自然崩落法采矿方法的实践应用
万相宗
（安徽省铜陵县牛山矿业有限责任公司）
主题词：采矿方法有底柱无底柱自然崩落法
（摘要：铜陵县牛山矿业公司虎山硫铁矿3#矿体为褐铁矿，较松散不稳定，难以开采。

选择有底柱自然崩落法开采二年来，管理得当，安全生产无事故，年产矿石达六万多吨。

确实达到了安全、高效、稳产的效果。

）
铜陵县牛山矿业有限责任公司虎山硫铁矿3#矿体属于小型铁矿体，总储量约为20万吨。

位于牛山矿段94线至100线之间，走向135º，矿体宽10～25m不等，长约100m，矿体倾向北东，倾角近直立，矿体赋存标高为+63～-29m。

+34m以上矿体由露于进行开采。

矿体为褐铁矿，较松散不稳定，矿石品位较稳定，Fe在40%～55%之间，矿体不含水。

矿体呈墙状产出，矿体基本上控制在石炭系黄龙组与船山组之间，上盘围岩溶蚀少，较稳固，下盘围岩有较多溶洞发育，且溶洞均被矿岩充填，稳定性差。

3#矿体为斜井开拓，已开拓了0m和-20m二个中段，中段高分别为30米和20米。

一、原采矿方法的选择
本矿体采矿方法原推荐方案为点柱式上向分层充填法，充填料以井下废石为主，电耙出矿。

根据实践证明，原方案存在一些问题，主要表
现在：
1、原方案中未能考虑矿石非常松散、易垮落的特点，使巷道支护工作量非常大，安全性较差。

2、原方案中充填成本较高，且要布置专门的取料通道和溜矿井。

3、技术复杂，较难操作，并且点柱不足以承受地压。

4、电耙道支护量大，维修时安全性低。

根据铜陵县牛山矿业公司3#矿体的实际情况，上述采矿方法不适用于对3#矿体的开采。

必须选择合适的采矿方法来满足对3#矿体开采的需要。

二、变更后采矿方法的选择
牛山矿业有限责任公司虎山硫铁矿3#矿体矿石非常松散、易垮落的特点比较符合自然崩落法对矿体的要求，故选择自然崩落法比较适宜。

（一）有底柱自然崩落法
1、沿矿体顶底板在围岩内掘进沿脉巷道，然后掘进穿脉贯通矿体，沿脉运输大巷距矿体应在5米左右为宜。

在矿体内掘进平底漏斗结构，上向爆破形成采场。

2、采场要素：穿脉间水平距离为10米；平底结构平行布置，二条穿脉斗穿交错布置，间距为6～8米；斗穿长度为5米，斗颈2米；漏斗上向倾角（扩漏斗）为45º。

3、支护形式主要为木支护，圆木小头直径0.16～0.22米，支护间距0.5米，支护棚脚用圆木做基础梁，基础梁的作用是防止支护棚下沉，保证保证巷道断面尺寸。

梁埋于地下，支护棚顶、邦用木板背实。

因矿
石松散，所以当木支护不足以抵御地压时可适当添加钢支护用密集支护作为支护形式。

4、巷道断面规格：主沿脉运输巷道2.2×2米，穿脉巷道2×2米，斗颈2×2米，斗穿2×2米。

5、为保证矿体能正常崩落，防止局部矿体形成穹顶，必须掘进分层巷道，用于观察采场和破坏穹顶，使矿石能在自重作用下顺利崩落。

分层间隔以5米为宜，小了掘进工作量大，大了起不到作用。

若矿体自然崩落效果良好，分层层数可酌情减少或不掘进分层。

（二）无底柱自然崩落法
1、沿矿体顶底板在围岩内掘进沿脉巷道，然后掘进穿脉贯通矿体，沿脉运输巷道距矿体应在3～5米左右为宜。

2、采场不留底柱，在穿脉内由矿体中间崩落矿体，然后后退式回采矿石。

3、采场要素：穿脉间距3～5米，巷道断面规格2×2米。

4、支护形式仍以木支护为主，辅以密集支护或钢支护。

5、分层巷道仍可能作为放矿的主要技术措施。

（三）二种自然崩落法的比较
自然崩落法要求矿体松散，易于崩落或自然垮落。

二种自然崩落法相比较（见表一）：
1、有底柱自然崩落法有循环人行通道，通风效果好；无底柱自然崩落法没有循环人行通道，为独头出矿巷道，通风效果较差，在需风量不足的情况下还需要进行局部通风。

2、有底柱自然崩落法有足够多的漏斗，出矿效率稳定；无底柱自然崩落法每条穿脉只能两边出矿，维修支护时不能出矿，所以出矿效率不稳定。

3、有底柱自然崩落法穿脉之间的间距大，穿脉掘进的工作量小；无底柱自然崩落法穿脉之间的间距小，导致穿脉的数量增加，所以穿脉掘进的工作量大。

4、无底柱自然崩落法不需要掘进漏斗，技术难度小；有底柱自然崩落法需要掘进漏斗，并且漏斗在两条穿脉内要交错布置，再加上扩漏斗，所以技术难度较大。

5、无底柱自然崩落法因为是后退式回采，安全隐患较少；有底柱自然崩落法斗穿、穿脉在松散的矿体内，地压较大，支护维护面积较大，支护维修数量较多，支护维护不及时可能会导致冒顶，所以安全隐患较多。

6、无底柱自然崩落法是后退式回采，地压基本上集中在出矿地点，出矿点的支护有断裂情形时及时更换以消除安全隐患，支护费用较低；有底柱自然崩落法地压基本上集中在穿脉和斗穿出矿地点，有时地压来时整条穿脉及斗穿内的支护都可能有断裂的情形。

为了消除安全隐患，需要大面积的维修支护，支护维修的周期较长，工作量大，所以导致支护费用较高。

（四）采矿方法的选择
综上所述，有底柱自然崩落法和无底柱自然崩落法各有其优缺点。

根据牛山公司的实际情况，有底柱自然崩落法出矿效率高、穿脉掘
进工作量少、通风效果好，可以作为矿山最有利的先决条件。

布置斗穿等的技术难度可以由工程技术人员通过技术措施来解决；
支护方面的安全隐患可以在以后的生产过程中通过加强管理来予以解决；
支护费用高，从表面上来看似乎是回避不了的，但就牛山矿业公司3#矿体来说，可以通过提高出矿量来解决。

有底柱自然崩落法出矿效率高，可以分摊支护费用。

通风效果好可以节约一定的电费来作为补偿。

3#矿体的采矿方法选择有底柱自然崩落法。

二种自然崩落法相比较表表一
三、自然崩落法采矿方法的应用效果
（一）自然崩落法采矿方法的适用条件
自然崩落法采矿方法适用于：松散易崩落的矿体；矿体倾角大于矿体安息角；不含水或水份易疏干的矿体。

自然崩落法采矿方法适用的三个条件缺一不可：
1、松散易崩落的矿体：是指不需要放炮作业并且能自然崩落的矿
体和放炮作业后由于采空区增大在自重的作用下能垮落的矿体。

但采空区不能太大，太大的空区在矿体垮落时易产生较大的冲击波，对井下作业人员和设备、设施设施造成危害。

2、矿体倾角大于矿体安息角：这样有利于放矿。

否则会降低矿体回采率提高矿体损失率。

这种情况下增加分层数量可以提高矿体回采率，但这就是小分段崩落法而不是自然崩落法了。

3、不含水或水份易疏干的矿体：含水矿体在矿体回采时会容易产生矿体无预兆的滑落，矿体下落的不可预见性增大，对井下作业人员存在重大的安全隐患，危害性较大。

如果矿体中含有粘土类物质，这种矿体含水会直接导致泥石流的产生，严重威胁井下作业人员的人身安全和财产安全。

尤其是出露地表并且拖泥带水的松散矿体，千万不能用此采矿方法。

所以在自然崩落法的运用中，这是一个最重要的适用条件。

（二）自然崩落法采矿方法在牛山公司3#矿体的运用效果
有底柱自然崩落法出矿效率高，管理的重点在支护上。

因为矿体松散，底柱如果不能支撑上部矿体时，整个采场的矿石重量全压在支护上，因此在矿体内的支护必须加地脚梁，防止支护下沉，以保证巷道断面不至于缩小，影响出矿。

牛山公司3#矿体选择有底柱自然崩落法开采二年来，管理得当，安全生产无事故，年产矿石达六万吨。

确实达到了安全、高效、稳产的效果。

（作者简介：万相宗，男出生于1969年7月，1991年毕业于安徽省冶金工业学校采矿专业，本科学历，工程师，现主要从事矿产资源可持续发展和矿山企业管理方面的研究工作。

）
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2010-4-6
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