采矿方法应用探析

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[摘 要]采矿方法千差万别。本文通过对当今几种采矿方法进行分析，并对房柱采矿法、留矿采矿法、崩落采矿法和充填采矿法的应用进行分析，以便选择一种即适应我国国情，有能做到绿色开采的必由之路。

[关键词]采矿方法 应用

中图分类号：TD80 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0263-01

我国境内蕴藏着非常丰富的矿产资源，但是由于矿床赋存条件的不同，矿物的性质有很大的差别，所以随之相应的采矿方法也千差万别。本文将对当今各种采矿方法进行分类比较，以便于探析采矿方法在不同矿物开采中的应用。

1 采矿方法的分类

按回采时的地压管理方法采矿方法大致可分为四类，即空场采矿法、留矿法、充填采矿法和崩落采矿法，其中每种采矿方法又可分成更细的不同方法。下面就对这四种采矿方法进行详细阐述。

1.1 空场采矿法

空场采矿法就是在开采过程中采空区利用矿柱支撑和维护采空区的空间，并不对采空区进行处理。这种采矿方法适用于开采围岩和矿石都很稳固的矿床。这类采矿方法又可细分出全面法，房柱法，分段法，阶段矿房法等几种。

全面采矿法就是在开采过程中采区留不规则矿柱支撑顶板，主要适用于矿床顶板围岩非常坚固，矿体稳定且倾角较小一般在30度以内，基本呈现水平状，可开采矿体厚度在1.5至3米，这种采矿法可随工作条件变化因此回采工艺简单，有较强的适应性，采矿成本可控性强，成本较低，但是这种采矿法暴露面积在200到500平米，安全性较差。

房柱采矿法就是在开采过程中将采区划分成若干个矿房与矿柱，回采工作在矿房中进行，矿柱在一般情祝下不进行回收。主要适用于开采围岩与矿石稳固，倾角较小、厚度适用范围较大的矿床。

1.2 留矿法

留矿法是在开采过程中将采区中所留的房间矿柱和随回采而爆破下来的矿石，暂时留在采场支撑围岩和工作台，待整个采场采完后再集中放矿。主要适用于矿物不易氧化，矿岩稳固且矿床倾斜角度较大的薄矿脉。

1.3 充填采矿法

充填采矿法是用在回采过程中将采区区划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱。并在回采中用充填材料将回采后的空间充填起来，用于维护矿房的稳定和支撑作用。 主要用于：矿石稳固但围岩不够稳固，采区上层地表允许崩落度较小，要求矿物损失率和贫化率较小的贵重金属或高品位富矿。根据采区充填的层数和顺序可将进一步细分为单层充填采矿法、上向水平分层充填采矿法、上向倾斜分层充填采矿法、下向分层充填采矿法、分采充填采矿法和支架充填采矿法。

1.4 崩落采矿法

崩落采矿法是开采过程中，通过自然和人为的方法崩落矿体上盘围岩充填采空区的采矿方法。这种采矿法中开采过程中不划分矿房和矿柱，直接以矿块为单元按一定的顺序进行连续回采。主要适用于采区上层地表允许崩落度大且无水体和流沙，矿石品位不高允许一定损失率的贫化矿体。崩落采矿法根据崩落的方式不同可进一步细分为有壁式崩落法、无底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法和阶段崩落法。

2 采矿方法的应用

2.1 房柱采矿法的应用

房柱采矿法是空场采矿法中开采水平和缓倾斜矿体最有效、应用最广泛的采矿方法。其基本条件就是矿石和围岩（特别是顶板）均稳固。随着锚喷支护技术的快速提高，房柱采矿法的使用范围有了进一步扩大。对于较厚和极厚矿体，房柱采矿法可以广泛采用无轨自行凿岩机械进行采掘，通过矿车装载和运搬矿物，这些大型机械的使用不仅提高了生产效率，也可大幅降低开采成本。

房柱采矿法由于在回采中要靠矿柱来支撑上层岩层顶板，这些矿柱无法回采，矿石损失率较大，如果是贵重矿物，一般采用人工混凝土矿柱，以提高回采率。但是这些采空区如果长期得不到充填，随着采空区的进一步扩大，最终将引起采空区上方覆岩层的位移酿成灾害性的地质变动。

通过对国内外采用房柱采矿法采矿的矿井的分析，这些矿井的矿体厚度多在4-12米之间，矿体倾角在2-25度之间，目前这些矿井多采用采用凿岩台车凿岩，井下采用电铲和自卸卡车出矿。用升降台车处理顶板松石和安装锚杆，必要时安装锚网全面支护顶板，由于大量采用机械，不仅大大节省人力成本，同时也对矿井的安全生产起到了保障作用，同时也提高矿石回采率，一般在60%-75%之间。

2.2 留矿采矿法应用

留矿采矿法是我国应用最早、最广泛的地下采矿方法，也是目前开采矿岩稳固的急倾斜薄和极薄矿脉有效的采矿方法。这种采矿方法近些年来随着科学技术的发展和矿体条件的变化，它在结构上、工艺上不断改进，在机械化水平上逐渐提高，其技术经济效果也日益改善。同时为提高掘进效率矿井通过开凿天井，利用吊罐和爬罐设备，运送人员、材料和设备。

留矿采矿法经过大量生产实践证实，当围岩不够稳固时，在矿房暂留矿石对围岩不起支撑作用。因为矿井内的频繁局部放矿，使崩落矿石比较松散，当矿体较薄时，上盘破坏后必将阻止上部矿石放出，发生大量的矿石损失和贫化。 而在大量放矿时期，由于崩落矿石逐渐放出，上部采空区体积不断扩大，不稳定的围岩发生破坏的可能性更大，则二次贫化势必增加。当局部放矿时围岩已经变形和破坏，则在大量放矿时期，围岩会出现大面积的塌落。也由于这个原因，目前一些矿井改用充填采矿法。

2.3 崩落法的应用

崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法，即随着崩落矿石，强制（或自然）崩落围岩充填采空区，以控制和管理地压。这是崩落法共有的基本特征。

崩落采矿法中包括下列采矿方法：（1）单层崩落法；（2）分层崩落法；（3）分段崩落法；（4）阶段崩落法。

前两种方法用浅孔落矿，一次崩矿量小，在矿石回采期间，工作空间需要支护，随着回采工作面的推进，崩落上面岩石以充填采后空间，这两种方法的工艺过程复杂，生产能力较低，但矿石损失贫化较小。

后两种方法经常用深孔或中孔落矿，一次崩矿量大，生产能力较高，故有大量崩落法之称。上面岩石在崩落矿石同时崩落下来，并在崩落岩石覆盖下放出矿石，故矿石损失贫化较大。

崩落采矿法在我国矿山应用很广泛，其采出矿石量约占地下采出矿石总量的35%，并且还有增大趋势。

2.4 充填法的应用

充填开采法作为现代采矿技术目前得到了迅速发展，采空区的充填工艺技术的发展经历了从干式充填到水力输送胶结充填，实现了充填料管道输送；从低浓度水力充填到高浓度充填，做到了充填料浆不离析；从高浓度到膏体充填，实现了采场内不再脱水。废石充填则有干式堆充、块石混凝土充填、块石灌浆胶结充填、块石自淋胶结充填、废石破碎集料管输充填。充填输送方式有自流、泵压管输、混凝土车、皮带抛掷等方式。

骨料的利用从分级尾砂到全尾砂、山砂、河砂、棒磨砂、细粒级碎石、粗粒级碎石和其它惰性材料。胶结剂从普通硅酸盐水泥到粉煤灰水泥、高水速凝材料，以及石灰、石膏和其他由具有胶凝特性的材料等。

充填采矿法能较有效地控制矿山压力和防止围岩移动。并选用尾砂做充填材料，不仅来源容易，价格便宜，而且还可以减少尾砂，堆积的设施，减少矿采开采给当地带来的环境污染。从我国金属矿山应用这种采矿方法的发展趋势来看，尾砂充填的应用更加广泛。

3 结束语

矿山的开采方法，随着科技和材料工艺的发展，新型的矿物开采方法不断出现，但是这些开采技术发展，必须是节能高效同时又是绿色和环保，在十报告中提出了再造秀美山川的理念，我们通过对开采方法应用的研究，最终选择一种即适应我国国情，有能做到绿色开采的必由之路。

参考资料

[1] 王新民. 深井矿山充填里理论与技术（精） [M]. 长沙： 中南大学出版社， 2005.

[2] 高建科. 大规模充填采矿法在金川镍矿的应用[Z]. 西安： 136-39， 59.

[3] 王举. 矿物开采理论与技术[M]. 北京： 地质出版社， 2008.