金属矿山地下开采的有效方案研究

郭元华

大梁矿业有限公司，四川会东 615205

在金属矿山的开采过程中，开采方法直接影响开采效率。因此，在具体的金属矿山开采过程中，必须要结合不同地区的具体地貌、矿产资源的具体情况，选择合理的开采方案。只有做到这一点，才能保证金属矿山资源的地下开采高效、节约和安全进行。

1 金属矿山开采

金属矿山的地下开采方法就是采用一定的技术和工艺，将矿石从矿块内采准，并进行切割和回采。在金属矿山地下开采的这三个阶段中，采准是金属矿产开采中切割和回采两个环节的前提；切割为金属矿产的回采提供了落矿空间和自由面；回采是金属矿产中矿石采出的主要作业方式，在金属矿产回采作业中，要经过三个步骤，即：落矿、出矿和地压管理。

总之，金属矿山地下开采就是在适应矿产资源可持续发展的前提下，采用一定的开采方法和开采工艺，不断扩大开采规模、提高劳动生产率，从而实现矿产资源的充分利用，并且最大限度实现矿产资源的保护，满足矿产资源可持续发展的需求。

2 常见金属矿山开采方法

就目前而言，我国金属矿山的开采方法主要有以下五种：

2.1 空场采矿法

这是一种最为常见的金属矿山地下开采方式，其应用历史长、技术也最为成熟。所谓的空场采矿法，就是在对矿山资源的回采过程中，无需对采空区进行任何操作，而是将采空区残留的矿柱作为采矿支撑。在整个矿山的回采过程中，要始终保持空场的一种回采方法。

在对金属矿山的回采过程中，空场采矿法对周边围岩和矿石的稳定性要求较高，一般在矿石与围岩很稳固的时候采用。在具体的开采过程中，要先将矿块进行划分，使之分为矿房和矿柱，接着按照先矿房后矿柱的顺序进行开采。

金属矿山空场开采，要结合矿体的具体结构、回采的特点，可细分为多种采矿方法，例如：全面采矿法、阶段矿房采矿法、房柱采矿法、留矿法等，都是最常用的采矿方法。经过大量的金属矿山采矿实践证明，这种方法较为简单，且方式易于被相关操作人员所掌握，并且采矿效率比较高，技术比较成熟。因而在具体利用的过程中，能最大限度地减少开采损失，提高开采效率。

2.2 崩落采矿法

崩落采矿法也是一种常用的金属矿山开采方法。在具体的开采过程中，崩落采矿主要通过三种方法进行，即：单层、分层和阶段崩落法。

崩落采矿法主要是指在金属矿山的回采过程中，对于崩落的没有开采价值的矿石加以不断利用，以进行对采空区进行填充的方法。在具体的开采过程中，通过崩落采矿这一方式，可实现对采空区进行有效的管理，进而有效预防和控制采矿过程中出现的坍塌事故。因此，该采矿方法是矿体地质不稳的矿区的最佳选择方式。

与其他的开采方式相比，崩落采矿法具有使用安全、成本较低、生产效率高的特点。

2.3 充填采矿法

充填采矿法主要是指在具体的金属矿山开采过程中，采用一定的充填材料，对采空区进行充填、支柱，或者使得充填与支柱相互配合，形成人工支撑体系来对整个采空区进行支撑。在具体的开采过程中，充填采矿法可有多种方法，如：壁式、上向分层、下向分层、削壁和方框支架充填法。

这种采矿方法，主要适用于比较复杂地形区的矿体进行开采，并且在具体的开采过程中，矿石不能出现陷落现象。所以，在这种开采方式中，矿石的回收率和价值都比较高，还对地表环境进行了有效的保护。但是在具体的使用过程中，充填采矿法也不可避免地出现了一些缺点，其中以成本高、工艺复杂、生产效率较低尤为明显。

2.4 组合采矿法

在金属矿山的实际开采过程中，通常需要多种方法，这就是组合采矿法。使用组合采矿法的时候，不是随意选择方法，必须要结合金属矿山的实际情况，对采矿方法进行综合考虑，在分析其优劣的基础上，进行选择。通常，最佳的组合开采方法，要同时具备三种方法的优势，又能同时消除彼此之间的缺点。

在具体的金属矿山开采中，组合采矿法常常应用于一些形态特殊、复杂的矿山，例如：围岩不稳固、低压亟待控制等。

2.5 联合采矿法

所谓的联合采矿法，就是指在金属矿山开采的同一个阶段和同一个过程中，一次使用两种或者两种以上的开采方法。在金属矿山开采中，这种方法具有明显的优势以及较强的适应性，是最佳的金属矿山开采方法，尤其适用于层薄或矿脉形态复杂的矿山。

在具体的开采过程中，一定要根据金属矿产的实际情况，灵活选择两种、或者两种以上的采矿方法，并对其进行优化组合，以保证在具体的开采中，获得最理想的效果。

3 金属矿山开采方案的选择

3.1 选择的基本要求

选择金属矿山开采方案时，要确保开采方案满足以下六个要求：

安全：选择的开采方案必须要保证工人能安全生产，且矿山也能持续安全生产。

矿石贫化小：所选方案要贫化小，以满足加工部门对矿石质量需求。

矿石回采率高：所选方案要保证矿石回采率高，以充分利用矿产资源。

生产效率高：所选方案要生产能力大、劳动生产率高。

经济效益好：所选方案要保证盈利大。

符合有关法规要求：所选方案必须要符合矿山安全、环境保护、矿产资源保护等相关法规。

3.2 方案选择的影响因素

在方案选择过程中，还充分考虑其影响因素：

3.2.1 矿体质量和种类

按照颜色，金属矿体可分为黑色（铁矿）、有色（主要包括铝、铜、钳、锌）和贵金属矿（主要包括金、银）。

在选择具体开采方案时，矿石种类不同，其开采的方法也有所不同。其中，以铁矿为代表的黑色金属矿，由于矿体本身价值较低，可采用崩落法或空场法，而填充采矿法，会增加成本，不宜采用；有色金属矿和重金属矿在开采的过程中，可采用充填法，以有效降低开采过程中造成的损失率和贫化率，从而提高采矿的经济效益。

3.2.2 工程地质和矿岩条件

在具体选择时，还要对矿体的地质和矿岩条件进行充分的了解，以进一步确定采矿方案。

首先，如果矿体地质稳定条件好，则适宜选用空场法；如果矿体地质稳定条件不好，则要采用充填法或崩落法；其次，要对矿层倾斜角、厚度和形状加以考虑。其中，倾斜角关系巷道布置和运矿方法，厚度则决定落矿的方式；第三，矿体条件。对于价值不高的矿体可选择择空场法或崩落法，以降低开采成本。而对于价值较高的矿体，更宜选择充填法，以降低开采过程中造成的损失率和贫化率；第四，埋藏深度。埋藏深度也对开采方案的选择有重大影响，一旦埋藏深度达到500m以上，就不宜选择空场法。

3.2.3 地应力状态

在金属矿石开采过程中，地应力对方案的选择具有很大的影响。因此，在选择最佳的金属矿山开采方案之前，要做好充分的准备工作：了解矿体的地应力、观察巷道和采场面。如果巷道和采场的断面呈椭圆形，就意味着到达了最佳的开采状态。

在具体的开采过程中，要根据实际情况，选择合理的采矿方案。并且在具体的采矿过程中，保持采矿断面水平和垂直两个方向半轴之间的比例处于一致的状态下，保证在具体的开采过程中，巷道和采场不会出现受力不稳的现象，从而使得周围的岩体处于稳定状态下。从而在保证矿石开采量的前提下，进一步提高开采的经济效益。

3.2.4 开采技术条件

首先，如果在金属矿山的开采过程中，允许一定程度的地面沉降，可选择空场法和崩落法；如果不允许出现地表沉降，必须选择充填法。其次，要根据加工部门对矿石的最低品味、最大贫化率等问题，选择合理的开采方案；最后，根据开采方法的难易程度进行选择，在多种方案都可行的状态下，要尽量选择操作简单的开采方法，从而有效提升金属矿山的开采效率，并且尽量避免开采过程中造成的事故。

3.3 开采方案的最终选择

首先，在开采方案的选择中，结合以上四种影响因素，做出最初的可行开采方式；其次，再对开采方式进行综合分析，明确其在具体使用过程中的优缺点，主要从“矿块工人劳动生产率、采准切割工作量和时间、矿块的生产能力、主要材料的消耗量、矿石的损失率和贫化率、矿石采出的成本”等六方面进行综合分析；最后，通过综合对比，并对各个采矿方案进行详细计算、分析、对比，最终得出最佳的开采方案。

4 结语

综上所述，结合金属矿产的常见采矿方式，通过影响采矿方案选择的主要因素，对常见的采矿方案进行综合分析和对比，并选择出最佳的开采方案。使其在满足可持续开采的前提下，在保障安全开采的同时，不断提高矿石开采的总体经济效益。

[1] 徐雪华. 试论金属矿山地下开采方法选择[J]. 建材发展导向，2014（2）：186-187.

[2] 郭滕飞，宋丙剑. 金属矿山地下开采方法选择及其影响因素探讨[J]. 黑龙江科技信息，2010（23）：36-36.

[3] 管尤富.关于金属矿山地下开采方法探讨[J].科技资讯，2015，13（13）：79.

[4] 徐雪华.试论金属矿山地下开采方法选择[J].建材发展导向，2014（2）：186-187.