地下礦山采礦方法設計思維

尹麗冰

（巴彥淖爾西部銅業有限公司，內蒙古 巴彥淖爾 015000）

隨著我國經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，礦業也隨之有了根本性變革[1]。地下礦山采礦方法比較具有代表性的是充填采礦法[2]，目前，也正朝著更高效、更安全、適用性更強的方向發展。對于地下礦山采礦工作人員而言，需要跟隨礦業發展趨勢，努力創新地下礦山采礦方法，創新的基本前提是需要具有地下礦山采礦方法設計思維，需要具備專業的基礎知識，比如地質學、水力學和物理學等學科知識，以及較為豐富的工作實踐經驗，繼而創新出更科學的地下礦山采礦方法。本文首先介紹了當前我國地下礦山采礦行業現狀、地下礦山采礦方法的使用情況，隨后，介紹地下礦山采礦方法的未來發展趨勢，以及地下礦山采礦方法工作人員如何結合自身的知識和實踐經驗，培養地下礦山采礦方法設計思維，提高工作效率。

1 我國地下礦山采礦行業現狀

近年來，隨著工業的發展和人民生活水平的提高，各行各業對礦業產品的需求量不斷增加。數據表明，我國對于礦業產品的開采量增長迅速，尤其是鐵礦石開采量，每年具有很明顯的上升趨勢，其次是鋅、鉛、銅和鋁等有色金屬，開采量也逐年增多。一方面，相關企業不斷創新地下礦山采礦方法、引進先進的地下礦山采礦技術，力求提高礦業產品開采量，創造社會效益，同時提高企業經濟效益；另一方面，在礦業產品開采量不斷增加的同時，不可避免地出現了一些環境污染問題、資源浪費問題，隨著我國越來越重視生態文明建設，地下礦山采礦工作給環境帶來的負面影響已經引起國家有關部門的高度重視。未來地下礦山采礦工作的努力方向是持續創新，提出既高效、又環保，還具有安全性和適用性的地下礦山采礦新方法，以促進地下礦山采礦行業的發展，推動國家生態文明建設工作的順利進行。

2 現行的地下礦山采礦方法

2.1 地下礦山崩落采礦方法

崩落采礦方法主要包括兩個具體的方法，分別是自然崩落采礦方法和無底柱分段崩落采礦方法。自然崩落采礦方法已在行業內得到了較為普遍的推廣、使用，這種方法主要借助礦石受力的物理作用，自然崩落采礦方法的基本流程如下：使用專門的采礦工具，破壞地下礦山礦石之間的受力平衡，使其內部因受力不均而自然崩落；自然崩落采礦方法的主要優點如下：采礦成本較低，借助采礦器具即可完成，且采礦器具可以重復使用；自然崩落采礦方法的使用場景如下：當礦石體積較大、厚度較大，品位較低，且內部礦化較均勻，容易在力的作用下發生崩落，此時即可選擇自然崩落采礦方法進行地下礦山的開采工作。與自然崩落采礦方法相比，無底柱分段崩落采礦方法具有更高的安全性和適用性，在行業內得到了更為廣泛的推廣、使用，我國大部門采礦單位都使用這種方法進行地下礦山的采礦工作。其中，高端壁無底柱分段崩落采礦方法比傳統的無底柱分段崩落采礦方法更為先進，能進一步提高礦業單位的生產效率、增強生產能力，同時，進一步節約地下礦山采礦成本，減少不必要的損失，此外，因高端壁無底柱分段崩落采礦方法自身的優越性，使其在環境惡劣、地址地質條件差的地方也能正常使用，極大地方便了地下礦山采礦工作的開展。

2.2 地下礦山空場采礦方法

地下礦山空場采礦方法的主要操作流程如下：首先，將礦塊按照行業標準，分為礦房和礦柱兩部分，后續對它們進行分別開采，一般先開采礦房，開采后需要注意保持礦房的穩定，并及時處理采空區，然后，再開采礦柱，開采后使用與上述步驟類似地技術處理，對礦柱進行回采處理。地下礦山空場采礦方法的適用場景：該方法適用性較強，適用于各種金屬礦山和非金屬礦山，要求礦體和周圍的巖體具有較為穩定的結構，避免發生采礦危險。

2.3 地下礦山地下無廢開采方法

在采礦行業，地下礦山地下無廢開采法適用性很強，已經成為我國礦業行業內開采地下礦山的首選方法，不僅如此，在很多發達國家的礦業開采工作中，也到了非常普遍的推廣、使用。這種方法能夠使礦產資源得到非常充分的利用，確保礦業企業經濟效益的最大化，同時，符合生態文明建設的要求，環境污染少、資源利用率高。地下礦山地下無廢開采法主要包括高濃度尾礦料的制備、輸送流程以及全尾礦充填流程。

2.4 地下礦山充填采礦方法

地下礦山充填采礦法在我國的適用性同樣很強，尤其對于有色金屬礦石、稀有金屬礦石以及金礦石的開采來說，普遍使用。地下礦山充填采礦法主要包括以下幾種形式：上向進路充填采礦法、上向水平分層充填采礦法以及向下進路充填采礦法，這三種具體的采礦方法分別在不同的場景得到了很好的應用，比如，使用上向進路充填采礦法開采金礦石，能夠明顯提高礦石開采效率，同時，降低礦石的貧化率，保證礦石的高質量。類似地，后兩種方法也經過了實踐考驗，確保礦業企業經濟效益的最大化，同時，符合生態文明建設的要求，環境污染少、資源利用率高。地下礦山充填采礦法的基本作業流程如下：整個采礦流程分為兩步，涉及到兩次回采，在回采工作面推進的同時，使用充填材料對采空區進行填充，目的是控制巖體的崩落，防止地面塌陷，確保回采工作的安全。

通過上述介紹可知，目前，行業內普通推廣、使用的地下礦山采礦方法有地下礦山崩落采礦方法、空場采礦方法、地下無廢開采方法以及充填采礦方法，不同的方法有各自的適用場景。地下礦山采礦方法的設計，從大類上可分為采場結構和回采工藝兩部分，需要考慮采礦施工周圍地面的承重力，這直接決定著采礦工作是否安全，可以通過完善施工場地布置、做好防護工作等措施著手。

3 地下礦山采礦方法設計思維

3.1 地質條件設計思維

地下礦山采礦思維強調在地下礦山采礦工作中，重點考慮施工地的地質條件，根據地質條件設計合適的地下礦山采礦方法。具體而言，主要考慮以下幾個方面：第一，考慮礦石的品位和開采價值，采用不同的地下礦山采礦方法；第二，考慮礦山和周圍巖體的牢固性，因為很多地下礦山采礦方法要求礦山和周圍巖體必須牢固，因此，這一點需要重點考慮；第三，觀察、分析礦體的物力特質，如傾角、質地以及形狀等。

3.2 技術經濟條件設計思維

技術經濟條件設計思維強調經濟效益的最大化，綜合考慮各種地下礦山采礦方法的經濟成本、采礦單位的經濟實力、裝備水平以及管理策略等，從而選出最合適本單位的地下礦山采礦方法。一般而言，先考慮采礦施工地的周圍地面是否允許礦體崩落；隨后，考慮采礦單位對于礦石的質量要求、采礦工作的技術要求以及工作效率要求等；最后，考慮采礦單位的經濟實力、裝備水平以及管理策略等，根據單位的工作目標，采取最合適的地下礦山采礦方法，力求保證采礦工作的經濟效益最大化。

3.3 機械化輕重設計思維

機械化輕重設計思維強調根據實際情況，選用合適的采礦設備。對于厚度較小的礦體，可以使用輕型采礦設備，而對于厚度較大的礦體，可以使用重型采礦設備；對于需要進行多次回采工作的礦體，可以使用輕型采礦設備，而對于不需要進行多次回采工作的礦體，可以使用重型采礦設備；對于采礦工作人員需要在場地來回作業的，為了確保工作人員的安全，可以使用輕型采礦設備，而對于不需要采礦工作人員在場地來回作業的，為保證工作效率和經濟效益的最大化，可以使用重型采礦設備。

3.4 分層與分條設計思維

分層與分條設計思維主要是針對難以開采的礦體提出的，對于難以開采的礦體而言，需要確保采礦施工場地周圍的地面較為穩固、允許礦體自然崩落，且地面沒有自然礦床，以防對其造成損壞，為了做到上述幾點，一方面，對于水平礦體和傾斜度較小的礦體，可以采用分條方法布置回采平崗；另一方面，對于傾斜度較大甚至很大的礦體，可以采用分層方法布置回采平崗。

3.5 開創空間設計思維

開創空間設計思維強調在采礦施工場地的設計和布置中，需要充分考慮施工人員的工作空間，為其留出方便作業和爆破落礦的空間。在機械化輕重設計思維曾提到，對于采礦工作人員需要在場地來回作業的，為了確保工作人員的安全，可以使用輕型采礦設備。這樣做的目的是，一方面，保證采礦工作人員的安全，防止在礦巖不牢固或者礦體厚度過大時，砸傷工作人員，工作人員應當首選在礦房內作業，并盡量減少在場地內來回走動，以降低自身的危險系數；另一方面，為礦石的開采提供補償空間，保證開采的高質量、高效率。

3.6 臨時與永久設計思維

臨時與永久設計思維強調將采礦工藝分為臨時的和永久的。一方面，礦床里的礦柱有臨時性的礦柱和永久性的礦柱，需要根據不同的使用條件加以判斷，找出適宜使用的礦柱形式；另一方面，井崗工程可以分為臨時性工程和永久性工程，需要根據不同的使用條件加以判斷，找出適宜使用的工程形式；此外，京港工程的支護形式也可以分為臨時性的和永久性的，需要根據不同的使用條件加以判斷，找出適宜使用的支護方式，保證開采的高質量、高效率，并盡量提高工作效率。

3.7 及時與暫緩設計思維

及時與暫緩設計思維強調應當分清工作的輕重緩急，采取最有效的工作方式，達到有效施工的目的。一方面，避免受力過猛導致井崗遭到破壞，需要在關鍵部件之間留出一定的間隙；另一方面，在井崗掘進的過程中，需要根據不同的使用條件加以判斷，找出適宜使用的支護方式，比如考慮事先支護還是事后支護。

4 結語

目前，行業內普通推廣、使用的地下礦山采礦方法有地下礦山崩落采礦方法、空場采礦方法、地下無廢開采方法以及充填采礦方法；地下礦山采礦方法設計思維如地質條件設計思維、技術經濟條件設計思維、機械化輕重設計思維、分層與分條設計思維、開創空間設計思維、臨時與永久設計思維和及時與暫緩設計思維等。