薄和极薄矿体开采中的合理开采方法选择研究

索向各 ,杨冰 ,段健林

摘要：薄和极薄矿体的开采对于矿山行业具有重要意义，然而，由于其特殊的地质特征和难以开采的困难性，合理选择适合的开采方法是确保矿山可持续发展的关键。本文通过分析薄和极薄矿体开采的特点和挑战，综述了常用的开采方法，并针对不同矿体特征和工程要求，提出了合理开采方法选择的研究思路和方法。研究结果表明，根据矿体的地质属性、物理性质和经济条件，结合工程技术和管理要求，综合考虑地下采矿和地面采矿等不同开采方法的优缺点，进行合理的开采方法选择，可以最大限度地提高矿山的产量和经济效益，同时降低环境影响和安全风险。

关键词：薄矿体；极薄矿体；开采方法选择

引言：

薄和极薄矿体的开采是矿山行业面临的重要挑战。薄矿体一般指矿体的厚度在1米以下，而极薄矿体更为薄弱，厚度通常在几十厘米甚至更小。这类矿体具有资源丰富、分布广泛的特点，然而，由于其开采难度大、能耗高、采用传统开采方法效果不佳等问题，薄和极薄矿体的开采成为矿山行业亟需解决的问题。

1.薄和极薄矿体开采的特点

1.1地质特征

薄和极薄矿体的地质特征通常包括矿体的厚度、赋存形式和空间分布等。由于其相对较薄的厚度，薄矿体往往具有较大的比表面积，矿石和废石之间的边界面积较大，导致矿石的损失和矿石与废石的混合问题。极薄矿体更为薄弱，常常存在较大的比表面积和较高的储量丰度，但开采难度更大。

1.2开采难度

薄和极薄矿体的开采难度主要体现在以下几个方面。首先，由于矿体的薄弱性和比表面积大，矿石易受破碎和破损，开采损失较大。其次，薄和极薄矿体在采场中的稳定性较差，易发生塌方和崩落事故。此外，薄矿体的采场空间有限，存在采场狭窄和采场倾斜的问题，给设备操作和矿石运输带来困难。此外，极薄矿体的开采还面临着精细分选和废石处理等技术难题，增加了开采成本和能耗。

1.3能耗和环境影响

由于薄和极薄矿体的开采困难和开采损失较大，相对于常规矿体开采，薄和极薄矿体的开采过程通常需要更大的能耗和资源投入。同时，大量的废石产生和处理也会增加环境负荷，对周围生态环境产生不利影响。因此，寻找合理的开采方法，以降低能耗和环境影响，成为薄和极薄矿体开采中的重要课题。

2.常用的薄和极薄矿体开采方法

2.1地下采矿

地下采矿通过巷道和坡道等方式进入矿体内部，逐层开采，可以最大限度地利用矿体的资源。在薄和极薄矿体的地下采矿中，常用的方法包括剖面矿法、敞开式采矿和切片采矿等。剖面矿法适用于薄矿体，通过竖井或斜井进入，沿矿层剖面逐层开采；敞开式采矿适用于比较平坦和大面积的薄矿体，通过竖井或斜井进入，直接开采矿体的上部；切片采矿适用于较薄和极薄矿体，通过水平分层开采，逐层切割矿体。

2.2地面采矿

地面采矿通过露天开采或坑道开采的方式，适用于薄矿体的广泛分布和较大规模开采。在薄和极薄矿体的地面采矿中，常用的方法包括斜坡开采、平台开采和切块开采等。斜坡开采适用于较陡倾角的矿体，通过在矿体上开挖斜坡逐层开采；平台开采适用于较平坦的矿体，通过在矿体上建设平台逐层开采；切块开采适用于极薄矿体，通过在矿体上切割成小块逐层开采。

3.合理选择开采方法的策略

3.1矿体特征

通过对薄和极薄矿体的详细分析，可以深入了解其地质属性、物理性质、空间分布以及开采难点等特征，为选择合适的开采方法提供科学依据。首先，矿体的地质属性分析是矿体特征分析的重要内容。地质属性包括矿体的成因类型、岩性、构造特征、断裂和褶皱等。了解矿体的地质属性可以帮助确定矿体的稳定性、裂隙发育程度以及可能存在的地质风险。例如，某些薄矿体可能存在较大的构造应力和地质断裂，这将直接影响开采方法的选择和开采工艺的设计。其次，矿体的物理性质也是重要考虑因素[1]。物理性质包括矿石的硬度、弹性模量、密度等。了解矿体的物理性质有助于确定合适的开采工具和设备，以及合理的开采工艺参数。例如，对于较硬的薄矿体，可能需要选择更强力的破碎设备和挖掘机械，以确保有效开采。此外，矿体的空间分布和几何形态也需要进行分析。通过对矿体的二维和三维空间分布的研究，可以确定其延伸方向、赋存规模和几何形态。这对于选择合适的开采方法具有重要意义。例如，对于呈层状的薄矿体，可以选择逐层开采的方法，而对于呈脉状的薄矿体，可以采用切片开采的方法。

3.2评价指标

开采方法评价指标是在合理开采方法选择过程中进行综合评估和比较的重要依据。通过确定适当的评价指标，可以综合考虑各种因素，并对不同的开采方法进行客观、全面的评估。以下是几个常用的开采方法评价指标。首先，采收率反映了从矿体中提取出的有用矿石的比例，直接影响到矿山的产量和经济效益。较高的采收率意味着更多的矿石被成功提取，因此，选择能够最大程度提高采收率的开采方法对于经济效益至关重要。其次，开采损失是另一个重要的评价指标。开采损失指矿体中被遗漏或未能完全提取的有用矿石量。对于薄和极薄矿体开采而言，开采损失往往较大，因此，选择能够最小化开采损失的开采方法是关键。经济效益是评价开采方法的重要指标之一。经济效益包括开采成本、投资回收期、运营费用和利润等。在选择开采方法时，需要综合考虑不同方法的成本和收益，以确保矿山开采的经济可行性和可持续发展。

3.3现场试验

在现场试验中，首先需要选择代表性的矿体区块进行试验。这些区块应该能够代表整个矿体的地质特征和物理性质。在试验过程中，需要选择合适的试验规模和时间。试验规模应该能够充分反映实际开采的条件和情况，以保证试验结果的可靠性和代表性。试验时间应该足够长，以便观察和记录开采过程中的变化和效果。在试验中，需要采集和记录大量的数据。这些数据可以包括矿石产量、开采损失、能耗、生产效率、安全指标等方面的数据。通过对这些数据的分析，可以评估不同开采方法在实际应用中的效果和性能。同时，还需要对试验过程中的技术参数和操作细节进行记录和分析。这些技术参数和操作细节包括开采设备的选择和配置、采矿工艺的调整和优化等[2]。通过对这些参数和细节的分析，可以发现问题和改进空间，并进一步优化开采方法。在试验结束后，需要对试验结果进行评估和总结。评估试验结果的好坏，分析不同开采方法的优劣之处，并得出合理的结论。

4.结束语

薄和极薄矿体开采中的合理开采方法选择是确保矿山可持续发展的关键。通过综合考虑矿体特征、评价指标和工程要求，结合地下采矿和地面采矿等不同的开采方法，可以选择合适的开采方案，最大限度地提高矿山的产量和经济效益，同时降低环境影响和安全风险。在选择开采方法时，还需要考虑技术可行性、成本效益、社会接受度等因素，为矿山开采提供可行性和可持续性的解决方案。

参考文献

[1]黄显勤.基于非煤矿山开采极薄矿体的采矿技术[J].中国金属通报,2022(21):3.

[2]杜树浩,王苹.柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体采矿方法选择与应用[J].黄金,2021.P1-1