金屬礦山地下開采方法選擇及策略

蘭 冬

（山西省中條山有色金屬集團有限公司北方銅業銅礦峪礦，山西 垣曲 043700）

近些年來，由于我國發展水平越來越高，淺層金屬資源開發的已經接近殆盡，這使得金屬礦山企業不得不對地下金屬資源進行開采，由于在地下進行開采，所要采用的地下開采方式也要重新合理選擇。對于金屬礦山企業而言，開采方式的科學性、合理性不僅直接影響礦山企業的金屬產能，而且還會使回采效率進一步提高，減少開采資金，使企業經濟效益最大化。目前金屬礦山地下開采方式主要有三種，而且這三種開采方式也有著各自的多種開采小種類，這些小種類通過一些方法還可以組成多種新方法。由于不同的金屬礦山的礦體條件和環境不一樣，企業的開采技術和經濟實力也有差異，因此，在選擇合適的開采方法時，一定要結合實際的具體情況[1]。

1 金屬礦山地下開采概述

金屬礦產資源在地下深處，通過露天開采方式，剝離難，成本高。所以開采金屬礦山大多采用地下開采方式。地下開采分為兩步：挖掘和礦石開采。在進行礦石開采時要開鑿挖掘中開通的巷道，開鑿又分開拓、采切、回采三個步驟。在進行開采礦石過程中，大多都是分階段開采，開采順序一般都是先上后下，礦體沿礦床分為多個礦段[2]。

2 影響金屬礦山開采方法選擇的因素

2.1 工程地質條件

在開采之前，我們要做好開采前的準備工作，首先要全面掌握金屬礦山的地質條件以及礦體的物理力學性質，因為礦體的穩定性直接受這些因素的限制。除此之外，我們還要進一步確認整個金屬礦山采場的構成要素和開采的具體方式。在對工程地質條件進行考察的過程中，我們要將巖體的分布以及斷層等這些因素進行詳細的分析，這在選擇開采方法時，都有著一定的作用。

2.2 礦體的分類和質量

礦體的分類如果依據顏色進行的話，通常可以分為三大類，有色金屬礦、黑色金屬礦、貴金屬礦。有色金屬礦一般都有鋁、銅、鋅等礦物質，而黑色金屬礦多數是以鐵，像金、銀等貴重礦物質都是在貴金屬礦中。由于礦體的礦物質不一樣，所要用到的開采方法肯定也是不一樣的。而鐵的價值由于較低，一般都會采用空場采礦法和崩落采礦法來進行來采，而填充采礦法是不適合鐵礦開采的方法，因為鐵礦價值低，填充采礦法必須要有填充物，而填充物的價值可能會比鐵的價值高，增加成本。

2.3 開采的安全性

在選擇開采方法時，安全風險也有著一定的影響，特別是在頻發安全事故的情況下，事先規劃好的開采工作甚至不能順利完成。而我國金屬礦山開采過程中的安全問題主要有幾點，一是沒有貫徹落實安全管理措施，工作人員工作不認真，草草了事。二是安全監管力度不夠，在相關環境進行操作時，沒有達到規定的標準，增加了安全風險發生的可能性。三是金屬礦山員工沒有較強的安全意識，企業也沒有對開采員工進行針對性的安全教育培訓，使得員工不能認識到開采安全性的重要。因此，我們要對這些問題進行處理，開采企業要將一系列的安全防控和應急措施制定出來，使在施工過程中安全風險盡量可以在控制之內。同時，還要加大對開采員工的安全教育培訓，保證開采人員能夠規范地進行操作，減少安全事故發生的可能性，從根本上防止安全事故的發生。

2.4 地應力影響因素

礦山開采過程中引起低巖體和礦山結構破壞變形的基本力就是地應，在地下開采過程中，要想合理的確定礦山金屬的總體分布，就必須要對礦區地應力狀態的條件進行全面的掌握，從而得到的采礦方法才是無誤的。在確定開挖步驟、支護結構參數和支護形式時，要根據開采方法和地應力的條件，以此來保證開采過程中圍巖的穩定性，最大限度地提高開采效率。在確定采礦巷道和采場最佳形狀時，地應力參數是最主要的參數，因此，在地下采礦中地應力參數的重要性是不言而喻的[3]。

3 金屬礦山開采中的問題

我國雖然在金屬礦山開采技術中取得了一些進展，但仍然會有一些問題：①我國金屬礦山資源雖然多，但多為貧礦，富礦較少，因此雖然礦山多，礦產資源還是稀少的。②不平衡的金屬礦山開采技術，我國有著非常廣大的地域區域，但每個地區的礦業發展有著很大的差距，導致礦山開采技術也不平衡，在發達地區，礦山開采使用的技術是世界先進的采礦技術，但在偏遠山區的地方，開采所用的技術和設備都是較為落后的，開采效率低，導致開采技術的不平衡性。③資源利用率不高。隨著社會的不斷發展，人們意識到可持續發展的重要性，因此開采金屬礦山時，尤其是有色金屬礦山的開采，礦石的利用率是非常重視的，但我國的有色金屬回收技術有著許多的問題，使得有色金屬的回收利用不到位。④開采時引發的環境問題。在地下開采金屬礦石會導致地面坍塌，不僅會改變原有的地形地貌，還會破壞該礦區的地下水，使礦山地質環境不斷惡化，采礦引起的環境問題使礦區無法滿足當地經濟發展的要求。

4 金屬礦山的開采方法

4.1 空場采礦法

在回采過程中，采空區始終處于空曠狀態的采礦方法。并且其中的采礦人員暫時不在采空區進行任何作業，只剩下一些礦柱支撐。這種方法就是空場采礦法。該方法一般在穩定的地質條件的礦山下使用。空場采礦法還可以依照礦體結構和回采特點進一步的細分，可以分成全面、留礦、房柱等采礦法。空場采礦法有著成本低、效率高、方法簡單、技術原理成熟的優勢。但對地質條件的要求非常嚴格。

4.2 崩落采礦法

在回采過程中，采空區需要填充，而工作人員通過利用沒有開采價值的崩落礦石進行填充，這種方法就是崩落采礦法。使用這種方法可以有效的管理采空區，還能預防和控制可能發生的坍塌事故。一般在不穩定的地質條件且開采價值低的礦山中使用。而崩落采礦法也可以進行細分，可以分成單層、分層、分段、階段等崩落法。它有著低成本、生產效率高、安全性好的優點，但它的貧化率有點高，而且還可能會使地面發生塌陷。

4.3 充填采礦法

在回采過程中，在填充采空區時利用其他充填料來進行填滿的方法，這就是充填采礦法，其方法可以有效的預防和控制坍塌的發生。該方法一般在不穩定的地質條件且礦石珍貴罕有、環境復雜、地表不允許下限的礦山中使用。充填采礦法還可以分為上向分層、下向分層、壁式、削壁和方框支架等充填法。它有著安全性好、貧化率低、回采率較高、對地表起著保護作用的優點，但它的開采成本高、施工工藝不簡單、生產效率不高。

4.4 組合式采礦法

將空場采礦法、崩落采礦法、填充采礦法三種方法進行組合，組成一種方法，這就是組合采礦法。根據金屬礦山的實際情況，該方法具有上述三種方法的優點，消除或削弱了這三種方法的缺點。組合采礦法在開采不穩定圍巖、控制地壓、礦體品位低、形狀復雜的礦山上有著廣泛的應用。

4.5 聯合式采礦法

倆種或倆種以上的開采方法在相同的礦塊中同時或依次使用，這種方法就是聯合式采礦法。該方法可以把開采方法在不同階段、不同條件下的優勢充分發揮出來，其適應性是非常高的。聯合采礦法在復雜的礦脈形狀、薄的開采層的礦山中非常適用。這些礦山如果只采用一種采礦方法，開采效率和經濟效益很難達到預期的目標，因此要按照實際礦層的具體情況來選擇多種采礦方法。

5 結語

總而言之，雖然我國金屬礦山地下開采技術已經有了一些顯著的進步，但與發達國家相比，還是較為落后的。金屬礦山地下開采技術的未來發展主要還是以連續化、數字化、大型化作為目標，在開采的同時還要將經濟和社會的效益考慮進去，選擇出更合適的地下連續開采技術，使金屬礦山開采與周圍環境更加協調，在開采過程中，還要研究礦山巖石應力，提高圍巖穩定性，提高金屬礦山地下開采的安全性，使金屬礦山地下開采朝著環境保護的方向發展，快速和安全。