管尤富

摘 要：隨著我國(guó)金屬資源產(chǎn)能增加和金屬資源總量減少，金屬礦山的開(kāi)采由地表開(kāi)采逐漸轉(zhuǎn)為地下開(kāi)采，而且開(kāi)采深度還在不斷加深。露天開(kāi)采和地下開(kāi)采的條件有很大差異，各金屬礦山地下礦層的條件不相同，其開(kāi)采方式也各自不同。因此選擇最合適的開(kāi)采方法是金屬礦山生產(chǎn)建設(shè)的重要前提，也是實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策、經(jīng)濟(jì)開(kāi)采和生產(chǎn)安全的重要依據(jù)。該文著重研究了影響金屬礦山地下開(kāi)采方式的因素，介紹了幾種常見(jiàn)的開(kāi)采方法，并就如何科學(xué)合理選擇開(kāi)采方式提供了建議。

關(guān)鍵詞：金屬礦山 地下 開(kāi)采方法 探討

中圖分類號(hào)：TD853 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）05（a）-0079-01

近年來(lái)，我國(guó)淺層金屬資源已經(jīng)逐漸枯竭，各金屬礦山企業(yè)逐漸轉(zhuǎn)入地下開(kāi)采階段，需要重新選擇科學(xué)的地下開(kāi)采方式。對(duì)金屬礦山企業(yè)而言，開(kāi)采方式科學(xué)與否將直接體現(xiàn)在金屬產(chǎn)能上?？茖W(xué)的開(kāi)采方式能有效提高回采效率，降低開(kāi)采成本，獲得最大化的經(jīng)濟(jì)效益。目前金屬礦山地下開(kāi)采的主要方法至少有3種，這3大種又各自分為多個(gè)小種類，數(shù)個(gè)方法又能組合、聯(lián)合成多個(gè)新的方法。由于各金屬礦山的礦體條件不盡相同，各企業(yè)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)水平也不同，所以要根據(jù)實(shí)際條件，選擇合適的開(kāi)采方法。

1 開(kāi)采方法介紹

地下開(kāi)采方法泛指掘進(jìn)礦洞巷道、切割生成自由面、回采礦石等一系列礦山生產(chǎn)工作。其中回采工作包括從自由面上采集礦石和管理地壓。依據(jù)不同回采方式的不同特點(diǎn)，可以總結(jié)出幾種常見(jiàn)的開(kāi)采方法。

1.1 空?qǐng)霾傻V法

空?qǐng)霾傻V法是指在回采過(guò)程中，采空區(qū)始終保持為空?qǐng)龅拈_(kāi)采方法。在這種方法中，開(kāi)采人員暫時(shí)不對(duì)采空區(qū)采取任何操作，僅留一些礦柱起支撐作用。這一開(kāi)采方法適用于地質(zhì)條件穩(wěn)固的礦山。

空?qǐng)霾傻V法又可根據(jù)礦體結(jié)構(gòu)和回采特點(diǎn)，細(xì)分為房柱采礦法、階段礦房采礦法、全面采礦法、留礦法等多個(gè)方法?？?qǐng)霾傻V法的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率較高、技術(shù)原理成熟。缺點(diǎn)是對(duì)地質(zhì)條件有嚴(yán)格的要求。

1.2 崩落采礦法

崩落采礦法是指在回采過(guò)程中，工人不斷利用崩落的沒(méi)有開(kāi)采價(jià)值的礦石來(lái)填充采空區(qū)的方法。通過(guò)這一方法，采空區(qū)得到了有效的管理，對(duì)可能發(fā)生的坍塌事故起到預(yù)防和控制作用。該方法適用于地質(zhì)條件不穩(wěn)定且礦體價(jià)值不高的礦山。

崩落采礦法又可分為單層崩落法、分層崩落法、分段崩落法、階段崩落法多種方法。其優(yōu)點(diǎn)是安全、成本低、生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是貧化率較高，并且可能導(dǎo)致地表塌陷。

1.3 充填采礦法

充填采礦法是指在回采過(guò)程中，用其他充填料來(lái)填滿采空區(qū)的方法。該方法同樣對(duì)可能發(fā)生的坍塌起到預(yù)防和控制作用。該方法適用于地質(zhì)條件不穩(wěn)定但礦石品位高且貴重稀缺、地表不允許下限或開(kāi)采條件復(fù)雜的礦山。

充填采礦法可分為上向分層充填法、下向分層充填法、壁式充填法、削壁充填法和方框支架充填法等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是安全、回采率高于崩落采礦法、貧化率低、能有效保護(hù)地表環(huán)境。缺點(diǎn)是成本較高、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率較低。

1.4 組合式采礦法

組合式采礦法是指將以上三種方法組合生成一種情況的方法。該方法從金屬礦山的具體實(shí)際情況出發(fā)，兼具以上三種方法的優(yōu)點(diǎn)，消弭或弱化方法的缺點(diǎn)。組合式采礦法常用在圍巖不穩(wěn)固、地壓亟待控制、礦體品位低且形態(tài)復(fù)雜的礦山開(kāi)采中。常見(jiàn)的組合式采礦法有：留礦崩落法、分段空?qǐng)霰缆浞?、階段留礦充填法等。

1.5 聯(lián)合式采礦法

聯(lián)合式采礦法指在同一礦塊中同時(shí)或依次使用兩種或兩種以上開(kāi)采方法的方法。聯(lián)合式采礦法可以發(fā)揮不同開(kāi)采方法在不同階段和條件下的優(yōu)勢(shì)，具有良好的適應(yīng)性。聯(lián)合式采礦法特別適合開(kāi)采礦層薄或礦脈形態(tài)復(fù)雜的礦山，這些礦山如果僅用單一一種開(kāi)采方法難以獲得理想的開(kāi)采效率和經(jīng)濟(jì)效益，需要根據(jù)具體礦層情況靈活選擇多種采礦方式。

2 采礦方法選擇

2.1 選擇的基本要求

選擇采礦方法時(shí)，要確保所選擇的方法滿足以下要求：工藝安全、礦石貧化率低、回采率高、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益好、符合法律法規(guī)等。

2.2 選擇的主要因素

選擇開(kāi)采方法時(shí)，主要參考兩個(gè)因素：地質(zhì)條件和開(kāi)采要求。

2.2.1 地質(zhì)條件

需要納入考慮的地質(zhì)條件有以下幾種。

（1）地質(zhì)穩(wěn)定程度。

地質(zhì)穩(wěn)定程度由礦層周圍圍巖的穩(wěn)定性決定，當(dāng)?shù)刭|(zhì)穩(wěn)定條件好時(shí)可使用空?qǐng)龇?，若不穩(wěn)定則要采用充填法、崩落法。

（2）礦層的傾斜角、厚度和形狀。

礦層的傾斜角決定巷道布置和運(yùn)礦方法；厚度決定落礦方式；礦層形狀也對(duì)開(kāi)采方法選擇存在影響。

（3） 礦體條件。

在選擇開(kāi)采方法時(shí)要考慮礦體條件，既礦石的價(jià)值、品位、雜質(zhì)含量等。如鐵礦價(jià)值不高，在地下開(kāi)采時(shí)一般選擇空?qǐng)龇ɑ虮缆浞ㄒ越档烷_(kāi)采成本。而在開(kāi)采有色金屬時(shí)，為了保證礦石損失率和貧化率，可以選擇充填法。

（4） 埋藏深度。

礦體埋藏深度越深，巷道需要承受的地壓就越大?？?qǐng)龇▽?duì)地壓的承受能力較弱，因此埋藏深度達(dá)500 m以上時(shí)不宜采用空?qǐng)龇ā?/p>

（5）是否有自燃危險(xiǎn)。

某些含硫度較高的礦石在開(kāi)采時(shí)很有可能自燃產(chǎn)生火災(zāi)。所以在開(kāi)采此類礦石時(shí)不宜選擇崩落法這類礦石堆積量大、堆積時(shí)間長(zhǎng)的開(kāi)采方法。

2.2.2 開(kāi)采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件

（1）是否允許地面沉降。

在礦山地表不允許沉降的地區(qū)，如城鎮(zhèn)附近等，應(yīng)選擇充填法；若允許一定程度的地面沉降則可采用空?qǐng)龇ê捅缆浞ā?/p>

（2）加工部門的要求。

包括對(duì)礦石最低品位、最大貧化率、是否按等級(jí)分采分存等要求。

（3）開(kāi)采方法的難易程度。

在有多個(gè)可選方法時(shí)，要優(yōu)先選擇簡(jiǎn)單，易于操作的開(kāi)采方法。若方法過(guò)于復(fù)雜就可能降低生產(chǎn)效率，甚至造成工人操作失誤發(fā)生事故。

2.3 開(kāi)采方法選擇

首先根據(jù)以上基本要求，提出幾種可行的開(kāi)采方式。然后分析這幾種方式在該金屬礦山中使用時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，排除缺點(diǎn)較為明顯的方法。

排除完成后，需選擇一處典型礦塊，對(duì)剩下的開(kāi)采方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。分析內(nèi)容包括：開(kāi)采成本、工人生產(chǎn)效率、掘進(jìn)礦洞巷道和切割生成自由面的工作量、貧化率等。

若經(jīng)濟(jì)性分析不能滿足要求，可對(duì)余下備選方法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于我國(guó)金屬礦山的開(kāi)采條件越來(lái)越復(fù)雜，未來(lái)的主流開(kāi)采方式必定是組合采礦法和聯(lián)合采礦法。必須在熟練掌握三大主要方法的前提下，因地制宜具體分析，選擇出最適合的方法，在保障安全的同時(shí)達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。

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