金属矿山地下采矿方法优选

2015-12-22阚洪星

中国新技术新产品 2015年20期

阚洪星

（香格里拉县虎跳峡鑫磊钨业有限责任公司，云南迪庆 674400）

随着工业建设的步伐不断加快，矿产资源的需求量也日益加剧，但是我国矿产赋存规模较小、采矿技术与设备的水平不高，严重影响了我国金属矿山的开采。因此发展采矿技术是势在必行的。金属矿山的采矿深度越来越大，各种不确定的因素影响也会越来越多，如何选择采矿方法显得非常重要。采矿方法与不确定因素之间是一个复杂的、非线性的关系，不同的采矿方法具有不同的适用条件与应用效果。本文分析了几种比较常见的采矿方法，以便为专家系统提供更广泛、更全面的选择。

1 采矿方法介绍

1.1 空场采矿法简介

空场采矿法是在回采时将矿块划分为矿柱与矿房两部分，采矿时首先对矿房进行开采，其次对矿柱进行开采。空场采矿法适用的基本条件一般是在矿石和围岩稳定牢固的前提下进行开采，在一定时间之内采空区允许有较大规模的暴露面积。空场采矿法是我国最早应用的一种采矿方法，也是目前最常用、最广泛，技术上最成熟的一种采矿方法。国内外矿山实践表明，比较常用的空场采矿法一般包括留矿采矿法、分段矿房法、全面采矿法以及阶段矿房法。

1.2 崩落采矿法简介

崩落采矿法是一种采矿结构比较简单的采矿方法，它是在矿体边界挖环形运输的巷道，并在矿体的上下盘开挖，将巷道切割成不同的立体空间，然后在堑沟向上钻孔，放炮进行爆破作业，再往后退进行回采工作。崩落采矿法的基本特征就是简化了采场的结构，通过在运输巷道与堑沟巷道之间切割出环形通道，实现一个巷道多种用途，大大提高了采矿效率，减小了采掘过程中的工作量，是一种高效、低成本的采矿新方法。崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法，该方法在回采过程中不再将回采单元划分为矿房、矿柱，而是连续进行单步骤回采，不但没有回采矿柱的任务，也无需另行处理采空区。这类采矿法具有生产效率高、作业安全、使用灵活等优点，故在生产实践中使用也较广泛。使用崩落采矿法的前提是地表允许陷落。崩落采矿方法一般包括：壁式崩落法、分层崩落法、阶段崩落法等。

1.3 充填采矿法

充填采矿法是指在矿房和矿块中，随着回采工作面的不断推进，向采空区输送各种充填材料，以进行控制围岩崩落、地表移动和地压管理，然后在形成的采空区内进行回采工作。充填采矿法适用于开采围岩不稳定、但矿体稳定，且矿体的品位较高，属稀缺、贵重的矿体。同时充填采矿法要求地表不能有陷落，对矿体开采复杂的地区比较适用，例如矿体存在水体、自然火灾危险以及临近交通干线或建筑物等复杂因素。充填采矿法特有的采矿手段，在深部矿体开采中能有效地控制地压。综合以上分析可以看出，充填采矿法的优点主要有矿石回采率高、适应性强、作业安全、贫化率低且环境污染小。一般根据充填材料和输送方式的不同，充填采矿法包括胶结充填法、水力充填法、干式充填法等。另外根据回采的方法、工艺以及采场结构的不同，可以将充填采矿法分为壁式充填法、上向分层充填法、方框支架充填法和下向分层充填法等。

1.4 地下组合采矿法

空场采矿法在矿岩不稳定时，无法有效地控制地压，从而避免地压事故。地下组合采矿法是基于岩石力学，结合采矿工艺、设备的具体情况，兼顾其它采矿方法的特点，发展起来的具有良好技术、经济效益的采矿方法。目前常见的组合式采矿方法包括分段空场崩落采矿法、阶段留矿采矿法、分段空场充填采矿法等。（1）分段空场法允许陷落，适用于矿体倾斜、中厚矿体，且底盘稳定，顶盘欠稳的矿床。该方法不需要人员、设备进入空场作业，安全性较好，同时分段空场法采用高效的设备进行采矿，因此生产能力强，效率高。（2）阶段留矿崩落采矿法同样允许矿体陷落，适用于急倾斜、中厚至极厚矿体，矿体较稳定，但围岩不稳定的矿床。该方法具有工效高，矿柱回采率大的特点。（3）分段空场充填采矿法不允许矿体陷落，其它适用条件同阶段留矿崩落采矿类似，该方法存在一定的损失率，贫化率很低。

2 实例应用

2.1 工区概况

某铜镍矿具有矿埋藏深、矿体倾斜度大、形态复杂，且厚度变化比较大，矿体与围岩均不稳定，地应力大等特点。具体说来，矿区地质情况复杂，岩浆活动强烈，围岩蚀变多样，大气降雨是矿坑主要的涌水来源，岩石类型为欠稳定至比较稳定，矿体一般为层状和透镜状，矿石结构以板状结构和溶蚀结构为主。综合以上分析，该铜镍矿为典型的复杂金属矿体。

2.2 采矿方法优选

系统了解了金属矿山的地质、矿体特征，根据不同采矿方法的技术特点与适用条件，该金属矿山比较适用崩落采矿法。具体优选过程如下：（1）收集不同矿山的开采情况，建立针对不同地质条件下的采矿方法方案集；（2）系统分析不同采矿方法的使用条件与技术要求，并进行标准化，对倾角、厚度、稳定性以及松散系数等进行定量分析，同时综合考虑生产安全、环境保护、社会效益与经济效益，从多方面、多因素选取采矿方法；（3）将该矿山的实际情况与类似矿山进行对比，分析该金属矿山的特点，并按具体量化的指标进行评价，以最终确定采矿方法。根据以上步骤最终确定了采矿方案的优先率，分别是阶段连续崩落采矿法、自然崩落采矿法、分段采矿法等。通过优先确定的采矿方法与经专家认证后确定的采矿方法一致。