金属矿山地下采矿方式探讨

孙 雷

（本钢（集团）矿业有限责任公司资源管理办公室，辽宁 本溪 117000）

随着我国矿产资源的不断开发，可以通过露天开采方式的矿体越来越少，并且矿山开采位置的环境也越来越恶劣，地势和地形也越来越复杂[1]。近年来，随着探矿技术的不断进步，能够探测到的金属矿山深度逐渐升高，深部资源探明量大大增加，因此，地下采矿方式逐渐替代露天开采方式，选择合理的开采方法，可以减少资源的浪费，有效提升金属矿的开采效率和质量[2]。

1 金属矿山常用开采方式

1.1 充填法

金属矿山的开采过程中，充填法是比较常用的一种采矿方式，此种方法的主要原理为：在开采过程中采用充填料对开采区域进行充填，其最重要的优势是保证回采的安全性，矿体的采空区域和内部填充材料以及支柱之间能够进行配合，起到对采空区位置的支撑作用[3]。如图1所示，填充法的主要方式由依次回采和间隔回采两种方式。

图1 充填法的主要采掘方式

生产实践表明，充填采矿法与其他采矿法相比较，具有以下几个方面的优点：①采准切割工程量小，灵活性大；②矿石损失和贫化小；③能够较有效地维护围岩，减少围岩的移动和防止其大量冒落；④对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采；⑤可防止矿床开采的内因火灾；⑥可利用废石、尾矿用作充填料；⑦控制地表塌陷；⑧改善地下采矿环境。充填法的主要缺点是：回采工艺和充填工艺比较复杂，采矿和充填相互影响，如果回采作业机械化问题不能妥善解决，则生产效率和能力均较低，加之充填料开采、加工、输送及其他一系列耗费，故原矿吨成本将增加15～20元。

1.2 空场采矿法

所谓“空场采矿法”，是在回采的过程中为了支撑采空区残留的矿柱，采空区始终保持空着的状态。使用这种方法进行采矿时，要求围岩和矿石必须十分稳固，在操作的时候，要先对矿房进行开采，然后再对矿柱进行开采。空场采矿法是一种比较简单的方法，工人操作起来比较熟练，损失较少，效率较高，因此，在实际中应用得比较广泛。如果对该方法进行细分，又可分为房柱采矿法、阶段矿房采矿法、全面采矿法和留矿法等。随着采矿方法的不断优化，空场采矿主要应用于两种类型的矿井，一种是大直径深孔采矿，其主要开采方法是在地下采用声控的方式促进矿体的崩落；另一种是在开采的过程中，采用连续作业的方式进行采掘，不论是出矿、落矿或者运输均是连续操作[4]。

1.3 崩落采矿法

崩落采矿法适用于一些围岩不稳定的矿体，采用该方法开采的时候，会有很多矿石陷落，因此，需要开采的地表要允许矿石陷落。在实际开采中，可使用一些特殊的方法将矿石崩落，然后用崩落的矿石将采空区填满，填满的采空区需要有人及时进行处理。该方法又可细分为单层、分层、分段、阶段崩落法等。崩落采矿时针对地表可以塌落的区域而发明的，此种方法最明显的优势是采掘效率比较高，成本消耗也比较少，一般最常采用的是无底柱分段崩落方法以及自然崩落两种方式。崩落采矿按照采掘面的分类可以长壁式和短壁式两种工作面，针对不同的工作面可以开展不同的开采方式。

1.4 深部采矿法

随着矿山资源采掘的逐渐增多，出现了富矿少，贫矿多的情况。从整体上来看，矿山资源的整体储量比较少，使得对于矿山深度的开采逐渐增加，甚至有个别开采深度比较深的矿山已经达到了600m以上，深部开采金属矿的矿井正逐年增多。深度开采所带来的问题是地面坍塌等问题较多，容易造成人员伤亡，安全隐患比较大。

图2 崩落采矿法的主要方式

2 金属矿山开采策略探究

2.1 开采方式的科学优选

开采方式的选择是保障开采效率和开采过程安全的最主要因素，因此在开采方式选择过程中应该综合评价被开采地区的地质条件和安全状态，从而保障开采工作的顺利进行。目前，国内许多矿山由于矿石的堆积量比较大，大部分矿体均被掩盖了，因此，如果要想实现对矿体的开采，就必须要对矿山进行大量碗蕨，大多数需要采用凿巷道的方式进行开采，巷道可以采用平行的方式开采，也可以采用倾斜的方式开采。巷道开采的主要目的是保证开采人员能够有一个可以顺利进出的通道。对于金属矿物的开采主要采用开拓、采切和回采的方式进行。在日常开采过程中，开拓是最经常使用的方法。开拓主要是对矿石的主体进行开拓采掘，从而将地面上开采井筒，随后进入到地下矿体中。矿床的开拓哦能够有效地保证地表和矿体之间的通风和排水性能，并且能够有相对安全的运输路线，有效地提升人员采掘的效率，为开采人员的前期准备工作带来非常大的便利。一般而言开拓主要采用竖、斜和联合的方式进行开拓采掘，必须要根据金属矿的周围环境以及水文情况进行开拓技术的选择。

2.2 开采作业安全保障

矿山一旦发生安全事故，便会造成不可挽回的局面，严重者可能会造成对周围环境的损害。矿山投产前，一旦发现安全事故问题，便会造成不可挽回的局面，更严重者可能会造成开采周围环境的损害。在进行复采时，面临着对周围环境的修复等各种复杂的问题。因此，在矿山开采过程中，必须做好安全防护措施，并且有关部门要针对以上问题制定有效的制度和措施，强化安全防护工作。此外，需要在地下安装预警和预测装置，在检测到地下温度或者湿度发生变化时，能够实时的进行检测，一旦发现瓦斯超标等问题及时报警。在防护装置发生报警后，装置可以及时采取动作对空气进行导流操作，这样便能够有效的解决瓦斯堆积而引起的爆炸等安全隐患问题。另外，对于地下的支撑防护系统，也需要定期的进行点检，因为一旦支撑防护系统发生问题，很可能会出现塌方问题，对于地下矿井的安全防护装置，相关检查人员也要严格按照制度规定的要求定期点检，点检一旦出现问题立马整改，避免安全事故的发生。对于金属矿石的采集运输过程中，也要按照相关防护要求措施执行，随着开采数量的不断增加，传统的人工装运模式已经无法满足当前运输的基本需求，履带运输等多种运输措施并举的方式更加能够提升运输效率，安全性更高。

2.3 开采作业安全保障

应严格按照安全设施设计建设安全“六大系统”，按要求制定有效的制度和措施，强化安全防护工作；在进行回采时，要严格按照设计方案的先后顺序进行开采，作业人员必须做好防护措施，另外，地下的支撑防护系统一旦支撑防护系统发生问题，很可能会出现塌方问题，也需要定期的进行点检；对于地下矿井的安全防护装置，相关检查人员也要严格按照制度规定的要求定期点检，点检一旦出现问题立马整改，避免安全事故的发生。

2.4 合理选择开采技术

随着开采方法的不断发展，原先的开采方法已经发展成为多种采矿技术并行的状态。但是最重要的采矿方法主要有：自然采矿、人工支撑和崩落采矿技术三种。自然采矿主要是空场采矿，主要适应于岩石矿区的开采。在开采过程中主要是借助岩石的稳定性来实现矿石的开采，并且采用支架作为临时支撑，保证矿体的稳定性。自然支护开采技术整体的结构相比于其他开采技术来说比较简单，采矿的成本也比较低，主要是和在岩石和矿石比较稳固的矿产区域开采。不同的金属矿山周围环境以及水文地质条件的不同，所选择的开采方法也不相同。相关部门的设计人员必须要对于所要开采的金属矿山进行实时勘察，进而选择合适的开采方式，才能加快在开采过程当中的开采效率[5,6]。

3 结论

随着我国环境保护意识的增强，空场采矿法、崩落采矿法逐渐被取消，充填采矿法被逐渐推广，部分地区已经强制性要求矿山企业采用充填法采矿。采矿方式的选择已经由单纯考虑矿体赋存条件、矿石回收率、经济效益演变为综合考虑矿区周边环境、安全因素、环保因素、经济因素等，未来矿山采矿方式将逐渐演变为空场法被取缔；对于有条件的露天转地下开采的矿山，不会新增地表破坏范围的，可以选择崩落采矿法；其余新建矿山全部应响应国家号召，采用充填采矿法，既可以提高资源的回收率，又保护地表构筑物，还能够充分消耗废石及尾矿，一举多得，实现矿山开发与环境保护的双赢。