金屬礦山地下采礦方式探討

孫 雷

（本鋼（集團(tuán)）礦業(yè)有限責(zé)任公司資源管理辦公室，遼寧 本溪 117000）

隨著我國礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，可以通過露天開采方式的礦體越來越少，并且礦山開采位置的環(huán)境也越來越惡劣，地勢和地形也越來越復(fù)雜[1]。近年來，隨著探礦技術(shù)的不斷進(jìn)步，能夠探測到的金屬礦山深度逐漸升高，深部資源探明量大大增加，因此，地下采礦方式逐漸替代露天開采方式，選擇合理的開采方法，可以減少資源的浪費(fèi)，有效提升金屬礦的開采效率和質(zhì)量[2]。

1 金屬礦山常用開采方式

1.1 充填法

金屬礦山的開采過程中，充填法是比較常用的一種采礦方式，此種方法的主要原理為：在開采過程中采用充填料對開采區(qū)域進(jìn)行充填，其最重要的優(yōu)勢是保證回采的安全性，礦體的采空區(qū)域和內(nèi)部填充材料以及支柱之間能夠進(jìn)行配合，起到對采空區(qū)位置的支撐作用[3]。如圖1所示，填充法的主要方式由依次回采和間隔回采兩種方式。

圖1 充填法的主要采掘方式

生產(chǎn)實(shí)踐表明，充填采礦法與其他采礦法相比較，具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①采準(zhǔn)切割工程量小，靈活性大；②礦石損失和貧化??；③能夠較有效地維護(hù)圍巖，減少圍巖的移動(dòng)和防止其大量冒落；④對于薄礦脈或多品種礦石可以進(jìn)行選別回采；⑤可防止礦床開采的內(nèi)因火災(zāi)；⑥可利用廢石、尾礦用作充填料；⑦控制地表塌陷；⑧改善地下采礦環(huán)境。充填法的主要缺點(diǎn)是：回采工藝和充填工藝比較復(fù)雜，采礦和充填相互影響，如果回采作業(yè)機(jī)械化問題不能妥善解決，則生產(chǎn)效率和能力均較低，加之充填料開采、加工、輸送及其他一系列耗費(fèi)，故原礦噸成本將增加15～20元。

1.2 空場采礦法

所謂“空場采礦法”，是在回采的過程中為了支撐采空區(qū)殘留的礦柱，采空區(qū)始終保持空著的狀態(tài)。使用這種方法進(jìn)行采礦時(shí)，要求圍巖和礦石必須十分穩(wěn)固，在操作的時(shí)候，要先對礦房進(jìn)行開采，然后再對礦柱進(jìn)行開采?？請霾傻V法是一種比較簡單的方法，工人操作起來比較熟練，損失較少，效率較高，因此，在實(shí)際中應(yīng)用得比較廣泛。如果對該方法進(jìn)行細(xì)分，又可分為房柱采礦法、階段礦房采礦法、全面采礦法和留礦法等。隨著采礦方法的不斷優(yōu)化，空場采礦主要應(yīng)用于兩種類型的礦井，一種是大直徑深孔采礦，其主要開采方法是在地下采用聲控的方式促進(jìn)礦體的崩落；另一種是在開采的過程中，采用連續(xù)作業(yè)的方式進(jìn)行采掘，不論是出礦、落礦或者運(yùn)輸均是連續(xù)操作[4]。

1.3 崩落采礦法

崩落采礦法適用于一些圍巖不穩(wěn)定的礦體，采用該方法開采的時(shí)候，會(huì)有很多礦石陷落，因此，需要開采的地表要允許礦石陷落。在實(shí)際開采中，可使用一些特殊的方法將礦石崩落，然后用崩落的礦石將采空區(qū)填滿，填滿的采空區(qū)需要有人及時(shí)進(jìn)行處理。該方法又可細(xì)分為單層、分層、分段、階段崩落法等。崩落采礦時(shí)針對地表可以塌落的區(qū)域而發(fā)明的，此種方法最明顯的優(yōu)勢是采掘效率比較高，成本消耗也比較少，一般最常采用的是無底柱分段崩落方法以及自然崩落兩種方式。崩落采礦按照采掘面的分類可以長壁式和短壁式兩種工作面，針對不同的工作面可以開展不同的開采方式。

1.4 深部采礦法

隨著礦山資源采掘的逐漸增多，出現(xiàn)了富礦少，貧礦多的情況。從整體上來看，礦山資源的整體儲(chǔ)量比較少，使得對于礦山深度的開采逐漸增加，甚至有個(gè)別開采深度比較深的礦山已經(jīng)達(dá)到了600m以上，深部開采金屬礦的礦井正逐年增多。深度開采所帶來的問題是地面坍塌等問題較多，容易造成人員傷亡，安全隱患比較大。

圖2 崩落采礦法的主要方式

2 金屬礦山開采策略探究

2.1 開采方式的科學(xué)優(yōu)選

開采方式的選擇是保障開采效率和開采過程安全的最主要因素，因此在開采方式選擇過程中應(yīng)該綜合評價(jià)被開采地區(qū)的地質(zhì)條件和安全狀態(tài)，從而保障開采工作的順利進(jìn)行。目前，國內(nèi)許多礦山由于礦石的堆積量比較大，大部分礦體均被掩蓋了，因此，如果要想實(shí)現(xiàn)對礦體的開采，就必須要對礦山進(jìn)行大量碗蕨，大多數(shù)需要采用鑿巷道的方式進(jìn)行開采，巷道可以采用平行的方式開采，也可以采用傾斜的方式開采。巷道開采的主要目的是保證開采人員能夠有一個(gè)可以順利進(jìn)出的通道。對于金屬礦物的開采主要采用開拓、采切和回采的方式進(jìn)行。在日常開采過程中，開拓是最經(jīng)常使用的方法。開拓主要是對礦石的主體進(jìn)行開拓采掘，從而將地面上開采井筒，隨后進(jìn)入到地下礦體中。礦床的開拓哦能夠有效地保證地表和礦體之間的通風(fēng)和排水性能，并且能夠有相對安全的運(yùn)輸路線，有效地提升人員采掘的效率，為開采人員的前期準(zhǔn)備工作帶來非常大的便利。一般而言開拓主要采用豎、斜和聯(lián)合的方式進(jìn)行開拓采掘，必須要根據(jù)金屬礦的周圍環(huán)境以及水文情況進(jìn)行開拓技術(shù)的選擇。

2.2 開采作業(yè)安全保障

礦山一旦發(fā)生安全事故，便會(huì)造成不可挽回的局面，嚴(yán)重者可能會(huì)造成對周圍環(huán)境的損害。礦山投產(chǎn)前，一旦發(fā)現(xiàn)安全事故問題，便會(huì)造成不可挽回的局面，更嚴(yán)重者可能會(huì)造成開采周圍環(huán)境的損害。在進(jìn)行復(fù)采時(shí)，面臨著對周圍環(huán)境的修復(fù)等各種復(fù)雜的問題。因此，在礦山開采過程中，必須做好安全防護(hù)措施，并且有關(guān)部門要針對以上問題制定有效的制度和措施，強(qiáng)化安全防護(hù)工作。此外，需要在地下安裝預(yù)警和預(yù)測裝置，在檢測到地下溫度或者濕度發(fā)生變化時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行檢測，一旦發(fā)現(xiàn)瓦斯超標(biāo)等問題及時(shí)報(bào)警。在防護(hù)裝置發(fā)生報(bào)警后，裝置可以及時(shí)采取動(dòng)作對空氣進(jìn)行導(dǎo)流操作，這樣便能夠有效的解決瓦斯堆積而引起的爆炸等安全隱患問題。另外，對于地下的支撐防護(hù)系統(tǒng)，也需要定期的進(jìn)行點(diǎn)檢，因?yàn)橐坏┲畏雷o(hù)系統(tǒng)發(fā)生問題，很可能會(huì)出現(xiàn)塌方問題，對于地下礦井的安全防護(hù)裝置，相關(guān)檢查人員也要嚴(yán)格按照制度規(guī)定的要求定期點(diǎn)檢，點(diǎn)檢一旦出現(xiàn)問題立馬整改，避免安全事故的發(fā)生。對于金屬礦石的采集運(yùn)輸過程中，也要按照相關(guān)防護(hù)要求措施執(zhí)行，隨著開采數(shù)量的不斷增加，傳統(tǒng)的人工裝運(yùn)模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前運(yùn)輸?shù)幕拘枨?，履帶運(yùn)輸?shù)榷喾N運(yùn)輸措施并舉的方式更加能夠提升運(yùn)輸效率，安全性更高。

2.3 開采作業(yè)安全保障

應(yīng)嚴(yán)格按照安全設(shè)施設(shè)計(jì)建設(shè)安全“六大系統(tǒng)”，按要求制定有效的制度和措施，強(qiáng)化安全防護(hù)工作；在進(jìn)行回采時(shí)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案的先后順序進(jìn)行開采，作業(yè)人員必須做好防護(hù)措施，另外，地下的支撐防護(hù)系統(tǒng)一旦支撐防護(hù)系統(tǒng)發(fā)生問題，很可能會(huì)出現(xiàn)塌方問題，也需要定期的進(jìn)行點(diǎn)檢；對于地下礦井的安全防護(hù)裝置，相關(guān)檢查人員也要嚴(yán)格按照制度規(guī)定的要求定期點(diǎn)檢，點(diǎn)檢一旦出現(xiàn)問題立馬整改，避免安全事故的發(fā)生。

2.4 合理選擇開采技術(shù)

隨著開采方法的不斷發(fā)展，原先的開采方法已經(jīng)發(fā)展成為多種采礦技術(shù)并行的狀態(tài)。但是最重要的采礦方法主要有：自然采礦、人工支撐和崩落采礦技術(shù)三種。自然采礦主要是空場采礦，主要適應(yīng)于巖石礦區(qū)的開采。在開采過程中主要是借助巖石的穩(wěn)定性來實(shí)現(xiàn)礦石的開采，并且采用支架作為臨時(shí)支撐，保證礦體的穩(wěn)定性。自然支護(hù)開采技術(shù)整體的結(jié)構(gòu)相比于其他開采技術(shù)來說比較簡單，采礦的成本也比較低，主要是和在巖石和礦石比較穩(wěn)固的礦產(chǎn)區(qū)域開采。不同的金屬礦山周圍環(huán)境以及水文地質(zhì)條件的不同，所選擇的開采方法也不相同。相關(guān)部門的設(shè)計(jì)人員必須要對于所要開采的金屬礦山進(jìn)行實(shí)時(shí)勘察，進(jìn)而選擇合適的開采方式，才能加快在開采過程當(dāng)中的開采效率[5,6]。

3 結(jié)論

隨著我國環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，空場采礦法、崩落采礦法逐漸被取消，充填采礦法被逐漸推廣，部分地區(qū)已經(jīng)強(qiáng)制性要求礦山企業(yè)采用充填法采礦。采礦方式的選擇已經(jīng)由單純考慮礦體賦存條件、礦石回收率、經(jīng)濟(jì)效益演變?yōu)榫C合考慮礦區(qū)周邊環(huán)境、安全因素、環(huán)保因素、經(jīng)濟(jì)因素等，未來礦山采礦方式將逐漸演變?yōu)榭請龇ū蝗【?；對于有條件的露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山，不會(huì)新增地表破壞范圍的，可以選擇崩落采礦法；其余新建礦山全部應(yīng)響應(yīng)國家號召，采用充填采礦法，既可以提高資源的回收率，又保護(hù)地表構(gòu)筑物，還能夠充分消耗廢石及尾礦，一舉多得，實(shí)現(xiàn)礦山開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的雙贏。