淺談基于當(dāng)今技術(shù)的采礦法

【摘 要】目前，在采礦方法選擇中有2種弊端:一是一些礦山，特別是老礦山，因循守舊，只按生產(chǎn)習(xí)慣套用某種采礦方法，只圖方便省事，因而難于改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高資源回采率，增加經(jīng)濟(jì)效益;二是礦山設(shè)計人員，也照搬書本手冊，按老模式去評價項目，搞方案設(shè)計，拘泥于定性分析或簡單的主觀判決，不能根據(jù)礦山的具體條件“因礦生法”，往往事倍功半。要克服上述采礦方法選擇存在的弊端，筆者認(rèn)為，采礦方法方案確定應(yīng)該引入現(xiàn)代綜合分析法，即工程經(jīng)濟(jì)原理中的盈虧平衡點(diǎn)法和價值工程法。

【關(guān)鍵詞】采礦法歸類;采礦勘探類型;采礦安全

1.技術(shù)科學(xué)方法論要素和四類改造

由于現(xiàn)有礦床的開發(fā)條件愈益復(fù)雜，礦物原料新基地的形成，加上國民經(jīng)濟(jì)各基礎(chǔ)部門的發(fā)展受到經(jīng)濟(jì)方面和生態(tài)方面的諸多限制，所以必須以截然不同的嶄新原理為采礦部門塑造新的技術(shù)面貌。采礦部門的技術(shù)工藝狀況和發(fā)展中存在缺點(diǎn)是眾所周知的，對此必須加以改善也是公認(rèn)的，但還摸不準(zhǔn)達(dá)到新水平的途徑。人們?yōu)樾碌慕?jīng)濟(jì)機(jī)制對加快科技進(jìn)步的影響寄予厚望，然而對科研機(jī)構(gòu)和設(shè)計機(jī)構(gòu)的工作情況的分析表明，這種作用暫時基本上只有助于加快復(fù)制昨天的決策。根據(jù)對研究人員和工程師工作內(nèi)容所做的分析可以引出以下結(jié)論:蘇聯(lián)大部分技術(shù)專家都不善于創(chuàng)造現(xiàn)代技術(shù)和工藝，因為他們沒有受過現(xiàn)代工程技術(shù)創(chuàng)造方法論的教育。

2.采礦方法的選擇是礦山設(shè)計的主要環(huán)節(jié)

現(xiàn)在多以經(jīng)驗為主，其主觀的隨意性較大，詳細(xì)介紹了模糊數(shù)學(xué)和隸屬函數(shù)理論在東鄉(xiāng)銅礦采礦方法選擇上的應(yīng)用，結(jié)合該礦山的礦體賦存特征以及多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗，采用模糊數(shù)學(xué)理論定量定性出隸屬度矩陣，結(jié)合二元相對選擇矩陣和各因數(shù)的權(quán)矩陣最終計算出各采礦方法的相對選擇矩陣，用定量的方法選擇出最優(yōu)的采礦方法，與礦山實(shí)際情況一致，成果具有很好的經(jīng)濟(jì)價值。

3.采礦方法及其分類

采礦方法就是根據(jù)礦床賦存要素和礦石與圍巖的物理學(xué)性質(zhì)等因素，所確定的礦石開采方法。它包括采區(qū)的地壓控制，結(jié)構(gòu)參數(shù)，回采工藝等。

金屬礦床由于賦存條件復(fù)雜，礦石和圍巖物理學(xué)性質(zhì)差異很大，以及其他因素等，故采礦方法種類繁多。為了便于認(rèn)識各種采礦方法的特殊本質(zhì)，了解各種采礦方法的適用條件及發(fā)展趨勢，研究和選擇合理的采礦方法，因此，需將繁多的采礦方法，擇其共性，加以歸納分類。目前分類的方法很多，本書是采用按回采時的地壓管理方法將采礦方法分為四大類。

第一類:空場采礦法。這類方法用于開采圍巖和礦石都很穩(wěn)固的礦床，地壓管理是用采區(qū)中所留下的礦柱支撐和維護(hù)采空區(qū)。在回采過程中隨礦石被采出后所形成的采空區(qū)不立即進(jìn)行處理（充填或崩落）而空放著，這是本類方法的基本特征。

屬于這類采礦方法的主要有全面法，房柱法，分段法，階段礦房法。

第二類：留礦法。這類采礦方法是用在開采圍巖穩(wěn)固（僅次于空場法）而礦石很穩(wěn)固的礦床。采場地壓管理是用采區(qū)中所留的房間礦柱和隨回采而爆破下來的礦石，暫時留在采場（留下2/3）支撐圍巖和工作臺，待整個采場采完后再集中放礦，這是留礦法的基本特征。屬于這類采礦方法的有淺孔留礦法，深孔留礦法。

第三類：充填采礦法。這類方法是用在開采礦石比較穩(wěn)固（允許在一定的暴露面積下進(jìn)行回采工作）而圍巖不夠穩(wěn)固（暴露面積不能很大，否則會引起冒落）的礦床。采場地壓管理是在礦石回采期間必須用充填法的基本特征。支柱充填法亦屬此類。

根據(jù)充填料的特性本類方法可分為干式充填法，水砂充填法，膠結(jié)充填采礦法。

第四類：崩落采礦法。本類方法是用在開采圍巖和礦石由不夠穩(wěn)固到中等穩(wěn)固的礦床。崩落法的地壓管理是隨崩落礦石的同時（或稍滯后）而圍巖自動崩落或人工崩落充滿采空區(qū)。

屬于這類方法的主要有分層崩落法、分段崩落法（有底柱感無底柱）、階段崩落法。

4.影響采礦階段高度的主要因素

4.1礦床勘探類型（探采結(jié)合）

一般情況下，礦床的勘探類型越高，坑探網(wǎng)度就越密，抗探階段的高度越小。為了充分利用坑探巷道作為采礦巷道，原則上應(yīng)當(dāng)使采礦階段與坑探階段高度一致起來。因此，礦床的勘探類型越高，階段高度越小。根據(jù)我國的經(jīng)驗，用留礦法開采第四類型的礦床，宜采用40～50米的階段高度。

4.2圍巖的穩(wěn)固程度

一般地說，當(dāng)圍巖的穩(wěn)固性好，可以采用較高的階段高度；當(dāng)圍巖的穩(wěn)固性不太穩(wěn)固時，則應(yīng)采用較小的階段高度，這是因為：礦房上盤巖石的暴露面積不宜太大，暴露的時間不宜太長，因此應(yīng)采用較低的階段高度。

上盤巖石的暴露面積是由階段高度和礦房沿走向的長度決定的，因而階段高度大，一方面礦房量大，另一方面回采工作面的推進(jìn)速度隨著階段高度的增加而減小。因此，在圍巖不太穩(wěn)固的條件下，只宜采用30～40米的階段高度；在圍巖很穩(wěn)固，礦脈比較規(guī)整的條件下，可以采用40～50米的階段高度，基至更大。

4.3礦體傾角

礦體傾角的大小對放礦影響很大，當(dāng)階段高度較大時影響更加明顯。因此，對于傾角不太陡，但還可以用留礦法開采的礦床，適宜采用30～40米的低階段。

（例如大吉山鎢礦，階段高度50米，開采傾角60°～70°以上的礦體，回采和放礦都很順利，但開采60°～65°的礦脈，往往礦房上采到30米左右時，放礦就開始發(fā)生困難）。

4.4其他采礦方法對階段高度的要求

有許多礦床，由于礦體賦存條件和開采技術(shù)條件不一致，往往要采用多種采礦方法。此時，決定階段高度時，要照顧到其他采礦方法的需要。

4.5天井掘進(jìn)條件

用普通法掘進(jìn)天井時，掘進(jìn)的困難程度隨著天井高度的增加而增加。一般情況下是當(dāng)掘進(jìn)工作面上升到25～30米高時，通風(fēng)和材料設(shè)備的運(yùn)搬便漸趨困難，掘進(jìn)效率降低。

對于薄礦脈開采，目前天井掘進(jìn)，還是用普通掘進(jìn)去開鑿。（20米左右厚度礦體，也有用普通法開采的，如弓長嶺鐵礦）。因為用吊罐法很難跟蹤礦脈，不但探礦作用差，而且回采時不好使用。因此，在開采薄礦脈時，一般不宜采用太多的階段高度。

總體看，雖然影響階段高度的因素有多種。但是，在能夠保證安全和順利回采的條件下，應(yīng)當(dāng)采用較大的階段高度，以增加礦房礦量，從而減少礦石損失。階段高度越小，礦柱占礦塊的礦量相對越大。今后隨著機(jī)械化程度的提高，采礦強(qiáng)度加大，階段高度也在增加。無底柱分段崩落法首先你得確保整個系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)量滿足設(shè)計要求，不夠可以改大功率風(fēng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，一般總回風(fēng)量是大于總進(jìn)風(fēng)量的，只有這樣才能確保井下存在負(fù)壓，風(fēng)才能在負(fù)壓的作用力下流動。我們礦山是采用兩翼進(jìn)風(fēng)，中間回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)，目前開采深度500m左右，整體通風(fēng)良好，采用三級基站來形成負(fù)壓。首先每個中段為一級基站，各個水平安裝風(fēng)機(jī)形成二級基站，總回風(fēng)口安裝大功率風(fēng)機(jī)往外抽風(fēng)，此為三級基站。這樣就形成了這個通風(fēng)系統(tǒng)的良好通風(fēng)條件。各采場可通過局扇進(jìn)行通風(fēng)，滿足單個采場的通風(fēng)條件。

5.結(jié)論

本文提出了采礦方法選擇的優(yōu)化系統(tǒng)，構(gòu)造了采礦方法庫和采礦方法優(yōu)選決策系統(tǒng)庫。系統(tǒng)總結(jié)了現(xiàn)行采礦方法的適用條件和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對采礦方法影響因素做相關(guān)分析，建立優(yōu)選數(shù)學(xué)模型，以實(shí)現(xiàn)采礦方法選擇的科學(xué)化。