第十八章 采礦方法選擇教材

《礦床地下開采》第十八章采礦方法選擇本章內(nèi)容概覽第一節(jié)選擇采礦方法的基本要求>>第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素>>第三節(jié)采礦法選擇>>第一節(jié)選擇采礦方法的基本要求

1.安全

所選擇的采礦方法必須保證工人在采礦過程中能夠安全生產(chǎn)，有良好的作業(yè)條件（如可靠的通風(fēng)防塵措施、合適的溫度和濕度），能使繁重的作業(yè)實現(xiàn)機(jī)械化；同時要保證礦山能安全持續(xù)地生產(chǎn)，如避免產(chǎn)生大規(guī)模地壓活動可能造成的破壞，防止大爆破震動和采后巖層移動可能引起的地表滑坡和泥石流危害，防止地下水災(zāi)和火災(zāi)及其他災(zāi)害的發(fā)生等。

2.礦石貧化小

選擇的采礦方法要貧化小，礦石質(zhì)量高，滿足加工部門對礦石質(zhì)量的要求。例如開采平爐富鐵礦，不能使廢石混人率過高和粉礦過多，以求礦石可以直接進(jìn)人平爐。礦石貧化對礦山產(chǎn)品（精礦）數(shù)量、成本與盈利的影響是很大的。在一般情況下，礦石貧化率要求在15％一20％以下。第一節(jié)選擇采礦方法的基本要求

3.礦石回采率高

礦產(chǎn)資源是有限的并且是不能再生的，采礦是屬耗竭性生產(chǎn)，因此要求選擇回采率高的采礦方法，以充分利用地下資源。礦石損失除了對礦石成本有一定影響之外，還要減少盈利總額和縮短礦山生產(chǎn)時間。一般要求礦石回采率應(yīng)在80％—85％以上。開采價值高的富礦、稀缺金屬以及貴金屬礦床，更應(yīng)盡量選擇回采率高的采礦方法。

4.生產(chǎn)效率高

要盡可能選擇生產(chǎn)能力大和勞動生產(chǎn)率高的采礦方法。采礦方法不同，則同時開采的階段數(shù)、一個階段能布置的礦塊數(shù)以及礦塊的生產(chǎn)能力也不同。一般以在一個回采階段布置的礦塊數(shù)目以能滿足礦山生產(chǎn)能力為標(biāo)準(zhǔn)來考慮采礦方法選擇?；夭傻V塊所占長度以小于階段工作線長度的三分之二為宜。生產(chǎn)效率高可以減少同時工作礦塊數(shù)，便于實施集中采礦，有利于生產(chǎn)管理和采場地壓管理等。

第一節(jié)選擇采礦方法的基本要求5.經(jīng)濟(jì)效益高

經(jīng)濟(jì)效益高低主要是指礦山產(chǎn)品成本的高低和盈利的大小。盈利指標(biāo)最具有綜合性質(zhì)，例如礦石成本、礦石損失貧化等對盈利都有影響。要選擇盈利大的采礦方法。

6.遵守有關(guān)法規(guī)要求

采礦方法選擇必須遵守礦山安全、環(huán)境保護(hù)和礦產(chǎn)資源保護(hù)等法規(guī)的有關(guān)規(guī)定。上述各項要求是相互聯(lián)系的，在選擇采礦方法時必須對上述要求進(jìn)行綜合分析。

第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

一、礦床地質(zhì)條件礦床地質(zhì)條件是影響采礦方法選擇的基本因素。

1.礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)在礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)中，礦石和圍巖的穩(wěn)固性很重要。它對選擇采礦方法有非常重要的影響。因為它決定采場地壓管理方法和采場結(jié)構(gòu)參數(shù)等。第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

2.礦體產(chǎn)狀礦體產(chǎn)狀

主要指傾角、厚度和形狀等。

礦體的傾角主要影響礦石在采場內(nèi)的運(yùn)搬方式，而且傾角對運(yùn)搬的影響還與厚度有關(guān)。只有當(dāng)?shù)V體傾角大于50

°—55°時才有可能利用礦石自重運(yùn)搬；而采用留礦法時，傾角則應(yīng)大于60°，但厚度較大的礦體則可不受這些限制。這時可開掘下盤漏斗，礦石仍可靠自重運(yùn)搬。當(dāng)?shù)V體傾角不夠大，如30°-50°左右，在其他條件允許時，可以考慮爆力運(yùn)搬或借助溜槽進(jìn)行自重運(yùn)搬。而30。以下的礦體，用電耙運(yùn)搬往往較為有效。當(dāng)采用崩落法但礦體傾角小于65°時，則應(yīng)考慮開鑿下盤漏斗或礦塊底部開掘部分下盤巖石，以減少礦石損失。第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

礦體厚度影響采礦方法和落礦方法的選擇以及礦塊的布置方式。礦體的采礦方法礦體厚度不大于在落礦方法中，要考慮分采（如分采充填法）或混采（如留礦法）；例如，0.8m以下極薄單層崩落法一般要求3m；分段崩落法要求厚度大于6—8m；階段崩落法要求厚度大于15—20m。淺孔落礦常用于小于5-8m厚度的礦體；中深孔落礦常用于厚度大于5-8m的礦體；深孔大爆破用在10m以上厚度；藥室落礦要求厚度比深孔爆破的更大。一般，在厚和極厚礦體中，礦塊應(yīng)垂直走向布置。第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

礦體形狀和礦石與圍巖的接觸情況，也影響落礦方法。如接觸面不明顯，礦體形狀又不規(guī)則，采用深孔落礦或藥室落礦的采礦方法，會引起較大的礦石損失和貧化。如果極薄礦脈的礦體形狀規(guī)則，而且礦石和圍巖的接觸明顯，應(yīng)該采用分采的采礦方法；否則，宜采用混采的采礦方法。第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

3.礦石品位及價值

開采品位較高的富礦、價值較高的貴金屬或國家稀缺金屬（如鎳、鉻等）礦石，則應(yīng)采用回采率較高的采礦方法，例如充填法。反之，宜采用成本低、效率高的采礦方法，例如分段或階段崩落采礦法。

4.礦體內(nèi)有用成分的分布及圍巖礦物成分礦體內(nèi)有用成分分布不均勻而又差別很大時，應(yīng)考慮使用分采的采礦方法，同時還可以將品位低的礦石或巖石留下作為礦柱。如果圍巖有礦化現(xiàn)象，采用深孔落礦的崩落采礦法率小的采礦法。則回采過程中的圍巖混入的限制可以適當(dāng)放寬，這時就可以。當(dāng)圍巖的礦物成分對選礦和冶煉不利時，應(yīng)選用廢石混入率小的采礦方法。第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

5.礦體賦存深度當(dāng)?shù)V體埋藏深度很深，500—600m以上時，地壓增大，這時不宜采用空場法，以采用崩落法或充填法較為適宜。

6．礦石和圍巖的自燃性與結(jié)塊性

開采硫化礦石時，須考慮有無自燃危險的問題。高硫（含硫超過30％—40％）礦石發(fā)生火災(zāi)的可能性很大（含硫量在20％左右的硫化礦，也有發(fā)生自燃的），此時不宜采用積壓礦石量大和積壓時間長的采礦法，如留礦法和階段崩落法等。此外，具有結(jié)塊性礦石（含硫量較高的礦石、遇水結(jié)塊的高嶺土礦石），的選擇上與防止礦石自燃具有相同的要求。第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

二、開采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件

1.地表是否允許陷落

在地表移動帶范圍內(nèi)如果有河流、鐵路和重要建筑物，或者由于保護(hù)環(huán)境的要求，地表不允許陷落，此時不能選用崩落法和采后崩落采空區(qū)的空場法；必須采用維護(hù)采空區(qū)不會引起地表巖層大規(guī)模移動的采礦方法，如膠結(jié)充填法，或當(dāng)?shù)V體不厚時用水沙充填法，或在厚礦體中留有一定數(shù)量的礦柱和同時充填采空區(qū)的采礦法。第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

2.加工部門對礦石質(zhì)量的技術(shù)要求例如加工部門規(guī)定了最低出礦品位，從而就限制了采礦方法的最大貧化率；又如粉礦允許含量（富鐵礦）、按礦石品級分采等要求，都影響到采礦方法的選擇。

3.技術(shù)裝備和材料供應(yīng)選擇某些需要大量特殊材料（如水泥、木材）的采礦方法時，需事先了解這些材料供應(yīng)情況。應(yīng)盡量選擇不用或少用木材的采礦方法。如果要選用膠結(jié)充填采礦方法時，應(yīng)考慮水泥和充填料的來源。采礦方法的工藝與結(jié)構(gòu)參數(shù)等與采礦設(shè)備有密切關(guān)系。在采礦方法選擇時，必須考慮設(shè)備供應(yīng)情況。如選用鏟運(yùn)機(jī)出礦和深孔落礦的采礦方法時，需事先了解有關(guān)的設(shè)備供應(yīng)及設(shè)備性能。第二節(jié)影響采礦法選擇的主要因素

4.采礦方法所要求的技術(shù)管理水平選擇的采礦方法應(yīng)力求技術(shù)簡單，工人易掌握，管理方便。這對中小型礦山、地方礦山特別重要。當(dāng)選用一些技術(shù)復(fù)雜、礦山不熟悉的采礦方法時，應(yīng)積極組織采礦方法試驗。例如壁式崩落法要經(jīng)常放頂，較難掌握；空場法中留礦法比分段鑿巖階段礦房法容易掌握，在兩種方法都可用的情況下，如系小型礦山，技術(shù)力量薄弱時，采用留礦法可能會收到好的效果。上述影響采礦方法選擇的因素在不同的條件下所起的作用也不同，具體情況作具體分析，全面地、綜合地考慮，選出最優(yōu)的采礦方法。第三節(jié)采礦法選擇

對礦床地質(zhì)條件進(jìn)行深入調(diào)查研究，取得足夠的有關(guān)數(shù)據(jù)，以及對開采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條即可根據(jù)上面所講的基本要求選擇采礦方法。采礦方法選擇可分為三個步驟：第一步，采礦方法初選；第二步，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；第三步，詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)計算，綜合分析比較。在采礦方法選擇的實踐中，常有這種情況，即在初選幾個方案之后，經(jīng)過初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，亦即在第二步驟中，便可判別優(yōu)劣，選出最優(yōu)方案。只有當(dāng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析之后，對仍然難分優(yōu)劣的2一3個方案，進(jìn)行第三步的比較，對各方案進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)計算，根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行綜合分析，選出最優(yōu)方案。第三節(jié)采礦法選擇

在選擇采礦方法中的補(bǔ)充注意事項：

(1)提高對礦床地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性與完整性的要求，尤其是有關(guān)礦巖穩(wěn)固性和堅固性方面的資料。有過由于資料不足，選擇有誤，造成大量礦石損失和長期不能達(dá)產(chǎn)，帶來很大經(jīng)濟(jì)損失的例子。（2）礦床地質(zhì)條件比較復(fù)雜時，要求在基建時期完成采礦方法工業(yè)性實驗，實驗成功后才能最終選定采礦方法。（3）采礦方法分析比較中，要注意到由于方法不同影響所及的范圍。例如空場法與充填法，比較項目中不僅包括礦房回采，也要包括礦柱回采，有時還要包括空區(qū)處理的項目。

(4)采礦方法選擇并不只是從現(xiàn)有的方法中選出一種較好的方法。有時也須要結(jié)合礦床地質(zhì)條件和要求，創(chuàng)造性地應(yīng)用現(xiàn)有采礦方法的工藝與結(jié)構(gòu)知識，提出更為符合要求的新采礦方法。第三節(jié)采礦法選擇

一、采礦方法初選根據(jù)上述條件和要求，首先就技術(shù)可能性提出一些采礦方法方案；其次是根據(jù)各方案的主要優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰掉具有明顯缺點(diǎn)的方案。這一步的主要目的是，提出不具有明顯缺點(diǎn)的技術(shù)上可行的采礦方法方案。這一步是很重要的，常常根據(jù)初提方案中的某些缺點(diǎn)，提出改進(jìn)和創(chuàng)新，形成更為合適的新方案。在初選中要多下功夫，特別是礦床地質(zhì)條件復(fù)雜時，應(yīng)廣泛調(diào)查研究，以免丟下最佳方案。第三節(jié)采礦法選擇

二、采礦方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對初選的3一5個方案，確定其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，采準(zhǔn)切割布置和回采工藝，選擇具有代表性的礦塊，繪制采礦方法方案的標(biāo)準(zhǔn)圖，計算或用類比法選出各方案的下列技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并據(jù)此進(jìn)行分析比較，從中選優(yōu)：（1）礦塊工人勞動生產(chǎn)率；（2）采準(zhǔn)切割工作量及時間；（3）礦塊生產(chǎn)能力；（4）主要材料消耗量（坑木及炸藥等）；（5）礦石的損失率和貧化率；（6）采出礦石的直接成本。

第三節(jié)采礦法選擇

這些指標(biāo)一般不做詳細(xì)計算，而是根據(jù)采礦方法的構(gòu)成要求，參照類似條件的礦山實際資料指標(biāo)選取。除了分析對比這些指標(biāo)外，還應(yīng)充分考慮到方案的安全程度、勞動條件、工藝過程的復(fù)雜程度等問題。有時還得注意與采礦方法有關(guān)的基建工程量、基建投資和基建時間（例如用膠結(jié)充填法或水砂充填法時）在分析對比上述各項指標(biāo)時，往往出現(xiàn)對同一個方案來講，這些指標(biāo)不全都優(yōu)越，而是有的好，有的差。在這種情況下，就要看這些指標(biāo)相差的大小，以及在礦山具體條件下，以哪些指標(biāo)為主來確定方案。分清主次，有所側(cè)重。側(cè)重的目的，是為了更具體地結(jié)合國家要求，更好地取得經(jīng)濟(jì)效果。例如對開采富礦和國家特別需要的稀缺金屬礦石，應(yīng)選取回采率高和貧化低的采礦方法。特別是圍巖含有有害成分或礦石品位較低時，貧化指標(biāo)更顯得重要。如果是貧礦，賦存量又大，就應(yīng)該考慮選用高效率和低成本的采礦方法。總之，要根據(jù)具體情況作具體分析，抓住主要矛盾來解決問題。第三節(jié)采礦法選擇

三、采礦方法的綜合分析比較經(jīng)過上述分析比較還不能判定優(yōu)劣時，則對優(yōu)劣難分的2-3個采礦方法方案進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)計算，計算出有關(guān)指標(biāo)。根據(jù)這些指標(biāo)再進(jìn)行綜合分析比較，最后選出最優(yōu)方案。個采礦方法方案進(jìn)行詳綜合分析比較時所用的指標(biāo)和指標(biāo)的計算方法，以及綜合分析比較方法等內(nèi)容，參看有關(guān)《礦山企業(yè)設(shè)計原理》的專門著作。第三節(jié)采礦法選擇

某銅鐵礦床走向長350m，傾角600-700，平均厚度50m。礦體連續(xù)性好，形狀比較規(guī)整，地質(zhì)構(gòu)造簡單。礦石為含銅磁鐵礦，致密堅硬，f=8-12,屬中等穩(wěn)固。上盤為大理巖，不夠穩(wěn)固，f=7-9，巖溶發(fā)育；下盤為矽卡巖化斜長巖及花崗閃長斑巖，因受風(fēng)化，穩(wěn)固性差。礦石品位較高，平均含銅1.73％，平均含鐵32％。礦山設(shè)計年產(chǎn)礦石量為43×104t。地表允許陷落。第三節(jié)采礦法選擇

1.方法初選

根據(jù)上述礦床開采技術(shù)條件，初步選出可用的采礦方法。由于圍巖穩(wěn)固性差，因此，空場法是不適用的。根據(jù)礦石價值、和礦床規(guī)模等條件，可用上向水平分層充填法。

根據(jù)礦石中等穩(wěn)固、圍巖穩(wěn)固性差、礦體傾角和厚度大可以使用崩落法類的分段崩落法和階段強(qiáng)制崩落法。分段崩落法中，有底柱的采準(zhǔn)切割工作量大，底部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，礦石損失量大；無底柱方法結(jié)構(gòu)與回采工藝簡單、安全、械化程度高，按設(shè)計條件分析，礦石損失貧化有可能小于有底柱方法。無底柱方法的通風(fēng)條件較差，而在完好通風(fēng)系統(tǒng)和加強(qiáng)通風(fēng)的情況下該缺點(diǎn)是可以減弱的。據(jù)此刪除有底柱分段崩落法。至于階段強(qiáng)制崩落法，礦石損失貧化更大，靈活性也不如無底柱分段崩落法，特別考慮礦石品位較高，不宜采用。第三節(jié)采礦法選擇

由此可見，該礦床可用的采礦方法有：（1）無底柱分段崩落法。

（2）上向水平分層充填法；根據(jù)礦柱回采方法的不同，又可分為兩個方案。第一方案，無底柱分段崩落法。分段高10m，回采巷道間距10m，垂直走向布置。CZZ-700鑿巖臺車鑿巖，ZYQ-14裝運(yùn)機(jī)出礦。第二方案，分為礦房和礦柱，礦房寬10m，礦柱寬5m，礦房用上向水平分層尾砂充填法回采，礦柱用留礦法回采，事后一次膠結(jié)充填。先采礦柱，后采礦房。采用YSP-45鑿巖機(jī)鑿巖，ZYQ-14裝運(yùn)機(jī)出礦。第三方案，礦房寬10m，用上向水平分層尾砂充填法回采，靠礦柱邊砌隔離墻。礦柱寬5m,用無底柱分段崩落法回采。采用YG-80中深孔鑿巖機(jī)鑿巖，ZYQ-14裝運(yùn)機(jī)出礦。第三節(jié)采礦法選擇

2.技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)礦塊的生產(chǎn)能力、采準(zhǔn)工作量、礦石的損失率和貧化率、勞動生產(chǎn)率等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析。三個方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指