金属矿山地下开采采矿方法研究

王小倩 赵志强

摘要：我国正处于经济高速发展的阶段，对矿产资源的开采需求量也是逐年增加，因此在矿山开采中也出现了一些问题。本文首先对金属矿山连续开采的基本情况进行研究，然后根据地下开采采矿方法进行了详细分析，并针对具体问题提出了可行性的建议。

关键词：金属矿山；地下开采；采矿方法；研究

中图分类号：TD8文献标识码： A

一、前言

金属矿山的地下开采是采矿技术的一个重要组成部分，对于地下开采来说，由于环境的特殊性，对技术的要求也是较高，因此采用合理的采矿方法变得尤为重要。

二、金属矿地下连续开采的基本情况

矿体的开采方式分露天开采和地下开采两种。地下采矿是通过矿床的开拓、矿块的采准、切割和回采四个步骤将矿石从地下采出的过程。近年来，我国地下开采的金属矿山逐渐增多，地下开采的各个工序基本实现了由机械化操作取代手工作业，开采自动化程度明显提高。地下连续开采技术是我国目前地下采矿的先进技术。地下连续开采有两种主要方式，一是当矿体硬度较小时，开采时各个工序连续平行进行施工。二是当矿体硬度大时，开采时分成若干个施工段，不同施工段的各个工序连续平行进行施工，这需要在开采时做好各个工序间的协调工作。国外地下采矿装备系列齐全，配套完整，机械化程度也高，从凿岩、装药到转运，全部实现了机械化配套作业，各道工序无需手工体力操作，无繁重体力劳动，装备无轨化、液压化、自动化程度较高。地下无轨采矿工艺是目前国际先进采矿工艺技术的标志。国外目前先进的采矿装备已完全实现了无轨化、液压化。在自动化方面，已成功地应用了无人驾驶、机器人作业等新技术。

三、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。依照对矿石进行回采时对采场地压的管理方法不同，金属与非金属矿山的地下开采方法主要有以下三种类型。

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.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、地表不能够出现陷落情况以及地质情况较为复杂特殊的矿体。

从具体的统计数据来看，目前铁矿山地下开采主要仍以空场采矿法及崩落采矿法作为主要的采矿方法，有色金属与黄金矿体的地下开采则以充填采矿法为主要方法。

四、金属矿山地下连续开采的问题及处理措施

同世界先进国家相比，仍有一定的差距。目前矿山开采中还存在某些问题急需解决。有的矿山在采矿时，将采矿分为矿石和矿柱两个步骤，将收矿柱放在开采矿石后面。这种采矿方法存在如下不足之处：矿柱质量难以保证，所留矿柱截面形态各异，抗压强度低，易产生破坏。矿柱回收结果不理想，能正常回收的矿柱较少，不但浪费了资源，而且降低了采矿效率，延长了采矿作业时间，对地下采矿的经济效益产生很大影响。并且由于采矿步骤多，在管理上也产生许多困难。

为了解决上述问题，有关专家不懈的努力，研究出地下连续开采无矿柱法。这种地下连续采矿施工方法如下：将步骤划分成矿段，不留矿柱，回采单元用矿段表示，采用将切割槽布置在矿段中部，并把振动机布置在结构底部出矿的方法。矿石由振动车搬运，连续进行出矿、运矿的作业。崩矿过程中及时进行回填，平行进行采切、回采、充填的作业，使采矿工作连续不间断的施工。地下连续无矿柱采矿的实施，表明我国地下金属矿开采技术进入一个新的层次。使矿柱回收困难的问题得到很好的解决，加快了采矿的时间，避免了资源的浪费，提高了地下采矿的经济效益。由于减少了采矿步骤且使采矿各工序衔接紧密，连续不间断的开采，为采矿集中管理带来便利，使劳动效率大幅增长。回采时工序安排合理，连续开采，还解决了深部矿体开采时因为地压较大引起的围岩失稳问题。极大的促进了我国矿山开采的现代化进程。

五、地下连续采矿技术的应用

某铁矿年产矿石能力20万吨。矿区属丘陵地带，气候干燥，夏季雨水较多，年平均降雨量1732.6毫米，冬季气温较低区域内未有大的河流，矿区地震烈度为6度。经勘察矿区深层土质为岩石，浅层为砂砾层。矿床为缓倾斜矿床，矿体为脉状矿体。地下开采的日产量为3000吨。采用地下连续开采方案，用胶带运输机连续运输，地下开采按由上往下的顺序开采。将整个矿块划分为一个回采单元，矿块厚度即采场宽，相互采场之间不留矿柱，依次连续的进行采切、回采、充填三大工序，三个工序不允许在同一分层上同时进行，要分层进行，不同时进行相邻采场的采切。为避免开采时破坏四周土的应力，出现应力集中现象，影响围岩稳定，产生地面塌陷，设计对采空区采用非胶结充填方式处理，可以消除塌陷的危险。这种充填方式工程量较大，生产效率低，回采操作不便。后经专家研究决定，采用连续帷幕随时充填技术。该充填工艺施工时不留矿柱，开采各工序连接紧密，连续性好，而且作为支护的可压缩金属支座支护能力好。确保了采矿的安全，为出矿、转运和充填提供了方便。能对采空区进行及时迅速的回填。此采矿技术开采时采用将整体矿脉一体推进方式。主要的采切工程有：底盘转运巷道、切割巷、出矿漏斗及切割天井。地下连续采矿技术将回填空区用矿岩分离出的废石回填，采用了先进的矿浆输送方式。将深孔连续采矿技术、矿岩分离技术、矿浆输送技术等工艺与技术综合起来应用，实现了回采的高效率，经验证经济效益和社会效益良好。

六、金属矿地下连续开采未来的发展

我国的金属矿地下开采技术和过去相比虽然有了很大的进步，但要赶上并超过世界先进水平尚需不断发展，地下金属矿开采的大型化、数字化、连续化将是未来发展的主要方向。在采矿技术发展的同时需考虑社会效益和经济效益，研制并应用适合地下金属矿连续开采的技术，使矿山的开采与周边生态环境相谐调。有关部门还需组织专家加大对矿岩应力的研究，增加围岩的稳定性，以提高地下开采的安全性。还要加大对充填采矿法的推广力度，并且坚持朝快速化、环保化的方向发展。

七、结束语

综上所述，采用合理的金属矿山地下开采采矿方法需要工作人员对环境进行具体的分析，从而因地制宜的采用适合的采矿方法，这样才能保障金属矿山的开采在安全合理的范围内进行。

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