礦井下采礦技術(shù)與采礦方法的選擇研究

勞宏峰

（廣西河池市桌泰建筑工程有限責(zé)任公司大新分公司，廣西崇左 532315）

采礦技術(shù)方法在很大程度上決定了井下采礦效率和質(zhì)量能否達(dá)到預(yù)期的要求，因此采礦技術(shù)方法的選擇是一項(xiàng)十分重要的工作，必須引起相關(guān)人員的高度重視。一方面要充分考慮對(duì)采礦技術(shù)方法選擇有直接影響的因素，針對(duì)不同情況，確定適宜的采礦技術(shù)方法，另一方面則要考慮其他各項(xiàng)條件和因素，保證所選采礦技術(shù)方法的合理性、可行性與經(jīng)濟(jì)性，為之后的開(kāi)采工作順利進(jìn)行提供可靠的技術(shù)支持。

1 采礦技術(shù)方法選擇影響因素

1.1 礦床地質(zhì)條件

通常應(yīng)先對(duì)現(xiàn)有地質(zhì)資料進(jìn)行分析，由于礦床地質(zhì)條件對(duì)采礦技術(shù)方法選擇有直接影響，所以必須掌握足夠基礎(chǔ)地質(zhì)資料，以此保證所選方法的合理性與可行性。否則必然會(huì)使所選方法與礦床實(shí)際情況不相符，威脅生產(chǎn)安全。

礦床地質(zhì)條件通常包含以下幾方面內(nèi)容：

（1）礦石與圍巖自身物理力學(xué)性質(zhì)。首先是穩(wěn)固性，對(duì)具體采礦方法選擇至關(guān)重要。比如，當(dāng)?shù)V石與圍巖均較為穩(wěn)固時(shí)，可使用地壓管理相對(duì)簡(jiǎn)單的方法，如空?qǐng)霾傻V法，同時(shí)適當(dāng)增加礦房的尺寸，并減小礦柱尺寸，礦房與礦柱劃分如圖1所示。而若穩(wěn)固性較差，則采用空?qǐng)龇▽⑹箛鷰r出現(xiàn)冒落，此時(shí)建議采用流填法或崩落法；當(dāng)?shù)V石的穩(wěn)固性很差，但圍巖卻比較穩(wěn)固時(shí)，同時(shí)厚度和傾角等其他條件都比較合適，則建議選擇階段礦房法，該方法能避免在相對(duì)較大的暴露面進(jìn)行工作。如果礦石與圍巖的穩(wěn)固性都很差，則應(yīng)選擇崩落法與分層充填法[1]。

圖1 礦房與礦柱劃分

（2）礦體產(chǎn)狀，包括形狀、傾角與厚度。其中，礦體傾角對(duì)采場(chǎng)中礦石搬運(yùn)方式有很大影響，并且這種影響還和厚度存在一定關(guān)聯(lián)。但礦體傾角超過(guò)50°～55°時(shí)，可利用礦石的自身重量運(yùn)行搬運(yùn)；但采用留礦法作業(yè)時(shí)，傾角必須達(dá)到60°以上，但大厚度礦體基本不會(huì)受到這些因素的限制。此時(shí)可開(kāi)挖下盤漏斗，利用礦石的自身重量來(lái)搬運(yùn)。如果礦體的傾角較小，比如在30°～50°范圍內(nèi)時(shí)，可以在其他各方面條件都允許的情況下，考慮使用溜槽來(lái)搬運(yùn)。但傾角小于30°時(shí)，采用電耙進(jìn)行搬運(yùn)通常比較方便。若開(kāi)采方法選擇為崩落法，則當(dāng)傾角在65°以內(nèi)時(shí)，可采用開(kāi)鑿下盤漏斗的方式來(lái)搬運(yùn)，因?yàn)檫@樣可以最大限度減少礦石的損失。

礦體的厚度對(duì)采礦與落礦方法選擇和礦塊布置方法選擇都有一定影響。比如，厚度小于0.8m的薄礦體，建議選擇分采或混采的方式；采用單層崩落法時(shí)，礦體厚度不能超過(guò)3m；采用分段崩落法時(shí)，礦體厚度應(yīng)得到6～8m；采用階段崩落法時(shí)，礦體厚度應(yīng)達(dá)到15～20m以上。選擇落礦方法時(shí)，淺孔落礦一般用于礦體厚度比5～8m小的情況；中深孔落礦一般用礦體厚度達(dá)到5～8m以上的情況；而深孔大爆破則用于礦體厚度超過(guò)10m的情況[2]。厚度較大的礦體中，礦塊的布置應(yīng)與走向保持垂直。

礦體的形狀與礦石和圍巖之間的接觸情況會(huì)對(duì)落礦方式選擇帶來(lái)很大影響。比如，當(dāng)接觸面模糊，且礦體形狀不夠規(guī)則時(shí)，一旦采用深孔落礦法，則有可能導(dǎo)致礦石損失或貧化。對(duì)于厚度很小的礦脈，當(dāng)其礦體形狀比較規(guī)則，并且礦石與圍巖之間的接觸也較為清晰時(shí)，建議采用分采的方法；相反，則要采用混采法。

（3）礦石的品位與價(jià)值。對(duì)品位和價(jià)值相對(duì)較高的礦石進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，要用高回采率方法進(jìn)行采礦，如充填法等。相反，則要使用低成本且高效率的方法采礦，如分段崩落法與階段崩落法等[3]。

（4）礦體中有用成分實(shí)際分布與圍巖礦成分。當(dāng)?shù)V體中有用成分實(shí)際分布較不均勻且存在明顯差別時(shí)，建議采用分采法，同時(shí)注意需將品位相對(duì)較低的礦石作為礦柱。當(dāng)圍巖出現(xiàn)明顯的礦化跡象時(shí)，回采時(shí)對(duì)圍巖混入的要求可適當(dāng)放寬，此時(shí)建議選擇崩落采礦法。如果圍巖中礦物成分戶對(duì)之后的選礦及冶煉造成不利影響，則應(yīng)重點(diǎn)考慮廢石混入率，不能選擇該混入率較大的方法。

（5）礦體賦存深度。如果礦體的埋深很大，達(dá)到500～600m，則隨著地壓的不斷增加會(huì)產(chǎn)生一定沖擊地壓，此時(shí)不可選擇空?qǐng)龇ǎㄗh考慮崩落法與充填法。

（6）礦石與圍巖自然性和結(jié)塊性。對(duì)硫化礦石進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，應(yīng)考慮是否存在自燃的風(fēng)險(xiǎn)，硫含量達(dá)到30%以上的礦石，很有可能發(fā)生火災(zāi)，在這種情況下不可使用對(duì)礦石有較大積壓的方法，如階段崩落法與留礦法。另外，對(duì)于結(jié)塊性較好的礦石，選擇具體的采礦方法時(shí)，也應(yīng)考慮以上自燃性要求[4]。

1.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件

（1）地表對(duì)陷落的允許度。在地表移動(dòng)區(qū)域內(nèi)若存在既有建筑，或存在環(huán)保要求，使地表不允許發(fā)生陷落時(shí)，應(yīng)選擇崩落法與空?qǐng)龇ā?/p>

（2）礦石質(zhì)量要求。當(dāng)?shù)V石的加工部門對(duì)礦石品位提出了要求時(shí)，需限制采礦方法對(duì)應(yīng)的貧化率，另外，若對(duì)礦石中的粉礦含量及品級(jí)分采提出了要求，則也要在采礦方法選擇中引起足夠的重視。

（3）技術(shù)裝備與材料供應(yīng)。采用需用到很多特殊材料的方法進(jìn)行采礦時(shí)，必須先對(duì)這些材料的實(shí)際供應(yīng)情況進(jìn)行充分的了解。此外要注意，應(yīng)優(yōu)先考慮盡可能不用木材的方法，以此減少木材消耗，起到降低成本和減少環(huán)境污染破壞的作用。采礦方法和機(jī)械設(shè)備之間也有十分密切的關(guān)系。選擇具體采礦方法的過(guò)程中，也要充分考慮設(shè)備的實(shí)際供應(yīng)情況。比如，采用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦的過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)了解設(shè)備實(shí)際供應(yīng)情況與各項(xiàng)設(shè)備性能參數(shù)。

（4）技術(shù)經(jīng)管水平。實(shí)際選擇的方法應(yīng)做到簡(jiǎn)單可行，便于施工人員掌握和使用，且經(jīng)營(yíng)管理方便，這對(duì)規(guī)模不是很多的礦山格外重要。若使用一些技術(shù)比較復(fù)雜且沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的方法，則應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)。以壁式崩落法為例，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行放頂，掌握難度很大；在空?qǐng)龇ㄖ校舻V法和分段鑿巖階段法相比比較簡(jiǎn)單，當(dāng)這兩種方法都可以使用時(shí)，對(duì)于規(guī)模較小的礦山，由于其技術(shù)力量相對(duì)薄弱，所以建議優(yōu)先選擇留礦法[5]。

2 采礦方法選擇

首先要對(duì)礦床的地質(zhì)條件做深入且全面的調(diào)查分析，與獲取足夠地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，然后在相關(guān)人員了解了不同開(kāi)采方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件后，方可按照以上要求確定最終的采礦方法。在實(shí)際的方法選擇過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)這種情況，在初步確定了一些方法后，通過(guò)初步分析判別不同方法的優(yōu)劣，進(jìn)而確定最終的方法。事實(shí)上，只進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析很難分辨不同方法的優(yōu)劣，需要進(jìn)一步的比較，即對(duì)不同方法進(jìn)行更深入和全面的計(jì)算，然后以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)通過(guò)綜合分析選定最佳的方法。

除以上影響因素外，在選擇具體采礦方法時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）適當(dāng)提高對(duì)礦床范圍內(nèi)地質(zhì)資料提出的準(zhǔn)確性及完整性等要求，特別是要有與礦石和圍巖穩(wěn)固性有關(guān)的資料。如果地質(zhì)資料掌握不足，將使采礦方法選擇失誤，導(dǎo)致礦石損失或長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法達(dá)產(chǎn)，造成難以挽回的經(jīng)濟(jì)損失[6]。

（2）當(dāng)?shù)V床的地質(zhì)條件較為復(fù)雜時(shí)，需在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完成后針對(duì)不同的采礦方法開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定適宜的采礦方法。

（3）在對(duì)不同的采礦方法進(jìn)行分析對(duì)比時(shí)，要注意因方法不同影響的范圍。比如空?qǐng)龇ê统涮罘ǎ诒容^工程中，除了包含礦房回采，還有礦柱回采，某些時(shí)候還涉及空區(qū)處理[7]。

（4）選擇具體的采礦方法并非在現(xiàn)有方法當(dāng)中選出一個(gè)適合的，有些時(shí)候也要根據(jù)礦床地質(zhì)條件，結(jié)合具體的開(kāi)采要求，有針對(duì)性和創(chuàng)造性地提出一些與當(dāng)前要求相符的新方法。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，井下采礦技術(shù)方法的選擇是一個(gè)綜合性的過(guò)程，需要相關(guān)技術(shù)人員在明確礦床地質(zhì)條件和不同采礦方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件基礎(chǔ)上，先初步選定幾個(gè)可能適合的采礦方法，然后通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，從中篩選出幾個(gè)更加適用的，最后還要通過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算選擇最佳的采礦方法，以此從根本上保證所選方法的合理性與可行性，為之后的生產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)，為各項(xiàng)生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造良好條件。