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關(guān)鍵詞：金屬礦山；地下采礦技術(shù)；進(jìn)展；
中圖分類號：TD43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-01-00-01
一、金屬礦山地下采礦方法概況
地下采礦方法是自礦塊內(nèi)采出礦石所進(jìn)行的采準(zhǔn)、切割和回采工作的總稱。采準(zhǔn)工作掘進(jìn)一系列巷道，為切割和回采工作創(chuàng)造條件；切割工作為回采工作形成自由面和落礦空間；回采工作自回采工作面采出礦石，包括落礦、出礦和地壓管理三種作業(yè)。采礦方法是指如何安全、經(jīng)濟(jì)地采出礦塊、礦房或礦柱內(nèi)礦石的方法，包括礦塊的采準(zhǔn)切割、采空區(qū)處理、回采工作。
（一）空場采礦法
根據(jù)礦塊或礦壁的結(jié)構(gòu)不同與回采作業(yè)的特點(diǎn)，空場采礦法可分為房柱采礦法、階段礦房采礦法、全面采礦法、留礦法等。空場采礦法特點(diǎn)：回采過程中，采空區(qū)始終是空著的，用主要暫留或永久殘留的礦柱進(jìn)行支撐，一般在礦石與圍巖很穩(wěn)固時采用。這種方法通常將礦塊劃分為礦房與礦柱，先采礦房，后采礦柱。采礦房時，形成的采空區(qū)一般先不做處理，這種采礦法要求圍巖和礦石穩(wěn)固?？請霾傻V法是屬于結(jié)構(gòu)簡單的一種采礦方法，易于工人掌握，生產(chǎn)效率也較高，貧化小，成本低，實(shí)踐技術(shù)也比較成熟，因而應(yīng)用廣泛。現(xiàn)階段我國有色金屬、黃金及化工礦山應(yīng)用相當(dāng)普遍。
（二）崩落采礦法
崩落圍巖采礦方法的特點(diǎn)是隨著礦石采出，采空區(qū)被有計劃的用崩落礦體巖石來充填，采空區(qū)能夠得到及時的控制和處理，在地表允許陷落、礦體圍巖不穩(wěn)固條件中使用較多。通過強(qiáng)制或自然崩落圍巖充填采空區(qū)的方式來控制和管理地壓，主要包括分層崩落法、分段崩落法、單層崩落法、階段崩落法充填采礦法
（三）填充采礦法
礦石價值高、要求回收率高、充填料材方便、地表不允許陷落
和特殊復(fù)雜地質(zhì)條件下的礦體，一般采用填充采礦法。在回采時，采空區(qū)依靠充填其內(nèi)的充填料、支柱或充填料與支柱
相配合形成的人工支承體支承采空區(qū)。
二、金屬礦山地下采礦方法選擇系統(tǒng)的重要性
（一）地下采礦是人類獲取地下資源的重要方式之一，采礦方法的選擇又是地下采礦的核心，然而影響地下采礦方法選擇的因素眾多，不同的地質(zhì)條件又有不同的要求，具有極大的模糊性和不確定性，不能夠僅靠單一定量分析來確定。傳統(tǒng)的采礦方法選擇就是僅由單個影響因素或幾個因素各自直觀地評價而確定的，帶有極大的經(jīng)驗(yàn)成分，具有很大的局限性。
（二）地下采礦的發(fā)展趨勢是不斷簡化采場結(jié)構(gòu)，采用新的工藝技術(shù)和新設(shè)備，機(jī)械化開采，實(shí)現(xiàn)大型化、集約化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)地下采礦的智能機(jī)器化開采，實(shí)現(xiàn)資源的最大回收利用。必須從系統(tǒng)研究的角度，將模糊數(shù)學(xué)、層次分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能等方法相結(jié)合，設(shè)計出合理的采礦方法選擇系統(tǒng)，選擇出最佳的地下采礦方法，才能達(dá)到安全高效的目的，獲得最好的效益。近年來計算機(jī)已成為實(shí)現(xiàn)礦山科學(xué)管理和工藝?yán)碚撗芯康闹匾侄危瑥V泛用于模擬采礦生產(chǎn)工藝，優(yōu)選采礦方法、工藝和設(shè)備，研究改進(jìn)采場結(jié)構(gòu)和控制出礦品位，以及監(jiān)控采礦作業(yè)和進(jìn)行計劃管理、財務(wù)管理和材料管理等，為采礦方法的智能化選擇提供了條件。計算機(jī)在礦山中的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用必將導(dǎo)致采礦技術(shù)的更大發(fā)展。
采礦是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)問題，采礦設(shè)計和安全管理具有眾多的不確定性、模糊性和知識不完備性。因此，用模糊數(shù)學(xué)、層次分析構(gòu)建金屬礦山地下采礦方法選擇系統(tǒng)，對采礦工程進(jìn)行定量分析與定性描述，基于系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)與方法進(jìn)行采礦問題的研究是采礦科學(xué)的發(fā)展方向。對采礦方法選擇系統(tǒng)分析的綜合集成；并通過集成系統(tǒng)的計算機(jī)人機(jī)對話功能，動態(tài)地實(shí)現(xiàn)采礦方法設(shè)計與的系統(tǒng)分析，建立復(fù)雜采礦條件下采礦方法選擇系統(tǒng)。
三、金屬礦山地下采礦方法選擇系統(tǒng)應(yīng)用
首先，從系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)出發(fā)，根據(jù)目前金屬礦山地下采礦方法的現(xiàn)狀，建立其完善的采礦方法知識庫。其次，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理建立了推理機(jī)，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理進(jìn)行采礦方法選擇，模糊數(shù)學(xué)法主要用于采礦方法選擇和采礦方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)預(yù)測。模糊數(shù)學(xué)選擇采礦方法時，主要是將與目標(biāo)礦山的地質(zhì)技術(shù)條件與候選采礦方法相比較，并且計算出與候選采礦方法所要求的地質(zhì)技術(shù)條件之間的模糊相似程度，選擇條件最近似的作為目標(biāo)礦山上的采礦方法。運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)選擇采礦方法時，綜合考慮了各種因素，更加的客觀科學(xué)。但是隸屬函數(shù)的構(gòu)造方法不同，權(quán)重矩陣就有一定的差距，初選采礦方法時，首先對各種影響采礦方法選擇的指標(biāo)進(jìn)行模糊量化，并且建立出相應(yīng)的模糊評判矩陣，選出較好的幾種方案。對初選出的方案進(jìn)行終選時，采用了模糊綜合評判的方法，對每個方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析比較，在建立出評判矩陣和權(quán)重矩陣的基礎(chǔ)上選出最優(yōu)方案。最后，利用VB開發(fā)人機(jī)界面友好的金屬地下采礦方法選擇系統(tǒng)，降低了研發(fā)的難度，提高了研發(fā)效率，加快了數(shù)據(jù)的處理，提供了全面高效的輔助支持。將定性分析與定量分析相結(jié)合，運(yùn)用了多學(xué)科知識對采礦方法進(jìn)行選擇，達(dá)到金屬礦山地下采礦方法選擇的智能化。對地下采礦的科技發(fā)展起到完善和積極推動作用。價值工程法在采礦方法選擇中采用價值工程法主要考慮的是資金的時間價值，主要根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的對比進(jìn)行方案選擇。
四、結(jié)語
現(xiàn)代科技進(jìn)步與采礦科學(xué)的發(fā)展相結(jié)合，是采礦業(yè)向前邁出的一大步。對于金屬礦山地下開采方法的正確選擇，是迅速提高礦山技術(shù)管理水平，實(shí)現(xiàn)礦山設(shè)計優(yōu)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對采礦業(yè)安全快速發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉方.金屬礦山地下采礦方法選擇系統(tǒng)[D].武漢理工大學(xué)，2011.DOI：10.7666/d.y1880203.
關(guān)鍵詞：金屬礦床；地下采礦；采礦方法分類；問題
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.243
0 引言
除卻地質(zhì)地形原因，采礦方法仍受到了多方面因素的約束。首先，采礦需要有大量的資金投入到施工以及建設(shè)中去?？紤]到我國采礦業(yè)尚未成熟，它的發(fā)展仍在國家的宏觀調(diào)控之中，因此方法的選擇必須匹配國家經(jīng)濟(jì)情勢。其次，國家的工業(yè)制造以及科學(xué)技術(shù)水平等因素也都將制約采礦方法的選擇。金屬礦床地下采礦是我國采礦業(yè)中的重要分支，同時也是采礦業(yè)里很難順利攻破的關(guān)卡之一。探討金屬礦床地下的不同采礦方法對于采礦業(yè)的發(fā)展有著積極的意義。
1 金屬礦床地下采礦方法分類的要求
為了提高對于金屬礦床地下采礦方法進(jìn)行分類的實(shí)用價值，金屬礦床地下采礦方法的合理分類應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：其一，類別之間應(yīng)當(dāng)存在有明顯的差別，分類應(yīng)不存在有界限不明而導(dǎo)致的混淆現(xiàn)象。同時類別之間無交集；其二，類別名稱要求能切實(shí)表達(dá)該組方法的特點(diǎn)，體現(xiàn)方法本質(zhì)的同時展現(xiàn)出分類的依據(jù)。以便在以后分析或是使用時能夠通過名稱迅速聯(lián)想到改法的具體實(shí)施，不會出現(xiàn)模棱兩可的情況；其三，分類應(yīng)當(dāng)在遵循分類依據(jù)的前提下，盡量以簡潔的模式展開，將相似項(xiàng)都納入到一類之中，避免生成龐大的類別體系。同時各類別要求具有未來實(shí)用價值，即類別包含有未來可能出現(xiàn)的符合特征的所有采礦方法。分類系統(tǒng)的制定要求不僅符合我國采礦業(yè)的當(dāng)下局勢，并且適用我國采礦業(yè)的將來發(fā)展。
2 金屬礦床地下采礦方法分類的發(fā)展歷程
上世紀(jì)三十年代，美國地質(zhì)學(xué)家J.K.麥克利蘭經(jīng)過一次修正提出了比較全面的采礦方法分類體系。他根據(jù)采場地壓在回采過程中處理方式的不同對當(dāng)時所有的采礦方法進(jìn)行分類，不僅能較準(zhǔn)確地反映了各類別方法的本質(zhì)及特點(diǎn)，同時得到的類別體系十分簡潔，讓人一目了然。J.K.麥克利蘭的分類法基本滿足了人們對于采礦方法分類準(zhǔn)則的一切要求，在當(dāng)時得到了全球采礦業(yè)的普遍認(rèn)可。
二十年后，來自蘇聯(lián)的學(xué)者阿果什克夫?qū)Ⅺ溈死m的分類法進(jìn)行了細(xì)化處理，建立了更為詳細(xì)的采礦方法分類體系。接著大約在一年之后，同樣來自蘇聯(lián)的P.H.卡普隆諾夫?qū)τ邴溈死m提出的某些類別再次展開分類。世界關(guān)于采礦方法的分類在一步步地修正之下日趨完善的同時，也愈發(fā)復(fù)雜。
以上兩種廣為接受的金屬礦床地下采礦方法分類體系從提出到今天，都已經(jīng)超過60個年頭了。60年來，在科技發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的巨大推動作用下，世界采礦業(yè)正高速刷新著自己的歷史。我國現(xiàn)在的采礦業(yè)跟當(dāng)時相比，以及發(fā)生了翻天覆地的改變?？紤]到以上兩種分類法中有一部分方法今天已經(jīng)鮮少使用，并且隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代某些新的采礦方法已經(jīng)無法匹配過去分類法中任何一類的特質(zhì)。構(gòu)造符合我國特點(diǎn)的金屬礦床地下采礦方法分類體系是十分有必要的。
3 探究我國金屬礦床地下采礦的方法類別
為了提高分類方法的適用性與實(shí)用性，我國積極參考經(jīng)典采礦法分類體系的制定思想，立足于目前我國采礦業(yè)的基本情形，以國情特點(diǎn)為背景，以實(shí)用價值為導(dǎo)向最終建立了“三大類，十二組”金屬礦床地下采礦分類體系。其中，體系首先根據(jù)回采時采空場的情況特點(diǎn)將目前我國的主流地下采礦方法分為了以下三個類別：
3.1 空場法
空場法中的“空”一語雙關(guān)，不僅指的是采空場的“空”，更是指“不予處理，置之不顧”的行為特點(diǎn)。“空場”描述的是在礦區(qū)地質(zhì)、地形特點(diǎn)以及合理開采的作用下，遺留下來的巖柱和圍巖自身即可構(gòu)成穩(wěn)定支持，無須特別地采取支護(hù)措施。開采工作完成后允許不處理剩下來的采空區(qū)。隨著回采過程的不斷推進(jìn)，使用此類采礦方法往往會產(chǎn)生巨大采空場，這也可作為此類方法判定的主要標(biāo)志。
3.2 支護(hù)法
對比起空場法的置之不顧，“支護(hù)法”顧名思義，即需在回采過程中對于礦區(qū)予以“支護(hù)”。伴隨著回采工作的進(jìn)行，在此類采礦方法的作用下，采空場將留下專業(yè)人為支護(hù)措施的痕跡。在遺留下來的巖柱和圍巖僅自身無法構(gòu)造穩(wěn)定的支撐形式時，支護(hù)采空場就成為回采工作中必不可少的環(huán)節(jié)。同時，考慮到開采完成后，人工支護(hù)將成為整個采空場的唯一支撐，可以得出支護(hù)對于采場地壓也起到了重要的限制作用。在我國現(xiàn)代采礦中，人工支護(hù)大多是以充填或是支柱充填的方式來實(shí)現(xiàn)的，因此支護(hù)法又被稱為充填法。
3.3 崩落法
這種采礦方法指的是以崩落采空場圍巖的方式進(jìn)行回采的方法。以崩落圍巖的方式處理采空區(qū)，周圍巖石在滾落的過程中帶走了地壓的威脅，采場地壓在此種方法的處理之下得到了有效的抑制，甚至可以被完全消除。由此可見，采場低壓一般情況下可作為識別此類方法的標(biāo)志。
4 總結(jié)
世界進(jìn)步的征途缺少不了礦產(chǎn)資源的推動。其中，金屬礦產(chǎn)因其復(fù)雜艱險的貯藏環(huán)境，給開采難度、工作強(qiáng)度以及危險程度都帶來了格外沉重的負(fù)擔(dān)。我國正處于經(jīng)濟(jì)、工業(yè)等多方面高速發(fā)展的上升期，社會前進(jìn)的步伐逼迫著我國金屬礦床地下采礦方法進(jìn)行優(yōu)化。本文對我國的金屬礦床地下采礦分類體系展開探究，為革新對于金屬礦床的地下采礦方法打下堅實(shí)基礎(chǔ)，具有重要的實(shí)踐價值。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐慶龍.銅鋅礦地下開采方法適應(yīng)性分析[J].科技與生活，2012（11）：22-25
關(guān)鍵詞：金屬礦山；大水礦床；地下采礦；點(diǎn)柱充填式采礦法
前言
大水礦床是我國金屬礦山當(dāng)中較為常見的一種類型，其雖在我國分布廣泛，但由于開采難度較大，以至于該類型礦山資源并非開采首選。隨著社會需求的不斷增大，越來越多的金屬礦山被開采枯竭，從我國目前的大水礦床開采效果來看，點(diǎn)柱充填式采礦法是較有成效的開采方法之一，做好對此方法的分析對于我國金屬礦山大水礦床的地下采礦方法進(jìn)步具有重要意義。
1 大水礦床的充水類型
大水礦床是指礦坑涌水量每日達(dá)到數(shù)萬立方米以上的礦床，這類礦床在我國分布較為廣泛，其雖具有一定的開采難度，但從效益方面還是具有重大開采意義的。我國大水礦床的充水條件較為復(fù)雜，這與我國水文地質(zhì)條件有著直接的關(guān)系，多種水源共同補(bǔ)給礦坑，其類型不僅包括巖溶水、孔隙水、裂隙水等，還有地表水和大氣降水等。其中孔隙水為礦床的主要充水類型，根據(jù)不同充水類型可以將大水礦床分為巖溶含水層充水和孔隙含水層充水兩種礦床沖水類型。
1.1 巖溶含水層充水
此類充水巖層根據(jù)不同的層次有著不同的特點(diǎn)，其中充水層具有含水性不均的特點(diǎn)，這與其無統(tǒng)一含水層和地下水位有直接關(guān)系，此類充水層的充水流量與大氣降水強(qiáng)度有直接關(guān)聯(lián)，易出現(xiàn)大溶洞庫存泥沙的情況，威脅生產(chǎn)安全。覆蓋及埋藏充水層則都具有統(tǒng)一含水層和地下水位，但覆蓋充水層具有嚴(yán)重的地面談下井下泥沙，其地下水對安全生產(chǎn)有所威脅。同時埋藏充水層則具有豐富的高壓巖溶水，此類充水層的井下泥沙對生產(chǎn)安全有所威脅。
1.2 孔隙含水層充水
此類充水巖層具有埋藏淺的特點(diǎn)，礦坑內(nèi)涌水量受大氣降水影響明顯，上部松散沉積物較多，多以富有水的沙礫石層為主，同時摻有細(xì)粉砂含水層與弱透水的亞粘土、粘土層交互成層，此類巖層具有極強(qiáng)的不穩(wěn)定性，工程地質(zhì)條件也較為復(fù)雜。
2 大水礦床的開采方法分析
大水礦床的地下采礦方法一直是采礦企業(yè)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，在我國當(dāng)下的礦山開采水平上，大水礦床的地下采礦方法也呈現(xiàn)出了百花齊放的現(xiàn)象，例如留隔水礦柱的房柱法（谷家臺鐵礦、業(yè)莊礦區(qū)、泗頂鉛鋅礦），可超前疏干的崩落法（西石門鐵礦、北 河鐵礦、程潮鐵礦）、空場嗣后充填采礦法（南 河鐵礦、草樓鐵礦）等等，都取得了一定的效果，并獲得了成功，但從開采效率、經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)安全角度分析，還是點(diǎn)柱式充填采礦法最為有效，因此該方法成為了我國目前使用最為廣泛的大水礦床的地下采礦方法。
3 點(diǎn)柱充填法的應(yīng)用優(yōu)勢
（1）點(diǎn)柱充填法能夠在一定數(shù)量的礦柱支持下實(shí)現(xiàn)對礦體上盤的支撐，避免海水深入坑內(nèi)，對礦山的海地部分產(chǎn)生破壞與不利影響；（2）使用點(diǎn)柱充填法可以實(shí)現(xiàn)全尾砂充填，這樣有利于提升回采礦石的回收率；（3）點(diǎn)柱充填法的機(jī)械化程度較高，因此其勞動生產(chǎn)率也交稿，而且無軌生產(chǎn)設(shè)備的靈活應(yīng)用，還可以保障設(shè)備安全，如果出現(xiàn)海水浸入井下的情況，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的隨時撤離；（4）點(diǎn)柱充填法可以實(shí)現(xiàn)對采場內(nèi)的分選，實(shí)現(xiàn)對開采品位的靈活控制。
4 以點(diǎn)柱充填法的大水礦床開采
4.1 工程實(shí)例
某礦區(qū)位置在海灣部分，其礦體由陸地向太平洋傾斜延伸，由于礦體斷層較多，故將其分為三個主要開采礦段，礦段代號分別為A、B、C。在三個開采礦段當(dāng)中，C礦段為充水礦床，其礦體與海底的最近距離僅為40m，垂直延伸高度可達(dá)300m，礦體走向全長為300～400m，厚度為5～50m，傾角度數(shù)為30°～45°。在該礦段中，有礦體賦存于矽卡巖中，圍巖為大理巖和角頁巖，框體直接頂板處有寬度較大的主斷層，礦體和圍巖的節(jié)理發(fā)育較好，屬于中等穩(wěn)固情況。在礦體當(dāng)中地下涌水量不打，與海水無直接聯(lián)系。
4.2 采場構(gòu)成要素
海床底部留60m的護(hù)頂柱；采場尺寸及分割后的礦體自然尺寸長度在50～100m之間，寬度在5～50m之間。方形點(diǎn)柱斷面為6m×6m，不留間柱，回采10年后，可將點(diǎn)樁面改為5m×5m。點(diǎn)柱之間的凈寬度應(yīng)控制在8～9m質(zhì)檢，點(diǎn)柱中心距為14m。階段頂?shù)字咴跒?5～20m之間，段高75m?；夭煞謱痈叨葹?m，分段充填時，高度為12.5m。
4.3 采場的系統(tǒng)設(shè)置
根據(jù)對大水礦床的實(shí)際情況分析與了解，可以不對其進(jìn)行運(yùn)輸階段和溜礦井的設(shè)置，與此同時也不設(shè)置回采分段平巷，取而代之的是露天礦用的改裝鏟運(yùn)機(jī)和卡車。其中鏟運(yùn)機(jī)的規(guī)格為6.5m3，卡車的規(guī)格為35～40噸。在生產(chǎn)過程中，卡車可直接經(jīng)由斜坡道進(jìn)入到采場當(dāng)中進(jìn)行裝車，撞車后將礦產(chǎn)運(yùn)往地表卸礦站進(jìn)行卸礦。其中礦床中的階段高為75m，且每一階段僅作回采開始時的切割分層用，在運(yùn)輸水平上不使用階段高。
4.4 回采工作
根據(jù)礦床的實(shí)際情況分析，其回采工作可以從斜坡道的采場聯(lián)絡(luò)道開始，其中第一層的回采切割層高為4.5～5m，充填高度為3m，預(yù)留空頂高度為1.5～2m，這樣設(shè)置的目的是為了保證下一層分層回采時，能夠有效的出礦和通風(fēng)。第二層的回采切割高度為4m，充填高度為3m，預(yù)留空頂高度為1～1.5m。在此種回采模式設(shè)計下，所有采場在無干擾情況下可以實(shí)現(xiàn)同時鑿巖和出礦，實(shí)現(xiàn)6個采場的同時工作，日出礦量可達(dá)1500噸，實(shí)現(xiàn)回采工作的全面拉開。根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況的分析，生產(chǎn)過程中的鑿巖設(shè)備應(yīng)選擇雙臂臺車，對于部分礦體較薄的小采場，可以選擇使用手持式鑿巖機(jī)，保證鑿礦的精準(zhǔn)性，避免對山體造成傷害。
4.5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
在上述生產(chǎn)模式下，礦產(chǎn)掌子面工人的工班平均勞動生產(chǎn)率可達(dá)48噸左右，采場的平均生產(chǎn)能力根據(jù)采場的實(shí)際大小有所差異，其中日生產(chǎn)量最高的可達(dá)600噸，日生產(chǎn)量最低的也有300噸左右。通過對點(diǎn)柱礦石的損失率計算，其理論損失率約為18.5%。
5 結(jié)束語
綜上所述，點(diǎn)柱充填式采礦法作為當(dāng)下較為成熟的礦山開采方法，其對于金屬礦山大水礦床的開采具有非常重要的意義，國內(nèi)多個以此為主要技術(shù)的大水礦床金屬礦山開采，也客觀證明了其在大水礦床的開采方面的先進(jìn)性與效果。隨著金屬礦產(chǎn)資源量的日趨減少，今后的金屬礦山開采難度必然還會增大，因此我們必須要在以點(diǎn)柱充填式采礦法有效完成當(dāng)下的大水礦床開采工作基礎(chǔ)上，加大對點(diǎn)柱充填式采礦法的技術(shù)深入研究，實(shí)現(xiàn)對該技術(shù)的進(jìn)一步完善，讓其能夠更好地適用于難度更大的技術(shù)礦山大水礦床的地下開采工作，為保證我國資源的有效開采提供堅實(shí)、有利的支持。
參考文獻(xiàn)
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[4]孫豁然，毛鳳海，安龍，等.論金屬礦床地下開采采礦方法稱謂[J].金屬礦山，2010，2：13-17.
關(guān)鍵詞：井下采礦；生產(chǎn)技術(shù)；開采條件
中圖分類號：TD43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0100-02
礦業(yè)開采技術(shù)與礦井各項(xiàng)綜合指標(biāo)的運(yùn)用是分不開的，需要有先進(jìn)的設(shè)備、新工藝的技術(shù)突破、員工整體素質(zhì)的提高等多方面的因素，才能構(gòu)建高效、優(yōu)質(zhì)、安全的礦業(yè)開采運(yùn)營環(huán)境，因此，在開采過程中，要全面考慮各方面的因素，綜合利用現(xiàn)代化技術(shù)，能收到更好的效果。本文將圍繞當(dāng)前礦業(yè)開采技術(shù)的整體運(yùn)用情況進(jìn)行概括，并分析當(dāng)前礦業(yè)開采技術(shù)遭遇的困境，進(jìn)而從多方面探討改進(jìn)采礦技術(shù)與方法提升效益的有效方式，更好地實(shí)現(xiàn)采礦技術(shù)與安全生產(chǎn)、效率提升的整體需求。
1 井下開采的基本要求
在開采的過程中要保證每個環(huán)節(jié)和生產(chǎn)環(huán)境的安全，能夠保證提供健康、衛(wèi)生的工作條件。井下開采具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)成果，生產(chǎn)的效率比較高，開采的機(jī)械化程度比較高，在這個過程中采礦的成本比較低。另外這種采礦的方法比較靈活，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，對環(huán)境的影響較小，能最大限度地減少對環(huán)境的破壞，甚至可以出現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的效果。
2 影響礦業(yè)井下開采的因素
當(dāng)前對礦業(yè)的需求量比較大，而我國是一個礦石資源豐富的大國，為了更好地滿足需求，采用礦業(yè)井下開礦的方法進(jìn)行開礦。在拿到設(shè)計圖紙之后應(yīng)該對礦山進(jìn)行必要的考察，以防止出現(xiàn)設(shè)計不合理的現(xiàn)象，進(jìn)而影響礦業(yè)井下開采。為了更好地了解礦山開發(fā)的特點(diǎn)，提高開采的效率，應(yīng)該充分重視礦山測量資料的利用率，從而為安全生產(chǎn)打下基礎(chǔ)，防止在開采的過程中出現(xiàn)安全事故，影響開采工作的順利進(jìn)行。按照礦山巖層和地表移動變形系數(shù)，對礦柱進(jìn)行設(shè)計和修改，開展對建筑物和鐵路下礦業(yè)的勘探和設(shè)計，如果發(fā)現(xiàn)地表沉陷的問題要及時的預(yù)報，防止出現(xiàn)安全事故，保證整個礦山安全和諧地開采礦業(yè)。實(shí)現(xiàn)礦山開采的可持續(xù)發(fā)展。
3 礦業(yè)開采的方法和工藝
為了保證礦業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，研究各種條件下的高效能、高可靠性的采礦裝置和工藝，形成一整套科學(xué)管理的開采技術(shù)，提高采礦機(jī)械化的程度和水平。傾斜長壁采礦的方法是在一定的地質(zhì)條件下進(jìn)行開采，這種技術(shù)的效益比較顯著。這種采礦工藝的特點(diǎn)是仰斜開采時水可以自動流向采空區(qū)，工作面無積水，勞動的條件比較好。當(dāng)?shù)V層的傾斜角
采礦的方法必須是安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的，要保證具有較高的回采率。因此，提高回采率是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)礦層的條件選擇合適的開采方法，這種可以減少資源的浪費(fèi)，減輕人工的體力勞動，很好地保護(hù)環(huán)境。因此，在進(jìn)行開采的過程中應(yīng)該注意以下三點(diǎn)：（1）通常情況下，在礦層比較理想的狀態(tài)且地質(zhì)比較好的條件下，主要是采用綜合開采的方法。（2）對于礦層比較理想，但是可以實(shí)現(xiàn)頂板破碎的情況下可以采用放頂?shù)V開采技術(shù)。（3）對于礦層地段儲存量不大，地質(zhì)條件相對復(fù)雜的情況下，一般是采用普通的開采方式。
4 深礦井的采礦的步驟
在進(jìn)行開采之前，要選擇合理的開采的方案，剔除技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面不合理的方案。對于沒有設(shè)計缺陷的方案要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析，然后再將經(jīng)濟(jì)上存在缺陷的方案剔除，如果確定了一定最佳的經(jīng)濟(jì)可行的方案，則不必要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的計算和分析，選擇出最經(jīng)濟(jì)型的方案，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
5 井下采礦的技術(shù)分析
5.1 大礦柱開采的巷道布置
為了更好地保護(hù)巷道和便于回采巷道的維護(hù)，通常情況是采用礦柱護(hù)巷的方法。礦柱的大小通常是由巷道位置的深度來決定。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)可知，一般不受采動影響的礦柱的最小寬度應(yīng)該大于深埋的十分之一，通常不小于30m。這時使用的礦柱，一般都要盡可能地回收。為了更好地實(shí)現(xiàn)回收，礦柱的寬度應(yīng)該是采用相當(dāng)于一個長壁工作面的長度，這樣在回收礦柱時可以按正規(guī)的長壁工作面進(jìn)行回采。
5.2 不留礦柱采空區(qū)內(nèi)的巷道布置
寬工作面掘進(jìn)，使巷道在采出后的工作面保留成巷。因?yàn)樵谙锏纼蓚?cè)不存在實(shí)體的礦柱，因此可以有效地避免應(yīng)力集中和工作面在回采時動壓的影響。這種巷道掘進(jìn)的方法，一般適用于薄礦層的開采。由于不受集中支承壓力的影響，所以巷道的維護(hù)效果相當(dāng)好，并且可以進(jìn)行回采巷道的維護(hù)工作。
5.3 長壁開采的多巷布置
傳統(tǒng)的長壁工作面，回采巷道一般是采用單巷布置。這種巷道的布置方式具有較為突出的優(yōu)點(diǎn)：掘進(jìn)出礦量大，巷道多，給行人和材料的運(yùn)送提供了方便的條件，可使綜采工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。多巷間的礦柱，可以采用連續(xù)采礦機(jī)進(jìn)行回收。
5.4 開采時地?zé)岬目刂?/p>
在礦業(yè)開采的過程中普遍存在地?zé)岷屯咚沟默F(xiàn)象。解決地?zé)岬膫鹘y(tǒng)方法是加強(qiáng)礦井的通風(fēng)。但是進(jìn)入到深礦井開采之后，由于地?zé)岬脑黾?，僅僅靠通風(fēng)不能使礦井溫度達(dá)到規(guī)定的溫度標(biāo)準(zhǔn)，有效的方法是在礦井或是采區(qū)安裝空調(diào)機(jī)，進(jìn)行降溫。空調(diào)的安裝通常是采用集中式和分散式。集中式的空調(diào)主要是安裝在地面，為礦井服務(wù)。分散式主要是安裝在采礦區(qū)，為礦區(qū)服務(wù)。這些措施可以在一定程度上緩解高溫高熱的程度，但是還是有一定的局限性。地?zé)峥刂茖τ谏畈块_采具有重要的意義，因此必須要深入研究，找到合適的方法控制地?zé)幔员ＷC礦區(qū)的安全。
6 結(jié)語
采礦方式的選擇應(yīng)該結(jié)合企業(yè)自身的實(shí)際情況，結(jié)合礦井的各方面因素，選擇合適的采礦的方法，結(jié)合機(jī)械化采礦的工作面，不斷增加機(jī)器的使用量，保證整個采礦環(huán)節(jié)的安全性，提高礦業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。隨著礦業(yè)安全條件的進(jìn)一步完善，采礦的技術(shù)必將不斷地發(fā)展，最終廣泛提高我國礦業(yè)開采的技術(shù)，滿足人們的需求，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：金屬礦床；大水礦床；類型；地下采礦
中圖分類號：TD43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
大水礦床的主要特征就是涌水量每日可以達(dá)到數(shù)萬立方米，而我國此類礦床分布較為廣泛，一部分因?yàn)殚_采難度大、經(jīng)濟(jì)效益差等原因而關(guān)閉或是緩建，還有一部分因?yàn)榉浪胧┨幚聿缓枚茈y開采，但是大部分還是可以通過運(yùn)用科學(xué)合理的方法，能夠順利開采。
一、我國大水礦床充水類型
大水礦產(chǎn)充水條件一般較為復(fù)雜，充水的水源呈多樣化態(tài)勢。有多種水源共同補(bǔ)給礦坑，例如孔隙、巖溶水、裂隙水、大氣降水以及地表水等；有以孔隙水、巖溶水作為主要充水水源的礦床；有以一般季節(jié)性巖溶水為主，到了雨季以降雨匯聚的地表水為主要充水水源的礦床?？偠灾?，大致可以分成兩大類，即以孔隙含水層充水為主要來源的礦床和以巖溶含水層充水為主要來源的礦床。如香化嶺鉛鋅礦；覆蓋類型具有統(tǒng)一的含水層與地下水位，由于存在嚴(yán)重的地面塌陷，井下存有泥沙，其地下水較大而影響正常生產(chǎn)。礦坑的含水量特點(diǎn)上，所補(bǔ)給的水量充沛，補(bǔ)給量比較穩(wěn)定；埋藏類型也具有統(tǒng)一的含水層與地下水位，由于豐富的高壓巖溶水以及礦層頂、底板突水，使得部分地面塌陷、井下泥沙成為生產(chǎn)過程中常見的危險，礦坑的含水量特點(diǎn)上，補(bǔ)給的水流充沛且儲存量大，補(bǔ)給穩(wěn)定。
二、我國大水礦床采礦方法演變
我國大水礦床的采礦方法演變?nèi)缦拢哼M(jìn)行留設(shè)隔水礦柱之房柱法，其生產(chǎn)能力大，例如業(yè)莊礦區(qū)以及泗頂鉛鋅礦等；到空場嗣后充填采礦法，利于進(jìn)行地壓的有效控制，例如草樓鐵礦、南河鐵礦等等；點(diǎn)柱式的充填采礦法，例如三山島金礦、南京鉛鋅銀礦、白象山鐵礦等。
地下開采主要的三種開采方式。鐵礦礦產(chǎn)的地下開采法的分類也很多，通?？梢苑譃橐韵氯悾阂皇亲匀恢ёo(hù)采礦法，主要是依賴周圍巖石本身的穩(wěn)固性和礦柱的支撐能力來支撐回采過程中形成的采礦空區(qū)，這種回采方式較為簡單，便于機(jī)械操作，采礦的成本也較低。但是由于這種方式需要保留大量的礦柱，造成鐵礦石的回采率較低；二是人工支護(hù)采礦法，該方法主要依賴充填的方式來維護(hù)采空區(qū)域，適用于周圍巖體不穩(wěn)定的鐵礦礦產(chǎn)，人工支護(hù)采礦法的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，回采率高，作業(yè)安全，但是工藝較為復(fù)雜，成本高；三是崩落采礦法，這種開采技術(shù)是隨著開采工作面的不斷推進(jìn)，有順序的崩落周圍巖體來填充采空區(qū)的方式，適用于地表允許坍塌的鐵礦礦產(chǎn)。無底柱的分段崩落法，是我國現(xiàn)在鐵礦地下開采中最主要的方法。
無底柱分段崩落法。對于鐵礦產(chǎn)地下礦床的開采，具體采用什么方式要根據(jù)礦產(chǎn)的情況而定，每個采礦技術(shù)都有其最佳使用條件。無底柱分段崩落法的使用條件為：地表和圍巖允許崩落；鐵礦石中等以上穩(wěn)固；鐵礦石礦體急傾斜厚；鐵礦石中需要剔除夾石。每個開采技術(shù)其本身都有完善和不完善的一面，無底柱分段崩落采礦法，跟其他的方法相比，也同樣如此。無底柱分段崩落法的優(yōu)點(diǎn)：安全性好；結(jié)構(gòu)簡單，回采工藝簡單；適用高效無軌設(shè)備、機(jī)械化程度高；可以實(shí)現(xiàn)鐵礦石的分級出礦。無底柱分段崩落法的缺點(diǎn)：回采通道的通風(fēng)困難；鐵礦石的損失貧化大。任何一個技術(shù)都是需要不斷改進(jìn)和不斷的完善的，對于無底柱分段崩落法的缺點(diǎn)，我認(rèn)為應(yīng)該做以下的完善。在具體的采礦實(shí)踐中主要應(yīng)該做好以下幾個方面：要加強(qiáng)通道的支護(hù)。保持通道的穩(wěn)定安全是該法運(yùn)用的重要前提，而且在開采礦產(chǎn)的時候還要根據(jù)鐵礦的具體巖層特征，決定使用光面爆破、縮短通道存續(xù)時間長等多種方式來維護(hù)通道的穩(wěn)定性。要擴(kuò)大炮孔的直徑。炮孔的變形問題也是無底柱分段崩落法的一個重要技術(shù)難題，金山店鐵礦、大冶鐵礦的尖林山采區(qū)原來所用的都是直徑50～60mm的中孔，結(jié)果出現(xiàn)了很嚴(yán)重的錯孔現(xiàn)象，無法進(jìn)行正常的爆破。炮孔的擴(kuò)大，大大減少了炮孔的錯堵現(xiàn)象，提高了爆破效果。
（一）點(diǎn)柱式充填采礦法實(shí)例
第一，采場的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及回采工藝。某個礦床位于一個海灣，礦體從陸地向著太平洋而傾斜延伸，全礦由上而下被若干個的斷層切成3個主要礦區(qū)A、B、C。正在開采中的C段，其海底和礦的最近的距離為45米，延深垂高為350米，走向全長350—450米，厚度為10—50米，傾角在30°—45°之間。礦體賦存在矽卡巖當(dāng)中,圍巖為大理巖與角頁巖，礦體的直接頂板處有一條寬度比較大的主斷層，礦體與圍巖的節(jié)理發(fā)育較好,屬于中等穩(wěn)固。整個礦井的地下涌水不大，和海水不存在直接的水力聯(lián)系。上述礦源起初采取露天開采，到了上世紀(jì)70年代后轉(zhuǎn)為坑內(nèi)開采，并基本上實(shí)現(xiàn)了全無軌化的開采。
第二，采場的系統(tǒng)與特點(diǎn)。不進(jìn)行運(yùn)輸階段與溜礦井設(shè)置。無回采分段平巷，直接采用露天礦用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行改裝，進(jìn)而和裝載量為35—40噸的卡車直接進(jìn)入到采場裝車并運(yùn)輸至地表的卸礦站。階段高為75米，每一個階段都只作為回采初始的切割分層，而非運(yùn)輸水平。
第三，采場的構(gòu)成要素。海床底部留有60米高的護(hù)頂柱;采場的尺寸以及分割后礦體自然的尺寸，通常長為50—100米,寬為10—50米;方形的點(diǎn)柱斷面為6米×6米,基本上不留間柱。回采10年之后，則將點(diǎn)柱斷面改為5米×5米。點(diǎn)柱和點(diǎn)柱之間的凈寬為8—10米,點(diǎn)柱的中心距為14米;階段頂?shù)字鶠?5—20米，段高為75米。
第四，回采工作。回采步驟從斜坡道的采場聯(lián)絡(luò)道起，第一層回采的切割層高為4—5米，充填高為3米，留有1—2米的空頂，作為下一個分層回采的通風(fēng)與出礦用。第二層回采的切割層高為3.5米，充填高為3米，留有1—2米的空頂。在正常的生產(chǎn)期間，所有的采場都可以同時鑿巖與出礦，日出礦石在1500噸上下。鑿巖設(shè)備主要為雙臂臺車,在礦體較比較薄的小采場則采用手持式鑿巖機(jī)。
第五，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。礦產(chǎn)的掌子面工人，其平均工班的勞動生產(chǎn)率在48噸左右。采場的平均生產(chǎn)能力為300—600噸，通過計算點(diǎn)柱礦石的損失率理論上為18.5%。
（二）點(diǎn)柱式充填采礦法使用條件分析
首先，需要一定數(shù)量礦柱用來支撐上盤，保護(hù)海底免于遭受破壞，從而防止海水滲到坑內(nèi)。其次，機(jī)械化的程度與勞動生產(chǎn)率高，可采取生產(chǎn)靈活便捷的無軌設(shè)備，保證海水一旦滲入到井下，可隨時的撤離設(shè)備。最后，采場內(nèi)部可以進(jìn)行分選，以靈活控制開采礦石品位，穩(wěn)定或經(jīng)過加固的點(diǎn)柱受制于三維方向的充填體，受力狀況得到改善，能安全牢固地支撐住頂板，對于保護(hù)海底防止沉降過大十分有幫助。為保證生產(chǎn)安全，對礦石進(jìn)行構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的分類，且采取相應(yīng)的措施支護(hù)。此外，存有比較大的斷裂構(gòu)造區(qū)域，或者存有節(jié)理的裂隙發(fā)育區(qū)域，采取長錨索進(jìn)行加固，使得礦體在回采時冒落情況大大地減少，回收率得到提升，貧化現(xiàn)象也大大降低。
三、結(jié)論
隨著經(jīng)濟(jì)快速增長，對資源的需求量不斷加大。防治水技術(shù)以及采礦技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步，特別是填充技術(shù)取得新進(jìn)展，使得大水礦床的地下開采采礦方法逐漸成熟。根據(jù)趨勢，大水礦床的地下開采采礦方法將基本上演變成充填采礦法,則點(diǎn)柱式充填法是重要的發(fā)展方向。
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[關(guān)鍵詞] 金屬礦山 地下開采 采礦方法
中圖分類號：F407.4
中圖分類號：
隨著礦山開采業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，國際與國內(nèi)進(jìn)行金屬礦山地下開采的工藝技術(shù)也有著新的突破與發(fā)展，不斷向著開采效率高、機(jī)械化程度高和回采率高的程度發(fā)展，在礦產(chǎn)開采現(xiàn)場的綜合生產(chǎn)能力以及勞動生產(chǎn)率都出現(xiàn)了較大幅度的提升，貧化指標(biāo)與損失指標(biāo)都出現(xiàn)了較大幅度的減小，為了在金屬礦山地下開采采礦中選擇最為合適的采礦方法，制定出最為合適的工藝流程，本文中對近年來我國金屬礦山地下開采采用的主要采礦方法進(jìn)行了分析研究。
一、常見金屬礦山地下開采采礦方法
采礦方法指的是如何通過安全、經(jīng)濟(jì)的手段把位于礦塊、礦柱以及礦房內(nèi)的礦石開采出來的方法，主要包括對礦塊進(jìn)行的采準(zhǔn)切割、礦石的回采以及對采空區(qū)的處理等多個方面的工作。
依照在對礦石進(jìn)行回采過程中對采場進(jìn)行管理的方法的差異，金屬與非金屬礦山的地下開采方法基本有以下幾種類型。
1. 空場采礦法。這種采礦方法的主要特點(diǎn)就是在進(jìn)行回采的過程當(dāng)中，對采空區(qū)采用暫時留存或者是永久留存的礦柱進(jìn)行技術(shù)性的支撐加固，采空區(qū)始終處于一種空著的狀態(tài)。根據(jù)礦壁與礦塊表現(xiàn)出來的實(shí)際結(jié)構(gòu)差異以及進(jìn)行回采作業(yè)的工作特點(diǎn)，該采礦法又能夠劃分成全面采礦方法、階段性礦房采礦方法以及房柱采礦方法。
2. 崩落采礦法。這種采礦方法是通過崩落圍巖的辦法來使地壓管理得到實(shí)現(xiàn)的采礦方法，也就是在崩落礦石的過程中，通過強(qiáng)制或者是自然的方式把圍巖崩落以用來填充采空區(qū)域，通過這種方法來實(shí)現(xiàn)對地壓的管理與控制。該采礦方法的特點(diǎn)就是在礦石陸續(xù)采出之后，通過有計劃、有步驟的方式利用崩落的礦體中存在的上下盤巖石以及覆蓋巖層來對采空區(qū)進(jìn)行合理的填充，通過這種方法及時地實(shí)現(xiàn)對采空區(qū)地壓的控制，妥善地處理好采空區(qū)，通常情況下是在礦體圍巖處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)、地表情況可以承受陷落的情況下采用該種采礦方法。具體的方法包括單層、分層、分段以及階段性崩落法。
3. 留礦采礦法。這種采礦方法是把采下的很大一部分礦石暫時留存在礦房中，采礦工人以礦石堆為作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)行工作，主要的開采對象是礦石及其圍巖都比較穩(wěn)定的中厚與急傾斜薄礦體。該采礦方法的特點(diǎn)就是在進(jìn)行回采的過程當(dāng)中，在采空區(qū)的位置暫時放置一些開采出來的礦石，借助這些礦石配合采空區(qū)的礦柱對采空區(qū)形成支撐作用，通常是在礦石條件比較穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)氧化、自燃以及粘連現(xiàn)象，且礦體的圍巖情況比較穩(wěn)定的情況下采用。
4.充填采礦法。這種采礦方法是在回采工作面逐步進(jìn)行推進(jìn)的過程中，通過填充料對礦體采空區(qū)域進(jìn)行填充的一種采礦方法。它的主要特點(diǎn)是進(jìn)行回采的過程中，礦體采空區(qū)域依靠其內(nèi)部填充的充填材料、支柱以及兩者配合而出現(xiàn)的人工支撐體對采空區(qū)進(jìn)行支撐。這種采礦方法通常應(yīng)用于開發(fā)具有較高價值礦石、具有較高回收率要求的礦石、能夠較方便的獲取充填料、地表不能夠出現(xiàn)陷落情況以及地質(zhì)情況較為復(fù)雜特殊的礦體。
從具體的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，目前鐵礦山地下開采主要仍把崩落采礦法作為主要的采礦方法，有色金屬與黃金礦體的地下開采則以充填采礦法以及空場采礦法作為主要方法。
二、對采礦方法以及技術(shù)產(chǎn)生影響的主要因素
對采礦方法的合理選擇指的是能夠根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件，提高對礦山開采工作進(jìn)行安全管理的力度，盡量降低人員傷亡事故的出現(xiàn)。要根據(jù)實(shí)際情況合理的選擇合適的采礦方法，制定出適合當(dāng)前的工藝流程，要做到這些，必要依據(jù)當(dāng)前開采礦體的具體規(guī)模、價值以及賦存的具體條件來進(jìn)行詳細(xì)的研究，從而系統(tǒng)的掌握礦山地下開采的具體技術(shù)條件。
1. 金屬礦山工程地質(zhì)條件以及礦石的物理力學(xué)特征
金屬礦山工程地質(zhì)條件以及礦石的物理力學(xué)特征能夠較為完整的反映出礦石巖體整體的穩(wěn)定性。它能夠?qū)Σ傻V現(xiàn)場的構(gòu)成要素以及地壓管理中包含的重要元素產(chǎn)生直接的影響，對采礦方案的確定以及采礦工藝的確定發(fā)揮非常重要的作用。
具體的工程地質(zhì)條件主要有礦山巖體的結(jié)構(gòu)、具體的巖性分布情況、破碎帶的位置、斷層情況、節(jié)理情況、裂隙的分布情況以及地下水的情況等等。礦體的物理力學(xué)特征主要有容重情況、實(shí)際抗拉強(qiáng)度值、實(shí)際抗剪強(qiáng)度值、空隙程度、產(chǎn)生聲波的實(shí)際傳播速度、單軸與三軸的具體抗壓強(qiáng)度以及強(qiáng)度條件等等。
2. 地應(yīng)力狀態(tài)
這里提到的地應(yīng)力指的是導(dǎo)致地下采礦結(jié)構(gòu)以及采礦巖體出現(xiàn)變形以及被破壞的最為根本的一種作用力?？梢哉f，只要在掌握了金屬礦山開采工程地區(qū)的具體地應(yīng)力情況之后，才能夠?qū)ΦV山區(qū)域整體的分布有完整的認(rèn)識，確定出適合當(dāng)前工程條件的礦山開采方法，通過技術(shù)觀測，確定出金屬礦山采場以及巷道的最合理的斷面形狀與尺寸、礦體開挖的具體步驟、進(jìn)行支護(hù)的具體形式、支護(hù)結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)以及形成支護(hù)時間等等，在確保圍巖具有穩(wěn)定性的前提下，極可能多的提高礦石的開采量，增加礦山開采的經(jīng)濟(jì)效益與收益。例如根據(jù)物理學(xué)上的彈性力學(xué)理論，礦山采場與巷道的最為理想的形狀是由四周應(yīng)力集中在一起形成的一種現(xiàn)象，最合理的斷面形狀呈現(xiàn)為橢圓，并且該橢圓形在位于垂直與水平兩個方向上的兩個半軸具有的長度的比值應(yīng)該等同于斷面水平方向的應(yīng)力與垂直方向的應(yīng)力的比值。在這種條件下，礦體的采場及巷道周邊位置處于一種均勻等壓力的狀況之下，可以說這是最為穩(wěn)定的一種受力狀態(tài)。此外，在確定出礦體采場以及巷道具體的走向之后，同樣要考慮地應(yīng)力最好的走向應(yīng)該同最大主應(yīng)力所處的方向相平行。此外，在實(shí)際的采礦工作中，采場及巷道具體走向以及斷面具體形狀的選擇仍要與工程需求相結(jié)合，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)性以及其他方面的條件。
3. 礦體的具體種類與質(zhì)量
金屬礦的種類主要有三種，第一種黑色金屬礦，主要代表有鐵礦等；第二種是有色金屬礦，主要代表有銅、鉛、鋅、鎢、鉬、鋁、鎳等；第三種是貴金屬礦（主要代表有金、銀等）與鈾礦。因?yàn)殍F礦的價值相對比較低，通常情況下只能選擇露天開采的方法，即便因?yàn)榈V體埋藏過深需要進(jìn)行地下開采，這時候也只能采取空場采礦法或崩落采礦法。如果通過膠結(jié)充填法進(jìn)行鐵礦的開采，那么所產(chǎn)生充填與回采成本可能比礦石自身的價值還要高，從經(jīng)濟(jì)角度來講是不可行的。相反，在進(jìn)行有色金屬礦山以及貴重金屬礦山的開采工作時，則很多采用了充填開采法，通過這種采礦方法才能盡可能的降低礦石的貧化率與損失率，這主要是因?yàn)橛猩饘俚V與貴重金屬礦自身所具備的價值已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了進(jìn)行充填的成本。此外，還要看金屬礦石的質(zhì)量，不僅要看礦石品位的高低，還要看礦石雜質(zhì)的數(shù)量。
4. 礦體賦存的環(huán)境與狀況
這里所提到的礦體的賦存環(huán)境指的是礦體同圍巖的具體接觸情況、穩(wěn)定情況與具體的埋藏深度。
金屬礦體的埋藏深度同礦體具體的賦存條件有著非常巨大的關(guān)系，通常情況下，在礦體埋藏深度不斷增加的情況下，礦體與圍巖的破碎程度會越來越嚴(yán)重，同樣，其具有的穩(wěn)定性也會不斷降低，再加上越深的位置地應(yīng)力越大、溫度越高，工作面以及通風(fēng)條件都在不斷的惡化，導(dǎo)致了開采困難程度出現(xiàn)了很大的提高。這些實(shí)際情況全部對處于較深位置開采設(shè)計的通風(fēng)降溫、減小生產(chǎn)的成本以及控制地壓等各個方面提出了更為嚴(yán)峻的要求。
礦體的具體賦存情況有礦體的具體厚度與傾向?？梢哉f，厚度和傾向不相同的礦體選擇的開采方法以及布置的采場都是有差異的。例如針對厚底很小的礦脈，進(jìn)行采礦方法選擇時要尤其關(guān)注礦石方面的變化情況。而針對厚度中上的礦體，進(jìn)行采礦方法的選擇時要保證能夠提升礦石開采的力度與礦廠的實(shí)際生產(chǎn)能力，并使機(jī)械化作業(yè)方便展開。金屬礦體的厚度存在差別，進(jìn)行采場布置方式的選擇時同樣存在差異，通常情況下，針對厚底較低的礦體，采場一般沿著礦體的走向方向進(jìn)行布置，而針對厚度較大的礦體，進(jìn)行采場布置時一般垂直走向方向進(jìn)行布置，這是由于厚礦體的最大應(yīng)力通常是一種垂直走向，所以采場進(jìn)行垂直方向的布置，這樣就保證了采場長軸所呈現(xiàn)的方向同最大應(yīng)力所呈現(xiàn)的方向是相同的，這樣有利于礦體采場的穩(wěn)定。
5. 礦山地下開采的技術(shù)條件與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
（1） 礦山地下開采的技術(shù)條件
首先，環(huán)境條件，例如地表能不能允許塌陷情況出現(xiàn)，如果允許塌陷，那么就可以采取崩落采礦法；如果不允許塌陷，那么就可以采取充填采礦法或空場采礦法。礦體開采的具體技術(shù)裝備條件以及材料的供應(yīng)情況會對采礦方法的整個過程產(chǎn)生直接的制約作用，進(jìn)而對采礦工藝具體實(shí)施過程產(chǎn)生影響，影響礦石開采設(shè)計優(yōu)化目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。所以金屬礦山的開采設(shè)計當(dāng)中需要根據(jù)具體的技術(shù)條件與材料實(shí)際供應(yīng)狀況做出最為合理的礦體采礦方案。最后，技術(shù)管理的具體水平條件。當(dāng)前技術(shù)管理的實(shí)際水平能不能符合采礦方法規(guī)定的技術(shù)管理的具體水平對能不能達(dá)到礦體采礦方法中所列出的目標(biāo)有著非常大的關(guān)系。例如針對規(guī)模中小型的礦山、地方性的礦山，進(jìn)行開采方法的選擇時應(yīng)注重選擇技術(shù)上簡單，能方便工人掌握，以及方便管理的礦體開采方法。長時間的時間證明：要做好一個金屬礦山，不但要靠技術(shù)，也要靠管理，兩者都很重要，缺一不可。因此，努力提升當(dāng)前礦山開采的技術(shù)管理水平，毫無疑問的已經(jīng)成為了實(shí)現(xiàn)金屬礦山進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化的最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。
（2）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
礦山開采的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有：采場的實(shí)際生產(chǎn)能力，金屬礦石的貧化率與損失率，采礦工人及礦區(qū)機(jī)械設(shè)備的勞動生產(chǎn)率，材料的消耗以及礦石的具體成本。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的差異將決定礦體開采方法與工藝的差異。
總結(jié)：
在礦山開采業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步的過程中，國際與國內(nèi)進(jìn)行金屬礦山地下開采的工藝技術(shù)也有著新的突破與發(fā)展，不斷向著開采效率高、機(jī)械化程度高和回采率高的程度發(fā)展，在礦產(chǎn)開采現(xiàn)場的綜合生產(chǎn)能力以及勞動生產(chǎn)率都出現(xiàn)了較大幅度的提升，貧化指標(biāo)與損失指標(biāo)都出現(xiàn)了較大幅度的減小。本文介紹了四種我國金屬礦山常用的地下采礦方法：空場采礦法、崩落采礦法、留礦采礦法、充填采礦法，并重點(diǎn)從金屬礦體的整體規(guī)模、價值、賦存的具體條件與狀況等幾個方面來進(jìn)行分析，希望對大家有所幫助。
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關(guān)鍵詞：地下礦山；采礦方法；采礦技術(shù)；發(fā)展
中圖分類號：TD853 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
我國不僅礦產(chǎn)資源豐富，而且礦產(chǎn)使用量也比較大，其對于國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的支持下，地下礦山采礦作業(yè)越來越普遍，目前已經(jīng)出現(xiàn)了多種開采技術(shù)，要求企業(yè)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇，并對其進(jìn)行改進(jìn)和完善，從而保證井下作業(yè)的安全性，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)開采目標(biāo)。
1.地下礦山開采作業(yè)概述
隨著人們對于礦產(chǎn)資源需求的增加，采礦業(yè)的范圍也從地表擴(kuò)展到地下，地下礦山開采作業(yè)期間，要求工作人員注意兩個方面，一是安全性，二是整潔性，以便創(chuàng)建一個健康衛(wèi)生的井下環(huán)境。要發(fā)揮地下礦山開采的優(yōu)勢，必須做到以下幾點(diǎn)：第一，開采成本低且效益高；第二，機(jī)械設(shè)備使用率高；第三，開采技術(shù)方案的應(yīng)用具有靈活性，不僅適應(yīng)性強(qiáng)，而且對于環(huán)境的破壞程度小，甚至能夠起到保護(hù)環(huán)境的效果。
2.常見地下礦山采礦方法及發(fā)展趨勢
按照對回采過程中空區(qū)的不同處理方法，地下開采的采礦方法主要有3種。
2.1 空場采礦法
空場采礦法將礦塊分為礦房和礦柱兩部分，兩步回采。對回采過程中所產(chǎn)生的空區(qū)，利用礦柱或人工支柱進(jìn)行支撐，以控制地壓保證回采。
依據(jù)礦房、礦柱結(jié)構(gòu)的不同和回采工藝的區(qū)別，空場采礦法主要有淺孔留礦法、全面法、房柱法和分段空場法等。
由于空場法回采后會產(chǎn)生大量空區(qū)，近年來在礦山中采用的比例有所下降。其發(fā)展趨勢主要是無軌回采設(shè)備的應(yīng)用和大型設(shè)備的應(yīng)用。無軌設(shè)備可以極大地提高開采的機(jī)械化程度。大型設(shè)備提高了出礦能力和生產(chǎn)效率，降低了出礦成本。
2.2 崩落采礦法
崩落采礦法采用一步驟回采。通過自然或強(qiáng)制崩落頂板圍巖，充填回采過程中所產(chǎn)生的空區(qū)，以控制地壓保證回采。
崩落采礦法主要有分層崩落法、有底柱分段崩落法、無底柱分段崩落法、自然崩落法及階段崩落法等。
其中的無底柱分段崩落法近年來向高分段、大間距的方向發(fā)展，產(chǎn)生了“大間距集中化無底柱采礦新工藝”。通過采用高效的地下中深孔氣液聯(lián)動設(shè)備，形成與大尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)相匹配的集中化、高強(qiáng)度、大規(guī)模采礦技術(shù)和管理模式，提高了作業(yè)安全性和采礦強(qiáng)度。
2.3 充填采礦法
充填采礦法在回采過程中用充填料充填采空區(qū)，以控制地壓保證回采。
充填采礦法主要有分層充填法、進(jìn)路充填法、削壁充填法、嗣后充填法等。
隨著無軌設(shè)備在回采中的應(yīng)用和充填工藝及管道技術(shù)的發(fā)展，充填工藝實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動化，生產(chǎn)能力顯著提高，礦石的損失、貧化顯著降低，開采成本也相應(yīng)降低。由于環(huán)保的要求，土地使用的限制，膠結(jié)充填又能防止地面沉降，充填采礦法的應(yīng)用越來越廣泛。
3.地下礦山采礦技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展
近年來地下礦山采礦技術(shù)不斷發(fā)展，取得了很多進(jìn)步，其中地下連續(xù)開采技術(shù)和深井開采技術(shù)的發(fā)展較為突出：
3.1 地下連續(xù)開采技術(shù)
地下連續(xù)開采技術(shù)是地下采礦的未來發(fā)展趨勢。主要有兩種主要方式，一是當(dāng)?shù)V體硬度較小時，開采時各個工序連續(xù)平行進(jìn)行施工。二是當(dāng)?shù)V體硬度大時，開采時分成若干個施工段，不同施工段的各個工序連續(xù)平行進(jìn)行施工。
近年來地下連續(xù)開采取得了重大進(jìn)展，多項(xiàng)地下連續(xù)開采技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在礦山中。地下連續(xù)開采的采礦裝備系列齊全，配套完整，機(jī)械化程度也高，從鑿巖、裝藥到轉(zhuǎn)運(yùn)，全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化配套作業(yè)，各道工序無須手工體力操作，無繁重體力勞動，裝備無軌化、液壓化、自動化程度較高。完全實(shí)現(xiàn)了無軌化、液壓化。在自動化方面，已成功地應(yīng)用了無人駕駛、機(jī)器人作業(yè)等新技術(shù)。特別是地下連續(xù)開采無礦柱法的出現(xiàn)，解決了以往地下連續(xù)開采技術(shù)的諸多問題。該方法將礦體劃分成礦段，不留礦柱，將切割槽布置在礦段中部，底部結(jié)構(gòu)布置振動機(jī)出礦。崩礦過程中同時進(jìn)行回填，平行進(jìn)行采切、回采、充填的作業(yè)，使采礦工作連續(xù)不間斷的施工。解決了礦柱回收困難的問題，采礦速度大大優(yōu)于傳統(tǒng)采礦方法，避免了資源的浪費(fèi)，提高了地下采礦的經(jīng)濟(jì)效益。
3.2 深井開采技術(shù)
隨著礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，開采深度也自然隨之加深，同時也對開采技術(shù)提出了更高的要求。
深井開采首先面臨的就是巖爆問題，國內(nèi)外對巖爆的發(fā)生機(jī)理和防止方面取得了一系列的成果。通過對巖石的微觀結(jié)構(gòu)和聲發(fā)射特征，可以劃定巖爆可能性等級，結(jié)合巖石所處的應(yīng)力條件，可以判定巖爆是否會產(chǎn)生。通過有限元法計算采場頂柱及及其周圍巖體應(yīng)力分布，優(yōu)化回采順序、采場的結(jié)構(gòu)參數(shù)，調(diào)整礦柱規(guī)格，可以避免應(yīng)力集中和能量聚集，預(yù)防巖爆出現(xiàn)、削弱巖爆強(qiáng)度。
在地壓監(jiān)測方面，除了采用現(xiàn)場觀測、巖性測試、位移和應(yīng)力測量等方法外，還可以建立深井的力學(xué)模型，采用有限元分析軟件對回采工作影響下的巖體、地表和井巷位移和應(yīng)力變化進(jìn)行動態(tài)和定量分析，對其發(fā)展趨勢、穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測評價，并制定相應(yīng)的安全措施。
礦山開采中尾礦和廢石的處理問題一直制約著礦山的發(fā)展。在深井開采中，將尾礦和廢石全部充填到井下采空區(qū)，既可以解決深井開采的地壓和巖爆問題，同時還可以不占或少占土地，減少建設(shè)投資，解決環(huán)境污染的問題，實(shí)現(xiàn)無廢開采。
深井開采中的地下涌水也是一項(xiàng)重大問題。地下采礦引起的地下水災(zāi)害包括地下突水和地下水位下降兩個方面，以及由此造成的淹井事故、地表沉降塌陷和地表生態(tài)破壞等問題，深井開采由于開采深度大，上述災(zāi)害的嚴(yán)重性更大，為此國內(nèi)外在深井地下水害治理與研究方面開展了一系列的研究工作。目前在深井地下水災(zāi)害領(lǐng)域研究成果主要有：采礦過程中地下水的運(yùn)移規(guī)律分析、突水機(jī)理分析、工作面及礦井涌水量預(yù)測、老窿與巖溶水探測設(shè)備與技術(shù)、裂隙或構(gòu)造帶涌水通道堵截技術(shù)及材料等。
深井開采中的高溫也是一項(xiàng)重大問題。嚴(yán)重影響開采工作的安全及效率。最新的高溫防護(hù)技術(shù)通過對深井的高溫產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究，結(jié)合目標(biāo)礦山的實(shí)際情況，采用鉆孔法測定井下溫度，分析其變化的規(guī)律，監(jiān)測井下環(huán)境溫度，通過實(shí)際觀測和熱交換數(shù)值分析法相結(jié)合，可以解讀井巷溫度的變化規(guī)律，從而制定可行的井下降溫措施。降溫措施包括：空氣遇冷降胤?、局部衷u浼際?、个体逢@ぜ際醯?。空朴隼浣禍胤ㄊ菍⒉傻V區(qū)的恒溫帶空氣引入采場來降低工作面溫度，通過熱平衡及熱交換計算及風(fēng)路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，尋求井下地溫風(fēng)流和高溫風(fēng)流混合，采用空氣預(yù)冷降溫機(jī)理的方法。局部制冷包括冷水逆流噴淋降溫、人工降溫制冷，對礦井入口風(fēng)流部分或全部采用冷水或制冷機(jī)進(jìn)行降溫。個體防護(hù)是采用冷卻服（冰背心）改善個體舒適度。
結(jié)語
綜上所述，地下礦山采礦是我國目前礦產(chǎn)開采的重要途徑之一，影響開采效率和質(zhì)量的因素較多，因此應(yīng)該選擇合適的開采方法和技術(shù)。本文闡述了地下開采作業(yè)的簡單概況，并對目前一些較為先進(jìn)的開采方法、開采技術(shù)進(jìn)行了介紹，希望為實(shí)際開采工作提供一些經(jīng)驗(yàn)和參考。
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