金屬礦山地下采礦方式探討

孫 雷

（本鋼（集團）礦業有限責任公司資源管理辦公室，遼寧 本溪 117000）

隨著我國礦產資源的不斷開發，可以通過露天開采方式的礦體越來越少，并且礦山開采位置的環境也越來越惡劣，地勢和地形也越來越復雜[1]。近年來，隨著探礦技術的不斷進步，能夠探測到的金屬礦山深度逐漸升高，深部資源探明量大大增加，因此，地下采礦方式逐漸替代露天開采方式，選擇合理的開采方法，可以減少資源的浪費，有效提升金屬礦的開采效率和質量[2]。

1 金屬礦山常用開采方式

1.1 充填法

金屬礦山的開采過程中，充填法是比較常用的一種采礦方式，此種方法的主要原理為：在開采過程中采用充填料對開采區域進行充填，其最重要的優勢是保證回采的安全性，礦體的采空區域和內部填充材料以及支柱之間能夠進行配合，起到對采空區位置的支撐作用[3]。如圖1所示，填充法的主要方式由依次回采和間隔回采兩種方式。

圖1 充填法的主要采掘方式

生產實踐表明，充填采礦法與其他采礦法相比較，具有以下幾個方面的優點：①采準切割工程量小，靈活性大；②礦石損失和貧化小；③能夠較有效地維護圍巖，減少圍巖的移動和防止其大量冒落；④對于薄礦脈或多品種礦石可以進行選別回采；⑤可防止礦床開采的內因火災；⑥可利用廢石、尾礦用作充填料；⑦控制地表塌陷；⑧改善地下采礦環境。充填法的主要缺點是：回采工藝和充填工藝比較復雜，采礦和充填相互影響，如果回采作業機械化問題不能妥善解決，則生產效率和能力均較低，加之充填料開采、加工、輸送及其他一系列耗費，故原礦噸成本將增加15～20元。

1.2 空場采礦法

所謂“空場采礦法”，是在回采的過程中為了支撐采空區殘留的礦柱，采空區始終保持空著的狀態。使用這種方法進行采礦時，要求圍巖和礦石必須十分穩固，在操作的時候，要先對礦房進行開采，然后再對礦柱進行開采。空場采礦法是一種比較簡單的方法，工人操作起來比較熟練，損失較少，效率較高，因此，在實際中應用得比較廣泛。如果對該方法進行細分，又可分為房柱采礦法、階段礦房采礦法、全面采礦法和留礦法等。隨著采礦方法的不斷優化，空場采礦主要應用于兩種類型的礦井，一種是大直徑深孔采礦，其主要開采方法是在地下采用聲控的方式促進礦體的崩落；另一種是在開采的過程中，采用連續作業的方式進行采掘，不論是出礦、落礦或者運輸均是連續操作[4]。

1.3 崩落采礦法

崩落采礦法適用于一些圍巖不穩定的礦體，采用該方法開采的時候，會有很多礦石陷落，因此，需要開采的地表要允許礦石陷落。在實際開采中，可使用一些特殊的方法將礦石崩落，然后用崩落的礦石將采空區填滿，填滿的采空區需要有人及時進行處理。該方法又可細分為單層、分層、分段、階段崩落法等。崩落采礦時針對地表可以塌落的區域而發明的，此種方法最明顯的優勢是采掘效率比較高，成本消耗也比較少，一般最常采用的是無底柱分段崩落方法以及自然崩落兩種方式。崩落采礦按照采掘面的分類可以長壁式和短壁式兩種工作面，針對不同的工作面可以開展不同的開采方式。

1.4 深部采礦法

隨著礦山資源采掘的逐漸增多，出現了富礦少，貧礦多的情況。從整體上來看，礦山資源的整體儲量比較少，使得對于礦山深度的開采逐漸增加，甚至有個別開采深度比較深的礦山已經達到了600m以上，深部開采金屬礦的礦井正逐年增多。深度開采所帶來的問題是地面坍塌等問題較多，容易造成人員傷亡，安全隱患比較大。

圖2 崩落采礦法的主要方式

2 金屬礦山開采策略探究

2.1 開采方式的科學優選

開采方式的選擇是保障開采效率和開采過程安全的最主要因素，因此在開采方式選擇過程中應該綜合評價被開采地區的地質條件和安全狀態，從而保障開采工作的順利進行。目前，國內許多礦山由于礦石的堆積量比較大，大部分礦體均被掩蓋了，因此，如果要想實現對礦體的開采，就必須要對礦山進行大量碗蕨，大多數需要采用鑿巷道的方式進行開采，巷道可以采用平行的方式開采，也可以采用傾斜的方式開采。巷道開采的主要目的是保證開采人員能夠有一個可以順利進出的通道。對于金屬礦物的開采主要采用開拓、采切和回采的方式進行。在日常開采過程中，開拓是最經常使用的方法。開拓主要是對礦石的主體進行開拓采掘，從而將地面上開采井筒，隨后進入到地下礦體中。礦床的開拓哦能夠有效地保證地表和礦體之間的通風和排水性能，并且能夠有相對安全的運輸路線，有效地提升人員采掘的效率，為開采人員的前期準備工作帶來非常大的便利。一般而言開拓主要采用豎、斜和聯合的方式進行開拓采掘，必須要根據金屬礦的周圍環境以及水文情況進行開拓技術的選擇。

2.2 開采作業安全保障

礦山一旦發生安全事故，便會造成不可挽回的局面，嚴重者可能會造成對周圍環境的損害。礦山投產前，一旦發現安全事故問題，便會造成不可挽回的局面，更嚴重者可能會造成開采周圍環境的損害。在進行復采時，面臨著對周圍環境的修復等各種復雜的問題。因此，在礦山開采過程中，必須做好安全防護措施，并且有關部門要針對以上問題制定有效的制度和措施，強化安全防護工作。此外，需要在地下安裝預警和預測裝置，在檢測到地下溫度或者濕度發生變化時，能夠實時的進行檢測，一旦發現瓦斯超標等問題及時報警。在防護裝置發生報警后，裝置可以及時采取動作對空氣進行導流操作，這樣便能夠有效的解決瓦斯堆積而引起的爆炸等安全隱患問題。另外，對于地下的支撐防護系統，也需要定期的進行點檢，因為一旦支撐防護系統發生問題，很可能會出現塌方問題，對于地下礦井的安全防護裝置，相關檢查人員也要嚴格按照制度規定的要求定期點檢，點檢一旦出現問題立馬整改，避免安全事故的發生。對于金屬礦石的采集運輸過程中，也要按照相關防護要求措施執行，隨著開采數量的不斷增加，傳統的人工裝運模式已經無法滿足當前運輸的基本需求，履帶運輸等多種運輸措施并舉的方式更加能夠提升運輸效率，安全性更高。

2.3 開采作業安全保障

應嚴格按照安全設施設計建設安全“六大系統”，按要求制定有效的制度和措施，強化安全防護工作；在進行回采時，要嚴格按照設計方案的先后順序進行開采，作業人員必須做好防護措施，另外，地下的支撐防護系統一旦支撐防護系統發生問題，很可能會出現塌方問題，也需要定期的進行點檢；對于地下礦井的安全防護裝置，相關檢查人員也要嚴格按照制度規定的要求定期點檢，點檢一旦出現問題立馬整改，避免安全事故的發生。

2.4 合理選擇開采技術

隨著開采方法的不斷發展，原先的開采方法已經發展成為多種采礦技術并行的狀態。但是最重要的采礦方法主要有：自然采礦、人工支撐和崩落采礦技術三種。自然采礦主要是空場采礦，主要適應于巖石礦區的開采。在開采過程中主要是借助巖石的穩定性來實現礦石的開采，并且采用支架作為臨時支撐，保證礦體的穩定性。自然支護開采技術整體的結構相比于其他開采技術來說比較簡單，采礦的成本也比較低，主要是和在巖石和礦石比較穩固的礦產區域開采。不同的金屬礦山周圍環境以及水文地質條件的不同，所選擇的開采方法也不相同。相關部門的設計人員必須要對于所要開采的金屬礦山進行實時勘察，進而選擇合適的開采方式，才能加快在開采過程當中的開采效率[5,6]。

3 結論

隨著我國環境保護意識的增強，空場采礦法、崩落采礦法逐漸被取消，充填采礦法被逐漸推廣，部分地區已經強制性要求礦山企業采用充填法采礦。采礦方式的選擇已經由單純考慮礦體賦存條件、礦石回收率、經濟效益演變為綜合考慮礦區周邊環境、安全因素、環保因素、經濟因素等，未來礦山采礦方式將逐漸演變為空場法被取締；對于有條件的露天轉地下開采的礦山，不會新增地表破壞范圍的，可以選擇崩落采礦法；其余新建礦山全部應響應國家號召，采用充填采礦法，既可以提高資源的回收率，又保護地表構筑物，還能夠充分消耗廢石及尾礦，一舉多得，實現礦山開發與環境保護的雙贏。