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)資源作為社會發(fā)展進步過程中的重要能源，是維系整個社會的基礎(chǔ)。近年來我國國民經(jīng)濟水平有了顯著性的提高。我國是重工業(yè)大國，每年的礦產(chǎn)資源消耗量相當巨大，但是隨著對于礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，我國礦產(chǎn)資源儲量有了明顯下降，為了滿足社會發(fā)展對于礦產(chǎn)資源的需求，就要在礦山工程應(yīng)用先進的采礦方法，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于周圍自然環(huán)境造成的破壞。本文首先對礦山工程中的房柱采礦法進行了闡述，并且對礦山工程中房柱采礦法進行了一定的介紹，然后對房柱采礦法的結(jié)構(gòu)參數(shù)和采場地壓進行了分析，最后探討了房柱采礦法中的回采工作。

1 礦山采礦法

從目前來看，在礦山工程開采的過程中，由于采礦設(shè)備、采礦技術(shù)過于陳舊落后，相應(yīng)等工作環(huán)境條件較差，所以主要使用巷采式空場采礦法對礦山進行開采。這種采礦法主要是指在采場中間分布比較連續(xù)，而且中間也沒有礦柱分布，一般采場的高度在五米到十五米左右，分層的高度則不等，而且在實際的采礦工作中間兩層會存在十米到二十米不等高的采空區(qū)，沒有運輸巷道，再采場的采空區(qū)中能夠使鏟運機等運輸車輛直接進入，在所有類型的隧道挖掘回采中，也不用對礦方和礦柱進行劃分，采場建設(shè)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)比較簡單，因此這種采礦技術(shù)比較容易掌握。

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進步，礦山工程中引進了更為先進的采礦方法，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)以及礦山開采土地地質(zhì)條件的影響下，礦山工程在開采過程中經(jīng)常會出現(xiàn)安全事故，一旦發(fā)生礦難，就會導(dǎo)致礦山工程施工人員的巨大傷亡，給礦山開采企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失，還會在社會上造成不利的影響，因此說，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)資源的開采率大大提升，就要在礦山工程開采過程中確定合理的房柱式開采參數(shù)的有限元數(shù)值模擬方法，當?shù)V山工程開采進行到一定的程度時，就要對采空區(qū)內(nèi)的采場地壓進行控制。

2 礦山工程中的房柱采礦法

2.1 房柱采礦法的特點

一般來說，房柱采礦法經(jīng)常用在傾斜度較高或是開采水平較難的礦山中，其主要有三個方面的特點，具體如下。首先來說，房柱采礦法在分礦快的基礎(chǔ)上，需要與礦柱進行交替開采和布置，為了對采礦區(qū)頂板巖體進行支持，還需要在離開房間回采礦對煤柱進行不規(guī)則的布置。其次，在對傾斜度較高的礦體進行開采時，一般是從下到上進行開采，在開采礦床時，則是從一邊向另一邊進行開采。在實際開采礦石的過程中，需要利用到各種運輸工具將礦石運送處理采場中。在進行回采工作時，一般不將煤柱進行恢復(fù)，而是利用永久性的頂板對其進行支護。最后，在利用房柱采礦法對礦山進行開采時，需要控制好地壓，一旦地壓過高，就會影響到礦山開采的安全系數(shù)和穩(wěn)定性，進而引發(fā)一定的安全事故。因此說，在利用房柱采礦法對礦山進行開采時，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

一般來說，在礦山開采的過程中，房柱采礦法一般用于空曠區(qū)域施工，而且是需要保護地表的空曠區(qū)域，所以說房柱采礦法也屬于空場采礦法的范圍。在礦山開采時應(yīng)用房柱采礦法，能夠為緩傾斜礦床的開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)。在實際的開采中，需要根據(jù)礦山開采區(qū)域特點選擇合適的開采方法，最為常見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。

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

2.3 采準工程

一般來說，可以將采準工程分為不同的幾個區(qū)域進行施工，在每一個具體的運輸?shù)V業(yè)準漂移工程施工時，可以將房柱采礦法運用到巖石巷道三心拱內(nèi)。對于靜脈內(nèi)采礦工程，可以將礦山巷道挖穿，使每一個院子中間都能夠相互連接，在對運輸車道進行挖掘時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，這樣能夠在礦山開采過程中節(jié)省大量的人力和物力，大大地節(jié)省了礦山采準工程的施工成本。

2.4 采場布置和構(gòu)成要素

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

3 房柱采礦法的結(jié)構(gòu)參數(shù)和采場地壓

在對礦山工程進行開采的過程中，可能會由于巷道或者是采空區(qū)的不合理布置，引起采場圍巖分布的不平衡，在這種情況下，就要及時地對地壓進行重新布置，使采場內(nèi)部形成一個二次的應(yīng)力場。在這一過程中，需要明確好礦山采場和礦柱周圍的應(yīng)力集中系數(shù)和壓力，還要將高采寬度與開采深度之間的關(guān)系明確好，進而將巖石性質(zhì)和巖體結(jié)構(gòu)分析出來。

在安全的施工環(huán)境中，礦山內(nèi)頂板的穩(wěn)定性會受到采場規(guī)模、高度以及寬度的影響，這時就會對采場中間的應(yīng)力產(chǎn)生一定的影響，這是因為采場內(nèi)部的應(yīng)力主要集中在采場的頂部，如果采場的寬度和高度較大，那么采場應(yīng)力的集中程度也就會比較高。在進行彈性的實驗時，我們發(fā)現(xiàn)采場寬度、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行接觸，就會將采場顳部的應(yīng)力越來越集中，這時垂直應(yīng)力柱的抗壓強度就會大大地降低，并且逐漸形成塑性區(qū)。因此說在礦山工程施工的過程中，盡量避免為了提升回采率而減少垂直應(yīng)力柱的寬度，一旦采場內(nèi)部地壓失衡，就會對采場頂板造成極大的沖擊力，甚至使整個屋頂?shù)袈湎聛?，造成極大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。當回采時間增長時，采空區(qū)域就會越來越大。這時采空區(qū)內(nèi)部的壓力就會集中到垂直應(yīng)力柱上，如果壓力超過垂直應(yīng)力柱的承受范圍，就會使柱子損壞，進而造成采場內(nèi)上部礦體脫落。所以說，在礦山開采過程中，一定要將礦山內(nèi)部壓力傳遞的規(guī)律明確好，可以通過控制地面壓力和目標壓力的形式控制好整個采場內(nèi)的壓力。

4 礦山工程中利用房柱采礦法進行回采

在礦山工程施工的過程中，一般需要根據(jù)礦體的厚度選擇合適的回采方式，在實際的開采的過程中，如果礦體的厚度在2.5m到3m之間，可以對后全厚礦體進行開采，也就是說當?shù)V體厚度在這個標準之內(nèi)時，在對礦體進行開采時，需要選擇合適的開采方式，并且選擇合適的頂板設(shè)置方法和形式，對這種礦體進行回采時一般分為兩個步驟進行，也就是礦體開采和回采，這兩個步驟其實從本質(zhì)上看并沒有什么差別。通常在分層對礦體進行開采時，需要根據(jù)礦體根據(jù)巖層的厚度將其分為房間和頂部，在選擇前兩個部分時需要先對拉底層進行開采。然后在對礦體的頂層進行開采，具體如下。

4.1 采拉底層

一般來說，當?shù)V體拉底層的厚度在2.5m到3m之間時，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行開采，并且在挖坑時盡量挖淺坑，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)置一個扁平的礦柱或者是氣腿鉆，并且將爆破的工作面向前推進1.8m或是2m左右。還要定期對采場的通風(fēng)頂層進行檢查，將電耙絞車的車輪放置在采場工作面內(nèi)。這樣一來，就能夠根據(jù)滑輪掛位置的變化，選擇合適的礦區(qū)采場進行刮刀。一般來說，在控制刮板提升機需要將其進行提升，在對礦山進行回采工作時，用三個移動雙氣缸或者是鼓，再加上適合的鏟斗和鎖組成一個刮板提升機。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，然后再對設(shè)計工作面支柱的位置進行設(shè)計并調(diào)整，這樣一來，就能夠?qū)⒅鶞\孔的剪出，使刮板提升機的尺寸能夠與礦產(chǎn)開采的設(shè)計方案相符合。

4.2 采挑樓層

在礦山開采實際施工中，如果將礦方內(nèi)部的礦石開采之后，就要對其進行回采，然后就要開始對挑頂層進行回采，和以上一樣，依舊是從原切割平巷位置入手開始切割，并且將逆礦體從上到下的開始切割。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，就要將采臺分為兩個2.5m高度，并且沿著采臺從上到下的開始鉆孔，在采堆或者是拉底的地板上進行施工時，需要用扁柱或者是氣腿進行鉆孔，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，進行鉆孔工作時需要將其在礦堆中進行。如果在比較空曠的采石場周靜，由于采臺內(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，并且將其維持在5m到7m的長度，然后將工作平臺布置在前端，將礦石工作臺作為刮刀進行設(shè)置。

4.3 后期處理

在利用房柱采礦法對礦山進行開采時，必須始終堅持著安全生產(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程中不會出現(xiàn)安全事故，在完成開采后，需要按照設(shè)計好的施工標準進行回采，在使用房柱采礦法完成施工之后，要將采場內(nèi)的項柱、礦塊房間柱直接回收，再將礦山開采場內(nèi)散落的礦石用電耙推到礦石溜井內(nèi)。如果在這一過程中發(fā)生意外事故，例如說礦石頂端不能夠自然脫落時，這時候可以在礦石采空區(qū)內(nèi)。利用機械設(shè)備對頂端未脫落的礦石進行崩擊，強行使其脫落。需要注意的是，在對其進行處理時，一定要控制好崩擊的強度，避免采場內(nèi)空氣沖擊力過大造成采場頂端大面積的坍塌，必須要嚴格地遵守施工規(guī)范，謹防各種安全事故的發(fā)生。

5 結(jié)語

隨著時代的進步，我國經(jīng)濟社會取得了極大的發(fā)展，社會發(fā)展對于礦石資源的需求也越來越大，房柱采礦法作為一種先進的采礦方法，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，而且是需要保護地表的空曠區(qū)域，所以說房柱采礦法也屬于空場采礦法的范圍。在礦山開采時應(yīng)用房柱采礦法，能夠為緩傾斜礦床的開采工作提供有利的工作條件。在實際的應(yīng)用過程中，必須要嚴格地控制好房柱采礦法的結(jié)構(gòu)系數(shù)以及地壓強度，并且始終堅持著安全施工的原則，嚴格遵照礦山工程的設(shè)計規(guī)范以及施工規(guī)范進行開采。在回采工作完成后，要注重對其進行后期的處理，對采石場進行清理，然后將礦山閉坑，避免對自然環(huán)境造成破壞。