金属矿深部开采中平底式底部结构——黑金刚播报
发布时间：
2025-08-11
前言
在金属矿深部开采过程中，底部结构作为连接采场与运输系统的关键部分，其设计的合理性直接影响着开采效率、矿石损失贫化以及开采成本等重要指标。平底式底部结构作为一种常见的底部结构形式，在金属矿深部开采中具有独特的应用价值。因此，深入研究平底式底部结构，对于提高金属矿深部开采的整体效益具有重要的现实意义。
平底式底部结构
结构特点
平底式底部结构在金属矿深部开采中具有独特的布局特点，其拉底水平和电耙道处于同一水平，这种设计使得采场底部结构相对简洁。当矿石被采下后，会在拉底水平自然形成三角矿堆，随着开采的进行，上方的矿石依靠自身重力，顺着三角矿堆的坡面，通过放矿口顺利流入电耙巷道。放矿口的尺寸一般控制在 2.5 - 3m，这样的大小既能保证矿石的顺畅下放，又能在一定程度上控制放矿速度，防止出现放矿过快或堵塞等问题。在布置放矿口时，通常会将其设置在电耙道的一侧；而当矿石的稳固性极佳时，也可考虑在电耙道的双侧布置放矿口，以进一步提高出矿效率 。
显著优势
平底式底部结构的优势较为明显。首先，其结构构造简单，相比于一些复杂的底部结构形式，在设计和施工过程中都更为便捷，不需要过多复杂的工艺和技术要求。这直接导致采准工程量大幅减少，据相关数据统计，与某些传统底部结构相比，采准工程量可减少约 20% - 30% ，这不仅节省了大量的人力、物力和时间成本，还能加快开采进度。其次，平底式底部结构的切割工作效率高，其切割过程类似于回采作业，能够快速完成底部结构的切割工作，为后续的开采流程争取更多时间 。再者，由于其结构特点，放矿条件良好，矿石能够较为顺畅地从放矿口流入电耙巷道，减少了放矿过程中的堵塞等故障，提高了出矿效率 。最后，该结构的底柱矿量少，能够有效提高矿石的回收率，减少资源的浪费，在一定程度上降低了开采成本。
存在缺点
尽管平底式底部结构有诸多优点，但也存在不可忽视的缺点。采场残留三角矿堆是其最为突出的问题，在本阶段开采过程中，这些三角矿堆无法被及时回收，只有等待下阶段回采时才有机会处理。这就导致了矿石损失贫化大，一方面，残留的三角矿堆占用了大量的矿石资源，使得本阶段的矿石回收率降低；另一方面，在下阶段回收这些矿石时，由于经过长时间的搁置，矿石可能会受到周围环境的影响，如被岩石混入等，从而导致矿石的贫化，降低了矿石的质量和价值。据实际开采经验，采用平底式底部结构时，矿石损失率可能会达到 15% - 25%，贫化率也可能达到 10% - 15% ，这对于金属矿开采的经济效益有着较大的影响。
适用条件
平底式底部结构对开采条件有一定的要求，最适宜在矿石稳固的条件下应用。当矿石具有较好的稳固性时，能够保证采场在开采过程中的稳定性，减少因矿石垮落等问题导致的安全事故和开采困难。如果在矿石不稳固的条件下采用平底式底部结构，可能会出现采场顶板垮塌、放矿口堵塞等问题，严重影响开采效率和安全性。例如，在一些矿石节理裂隙发育、岩石破碎的矿区，若强行采用平底式底部结构，可能会频繁出现顶板冒落现象，不仅会威胁作业人员的生命安全，还会导致开采工作频繁中断，增加开采成本。所以，在选择底部结构形式时，必须充分考虑矿石的稳固性这一关键因素。
实际应用案例
某钨矿应用案例
某钨矿Ⅴ 号矿体采用平底堑沟底部结构浅孔留矿法进行开采试验，取得了较好的技术指标及经济效益。该矿体为半隐伏状单脉 - 网脉型盲矿体，走向近于 EW，倾向 S，倾角 41 - 55°，走向长度 160m，水平厚度 1.28 - 12.21m，平均 7.45m，赋存标高 338 - 558m。矿石坚硬稳固，f = 14，顶底板围岩均为绢云岩化黑云母斜长片麻岩，坚硬稳固，f = 10 - 12 。
在采矿方法试验中，选定Ⅴ 号矿体 3906 矿块，该矿块位于 L2 勘探线至 F28 断层之间的 390 中段 。采场沿走向布置，长 60m，高为阶段高 40m，宽等于矿脉厚度，不留顶、底柱，两侧留 3 - 4m 间柱 。天井内联络道间距 4 - 5m，堑沟放矿口间距 5 - 7m，阶段内布置探矿副中段。采准工程包括阶段运输平巷、探矿副中段、两侧人行通风天井、天井联络道、拉底巷道、电耙巷道、放矿口、短溜井、通风联络道等。切割以拉底巷道为自由面，扩帮形成拉底空间，为浅孔落矿创造条件。
通过采用平底堑沟底部结构浅孔留矿法，该矿块取得了较好的开采效果，矿石损失贫化得到有效控制，开采效率得到提高，为该钨矿的后续开采提供了宝贵的经验。
哈图金矿应用案例
哈图金矿 L27 - 14 脉采用平底结构浅孔留矿法，有效解决了深部开采中的一些问题。此前，该矿脉采用浅孔留矿法采矿，对于极薄矿脉（0.4 - 0.8m 厚）采取混采的方法，导致采矿贫化率高达 50% 以上，废石混入率高，矿石品位严重下降，选矿成本增高 。且顶板围岩属中等稳固，片理现象严重，存在较大安全隐患。
L27 - 14 矿体不够稳固，围岩中等稳固，矿体倾角 60 - 67°，矿体平均厚 0.6m，属于倾斜薄矿体。基于此开采条件，本着经济合理、安全高效的原则，选择采用平底结构浅孔留矿法进行试验。采场沿矿体走向布置，长为 40m，人行天井宽为 1.2m，采场宽为矿体厚度，采场厚为阶段高度 40m。在矿体拉底位置，每隔 6m 掘进一条超前天井，将采场划分为若干分段，超前天井作为人员作业点，所有钻孔作业均在超前天井内完成 。从下往上在人行天井内每隔垂高 5m 掘进一条联络道。在采场两端各设一条通风行人天井，采场底部每隔 5m 设一漏斗。
回采时，采用 YT - 7655 型钻机，眼深 2.5m，自下而上在矿体内布眼，眼距 0.5m，爆破采用乳化硝铵炸药，塑料导爆管起爆，每次落矿高度 3 - 5m 。矿石靠自重流入底部漏斗，经主道转入平巷运出。通过采用平底结构浅孔留矿法，该矿脉的矿石损失贫化得到改善，开采安全性得到提高。
西石门铁矿应用案例
西石门铁矿在开采过程中面临着诸多难题，随着采深的增大，厚大矿体所剩无几，主采原生矿体变为缓倾斜与倾斜中厚矿体，其底板矽卡岩层极不稳固，顶板灰岩中等稳固，矿体中等稳固到稳固。且目前生产中段的矿体普遍遭到小矿点的严重破坏，成为残缺破损矿体。现用无底柱分段崩落法开采，因矿体残缺破损，回采过程中切割工程与落矿炮孔都无法全部到位，导致爆破质量差，使得较稳固的顶板部位矿石以及残柱矿石往往崩不下来，造成悬顶与隔墙。此外，一些厚度较小的原生矿体采场，顶板围岩常常不能随采随冒，致使矿石崩入空场内放不出来，生产可靠性差与矿石损失大。
为解决这些问题，针对不同矿体条件，西石门铁矿提出了多种平底式底部结构方案。对于薄矿体，采用单堑沟平底出矿方案；对于中厚矿体，研究了双堑沟平底出矿方案，将三条进路划归为一个回采单元，从中间进路向两边进路打出矿横穿，构成双堑沟落矿、平底出矿的底部结构。回采时两边堑沟与无底柱分段崩落法的进路一样，逐排炮孔爆破退采，出矿到铲运机司机不进空场不能再出的程度，而崩入空场的矿石和悬顶后冒落的矿石，从出矿横穿放出。还提出了串联堑沟平底出矿方案，作为无底柱分段崩落法的补充。
通过这些方案的应用，西石门铁矿各类残矿得到有效开采，矿山生产能力得到显著提高，采场安全条件得到明显改善。例如，在采用双堑沟平底出矿方案的区域，矿石回收率提高了约 20% - 30%，采场因顶板垮塌等问题导致的停产次数明显减少，保障了矿山的持续稳定生产。
与其他底部结构对比
在金属矿深部开采中，底部结构的选择至关重要，不同的底部结构在采准工程量、矿石损失贫化、适用条件等方面存在显著差异。与平底式底部结构常见的对比对象有漏斗式底部结构和堑沟式底部结构。
与漏斗式底部结构对比
漏斗式底部结构是较为传统的底部结构形式，其采场底部为漏斗形受矿巷道。在采准工程量方面，漏斗式底部结构相对较大，需要掘进众多的漏斗颈、斗穿等巷道。以某小型矿山为例，采用漏斗式底部结构时，每千吨矿石的采准比达到 20 - 30m，而平底式底部结构的采准比通常在 10 - 15m，差距明显 。漏斗式底部结构的矿石损失贫化也较为突出，由于漏斗之间存在脊部残留矿石，且在放矿过程中容易出现矿石堵塞漏斗颈的情况，导致矿石损失率可达 15% - 25%，贫化率也能达到 10% - 15% ，相比之下，平底式底部结构虽然也存在三角矿堆残留问题，但在矿石损失贫化的某些方面有不同表现 。漏斗式底部结构适用于各种矿石条件，应用较为广泛，但在矿石稳固性较差时，漏斗的维护成本较高；而平底式底部结构则更侧重于矿石稳固的条件 。
与堑沟式底部结构对比
堑沟式底部结构具有 V 形堑沟受矿槽，与平底式底部结构相比，采准工程量也较大 。堑沟的掘进需要一定的技术和设备支持，且在布置出矿巷道等方面也较为复杂 。某大型金属矿山采用堑沟式底部结构时，其采准工程的施工周期比平底式底部结构长约 20% - 30% 。在矿石损失贫化方面，堑沟式底部结构相对平底式底部结构有一定优势，其受矿范围大，矿石流动较为顺畅，矿石损失率一般在 10% - 15%，贫化率在 5% - 10% ，这是因为其 V 形堑沟能有效引导矿石流动，减少矿石残留 。不过，堑沟式底部结构对矿岩稳固性要求较高，在矿岩不稳固时，容易出现堑沟垮塌等问题，影响开采安全和效率 ，而平底式底部结构在这方面的要求相对较低，只要矿石稳固即可 。
小结
在金属矿深部开采领域，平底式底部结构凭借其结构简单、采准工程量小、切割效率高以及利于采用高效出矿设备等突出优势，在矿石和围岩均稳固的开采条件下，展现出独特的应用价值。通过某钨矿、哈图金矿以及西石门铁矿等实际应用案例可知，合理运用平底式底部结构能够有效提高开采效率，在一定程度上控制矿石损失贫化。然而，其缺点也不容忽视，如采场残留三角矿堆导致的矿石损失贫化大等问题，在一定程度上限制了其更广泛的应用。
与漏斗式底部结构和堑沟式底部结构相比，平底式底部结构在采准工程量、矿石损失贫化和适用条件等方面各有优劣。
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