金屬礦山地下采礦方法優選

闞洪星

（香格里拉縣虎跳峽鑫磊鎢業有限責任公司，云南 迪慶 674400）

隨著工業建設的步伐不斷加快，礦產資源的需求量也日益加劇，但是我國礦產賦存規模較小、采礦技術與設備的水平不高，嚴重影響了我國金屬礦山的開采。因此發展采礦技術是勢在必行的。金屬礦山的采礦深度越來越大，各種不確定的因素影響也會越來越多，如何選擇采礦方法顯得非常重要。采礦方法與不確定因素之間是一個復雜的、非線性的關系，不同的采礦方法具有不同的適用條件與應用效果。本文分析了幾種比較常見的采礦方法，以便為專家系統提供更廣泛、更全面的選擇。

1 采礦方法介紹

1.1 空場采礦法簡介

空場采礦法是在回采時將礦塊劃分為礦柱與礦房兩部分，采礦時首先對礦房進行開采，其次對礦柱進行開采。空場采礦法適用的基本條件一般是在礦石和圍巖穩定牢固的前提下進行開采，在一定時間之內采空區允許有較大規模的暴露面積。空場采礦法是我國最早應用的一種采礦方法，也是目前最常用、最廣泛，技術上最成熟的一種采礦方法。國內外礦山實踐表明，比較常用的空場采礦法一般包括留礦采礦法、分段礦房法、全面采礦法以及階段礦房法。

1.2 崩落采礦法簡介

崩落采礦法是一種采礦結構比較簡單的采礦方法，它是在礦體邊界挖環形運輸的巷道，并在礦體的上下盤開挖，將巷道切割成不同的立體空間，然后在塹溝向上鉆孔，放炮進行爆破作業，再往后退進行回采工作。崩落采礦法的基本特征就是簡化了采場的結構，通過在運輸巷道與塹溝巷道之間切割出環形通道，實現一個巷道多種用途，大大提高了采礦效率，減小了采掘過程中的工作量，是一種高效、低成本的采礦新方法。崩落采礦法是以崩落圍巖來實現地壓管理的采礦方法，該方法在回采過程中不再將回采單元劃分為礦房、礦柱，而是連續進行單步驟回采，不但沒有回采礦柱的任務，也無需另行處理采空區。這類采礦法具有生產效率高、作業安全、使用靈活等優點，故在生產實踐中使用也較廣泛。使用崩落采礦法的前提是地表允許陷落。崩落采礦方法一般包括：壁式崩落法、 分層崩落法、 階段崩落法等。

1.3 充填采礦法

充填采礦法是指在礦房和礦塊中，隨著回采工作面的不斷推進，向采空區輸送各種充填材料，以進行控制圍巖崩落、地表移動和地壓管理，然后在形成的采空區內進行回采工作。充填采礦法適用于開采圍巖不穩定、但礦體穩定，且礦體的品位較高，屬稀缺、貴重的礦體。同時充填采礦法要求地表不能有陷落，對礦體開采復雜的地區比較適用，例如礦體存在水體、自然火災危險以及臨近交通干線或建筑物等復雜因素。充填采礦法特有的采礦手段，在深部礦體開采中能有效地控制地壓。綜合以上分析可以看出，充填采礦法的優點主要有礦石回采率高、適應性強、作業安全、貧化率低且環境污染小。一般根據充填材料和輸送方式的不同，充填采礦法包括膠結充填法、水力充填法、干式充填法等。另外根據回采的方法、工藝以及采場結構的不同，可以將充填采礦法分為壁式充填法、上向分層充填法、方框支架充填法和下向分層充填法等。

1.4 地下組合采礦法

空場采礦法在礦巖不穩定時，無法有效地控制地壓，從而避免地壓事故。地下組合采礦法是基于巖石力學，結合采礦工藝、設備的具體情況，兼顧其它采礦方法的特點，發展起來的具有良好技術、經濟效益的采礦方法。目前常見的組合式采礦方法包括分段空場崩落采礦法、階段留礦采礦法、分段空場充填采礦法等。（1）分段空場法允許陷落，適用于礦體傾斜、中厚礦體，且底盤穩定，頂盤欠穩的礦床。該方法不需要人員、設備進入空場作業，安全性較好，同時分段空場法采用高效的設備進行采礦，因此生產能力強，效率高。（2）階段留礦崩落采礦法同樣允許礦體陷落，適用于急傾斜、中厚至極厚礦體，礦體較穩定，但圍巖不穩定的礦床。該方法具有工效高，礦柱回采率大的特點。（3）分段空場充填采礦法不允許礦體陷落，其它適用條件同階段留礦崩落采礦類似，該方法存在一定的損失率，貧化率很低。

2 實例應用

2.1 工區概況

某銅鎳礦具有礦埋藏深、礦體傾斜度大、形態復雜，且厚度變化比較大，礦體與圍巖均不穩定，地應力大等特點。具體說來，礦區地質情況復雜，巖漿活動強烈，圍巖蝕變多樣，大氣降雨是礦坑主要的涌水來源，巖石類型為欠穩定至比較穩定，礦體一般為層狀和透鏡狀，礦石結構以板狀結構和溶蝕結構為主。綜合以上分析，該銅鎳礦為典型的復雜金屬礦體。

2.2 采礦方法優選

系統了解了金屬礦山的地質、礦體特征，根據不同采礦方法的技術特點與適用條件，該金屬礦山比較適用崩落采礦法。具體優選過程如下：（1）收集不同礦山的開采情況，建立針對不同地質條件下的采礦方法方案集；（2）系統分析不同采礦方法的使用條件與技術要求，并進行標準化，對傾角、厚度、穩定性以及松散系數等進行定量分析，同時綜合考慮生產安全、環境保護、社會效益與經濟效益，從多方面、多因素選取采礦方法；（3）將該礦山的實際情況與類似礦山進行對比，分析該金屬礦山的特點，并按具體量化的指標進行評價，以最終確定采礦方法。根據以上步驟最終確定了采礦方案的優先率，分別是階段連續崩落采礦法、自然崩落采礦法、分段采礦法等。通過優先確定的采礦方法與經專家認證后確定的采礦方法一致。

結語

為進一步提高采礦效率，減小資源浪費，本文從幾種常見采礦方法的原理、適用條件以及特點出發，分析不同采礦方法的適用條件。應用實際表明，通過建立一定的優選方案，根據礦山具體的地質、地層特征選擇采礦方案，應用效果良好。

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