地下礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維

尹麗冰

（巴彥淖爾西部銅業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，礦業(yè)也隨之有了根本性變革[1]。地下礦山采礦方法比較具有代表性的是充填采礦法[2]，目前，也正朝著更高效、更安全、適用性更強(qiáng)的方向發(fā)展。對(duì)于地下礦山采礦工作人員而言，需要跟隨礦業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，努力創(chuàng)新地下礦山采礦方法，創(chuàng)新的基本前提是需要具有地下礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維，需要具備專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，比如地質(zhì)學(xué)、水力學(xué)和物理學(xué)等學(xué)科知識(shí)，以及較為豐富的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，繼而創(chuàng)新出更科學(xué)的地下礦山采礦方法。本文首先介紹了當(dāng)前我國(guó)地下礦山采礦行業(yè)現(xiàn)狀、地下礦山采礦方法的使用情況，隨后，介紹地下礦山采礦方法的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以及地下礦山采礦方法工作人員如何結(jié)合自身的知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)地下礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維，提高工作效率。

1 我國(guó)地下礦山采礦行業(yè)現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各行各業(yè)對(duì)礦業(yè)產(chǎn)品的需求量不斷增加。數(shù)據(jù)表明，我國(guó)對(duì)于礦業(yè)產(chǎn)品的開采量增長(zhǎng)迅速，尤其是鐵礦石開采量，每年具有很明顯的上升趨勢(shì)，其次是鋅、鉛、銅和鋁等有色金屬，開采量也逐年增多。一方面，相關(guān)企業(yè)不斷創(chuàng)新地下礦山采礦方法、引進(jìn)先進(jìn)的地下礦山采礦技術(shù)，力求提高礦業(yè)產(chǎn)品開采量，創(chuàng)造社會(huì)效益，同時(shí)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；另一方面，在礦業(yè)產(chǎn)品開采量不斷增加的同時(shí)，不可避免地出現(xiàn)了一些環(huán)境污染問題、資源浪費(fèi)問題，隨著我國(guó)越來(lái)越重視生態(tài)文明建設(shè)，地下礦山采礦工作給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響已經(jīng)引起國(guó)家有關(guān)部門的高度重視。未來(lái)地下礦山采礦工作的努力方向是持續(xù)創(chuàng)新，提出既高效、又環(huán)保，還具有安全性和適用性的地下礦山采礦新方法，以促進(jìn)地下礦山采礦行業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)工作的順利進(jìn)行。

2 現(xiàn)行的地下礦山采礦方法

2.1 地下礦山崩落采礦方法

崩落采礦方法主要包括兩個(gè)具體的方法，分別是自然崩落采礦方法和無(wú)底柱分段崩落采礦方法。自然崩落采礦方法已在行業(yè)內(nèi)得到了較為普遍的推廣、使用，這種方法主要借助礦石受力的物理作用，自然崩落采礦方法的基本流程如下：使用專門的采礦工具，破壞地下礦山礦石之間的受力平衡，使其內(nèi)部因受力不均而自然崩落；自然崩落采礦方法的主要優(yōu)點(diǎn)如下：采礦成本較低，借助采礦器具即可完成，且采礦器具可以重復(fù)使用；自然崩落采礦方法的使用場(chǎng)景如下：當(dāng)?shù)V石體積較大、厚度較大，品位較低，且內(nèi)部礦化較均勻，容易在力的作用下發(fā)生崩落，此時(shí)即可選擇自然崩落采礦方法進(jìn)行地下礦山的開采工作。與自然崩落采礦方法相比，無(wú)底柱分段崩落采礦方法具有更高的安全性和適用性，在行業(yè)內(nèi)得到了更為廣泛的推廣、使用，我國(guó)大部門采礦單位都使用這種方法進(jìn)行地下礦山的采礦工作。其中，高端壁無(wú)底柱分段崩落采礦方法比傳統(tǒng)的無(wú)底柱分段崩落采礦方法更為先進(jìn)，能進(jìn)一步提高礦業(yè)單位的生產(chǎn)效率、增強(qiáng)生產(chǎn)能力，同時(shí)，進(jìn)一步節(jié)約地下礦山采礦成本，減少不必要的損失，此外，因高端壁無(wú)底柱分段崩落采礦方法自身的優(yōu)越性，使其在環(huán)境惡劣、地址地質(zhì)條件差的地方也能正常使用，極大地方便了地下礦山采礦工作的開展。

2.2 地下礦山空?qǐng)霾傻V方法

地下礦山空?qǐng)霾傻V方法的主要操作流程如下：首先，將礦塊按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，分為礦房和礦柱兩部分，后續(xù)對(duì)它們進(jìn)行分別開采，一般先開采礦房，開采后需要注意保持礦房的穩(wěn)定，并及時(shí)處理采空區(qū)，然后，再開采礦柱，開采后使用與上述步驟類似地技術(shù)處理，對(duì)礦柱進(jìn)行回采處理。地下礦山空?qǐng)霾傻V方法的適用場(chǎng)景：該方法適用性較強(qiáng)，適用于各種金屬礦山和非金屬礦山，要求礦體和周圍的巖體具有較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生采礦危險(xiǎn)。

2.3 地下礦山地下無(wú)廢開采方法

在采礦行業(yè)，地下礦山地下無(wú)廢開采法適用性很強(qiáng)，已經(jīng)成為我國(guó)礦業(yè)行業(yè)內(nèi)開采地下礦山的首選方法，不僅如此，在很多發(fā)達(dá)國(guó)家的礦業(yè)開采工作中，也到了非常普遍的推廣、使用。這種方法能夠使礦產(chǎn)資源得到非常充分的利用，確保礦業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，同時(shí)，符合生態(tài)文明建設(shè)的要求，環(huán)境污染少、資源利用率高。地下礦山地下無(wú)廢開采法主要包括高濃度尾礦料的制備、輸送流程以及全尾礦充填流程。

2.4 地下礦山充填采礦方法

地下礦山充填采礦法在我國(guó)的適用性同樣很強(qiáng)，尤其對(duì)于有色金屬礦石、稀有金屬礦石以及金礦石的開采來(lái)說(shuō)，普遍使用。地下礦山充填采礦法主要包括以下幾種形式：上向進(jìn)路充填采礦法、上向水平分層充填采礦法以及向下進(jìn)路充填采礦法，這三種具體的采礦方法分別在不同的場(chǎng)景得到了很好的應(yīng)用，比如，使用上向進(jìn)路充填采礦法開采金礦石，能夠明顯提高礦石開采效率，同時(shí)，降低礦石的貧化率，保證礦石的高質(zhì)量。類似地，后兩種方法也經(jīng)過(guò)了實(shí)踐考驗(yàn)，確保礦業(yè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，同時(shí)，符合生態(tài)文明建設(shè)的要求，環(huán)境污染少、資源利用率高。地下礦山充填采礦法的基本作業(yè)流程如下：整個(gè)采礦流程分為兩步，涉及到兩次回采，在回采工作面推進(jìn)的同時(shí)，使用充填材料對(duì)采空區(qū)進(jìn)行填充，目的是控制巖體的崩落，防止地面塌陷，確?；夭晒ぷ鞯陌踩?。

通過(guò)上述介紹可知，目前，行業(yè)內(nèi)普通推廣、使用的地下礦山采礦方法有地下礦山崩落采礦方法、空?qǐng)霾傻V方法、地下無(wú)廢開采方法以及充填采礦方法，不同的方法有各自的適用場(chǎng)景。地下礦山采礦方法的設(shè)計(jì)，從大類上可分為采場(chǎng)結(jié)構(gòu)和回采工藝兩部分，需要考慮采礦施工周圍地面的承重力，這直接決定著采礦工作是否安全，可以通過(guò)完善施工場(chǎng)地布置、做好防護(hù)工作等措施著手。

3 地下礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維

3.1 地質(zhì)條件設(shè)計(jì)思維

地下礦山采礦思維強(qiáng)調(diào)在地下礦山采礦工作中，重點(diǎn)考慮施工地的地質(zhì)條件，根據(jù)地質(zhì)條件設(shè)計(jì)合適的地下礦山采礦方法。具體而言，主要考慮以下幾個(gè)方面：第一，考慮礦石的品位和開采價(jià)值，采用不同的地下礦山采礦方法；第二，考慮礦山和周圍巖體的牢固性，因?yàn)楹芏嗟叵碌V山采礦方法要求礦山和周圍巖體必須牢固，因此，這一點(diǎn)需要重點(diǎn)考慮；第三，觀察、分析礦體的物力特質(zhì)，如傾角、質(zhì)地以及形狀等。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件設(shè)計(jì)思維

技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，綜合考慮各種地下礦山采礦方法的經(jīng)濟(jì)成本、采礦單位的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、裝備水平以及管理策略等，從而選出最合適本單位的地下礦山采礦方法。一般而言，先考慮采礦施工地的周圍地面是否允許礦體崩落；隨后，考慮采礦單位對(duì)于礦石的質(zhì)量要求、采礦工作的技術(shù)要求以及工作效率要求等；最后，考慮采礦單位的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、裝備水平以及管理策略等，根據(jù)單位的工作目標(biāo)，采取最合適的地下礦山采礦方法，力求保證采礦工作的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.3 機(jī)械化輕重設(shè)計(jì)思維

機(jī)械化輕重設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)根據(jù)實(shí)際情況，選用合適的采礦設(shè)備。對(duì)于厚度較小的礦體，可以使用輕型采礦設(shè)備，而對(duì)于厚度較大的礦體，可以使用重型采礦設(shè)備；對(duì)于需要進(jìn)行多次回采工作的礦體，可以使用輕型采礦設(shè)備，而對(duì)于不需要進(jìn)行多次回采工作的礦體，可以使用重型采礦設(shè)備；對(duì)于采礦工作人員需要在場(chǎng)地來(lái)回作業(yè)的，為了確保工作人員的安全，可以使用輕型采礦設(shè)備，而對(duì)于不需要采礦工作人員在場(chǎng)地來(lái)回作業(yè)的，為保證工作效率和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，可以使用重型采礦設(shè)備。

3.4 分層與分條設(shè)計(jì)思維

分層與分條設(shè)計(jì)思維主要是針對(duì)難以開采的礦體提出的，對(duì)于難以開采的礦體而言，需要確保采礦施工場(chǎng)地周圍的地面較為穩(wěn)固、允許礦體自然崩落，且地面沒有自然礦床，以防對(duì)其造成損壞，為了做到上述幾點(diǎn)，一方面，對(duì)于水平礦體和傾斜度較小的礦體，可以采用分條方法布置回采平崗；另一方面，對(duì)于傾斜度較大甚至很大的礦體，可以采用分層方法布置回采平崗。

3.5 開創(chuàng)空間設(shè)計(jì)思維

開創(chuàng)空間設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)在采礦施工場(chǎng)地的設(shè)計(jì)和布置中，需要充分考慮施工人員的工作空間，為其留出方便作業(yè)和爆破落礦的空間。在機(jī)械化輕重設(shè)計(jì)思維曾提到，對(duì)于采礦工作人員需要在場(chǎng)地來(lái)回作業(yè)的，為了確保工作人員的安全，可以使用輕型采礦設(shè)備。這樣做的目的是，一方面，保證采礦工作人員的安全，防止在礦巖不牢固或者礦體厚度過(guò)大時(shí)，砸傷工作人員，工作人員應(yīng)當(dāng)首選在礦房?jī)?nèi)作業(yè)，并盡量減少在場(chǎng)地內(nèi)來(lái)回走動(dòng)，以降低自身的危險(xiǎn)系數(shù)；另一方面，為礦石的開采提供補(bǔ)償空間，保證開采的高質(zhì)量、高效率。

3.6 臨時(shí)與永久設(shè)計(jì)思維

臨時(shí)與永久設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)將采礦工藝分為臨時(shí)的和永久的。一方面，礦床里的礦柱有臨時(shí)性的礦柱和永久性的礦柱，需要根據(jù)不同的使用條件加以判斷，找出適宜使用的礦柱形式；另一方面，井崗工程可以分為臨時(shí)性工程和永久性工程，需要根據(jù)不同的使用條件加以判斷，找出適宜使用的工程形式；此外，京港工程的支護(hù)形式也可以分為臨時(shí)性的和永久性的，需要根據(jù)不同的使用條件加以判斷，找出適宜使用的支護(hù)方式，保證開采的高質(zhì)量、高效率，并盡量提高工作效率。

3.7 及時(shí)與暫緩設(shè)計(jì)思維

及時(shí)與暫緩設(shè)計(jì)思維強(qiáng)調(diào)應(yīng)當(dāng)分清工作的輕重緩急，采取最有效的工作方式，達(dá)到有效施工的目的。一方面，避免受力過(guò)猛導(dǎo)致井崗遭到破壞，需要在關(guān)鍵部件之間留出一定的間隙；另一方面，在井崗掘進(jìn)的過(guò)程中，需要根據(jù)不同的使用條件加以判斷，找出適宜使用的支護(hù)方式，比如考慮事先支護(hù)還是事后支護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，行業(yè)內(nèi)普通推廣、使用的地下礦山采礦方法有地下礦山崩落采礦方法、空?qǐng)霾傻V方法、地下無(wú)廢開采方法以及充填采礦方法；地下礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維如地質(zhì)條件設(shè)計(jì)思維、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件設(shè)計(jì)思維、機(jī)械化輕重設(shè)計(jì)思維、分層與分條設(shè)計(jì)思維、開創(chuàng)空間設(shè)計(jì)思維、臨時(shí)與永久設(shè)計(jì)思維和及時(shí)與暫緩設(shè)計(jì)思維等。