次接頂充填。采用采充循環的原則是: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間越短、加強采場頂板管理,保證作業安全的主要措施是提高上階段礦房的充填體強度,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、控制充填滯后距離和時間,保證接頂充填質量,留點柱或用錨索加固等。如果頂底柱礦巖不穩固,用上向回采不能保證作業安全時,則用下向分層充填采礦法回采已充填完礦房的頂底柱。分層用平行或扇形進路回采。
用崩落采礦法回采已充填礦房的頂底柱,與回采間柱相同,但只用于礦房用非膠結充填的特殊情況下。回采方法可用分層崩落采礦法或分段崩落采礦法。
2.擴房已充填時間柱的回采
用空場采礦法回采時,要求間柱礦巖穩固、礦體規整、傾角適宜、以及養護28天的礦房膠結充填體的強度大于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礦房回采的工藝基本相同。但因礦柱的兩側均為充填體而需采取一些必要的技術措施,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,相鄰間柱不宜同時回采。用空場采礦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礦房用帶混凝土隔墻的非膠結充填時和當礦房雖用膠結充填,但因礦石或圍巖不夠穩定、礦體形態復雜或傾角較緩而不適合于用空場采礦法回采的情況。當礦巖比較穩固時用上向充填采礦法。其采充關系隨礦巖穩固程度而異,可按分層或進路充填。當礦巖不穩固因而允許暴露的面積很小時,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構參數需要根據礦石穩固性、間柱寬度和十式充填材料或崩落巖石的壓實程度等確定。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[3] 。
礦柱回采礦柱回采的發展趨勢
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固性較差,作業不安全,經濟效益和生產能力低,資源利用受影響。這就使一些礦山未及時回采礦柱。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構要素去回采。礦房和礦柱都用分段落礦階段礦房采礦法回采,事后膠結充填。充填體強度和自立性很好,暴露面自立高度可達200m。礦房和礦柱都在空場條件下放礦。一個礦柱的崩礦量高達130萬t。
礦柱回采的主要發展趨勢是:研究采場地壓規律,發展礦塊結構要素的計算技術,從提高礦塊開采總效果出發,合理確定礦房礦柱尺寸和開采工藝匹配,發展連續開采工藝,不留或不留臨時礦柱,發展空場下回采礦隴的頂板監控技術和遙控作業設備(如遙控鏟運機),堅持統籌安排、按比例及時回采礦柱,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,發展頂底柱和礦房連采的工藝,簡化充填礦房的頂底柱圍采過程,研究新的有效的回采工藝等[2] 。