横撑支柱采矿法

冶金工程术语

横撑支柱采矿法在回采过程中，于上下盘之间架设横撑支柱，既做工作平台，又起支撑围岩作用。工作面逆倾斜成梯段向上推进，浅眼落矿。爆破前拆除工作平台，采落的矿石靠自重滚向漏斗口放出。但此法因坑木消耗大，劳动生产率低，安全条件差，《国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第一批）的通知》【2013】101号已禁止使用横撑支柱采矿法。

简介

对于急倾斜的薄、中厚以下矿体通常采用留矿法开采，特别是下盘接触面有利于自重放矿的矿体中使用广泛。由于留矿采矿法具有结构及生产工艺简单，管理方便，可利用矿石自重放矿，采准工程量小等特点，在有色金属矿山中得到了广泛的应用，约38%的矿石是用这种方法开采的。

在应用留矿采矿法采矿的过程中，有的矿体上盘围岩破碎，围岩发生片帮、冒落，留矿不能防止围岩片落，导致矿石贫化及漏斗堵塞。特别是随着放矿的进行，围岩的暴露面积逐渐增加。这种情况会愈加严重。为降低贫化，国内有的矿山采用了锚网支护来处理此类矿房，但存在成本高、工程量大、工艺复杂等问题。实践证明，在采场架设横撑支柱能有效。

矿柱回采和采空区处理使用空场采矿法应注意及时回采矿柱和处理采空区。因随采矿工作的进展，采空区面积不断扩大，地压也不断增加，所留矿柱受风化影响及长时受载，强度逐渐降低，最后可能导致矿柱破坏和围岩大面积垮落，产生强大的空气冲击波和地压活动，危及人身、设备及井巷的安全（见采场地压）。

可用大爆破法、充填法和密闭法处理采空区。低价矿石用大爆破法。在矿柱和围岩中钻深孔或掘爆破硐室，用微差爆破同时崩落矿柱和围岩，填充采空区。矿石在覆盖废石下放出，效率高，成本低，但矿石损失和贫化大，通常仅能回收矿柱矿量的50%左右。高价矿石或地表不允许崩落时，用充填法处理采空区。用废石或水砂充填矿房时，一般采用分段崩落法回采矿柱；用胶结料充填矿房时，可用空场法或充填法回采矿柱。离主要矿体较远，围岩又允许崩落的孤立盲矿体，可用封闭法处理采空区，即在通往生产区的所有巷道内，构筑坚固的密闭墙，将采空区封闭，任其自然垮落。

地质情况及开采技术条件

某金矿矿体倾角均在60°以上，属于急倾斜矿体；矿体厚度为0．63—5．47 m，属极薄至中厚矿体；矿体节理裂隙发育，以张性节理为主，局部节理闭合；矿体的顶、底板围岩主要为黑云母变粒岩，或变粒岩夹云母石英片岩，局部为糜棱岩或(弱)硅化(轻)碎裂岩；金矿体所处的脆一韧性剪切带由糜棱岩、构造角砾岩、碎裂岩、碎斑岩、碎粒岩、碎粉岩等组成。矿区内原有的民采采坑内均发现有严重的片帮现象。

矿石主要为半自形、他形粒状结构、压碎粒状结构；以块状构造、条带状构造为主要构造，还有细脉一网脉状构造、角砾状构造、蜂窝状构造。

矿体围岩主要为黑云母变粒岩，或变粒岩夹云母石英片岩，局部为靡棱岩或(弱)硅化(轻)碎裂岩一般不破碎，完整性好，蚀变程度低，矿体与围岩的界线比较清楚，易于区别矿体的夹石主要是含矿剪切带内的碎裂程度较低、黄铁矿化硅化较弱的变粒岩(或片岩)透镜体，台量或出现几率一般很小矿床主要含水层的富水性弱，主要矿体位于当地侵蚀基准面以下，矿坑不能自然排水，但地表水不构成矿床充水因索，地下水补给条件差故矿床的水文地质条件简单；矿床由层状和块状岩娄组成。岩性较复杂，备类结构面较发育，且矿体赋存于破碎带中，但岩石强度普遍较高。破碎带地下水不活跃。岩体稳定性一般较好，一般不易发生矿山工程地质问题。仅局部破碎带泥化强烈，岩体稳定性较差故矿床的工程地质条件简单一中等；矿床开采可造成局部地面变形破坏，但不易导致严重的地质灾害矿石中的有害组分的分解可能会造成水土污染。

采矿方法的选择

为使企业取得较好的经济效益，必须选择应用合理的采矿方法，高教，快速、安全地采出矿石该金矿届极薄至中厚的急倾斜矿体，适用于留矿法开采针对原有的民束秉坑内均出现严重片帮的情况，为竹约成本，考虑架设横撑支柱支护围岩该方案的适用条件、采矿过程与传统留矿法基本一致。主要的区别在于增加了采场围岩的支护传统留矿法在采场的回采过程。对围岩没有支护，若围岩片帮严重。则会增加采场的贫化率，影响采矿怍业的安全，影响采矿速度因此，横撑支柱留矿法应用于该金矿中，减少矿石贫化率，保证作业安全。

矿块结构及回采工艺

1矿块结构

矿块均沿矿体走向布置．长度50 m，中段高度为40 m．宽度为矿体厚度，两矿块问留宽为6 m的问柱；矿块为平底结构，不设底柱；顶柱厚度3—5 m。

2采准切割

运输平巷：采用脉外采准，在矿体的下盘8-10 m处布置装矿运输平巷运输平巷遭布置在含金脆韧性剪切带外，这样有利于运输平巷的稳定，减少巷道围岩的支护随着回采工作的进行，维护后的平巷作为下阶段回风和安全出口。

行人通风天井：布置在闻柱中间，开在运输平巷的穿脉内。天井断面规格2 0 x2 0 m2．每隔5 m开凿人行联络巷通往采场，栗场两端的人行联络巷应错开布置。

天井施工工艺采用普通法掘进天井．每掘进循环需架设一次凿岩工作台并随掘进工作面向上推进．每隔6—8 m．需移动一次安全棚，与此同时，还要安设梯子问底部结构的布置：主要采用平底式进路出矿的底部结构切割拉底工程：包括出矿进路、拉底巷道等。

3回采工作

矿块回采顺序：矿房内描矿体倾斜方向自下而上进行。

1)落矿：采用分层回采，分层高度1 0—1 2 m，回采工作两呈长梯段布置， YSP45型凿岩机向上凿岩。

2)支柱：每次爆破后．用直径18cm以上的松木。迎山角进行支柱，底靖要挖柱窝。井埋上衅矿石。防止放炮冲坏，支柱位置正对采矿赫斗问距中点(即漏斗脊点)，垂线支撑。以免影响放矿为保证支柱质量的可靠，两横撑之间可加一立柱，立支柱与横撑成碗口接台，一般一根横撑可以负担4—6 m2的暴露面积。

3)放矿完成支柱后，只放出二分之一左右的崩落矿石，使采场内留矿面与阐采工作面保留1. 8-2．0 m的工作空间．当矿房内各分层的矿石全部采完后，通过出矿进路将留存在矿房内的矿石全部放出。

4)装矿：在矿房装矿平巷内通过装岩机进行装矿，沿矿体走向，每隔5—8 m设置一条矿房装矿平巷。

4空区管理及矿柱回收

采空区一般不处理，回采结束后，对采空区进行封闭，任其自然崩落。顶柱可在采完矿房后打浅孔一次崩落回收。如需回收间柱，则顶柱与间柱同次分段爆破，先崩间柱，后崩顶柱。

应用评价

横撑支柱采矿法在类似地质条件下与其他采矿方法比较，优缺点如下。

1优点

1)采掘效率高，产量大；

2)矿柱回收率可达90%以上；

3)减少采场的矿石贫化率，提高了出矿品位；

4)不易发生安全事故，减少围岩出现片帮事故的几率，保证采场作业的安全。

2缺点

1)横撑支柱留矿法要求放矿均匀，以免矿石在不均匀放矿时产生水平推力，使横撑脱落。

2)此法需要大量的木材，坑木消耗量较大。

《国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第一批）的通知》【2013】101号已禁止使用横撑支柱采矿法。

总结

横撑支柱留矿法，最大的优点在于极大减少了围岩片帮事故的发生，降低了矿石的贫化率，提高了出矿品位，从而减少了选矿费用，取得了较好的经济效益。随着分层回采推进，横撑支柱大部分可以回收。该方法将传统的留矿采矿法的漏斗底部结构改成平底进路出矿结构，提高了采矿工艺的机械化水平，变普通漏斗的漏斗电耙巷道出矿为装岩机平底进路式出矿，减轻了工人劳动强度，使矿块出矿效率得到明显提高。但由于其木材易腐败，易引发火灾等缺点，《国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第一批）的通知》【2013】101号已禁止使用横撑支柱采矿法。

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