主要工艺包括采准、切割、回采等作业过程。其中,采准工程是按设计掘进一系列巷道,为进行切割和回采工作提供条件;切割工作是为回采工作创造爆破自由面和崩下矿石的受矿空间;回采工作是在完成采准、切割工作的矿块内进行崩落矿石(落矿)、运出矿石(出矿)和地压管理的过程。采场地压管理是在采场回采过程中控制采场的一系列措施,以矿岩体支撑采场、充填体支撑和维护采场、崩落采场顶板等作为主要技术手段。
地下采矿方法
地下开采中,依据不同的采矿技术条件,在矿块或采区中由不同的采掘设备、井巷工程、回采工艺和地压管理等互相协调、融合而成的回采矿石的方法。
- 英文名称
- underground mining methods
- 所属学科
- 矿业工程
矿床采矿技术条件千变万化,采矿方法设计也是个创新过程。采矿方法设计应在把握采矿技术条件的基础上,根据回采工艺的需要,优化采准、切割和回采巷道的位置、结构与数量,开掘与崩矿方式相适应的切割空间,为高效回采矿石创造良好的条件。
由于金属矿床的赋存条件和采矿技术条件非常复杂,几乎每个矿体都是独一无二的,人们在采矿生产实践中创造出了种类繁多的采矿方法。20世纪30年代,美国矿业局依据回采工作面维护原则,提出了自然支撑采矿法、人工支撑采矿法和崩落采矿法;20世纪50年代以后,苏联及中国采矿领域研究人员以回采过程中采场地压管理为依据,将采矿方法划分为3大类:空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法。表中列举了这3大类采矿方法中的15种主要方法,针对21世纪以来极少采用的、已经过时的采矿方法没有列出。
类别 | 采矿方法 |
空场采矿法 | 全面采矿法 房柱采矿法 留矿采矿法 分段矿房采矿法 阶段矿房采矿法 |
充填采矿法 | 上向分层充填采矿法 下向进路充填采矿法 削壁充填采矿法 房柱采矿嗣后充填法 分段空场嗣后充填采矿法 阶段空场嗣后充填采矿法 |
崩落采矿法 | 无底柱分段崩落采矿法 有底柱分段崩落采矿法 阶段崩落采矿法 自然崩落采矿法 |
随着采矿科学的发展和采掘装备技术的进步,采矿方法分类也在不断发展和完善。上述采矿方法分类原则有时会出现界限不清、难以归类的情况,导致某些采矿方法归类问题争议较大。例如,国际上有人认为留矿采矿法是利用松散矿石支撑采场顶底盘岩石,以维持采场稳定性,从采场地压管理方法的角度考虑,而把它划归干式充填采矿法范畴。然而,留矿采矿法中之所以将部分矿石滞后放出,其主要目的是为后续回采提供工作平台,而采场的稳定性主要还是依靠上下盘矿岩自身强度来维持,据此,可把留矿采矿法归属于空场采矿法一类。另外分段空场嗣后充填采矿法和阶段空场嗣后充填采矿法是划归为空场采矿法,还是充填采矿法的分类原则是:矿体开采过程中,如果充填工序是采矿工艺环节的有机组成部分,且充填作业必须回采后及时跟进,否则将在很大程度上影响采矿作业连续推进、矿石及时回收和生产作业安全,这种情况划归为充填采矿法;如果充填仅作为防止采空区陷落或利用采空区堆填废石或尾砂的一种措施,这种方法就归属于空场采矿法。
地下采矿方法是采矿工艺技术的主体,它影响着矿山的生产系统,决定着矿山生产规模、生产安全、采矿效率、作业成本、经营效益等。随着现代采掘装备和高新技术的应用、传统采矿技术的变革,地下采矿方法也在不断向前发展。进入21世纪,在矿山安全生产、矿区环境保护、矿产资源高效利用等方面提出了更高的要求,将进一步促进采矿方法的创新,推动中国矿山企业向绿色化、集约化和智能化发展。
扩展阅读
- 解世俊.金属矿床地下开采.北京:冶金工业出版社,1986.
- 王青,任凤玉.采矿学.2版.北京:冶金工业出版社,2011.
- 张世雄.固体矿物资源开发工程.2版.武汉:武汉理工大学出版社,2010.
- 李元辉,解世俊.阶段充填采矿方法.金属矿山,2006,(6):13-15.