关于金属矿山地下开采方法探讨

管尤富

摘 要：随着我国金属资源产能增加和金属资源总量减少，金属矿山的开采由地表开采逐渐转为地下开采，而且开采深度还在不断加深。露天开采和地下开采的条件有很大差异，各金属矿山地下矿层的条件不相同，其开采方式也各自不同。因此选择最合适的开采方法是金属矿山生产建设的重要前提，也是实现科学决策、经济开采和生产安全的重要依据。该文着重研究了影响金属矿山地下开采方式的因素，介绍了几种常见的开采方法，并就如何科学合理选择开采方式提供了建议。

关键词：金属矿山 地下 开采方法 探讨

中图分类号：TD853 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（a）-0079-01

近年来，我国浅层金属资源已经逐渐枯竭，各金属矿山企业逐渐转入地下开采阶段，需要重新选择科学的地下开采方式。对金属矿山企业而言，开采方式科学与否将直接体现在金属产能上。科学的开采方式能有效提高回采效率，降低开采成本，获得最大化的经济效益。目前金属矿山地下开采的主要方法至少有3种，这3大种又各自分为多个小种类，数个方法又能组合、联合成多个新的方法。由于各金属矿山的矿体条件不尽相同，各企业的技术水平和经济水平也不同，所以要根据实际条件，选择合适的开采方法。

1 开采方法介绍

地下开采方法泛指掘进矿洞巷道、切割生成自由面、回采矿石等一系列矿山生产工作。其中回采工作包括从自由面上采集矿石和管理地压。依据不同回采方式的不同特点，可以总结出几种常见的开采方法。

1.1 空场采矿法

空场采矿法是指在回采过程中，采空区始终保持为空场的开采方法。在这种方法中，开采人员暂时不对采空区采取任何操作，仅留一些矿柱起支撑作用。这一开采方法适用于地质条件稳固的矿山。

空场采矿法又可根据矿体结构和回采特点，细分为房柱采矿法、阶段矿房采矿法、全面采矿法、留矿法等多个方法。空场采矿法的优点是原理简单、生产成本低、生产效率较高、技术原理成熟。缺点是对地质条件有严格的要求。

1.2 崩落采矿法

崩落采矿法是指在回采过程中，工人不断利用崩落的没有开采价值的矿石来填充采空区的方法。通过这一方法，采空区得到了有效的管理，对可能发生的坍塌事故起到预防和控制作用。该方法适用于地质条件不稳定且矿体价值不高的矿山。

崩落采矿法又可分为单层崩落法、分层崩落法、分段崩落法、阶段崩落法多种方法。其优点是安全、成本低、生产效率高。缺点是贫化率较高，并且可能导致地表塌陷。

1.3 充填采矿法

充填采矿法是指在回采过程中，用其他充填料来填满采空区的方法。该方法同样对可能发生的坍塌起到预防和控制作用。该方法适用于地质条件不稳定但矿石品位高且贵重稀缺、地表不允许下限或开采条件复杂的矿山。

充填采矿法可分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法和方框支架充填法等。该方法的优点是安全、回采率高于崩落采矿法、贫化率低、能有效保护地表环境。缺点是成本较高、工艺复杂、生产效率较低。

1.4 组合式采矿法

组合式采矿法是指将以上三种方法组合生成一种情况的方法。该方法从金属矿山的具体实际情况出发，兼具以上三种方法的优点，消弭或弱化方法的缺点。组合式采矿法常用在围岩不稳固、地压亟待控制、矿体品位低且形态复杂的矿山开采中。常见的组合式采矿法有：留矿崩落法、分段空场崩落法、阶段留矿充填法等。

1.5 联合式采矿法

联合式采矿法指在同一矿块中同时或依次使用两种或两种以上开采方法的方法。联合式采矿法可以发挥不同开采方法在不同阶段和条件下的优势，具有良好的适应性。联合式采矿法特别适合开采矿层薄或矿脉形态复杂的矿山，这些矿山如果仅用单一一种开采方法难以获得理想的开采效率和经济效益，需要根据具体矿层情况灵活选择多种采矿方式。

2 采矿方法选择

2.1 选择的基本要求

选择采矿方法时，要确保所选择的方法满足以下要求：工艺安全、矿石贫化率低、回采率高、生产效率高、经济效益好、符合法律法规等。

2.2 选择的主要因素

选择开采方法时，主要参考两个因素：地质条件和开采要求。

2.2.1 地质条件

需要纳入考虑的地质条件有以下几种。

（1）地质稳定程度。

地质稳定程度由矿层周围围岩的稳定性决定，当地质稳定条件好时可使用空场法，若不稳定则要采用充填法、崩落法。

（2）矿层的倾斜角、厚度和形状。

矿层的倾斜角决定巷道布置和运矿方法；厚度决定落矿方式；矿层形状也对开采方法选择存在影响。

（3） 矿体条件。

在选择开采方法时要考虑矿体条件，既矿石的价值、品位、杂质含量等。如铁矿价值不高，在地下开采时一般选择空场法或崩落法以降低开采成本。而在开采有色金属时，为了保证矿石损失率和贫化率，可以选择充填法。

（4） 埋藏深度。

矿体埋藏深度越深，巷道需要承受的地压就越大。空场法对地压的承受能力较弱，因此埋藏深度达500 m以上时不宜采用空场法。

（5）是否有自燃危险。

某些含硫度较高的矿石在开采时很有可能自燃产生火灾。所以在开采此类矿石时不宜选择崩落法这类矿石堆积量大、堆积时间长的开采方法。

2.2.2 开采技术经济条件

（1）是否允许地面沉降。

在矿山地表不允许沉降的地区，如城镇附近等，应选择充填法；若允许一定程度的地面沉降则可采用空场法和崩落法。

（2）加工部门的要求。

包括对矿石最低品位、最大贫化率、是否按等级分采分存等要求。

（3）开采方法的难易程度。

在有多个可选方法时，要优先选择简单，易于操作的开采方法。若方法过于复杂就可能降低生产效率，甚至造成工人操作失误发生事故。

2.3 开采方法选择

首先根据以上基本要求，提出几种可行的开采方式。然后分析这几种方式在该金属矿山中使用时的优缺点，排除缺点较为明显的方法。

排除完成后，需选择一处典型矿块，对剩下的开采方式进行经济性分析。分析内容包括：开采成本、工人生产效率、掘进矿洞巷道和切割生成自由面的工作量、贫化率等。

若经济性分析不能满足要求，可对余下备选方法进行技术经济计算。

3 结语

综上所述，由于我国金属矿山的开采条件越来越复杂，未来的主流开采方式必定是组合采矿法和联合采矿法。必须在熟练掌握三大主要方法的前提下，因地制宜具体分析，选择出最适合的方法，在保障安全的同时达到经济效益最大化。

参考文献

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[2] 邱振华.浅谈影响采矿方法选择和设计优化的主要因素[J].大宝山科技，2006，31（2）：13-14.

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