蔡振東

（赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024039）

礦產(chǎn)資源作為社會(huì)發(fā)展進(jìn)步過(guò)程中的重要能源，是維系整個(gè)社會(huì)的基礎(chǔ)。近年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平有了顯著性的提高。我國(guó)是重工業(yè)大國(guó)，每年的礦產(chǎn)資源消耗量相當(dāng)巨大，但是隨著對(duì)于礦產(chǎn)資源的不斷開(kāi)發(fā)，我國(guó)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量有了明顯下降，為了滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求，就要在礦山工程應(yīng)用先進(jìn)的采礦方法，不僅能夠有效地提升礦山工程的采礦效率和采礦總量，還能夠降低礦山工程施工對(duì)于周圍自然環(huán)境造成的破壞。本文首先對(duì)礦山工程中的房柱采礦法進(jìn)行了闡述，并且對(duì)礦山工程中房柱采礦法進(jìn)行了一定的介紹，然后對(duì)房柱采礦法的結(jié)構(gòu)參數(shù)和采場(chǎng)地壓進(jìn)行了分析，最后探討了房柱采礦法中的回采工作。

1 礦山采礦法

從目前來(lái)看，在礦山工程開(kāi)采的過(guò)程中，由于采礦設(shè)備、采礦技術(shù)過(guò)于陳舊落后，相應(yīng)等工作環(huán)境條件較差，所以主要使用巷采式空?qǐng)霾傻V法對(duì)礦山進(jìn)行開(kāi)采。這種采礦法主要是指在采場(chǎng)中間分布比較連續(xù)，而且中間也沒(méi)有礦柱分布，一般采場(chǎng)的高度在五米到十五米左右，分層的高度則不等，而且在實(shí)際的采礦工作中間兩層會(huì)存在十米到二十米不等高的采空區(qū)，沒(méi)有運(yùn)輸巷道，再采場(chǎng)的采空區(qū)中能夠使鏟運(yùn)機(jī)等運(yùn)輸車輛直接進(jìn)入，在所有類型的隧道挖掘回采中，也不用對(duì)礦方和礦柱進(jìn)行劃分，采場(chǎng)建設(shè)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，因此這種采礦技術(shù)比較容易掌握。

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦山工程中引進(jìn)了更為先進(jìn)的采礦方法，這就是房柱采礦法，這也是目前礦山工程中應(yīng)用最為普遍的方法，這種采礦方法對(duì)于結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇更加地保守。目前，受到礦山工程施工區(qū)域內(nèi)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)以及礦山開(kāi)采土地地質(zhì)條件的影響下，礦山工程在開(kāi)采過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)安全事故，一旦發(fā)生礦難，就會(huì)導(dǎo)致礦山工程施工人員的巨大傷亡，給礦山開(kāi)采企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)在社會(huì)上造成不利的影響，因此說(shuō)，為了提高礦山工程施工的安全系數(shù)和穩(wěn)定性，使礦產(chǎn)資源的開(kāi)采率大大提升，就要在礦山工程開(kāi)采過(guò)程中確定合理的房柱式開(kāi)采參數(shù)的有限元數(shù)值模擬方法，當(dāng)?shù)V山工程開(kāi)采進(jìn)行到一定的程度時(shí)，就要對(duì)采空區(qū)內(nèi)的采場(chǎng)地壓進(jìn)行控制。

2 礦山工程中的房柱采礦法

2.1 房柱采礦法的特點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)，房柱采礦法經(jīng)常用在傾斜度較高或是開(kāi)采水平較難的礦山中，其主要有三個(gè)方面的特點(diǎn)，具體如下。首先來(lái)說(shuō)，房柱采礦法在分礦快的基礎(chǔ)上，需要與礦柱進(jìn)行交替開(kāi)采和布置，為了對(duì)采礦區(qū)頂板巖體進(jìn)行支持，還需要在離開(kāi)房間回采礦對(duì)煤柱進(jìn)行不規(guī)則的布置。其次，在對(duì)傾斜度較高的礦體進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，一般是從下到上進(jìn)行開(kāi)采，在開(kāi)采礦床時(shí)，則是從一邊向另一邊進(jìn)行開(kāi)采。在實(shí)際開(kāi)采礦石的過(guò)程中，需要利用到各種運(yùn)輸工具將礦石運(yùn)送處理采場(chǎng)中。在進(jìn)行回采工作時(shí)，一般不將煤柱進(jìn)行恢復(fù)，而是利用永久性的頂板對(duì)其進(jìn)行支護(hù)。最后，在利用房柱采礦法對(duì)礦山進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，需要控制好地壓，一旦地壓過(guò)高，就會(huì)影響到礦山開(kāi)采的安全系數(shù)和穩(wěn)定性，進(jìn)而引發(fā)一定的安全事故。因此說(shuō)，在利用房柱采礦法對(duì)礦山進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，為了控制好地壓，需要處理好采空區(qū)，為礦柱回采工作提供便利。

2.2 房柱采礦法的應(yīng)用

一般來(lái)說(shuō)，在礦山開(kāi)采的過(guò)程中，房柱采礦法一般用于空曠區(qū)域施工，而且是需要保護(hù)地表的空曠區(qū)域，所以說(shuō)房柱采礦法也屬于空?qǐng)霾傻V法的范圍。在礦山開(kāi)采時(shí)應(yīng)用房柱采礦法，能夠?yàn)榫弮A斜礦床的開(kāi)采工作提供有利的工作條件，也可以將房柱采礦法分布不規(guī)則的礦柱內(nèi)。在實(shí)際的開(kāi)采中，需要根據(jù)礦山開(kāi)采區(qū)域特點(diǎn)選擇合適的開(kāi)采方法，最為常見(jiàn)的是在圍巖和礦石較為穩(wěn)固的礦區(qū)內(nèi)應(yīng)用房柱采礦法，而且對(duì)于礦床的厚度還有著一定的要求，一般傾斜角度在三十度到或四十度之間。

在對(duì)礦層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，一般應(yīng)該根據(jù)礦體的特點(diǎn)選擇使用的頂板，在礦層較薄的區(qū)域內(nèi)，可以使用房柱采礦法進(jìn)行開(kāi)采，然后使用電耙運(yùn)搬法運(yùn)輸開(kāi)采的礦石。在對(duì)開(kāi)采規(guī)模較大或者是厚度較大的礦層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，一般使用深孔崩礦法進(jìn)行開(kāi)采。如果礦床的傾斜角度較小時(shí)，也可以將這種礦床作為高傾斜度的礦床進(jìn)行開(kāi)采，在實(shí)際開(kāi)采的過(guò)程中，要選擇好合適的裝載機(jī)、刮板等機(jī)械運(yùn)輸設(shè)備。

2.3 采準(zhǔn)工程

一般來(lái)說(shuō)，可以將采準(zhǔn)工程分為不同的幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行施工，在每一個(gè)具體的運(yùn)輸?shù)V業(yè)準(zhǔn)漂移工程施工時(shí)，可以將房柱采礦法運(yùn)用到巖石巷道三心拱內(nèi)。對(duì)于靜脈內(nèi)采礦工程，可以將礦山巷道挖穿，使每一個(gè)院子中間都能夠相互連接，在對(duì)運(yùn)輸車道進(jìn)行挖掘時(shí)需要將礦山和表面保持在一定的傾斜度，并且將上山表面的地板高度設(shè)在0.3m到0.5m之間，這樣能夠在礦山開(kāi)采過(guò)程中節(jié)省大量的人力和物力，大大地節(jié)省了礦山采準(zhǔn)工程的施工成本。

2.4 采場(chǎng)布置和構(gòu)成要素

在礦山開(kāi)采的過(guò)程中，需要將礦房沿著傾斜方向進(jìn)行布置，并且將其向長(zhǎng)軸方向進(jìn)行開(kāi)采，這種礦體一般都存在著一定的傾斜度，但是由于實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程中存在斷層的情況，或者是由于斷層引起散射時(shí)，相應(yīng)的情況是不太一樣的，但是在對(duì)采場(chǎng)進(jìn)行布置時(shí)，必須要確保礦石資源以及采礦方法能夠全面地復(fù)蘇，不然就會(huì)給礦山開(kāi)采造成一定程度的困難。在對(duì)采場(chǎng)的布局進(jìn)行布置時(shí)，一旦出現(xiàn)了這些不正常的情況，就必須要及時(shí)地對(duì)礦山內(nèi)采場(chǎng)的布局進(jìn)行調(diào)整，可以將其沿著傾斜的方向進(jìn)行布置。

3 房柱采礦法的結(jié)構(gòu)參數(shù)和采場(chǎng)地壓

在對(duì)礦山工程進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，可能會(huì)由于巷道或者是采空區(qū)的不合理布置，引起采場(chǎng)圍巖分布的不平衡，在這種情況下，就要及時(shí)地對(duì)地壓進(jìn)行重新布置，使采場(chǎng)內(nèi)部形成一個(gè)二次的應(yīng)力場(chǎng)。在這一過(guò)程中，需要明確好礦山采場(chǎng)和礦柱周圍的應(yīng)力集中系數(shù)和壓力，還要將高采寬度與開(kāi)采深度之間的關(guān)系明確好，進(jìn)而將巖石性質(zhì)和巖體結(jié)構(gòu)分析出來(lái)。

在安全的施工環(huán)境中，礦山內(nèi)頂板的穩(wěn)定性會(huì)受到采場(chǎng)規(guī)模、高度以及寬度的影響，這時(shí)就會(huì)對(duì)采場(chǎng)中間的應(yīng)力產(chǎn)生一定的影響，這是因?yàn)椴蓤?chǎng)內(nèi)部的應(yīng)力主要集中在采場(chǎng)的頂部，如果采場(chǎng)的寬度和高度較大，那么采場(chǎng)應(yīng)力的集中程度也就會(huì)比較高。在進(jìn)行彈性的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)采場(chǎng)寬度、高度與應(yīng)力集中系數(shù)之間呈正比例的關(guān)系，如果頂板的寬度和高度之間的比例為一比一，那么采場(chǎng)的應(yīng)力集中系數(shù)就是一比六十四，如果將礦柱與礦房邊緣進(jìn)行接觸，就會(huì)將采場(chǎng)顳部的應(yīng)力越來(lái)越集中，這時(shí)垂直應(yīng)力柱的抗壓強(qiáng)度就會(huì)大大地降低，并且逐漸形成塑性區(qū)。因此說(shuō)在礦山工程施工的過(guò)程中，盡量避免為了提升回采率而減少垂直應(yīng)力柱的寬度，一旦采場(chǎng)內(nèi)部地壓失衡，就會(huì)對(duì)采場(chǎng)頂板造成極大的沖擊力，甚至使整個(gè)屋頂?shù)袈湎聛?lái)，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。當(dāng)回采時(shí)間增長(zhǎng)時(shí)，采空區(qū)域就會(huì)越來(lái)越大。這時(shí)采空區(qū)內(nèi)部的壓力就會(huì)集中到垂直應(yīng)力柱上，如果壓力超過(guò)垂直應(yīng)力柱的承受范圍，就會(huì)使柱子損壞，進(jìn)而造成采場(chǎng)內(nèi)上部礦體脫落。所以說(shuō)，在礦山開(kāi)采過(guò)程中，一定要將礦山內(nèi)部壓力傳遞的規(guī)律明確好，可以通過(guò)控制地面壓力和目標(biāo)壓力的形式控制好整個(gè)采場(chǎng)內(nèi)的壓力。

4 礦山工程中利用房柱采礦法進(jìn)行回采

在礦山工程施工的過(guò)程中，一般需要根據(jù)礦體的厚度選擇合適的回采方式，在實(shí)際的開(kāi)采的過(guò)程中，如果礦體的厚度在2.5m到3m之間，可以對(duì)后全厚礦體進(jìn)行開(kāi)采，也就是說(shuō)當(dāng)?shù)V體厚度在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)時(shí)，在對(duì)礦體進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，需要選擇合適的開(kāi)采方式，并且選擇合適的頂板設(shè)置方法和形式，對(duì)這種礦體進(jìn)行回采時(shí)一般分為兩個(gè)步驟進(jìn)行，也就是礦體開(kāi)采和回采，這兩個(gè)步驟其實(shí)從本質(zhì)上看并沒(méi)有什么差別。通常在分層對(duì)礦體進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，需要根據(jù)礦體根據(jù)巖層的厚度將其分為房間和頂部，在選擇前兩個(gè)部分時(shí)需要先對(duì)拉底層進(jìn)行開(kāi)采。然后在對(duì)礦體的頂層進(jìn)行開(kāi)采，具體如下。

4.1 采拉底層

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)V體拉底層的厚度在2.5m到3m之間時(shí)，需要從直線或者是階梯工作面沿著與礦體傾斜方向相反的角度進(jìn)行開(kāi)采，并且在挖坑時(shí)盡量挖淺坑，將淺坑的挖掘深度控制在2m左右，并且在與礦山平行的區(qū)域設(shè)置一個(gè)扁平的礦柱或者是氣腿鉆，并且將爆破的工作面向前推進(jìn)1.8m或是2m左右。還要定期對(duì)采場(chǎng)的通風(fēng)頂層進(jìn)行檢查，將電耙絞車的車輪放置在采場(chǎng)工作面內(nèi)。這樣一來(lái)，就能夠根據(jù)滑輪掛位置的變化，選擇合適的礦區(qū)采場(chǎng)進(jìn)行刮刀。一般來(lái)說(shuō)，在控制刮板提升機(jī)需要將其進(jìn)行提升，在對(duì)礦山進(jìn)行回采工作時(shí)，用三個(gè)移動(dòng)雙氣缸或者是鼓，再加上適合的鏟斗和鎖組成一個(gè)刮板提升機(jī)。而普通斗的容量一般在0.2立方米或者是0.3立方米之間，然后再對(duì)設(shè)計(jì)工作面支柱的位置進(jìn)行設(shè)計(jì)并調(diào)整，這樣一來(lái)，就能夠?qū)⒅鶞\孔的剪出，使刮板提升機(jī)的尺寸能夠與礦產(chǎn)開(kāi)采的設(shè)計(jì)方案相符合。

4.2 采挑樓層

在礦山開(kāi)采實(shí)際施工中，如果將礦方內(nèi)部的礦石開(kāi)采之后，就要對(duì)其進(jìn)行回采，然后就要開(kāi)始對(duì)挑頂層進(jìn)行回采，和以上一樣，依舊是從原切割平巷位置入手開(kāi)始切割，并且將逆礦體從上到下的開(kāi)始切割。如果礦層內(nèi)礦石的厚度小于5m，那么在布置頂挑時(shí)就不用再區(qū)分階梯，然后一次性將其采完。如果礦層內(nèi)礦體的厚度大于5m時(shí)，就要將采臺(tái)分為兩個(gè)2.5m高度，并且沿著采臺(tái)從上到下的開(kāi)始鉆孔，在采堆或者是拉底的地板上進(jìn)行施工時(shí)，需要用扁柱或者是氣腿進(jìn)行鉆孔，并且使其與屋頂保持在平行水平，最后挖淺坑。在這種情況下，進(jìn)行鉆孔工作時(shí)需要將其在礦堆中進(jìn)行。如果在比較空曠的采石場(chǎng)周靜，由于采臺(tái)內(nèi)存在著其他的巖石，就需要沿著采石工作面一直向前推進(jìn)，并且將其維持在5m到7m的長(zhǎng)度，然后將工作平臺(tái)布置在前端，將礦石工作臺(tái)作為刮刀進(jìn)行設(shè)置。

4.3 后期處理

在利用房柱采礦法對(duì)礦山進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，必須始終堅(jiān)持著安全生產(chǎn)的工作原則，并且不斷地提高房柱采礦法施工的安全系數(shù)和穩(wěn)定性，這樣才能夠確保在礦山施工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)安全事故，在完成開(kāi)采后，需要按照設(shè)計(jì)好的施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行回采，在使用房柱采礦法完成施工之后，要將采場(chǎng)內(nèi)的項(xiàng)柱、礦塊房間柱直接回收，再將礦山開(kāi)采場(chǎng)內(nèi)散落的礦石用電耙推到礦石溜井內(nèi)。如果在這一過(guò)程中發(fā)生意外事故，例如說(shuō)礦石頂端不能夠自然脫落時(shí)，這時(shí)候可以在礦石采空區(qū)內(nèi)。利用機(jī)械設(shè)備對(duì)頂端未脫落的礦石進(jìn)行崩擊，強(qiáng)行使其脫落。需要注意的是，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，一定要控制好崩擊的強(qiáng)度，避免采場(chǎng)內(nèi)空氣沖擊力過(guò)大造成采場(chǎng)頂端大面積的坍塌，必須要嚴(yán)格地遵守施工規(guī)范，謹(jǐn)防各種安全事故的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)取得了極大的發(fā)展，社會(huì)發(fā)展對(duì)于礦石資源的需求也越來(lái)越大，房柱采礦法作為一種先進(jìn)的采礦方法，目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在礦山工程中。這種方法一般用于空曠區(qū)域施工，而且是需要保護(hù)地表的空曠區(qū)域，所以說(shuō)房柱采礦法也屬于空?qǐng)霾傻V法的范圍。在礦山開(kāi)采時(shí)應(yīng)用房柱采礦法，能夠?yàn)榫弮A斜礦床的開(kāi)采工作提供有利的工作條件。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，必須要嚴(yán)格地控制好房柱采礦法的結(jié)構(gòu)系數(shù)以及地壓強(qiáng)度，并且始終堅(jiān)持著安全施工的原則，嚴(yán)格遵照礦山工程的設(shè)計(jì)規(guī)范以及施工規(guī)范進(jìn)行開(kāi)采。在回采工作完成后，要注重對(duì)其進(jìn)行后期的處理，對(duì)采石場(chǎng)進(jìn)行清理，然后將礦山閉坑，避免對(duì)自然環(huán)境造成破壞。