金属矿山地下开采采矿方法研究

采 采 矿 方 法 研 究
汪 祖 国
（ 池州 市鑫 诚 矿业 有 限公 司 ２ ４ ７ １ ２ ０ ）
［ 摘 要］ 对 我 国金属 矿 山地 下 开采 采矿方 法进 行 介绍 ， 并重点 从金 属矿体 的整体 规模 、 价值 、 赋存 的具 体条件 与 状况 等几个 方面 来进 行研 究 ， 从 而较 为系 统 的 掌握金 属矿 山地 下开 采 采矿方法 选择 的 技术条 件 。 ［ 关键词］ 金属 矿 山 地下 开 采 采矿方 法 中图 分类 号 ： Ｆ ４ ０ ７ ． ４ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） １ １ — ０ ２ ４ ２ — ０ ２
随着矿 山开采业 技术 的不断进步 ， 国 际与国 内进行 金属矿 山地下开 采的工 艺 技术 也有着 新 的突破 与发展 ， 不断 向着 开采 效率 高、 机械化 程度 高和 回采率 高 的程度 发展 ， 在 矿产 开采现场 的综合生 产能 力以及劳 动生产率 都出现 了较大 幅度 的提升 ， 贫 化指 标与损 失指 标都 出现 了较大 幅度的 减小 ， 为 了在金属 矿 山 地 下开 采采 矿 中选择最 为合适 的 采矿方法 ， 制定 出最为合 适 的工艺 流程 ， 本 文 中对 近年 来我 国金属 矿 山地下 开采 采用 的主要 采矿 方法 进行 了分析 研究 。 常 见金 属矿 山地 下开 采采矿 方 法 采矿 方法 指的 是如何 通过安 全 、 经济 的手段 把位于 矿块 、 矿柱 以及 矿房 内 的矿 石开 采 出来的方 法 ， 主要包 括对 矿块进 行 的采准切 割 、 矿石 的 回采 以及 对 采 空区的 处理 等多 个方 面的 工作 依照在对 矿石进行 回采过程 中对采场 进行管理 的方法 的差异 ， 金属与 非金 属矿 山的地 下开采 方法 基本 有 以下几种 类型 。 １ ． 空场 采矿法 。 这 种采 矿方法 的主 要特点就 是在进 行 回采 的过程 当中 ， 对 采 空区采用 暂时 留存 或者 是永久 留存 的矿柱进 行技术 性的支 撑加 固， 采空 区始 终 处于一种 空着 的状 态 。 根 据矿 壁与矿块 表现 出来 的实 际结 构差异 以及进 行 回 采 作业 的工作 特点 ， 该 采矿法 又能够 划分 成全 面采 矿方法 、 阶段性 矿房采 矿方 法 以及 房柱 采矿 方法 。 ２ ． 崩落 采矿法 。 这种采矿 方法是通 过崩落 围岩 的办 法来使地 压管理得 到实 现的 采矿方 法 ， 也就 是在崩 落矿石 的过 程 中 通过 强制 或者是 自然 的方 式把 围 岩 崩 落以用 来填 充采 空区域 ， 通过 这种 方法 来实现 对地压 的管理 与控 制 。 该 采 矿方法 的特 点就 是在矿 石陆 续采 出之后 ， 通 过有计 划 、 有步骤 的方 式利 用崩 落 的矿体 中存在 的上下盘 岩石 以及 覆盖岩层 来对 采空区进 行合理 的填充 ， 通过这 种方 法及 时地实 现对 采空 区地 压 的控制 ， 妥 善地 处理好 采空 区 ， 通 常情 况下 是 在矿 体围岩处 于一种不 稳定 的状 态 、 地 表情 况可 以承 受陷落 的情 况下 采用该 种 采矿 方法 。 具 体 的方法 包括 单层 、 分层、 分段 以及 阶段 性崩 落法 。 ３ ． 留矿采矿法 。 这种 采矿方法 是把 采下的很大 一部分矿石 暂 时留存在矿 房 中， 采矿 工人 以矿石 堆为 作业 地点进 行工作 ， 主要 的开采对 象是 矿石及 其 围岩 都 比较稳定 的 中厚 与急倾斜 薄矿体 。 该采 矿方法 的特点就是 在进行 回采的 过程 当中 ， 在采 空区 的位置暂 时放 置一 些开 采出来 的矿石 ， 借 助这 些矿石 配合 采空 区的矿柱 对采 空 区形成 支撑作 用 ， 通常是 在矿石 条件 比较 稳定 ， 不容 易 出现氧 化、 自燃 以及粘 连现象 ， 且矿 体 的围岩 情况 比较 稳定 的情 况下 采用 。 ４ ． 充填 采矿法 。 这 种 采矿方法 是在 回采工 作面逐 步进 行推进 的过 程 中， 通 过 填充料对 矿体采 空区域 进行填 充的一种 采矿方法 。 它 的主要特 点是进行 回采 的过程 中 ， 矿体 采空 区域依 靠其 内部填 充的 充填材料 、 支柱 以及两者 配合 而 出 现的人工 支撑体对 采空 区进行支 撑。 这 种采矿方 法通常 应用于开 发具有 较高价 值 矿石 、 具有 较高 回收率要求 的矿石 、 能够 较方便 的获取 充填料 、 地表不 能够 出
一
这里提 到的地 应力指 的是导 致地 下采矿 结构 以及采 矿岩体 出现变 形 以及 被破 坏 的最为 根本 的一种 作用力 。 可 以说 ， 只要 在掌握 了金属矿 山开 采工程 地 区的具 体地应 力情 况之后 ， 才 能够对 矿 山区域整 体 的分布有 完整 的认识 ， 确 定 出适合 当前工 程条件 的矿 山开 采方法 ， 通 过技术 观测 ， 确 定出金 属矿 山采场 以 及巷道的最合理的断面形状与尺寸、 矿体开挖的具体步骤、 进行支护的具体形 式、 支 护结 构的具 体参 数 以及 形成 支护 时间等等 ， 在 确保 围岩具 有稳 定性 的前 提下， 极可能多的提高矿石的开采量， 增加矿山开采的经济效益与收益。 例如根 据 物理学 上的弹性 力学理论 ， 矿 山采场与 巷道 的最 为理想 的形状 是由四周 应力 集中在一起形成的一种现象， 最合理的断面形状呈现为椭圆， 并且该椭圆形在 位于垂 直与水 平两 个方 向上的 两个半 轴具有 的 长度的 比值应 该等 同于 断面水 平方 向的应 力与 垂直方 向 的应 力 的 比值 。 在这 种条 件下 ， 矿体 的采 场及巷 道周 边位 置处 于一 种均 匀等 压力 的状 况之 下 ， 可 以说这 是最 为 稳定 的一 种受 力状 态。 此外 ， 在 确定 出矿体 采场 以及巷 道具 体的走 向之后 ， 同样要考 虑地应力 最 好 的走 向应该 同最大主 应力所 处的方 向相 平行 。 此外 ， 在实 际的采矿 工作 中， 采 场 及巷道 具体走 向 以及 断面具体 形状的选 择仍要 与工程需 求相结合 ， 并 综合考 虑 经 济性 以及其 他方 面 的条件 。 ３ ． 矿 体 的具体 种类 与质量 金属矿 的种类主要 有三种 ， 第一 种黑色金属 矿 ， 主要代表 有铁矿 等 ， 第二 种 是有色金属矿， 主要代表有铜、 铅、 锌、 钨、 钼、 铝、 镍等 ； 第三种是贵金属矿（ 主要 代 表有 金 、 银等 ） 与铀 矿 。 因为铁 矿 的价值相 对 比较低 ， 通 常情况 下只 能选择 露 天开采 的方法 ， 即便 因为矿体 埋藏 过深 需要进行 地 下开采 ， 这 时候 也只能 采取 空场 采矿法 或崩落 采矿法 。 如 果通 过胶结 充填 法进行 铁矿 的开采 ， 那 么所 产生 充填 与回采 成本可 能 比矿石 自身 的价值还 要高 ， 从 经济角 度来讲 是不 可行 的 。 相反， 在进 行有 色金 属矿 山以及贵 重金 属矿 山的开 采工作 时 ， 则很 多采用 了 充 填 开 采法 ， 通过 这种 采矿方 法才 能尽可 能的 降低矿 石的 贫化率 与损 失率 ， 这 主 要是 因为有 色金属 矿与 贵重金 属矿 自身所 具备 的价值 已经远 远超 过 了进 行 充 填 的成本 。 此外， 还 要看 金属矿 石 的质量 ， 不仅 要看 矿石 品位 的高低 ， 还要 看 矿 石杂 质 的数量 。 ４ 矿 体赋 存的环 境 与状况 这 里所提 到的矿体 的赋存环境 指的是 矿体 同围岩 的具体接 触情 况、 稳定 情