引言
随着现代社会对矿产资源的需求日益增长,采矿工程在资源开发领域中的重要性日益凸显。采矿方法的科学性、合理性与否直接关系到矿产资源的开采效率、生产成本以及安全生产等多个方面。因此,对采矿方法进行深入研究,掌握其核心技术,对于提升我国矿产资源开发水平、推动矿业可持续发展具有重要意义。本文将对地下采矿方法的主要内容进行全面梳理,以期为读者提供一个清晰、系统的认识。
一、采矿方法概述
采矿方法,简而言之,就是从回采单元(矿块或采区)中采出矿石的技术和工艺的总称。这一过程涵盖了矿体开采方式的选择、采场布置与结构参数的确定、回采工艺及其相关设备的选用等多个方面。采矿方法的确定受到多方面因素的影响,包括矿床的地质条件、矿石的物理化学性质、矿山经济技术条件等。因此,在设计和选择采矿方法时,必须充分考虑这些因素,确保采矿方法的科学性和合理性。
二、采矿方法的主要内容
采矿方法的主要内容包括采准工程、切割工程和回采作业等多个环节。这些环节相互关联、相互影响,共同构成了采矿方法的完整体系。
(一)采准工程
采准工程是采矿方法中的重要环节,其主要目的是为回采工作创造必要的条件。采准工程包括在已完成开拓工作的区域内,根据采矿方法的工艺要求,掘进一系列井巷工程,划分回采单元,并为回采单元创造必要的工作条件。根据采准巷道与矿体位置的关系以及采准巷道内通行的装载运输设备类型,采准方法可以分为脉内采准、脉外采准、脉内脉外联合采准以及有轨采准、无轨采准和无轨联合采准等多种类型。这些采准方法的选择应根据矿体的具体条件、开采技术水平和经济效益等因素进行综合考虑。
(二)切割工程
切割工程是在已完成开拓和采准工程的矿块中,按照采矿方法的工艺要求,开辟自由面和自由空间所必须完成的井巷工程。切割工程的主要目的是为回采工作提供良好的爆破和放矿条件。根据切割方式的不同,切割工程可以分为浅眼拉槽、中深孔拉槽和深孔拉槽等多种类型。在实际操作中,应根据矿体的赋存条件、矿石的物理性质以及所采用的采矿方法等因素选择合适的切割方式。
采切比是采矿工程中一个重要的经济技术指标,它表示每采出一定量矿石所需掘进的采准切割巷道的工程量。具体计算公式为:采切比K等于回采单元中采准切割巷道的总工程量ZL除以回采单元中采出矿石的总量T。这一指标能够直观地反映采矿工程量的大小,有助于矿山管理者科学制定采矿计划,合理安排采掘工作,从而提高采矿效率和降低生产成本。
为了消除不同断面大小对采切比计算的影响,通常引入标准断面(如2m×2m)进行计算。通过标准断面的引入,可以使得不同矿山之间的采切比更具可比性,有助于行业内的技术交流与合作。
(三)回采作业
回采作业是采矿方法的核心环节,主要包括落矿(凿岩、爆破)、矿石运搬和地压管理等工作。落矿是通过凿岩和爆破的方式将矿石从矿体中分离出来;矿石运搬则是将分离出的矿石运输至指定地点进行储存或加工;地压管理则是通过采取一系列措施来控制和调节采场内的地压变化,确保采场的安全稳定。在回采作业中,应注重提高作业效率、降低生产成本并保障安全生产。
回采作业是采矿过程中的核心环节,主要包括落矿、矿石运搬和地压管理三个主要过程。在全部矿山劳动消耗中,回采的劳动消耗量占40%—50%,回采成本占矿石总成本的30%—50%,因此,优化回采作业对于提高采矿效益具有重要意义。
落矿是回采作业的首要任务,它通过凿岩、爆破等方式将矿石从矿体中分离出来。矿石运搬则是将分离出来的矿石运送到指定地点进行储存或加工。地压管理是回采作业中不可或缺的一环,它涉及到矿山的安全生产和稳定性维护。通过合理的地压管理措施,可以有效地防止矿山事故的发生,保障矿山生产的顺利进行。
在回采作业中,各个过程所消耗的费用占回采工作总费用的比例也有所不同。其中,落矿费用占比最大,达到20%—80%,矿石运搬费用占比次之,为10%—60%,而地压管理费用则相对较低,占比在0—30%之间。因此,在优化回采作业时,应重点关注落矿和矿石运搬两个环节,通过技术创新和管理优化来降低这两个环节的成本,从而提高采矿效益。
三、采矿方法的分类
采矿方法的分类依据多种多样,其中最主要的依据是采场地压管理方法的不同。根据不同的分类依据,采矿方法可以分为多种类型。常见的采矿方法有空场采矿法、崩落采矿法和充填采矿法等。每种采矿方法都有其适用条件和优缺点,在选择采矿方法时应综合考虑矿床的地质条件、开采技术条件、安全生产要求以及经济效益等因素。
1、空场采矿法:适用于不同矿体条件的采矿方法
空场采矿法是一种适用于不同矿体条件的采矿方法,主要包括全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法、分段采矿法和阶段采矿法等多种具体方法。这些方法各有特点,适用于不同的矿体条件和采矿需求。
全面采矿法是一种回采工作面沿矿体的走向或倾向全面推进的采矿方法,适用于开采围岩和矿石均稳固的矿体。房柱采矿法则是将阶段划分为矿房和矿柱,先采矿房后采矿柱的采矿方法,适用于开采价值较低或矿石和围岩均稳固的矿床。留矿采矿法是将采下的矿石暂时留在矿房内,不放出,作为继续上采的工作平台,待矿房矿石采完后再放出,适用于开采围岩稳固、矿石稳固或中等稳固的急倾斜矿体。分段采矿法和阶段采矿法则分别适用于开采不同规模和形状的矿体。
在应用空场采矿法时,需要根据矿体的实际情况选择合适的采矿方法,并合理设计采场结构参数和回采顺序,以确保采矿过程的安全、高效和经济。
2、崩落崩落法矿法:利用崩落围岩实现地压管理的采矿方法
崩落崩落法矿法是一种利用崩落围岩来实现地压管理的采矿方法。它适用于矿体围岩不稳固,地表允许陷落的矿体。崩落采矿法的特点是,随回采工作面的推进,有计划地崩落上部围岩,充填采空区,以控制和管理地压。
崩落崩落法矿法包括单层崩落采矿法、分段崩落采矿法和阶段崩落采矿法等多种具体方法。这些方法在应用过程中,需要根据矿体的地质条件、开采规模和安全要求等因素进行综合考虑,选择合适的采矿方法和参数。
通过合理应用崩落崩落法矿法,可以有效地控制和管理地压,保证采矿过程的安全稳定。同时,崩落法还可以利用崩落的围岩充填采空区,减少废石排放和地面塌陷等环境问题,具有一定的环保优势。
3、充填采矿法:实现采矿与环境保护双赢的采矿方法
充填采矿法是一种通过向采空区充填废石或尾砂等材料来实现采矿与环境保护双赢的采矿方法。它适用于开采矿石价值高、对采空区管理要求严格的矿体。充填采矿法的优点在于能够减少采空区对矿山生产的影响,提高矿石回采率,同时有利于环境保护和资源的综合利用。
充填采矿法有多种类型,包括单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法以及分采充填采矿法等。单层充填采矿法适用于缓倾斜薄矿体,在矿石和围岩均不稳固的条件下,随回采工作面的推进,用充填材料充填采空区,以控制地压活动。上向分层充填采矿法是将矿块划分为矿房和矿柱,第一分层回采自下而上进行,采完一个分层后,在工作帮上向水平分层,逐步向上回采。每分层采出的矿石,从上面放入溜井,运至坑外。多用于松软的、矿岩不稳固的、有自然发火危险的高品位矿石的矿体开采。下向分层充填采矿法适用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均不稳固,矿石品位很高或价值很高的有色金属或贵金属矿体。这种采矿方法的实质是:从上往下分层回采和逐层充填,每一分层的回采工作是在前一分层人工假顶的保护下进行。而分采充填采矿法则是将矿石和废石进行分别回采和充填,以提高矿石的回采率和减少废石的混入。
充填采矿法的应用,不仅能够有效地管理地压,防止矿山事故的发生,还能充分利用废石或尾砂等资源,减少废料的排放,有利于矿山的可持续发展。同时,充填采矿法还能提高矿石的回采率,增加矿山的经济效益。
四、结论
采矿方法作为资源开发的重要环节,其科学性和合理性对于提高矿产资源利用效率、降低生产成本以及保障安全生产具有重要意义。在实际操作中,应根据矿床的具体条件和开采技术水平选择合适的采矿方法,并不断优化和完善采矿工艺和技术手段,以推动我国矿业事业的持续健康发展。
通过本文对采矿方法主要内容的梳理和介绍,相信读者对采矿方法有了更为全面和深入的了解。在未来的矿业开发中,我们应继续加强采矿方法的研究和创新,不断提高采矿技术水平,为我国矿业事业的繁荣发展做出更大的贡献。