1、第四章第四章 采矿方法分类与选择采矿方法分类与选择第一节第一节 采矿方法分类采矿方法分类一、采矿方法的概念一、采矿方法的概念采矿方法采矿方法矿块中进行的矿块中进行的采准、切割采准、切割和和回回 采工作采工作的总和。的总和。采矿方法要解决的主要问题是：采矿方法要解决的主要问题是：确定矿块结构和参数；确定矿块结构和参数；确定采准和切割巷道的类型、数目和位置；确定采准和切割巷道的类型、数目和位置；确定矿块底部结构形式及有关参数；确定矿块底部结构形式及有关参数；确定矿块回采方法，包括落矿、矿石运搬和采确定矿块回采方法，包括落矿、矿石运搬和采 场地压管理方法。场地压管理方法。二、采矿方法分类二、采矿方法
2、分类由于非煤矿床的赋存条件千变万化，矿岩物由于非煤矿床的赋存条件千变万化，矿岩物理力学性质千差万别；矿石种类繁多，价值不理力学性质千差万别；矿石种类繁多，价值不一，为了适应不同的赋存条件，生产实践中采一，为了适应不同的赋存条件，生产实践中采用的采矿方法可谓多种多样。据统计，迄今为用的采矿方法可谓多种多样。据统计，迄今为止，采矿方法达止，采矿方法达200200种之多。目前常用的采矿种之多。目前常用的采矿方法有方法有2020多种。多种。按采场地压管理方法不同，将采矿方法划按采场地压管理方法不同，将采矿方法划分为：分为：空场采矿法；空场采矿法；崩落采矿法；崩落采矿法；充填采矿法。充填采矿法。空场采矿
3、法空场采矿法利用矿岩自身的稳固性和留矿利用矿岩自身的稳固性和留矿柱进行地压管理。这类采矿方法柱进行地压管理。这类采矿方法将矿块划分为将矿块划分为矿房和矿柱，分两步骤回采矿房和矿柱，分两步骤回采先采矿房，后先采矿房，后采矿柱，采矿柱，矿房回采过程中形成的采空区靠矿岩矿房回采过程中形成的采空区靠矿岩自身的稳固性和矿柱维护，采场一般无需采取自身的稳固性和矿柱维护，采场一般无需采取支护措施支护措施。崩落采矿法崩落采矿法通过崩落围岩进行地压管理。通过崩落围岩进行地压管理。这类采矿方法无需对矿块作进一步划分，而是这类采矿方法无需对矿块作进一步划分，而是以矿块为单元一个步骤回采，以矿块为单元一个步骤回采，回
4、采过程中强制回采过程中强制或自然崩落围岩充填采空区。视采场结构和矿或自然崩落围岩充填采空区。视采场结构和矿岩稳固性不同，崩落采矿法有的要岩稳固性不同，崩落采矿法有的要对采场采取对采场采取支护措施支护措施。充填采矿法充填采矿法用充填材料充填采空区进行地用充填材料充填采空区进行地压管理。这类采矿方法一般也将矿块划分为压管理。这类采矿方法一般也将矿块划分为矿矿房和矿柱房和矿柱，分，分两步骤回采两步骤回采，矿房回采过程中，矿房回采过程中，随着矿石的采出，不断用充填材料随着矿石的采出，不断用充填材料充填采空区充填采空区。充填充填是这类采矿方法必不可少的工序。是这类采矿方法必不可少的工序。根据采矿方法的结
5、构特点、工作面布置形根据采矿方法的结构特点、工作面布置形式和落矿方法不同，可进一步将三大类采矿方式和落矿方法不同，可进一步将三大类采矿方法进一步划分，见下表。法进一步划分，见下表。表表4 41 1 非煤矿床地下采矿方法分类非煤矿床地下采矿方法分类类别类别组别组别典型采矿方法典型采矿方法空场采矿法空场采矿法1 1、全面采矿法、全面采矿法（1 1）全面采矿）全面采矿2 2、房柱采矿法、房柱采矿法（2 2）房柱采矿法）房柱采矿法3 3、留矿采矿法、留矿采矿法（3 3）普通留矿法）普通留矿法（4 4）选别留矿法）选别留矿法4 4、分段矿房法、分段矿房法（5 5）分段矿房法）分段矿房法5 5、阶段矿房法
6、、阶段矿房法（6 6）水平深孔落矿阶段矿房法）水平深孔落矿阶段矿房法（7 7）垂直深孔落矿阶段矿房法）垂直深孔落矿阶段矿房法（8 8）垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法（）垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法（VCRVCR法）法）崩落采矿法崩落采矿法6 6、单层崩落采矿法、单层崩落采矿法（9 9）壁式崩落法）壁式崩落法7 7、分段崩落采矿法、分段崩落采矿法（1010）有底柱分段崩落法）有底柱分段崩落法（1111）无底柱分段崩落法）无底柱分段崩落法8 8、阶段崩落采矿法、阶段崩落采矿法（1212）阶段强制崩落法）阶段强制崩落法（1313）阶段自然崩落法）阶段自然崩落法充填采矿法充填采矿法9 9、单层充填采
7、矿法、单层充填采矿法（1414）壁式充填采矿法）壁式充填采矿法1010、上向分层充填法、上向分层充填法（1515）上向水平分层充填法）上向水平分层充填法（1616）上向倾斜分层充填法）上向倾斜分层充填法1111、下向分层充填法、下向分层充填法（1717）下向分层充填采矿法）下向分层充填采矿法1212、进路充填采矿法、进路充填采矿法（1818）上、下向进路充填采矿法）上、下向进路充填采矿法1313、分采（削壁）充填采矿法、分采（削壁）充填采矿法（1919）分采（削壁）充填采矿法）分采（削壁）充填采矿法表表4 42 2 部分国家地下采矿方法应用比重部分国家地下采矿方法应用比重 采矿方法采矿方法美国
8、美国瑞典瑞典加拿大加拿大法国法国日本日本房柱采矿法房柱采矿法35.135.15.05.04.34.398.098.02.02.0留矿采矿法留矿采矿法0.80.81.01.02.92.914.714.7阶段矿房法阶段矿房法6.96.96.06.035.835.832.832.8分段崩落法分段崩落法74.074.012.712.7阶段崩落法阶段崩落法52.152.16.06.0充填采矿法充填采矿法5.15.15.05.040.040.01.01.038.038.0其他采矿方其他采矿方法法3.03.04.34.31.01.012.512.5合计合计10010010010010010010010010
9、0100 矿块是矿井最基本的、独立的回采单元，是矿井生产的心脏。采矿方法作为矿块开采的方法，它的选择适当与否，必然对矿井的安全生产、劳动生产率、采出矿石质量、采矿成本以及对矿产资源回收等都有直接影响。所以，它在非煤矿床开采设计中占有相当重要的地位。采矿方法选择应遵循一定的原则，根据矿床地质条件和开采技术经济条件确定。第二节 采矿方法选择1 1、选择采矿方法应该遵循的原则：、选择采矿方法应该遵循的原则：安全性好；安全性好；与对采煤方法选择的要求相同，采矿方法选择必须首先遵循安全的原则，与对采煤方法选择的要求相同，采矿方法选择必须首先遵循安全的原则，这是由采矿工程地下作业的特殊性决定的。按照这一原
10、则，所选择的采矿方这是由采矿工程地下作业的特殊性决定的。按照这一原则，所选择的采矿方法应保证工人在采矿过程中能安全生产并有良好的作业条件，一旦发生灾害法应保证工人在采矿过程中能安全生产并有良好的作业条件，一旦发生灾害时能及时撤离危险区。例如，条件适合时，应优先选择人员不进入采场的采时能及时撤离危险区。例如，条件适合时，应优先选择人员不进入采场的采矿方法，开采自然性矿方法，开采自然性(高硫高硫)矿床时，不应选择采下矿石在采场长时间大量堆放矿床时，不应选择采下矿石在采场长时间大量堆放的采矿方法，等等。的采矿方法，等等。矿石回收率高矿石回收率高(一般不低于一般不低于8080-85-85)；选择回收率
11、高的采矿方法，不仅有利于充分回收矿产资源，而且对延长选择回收率高的采矿方法，不仅有利于充分回收矿产资源，而且对延长矿山寿命、降低采矿成本、保护环境以及对部分矿床矿山寿命、降低采矿成本、保护环境以及对部分矿床(如自燃、放射性矿床如自燃、放射性矿床)的的安全开采，都有重要意义。一般情况下，矿石回收率不应低于安全开采，都有重要意义。一般情况下，矿石回收率不应低于8085。开采价值高的高品位开采价值高的高品位(晶级晶级)富矿、国家稀缺矿石、贵重金属和非金属矿石时，富矿、国家稀缺矿石、贵重金属和非金属矿石时，应选择回收率尽可能高的采矿方法。应选择回收率尽可能高的采矿方法。1 1、选择采矿方法应该遵循的原
12、则：、选择采矿方法应该遵循的原则：矿石贫化率低矿石贫化率低(一般低于一般低于15152020)；矿石贫化率是衡量采出矿石质量矿石贫化率是衡量采出矿石质量(品位品位)降低程度的指标。贫化不仅使矿石降低程度的指标。贫化不仅使矿石运输、提升和加工费增加，而且使企业的产品运输、提升和加工费增加，而且使企业的产品(精矿精矿)数量减少，造成较大的经数量减少，造成较大的经济损失。另一方面，加工部门对矿石质量济损失。另一方面，加工部门对矿石质量(如品位如品位)通常有一定要求，从而对采通常有一定要求，从而对采矿方法提出了相应的要求。通常，要求矿石贫化率低于矿方法提出了相应的要求。通常，要求矿石贫化率低于1520
13、。矿块生产能力大；矿块生产能力大；矿块作为基本的回采单元，它的生产能力大小将决定同时生产的矿块数，矿块作为基本的回采单元，它的生产能力大小将决定同时生产的矿块数，进而决定同时生产的阶段数。因此，矿块生产能力对矿井集中生产和技术经进而决定同时生产的阶段数。因此，矿块生产能力对矿井集中生产和技术经济指标都有直接影响。一般，应按一个阶段能布置的同时生产的矿块数满足济指标都有直接影响。一般，应按一个阶段能布置的同时生产的矿块数满足矿井产量要求确定矿块生产能力，并由此选择采矿方法。矿井产量要求确定矿块生产能力，并由此选择采矿方法。1 1、选择采矿方法应该遵循的原则：、选择采矿方法应该遵循的原则：经济效果
14、好；经济效果好；矿山企业生产必须获得经济效益，力求降低产品成本。非煤矿山，特别是金矿山企业生产必须获得经济效益，力求降低产品成本。非煤矿山，特别是金属矿山，大多是采选联合企业，矿山的产品是精矿属矿山，大多是采选联合企业，矿山的产品是精矿(经选矿获得的有用成分富集的经选矿获得的有用成分富集的矿产品矿产品)，因而矿山产品成本通常指的是精矿成本，包括采矿成本和选矿成本。因，因而矿山产品成本通常指的是精矿成本，包括采矿成本和选矿成本。因此，选择采矿方法应从整个国民经济和企业的整体利益出发，而不能只考虑采矿此，选择采矿方法应从整个国民经济和企业的整体利益出发，而不能只考虑采矿部门的利益。部门的利益。对环
15、境破坏小。对环境破坏小。1 1、选择采矿方法应该遵循的原则：、选择采矿方法应该遵循的原则：上面介绍的是选择采矿方法应遵循的一般原则，即应满足的基本要上面介绍的是选择采矿方法应遵循的一般原则，即应满足的基本要求。开采部分非煤矿床时，除了应满足上述基本要求以外，还有一些特殊求。开采部分非煤矿床时，除了应满足上述基本要求以外，还有一些特殊要求。要求。这部分矿产主要是以矿物为直接利用对象的非金属矿产，如这部分矿产主要是以矿物为直接利用对象的非金属矿产，如石棉、石棉、云母、水晶、金刚石、高岭土和滑石等云母、水晶、金刚石、高岭土和滑石等。这类矿产具有某些特殊的物理技。这类矿产具有某些特殊的物理技术性能，工
16、业上常常直接利用它们这种独特的性质，并按照工业要求分级。术性能，工业上常常直接利用它们这种独特的性质，并按照工业要求分级。不同等级的矿产，其工业价值不同，价格差别也很大。因此，开采这类矿不同等级的矿产，其工业价值不同，价格差别也很大。因此，开采这类矿床时，所选择的采矿方法应有利于保护矿物的固有特性，特别应正确选择床时，所选择的采矿方法应有利于保护矿物的固有特性，特别应正确选择落矿方法和矿石运搬方法。落矿方法和矿石运搬方法。石棉的价值在于石棉的价值在于纤维长度纤维长度，云母的价值在于，云母的价值在于晶体面积晶体面积，水晶和金刚，水晶和金刚石的价值在于石的价值在于晶体晶体(颗粒颗粒)大小及完整性大
17、小及完整性，而高岭土和滑石的价值在于它们，而高岭土和滑石的价值在于它们的的纯度纯度。因此，有利于保护矿物纤维、晶体和纯度不受或少受破坏或污染。因此，有利于保护矿物纤维、晶体和纯度不受或少受破坏或污染是开采这类矿床时对采矿方法的特殊要求。是开采这类矿床时对采矿方法的特殊要求。此外，由于不同等级的这类矿产价值和价格不同，因此，一般应采此外，由于不同等级的这类矿产价值和价格不同，因此，一般应采用便于分采、分装、分运的采矿方法，如选别留矿采矿法。用便于分采、分装、分运的采矿方法，如选别留矿采矿法。2 2、影响采矿方法选择的主要因素、影响采矿方法选择的主要因素1 1）必须考虑矿床地质条件：）必须考虑矿床
18、地质条件：矿体厚度与倾角；矿体厚度与倾角；矿岩稳固性；矿岩稳固性；矿石种类、价值与品位；矿石种类、价值与品位；矿石矿石“三性三性”；矿石中有用成分分布及围岩的矿物成分；矿石中有用成分分布及围岩的矿物成分；开采深度。开采深度。2 2）必须考虑技术经济条件：）必须考虑技术经济条件：地表允许塌陷的可能性；地表允许塌陷的可能性；加工部门对矿石质量的要求；加工部门对矿石质量的要求；采矿方法的技术复杂程度；采矿方法的技术复杂程度；所需设备和材料的供应条件。所需设备和材料的供应条件。三、采矿方法选择及有关指标计算三、采矿方法选择及有关指标计算(一一)采矿方法选择采矿方法选择 由于影响采矿方法选择的因素很多，
19、当有几种技术由于影响采矿方法选择的因素很多，当有几种技术上可行的采矿方法可供选择时，非煤矿山目前也普遍采上可行的采矿方法可供选择时，非煤矿山目前也普遍采用方案比较法来优选采矿方法。用方案比较法来优选采矿方法。采矿方法技术经济比较常用的指标：采矿方法技术经济比较常用的指标：(1)(1)矿块生产能力，矿块生产能力，t/dt/d；(2)(2)采准工作量，采准工作量，m/ktm/kt；(3)(3)采矿工效，采矿工效，t/t/工班；工班；(4)(4)矿石损失率，；矿石损失率，；(5)(5)矿石贫化率，；矿石贫化率，；(6)(6)主要材料主要材料(坑木、水泥、炸药等）消耗，坑木、水泥、炸药等）消耗，Kg/
20、tKg/t或或m m3 3/t/t；(7)(7)采矿直接成本，元采矿直接成本，元t t。(二二)有关指标的计算有关指标的计算图图4-1 4-1 矿石损失与贫化过程示意图矿石损失与贫化过程示意图1 1矿石损失率与贫化率矿石损失率与贫化率矿石损失矿石损失矿床开采过程中造成矿石数量减少矿床开采过程中造成矿石数量减少的现象。的现象。矿石损失率矿石损失率矿床开采过程中矿床开采过程中损失的矿石量损失的矿石量与与工业储量工业储量的百分比。的百分比。矿石回收率矿石回收率采出的采出的纯矿石量纯矿石量与与工业储量工业储量的百的百分比分比矿石贫化矿石贫化矿床开采过程中矿石质量矿床开采过程中矿石质量(品位品位)降降低
21、的现象。低的现象。矿石贫化率矿石贫化率采出采出矿石品位降低矿石品位降低的百分率。的百分率。废石混入率废石混入率混入采出矿石中的混入采出矿石中的废石量废石量与与采出采出矿石量矿石量的百分比的百分比%1000QQq%100)1(QTaaaaq(1)(1)矿石损失率矿石损失率q q 直接法计算直接法计算从方程组中求出从方程组中求出Q Q，可导出，可导出q q的间接计算式的间接计算式RQQT0 0)(TaRaaQQ间接法计算间接法计算(2)(2)矿石回收率矿石回收率K qK1%100TR%100 aaaa%100aaa（3）废石混入率）废石混入率直接法计算直接法计算间接法计算间接法计算（4）矿石贫化率
22、）矿石贫化率%100QaTaE%100)1(QTE金属回收率金属回收率采出矿石中的采出矿石中的金属量金属量与与工业储量工业储量所含所含金属量的百分比，即金属量的百分比，即 （5）金属回收率）金属回收率E 1aa矿石损失原因降低矿石损失贫化的措施降低矿石损失贫化的措施 正确地选择适合于矿床赋存条件的开拓方法和采矿方法；确定合理的开采顺序；加强探矿工作和矿山企业管理工作；加强放矿管理工作；建立合理的工艺过程；有计划的回采矿柱及处理空区；建立粉矿回收制度；2 2采准工作量采准工作量矿块的采准工作量包括矿块的采准工作量包括掘进采准巷道掘进采准巷道和和切割切割巷道巷道的工作量，它是在的工作量，它是在定条
23、件下比较和衡量定条件下比较和衡量采矿方法优劣的又一重要指标。采准工作量可采矿方法优劣的又一重要指标。采准工作量可以用以用采准系数采准系数和和采准工作比重采准工作比重两种方法表示。两种方法表示。采准系数采准系数矿块每采出一千吨矿石所需掘进的采准矿块每采出一千吨矿石所需掘进的采准巷道与切割巷道米数巷道与切割巷道米数。10001TLK2 2采准工作量采准工作量采准工作比重采准工作比重矿块中掘进采准和切割巷道采出的矿块中掘进采准和切割巷道采出的矿石量与矿块采出矿石量的百分比矿石量与矿块采出矿石量的百分比。%100212TTTK 矿块采出矿石量T由四部分组成，按下式计算：T=T1+T2+T3+T4式中：
24、T1掘进采准巷道采出的矿石量，t；T2掘进切割巷道采出的矿石量，t；T3矿房回采采出的矿石量，t；T4矿柱回采采出的矿石量，t。采矿方法不同，需要掘进的采准，切割巷道的类型和数目也不同。采准系数采准系数和和采准工作比重采准工作比重都只是从某都只是从某一个侧面反映了矿块采准工作量大小一个侧面反映了矿块采准工作量大小 前者只反映了采准、切割巷道长度，前者只反映了采准、切割巷道长度，没有反映断面大小；没有反映断面大小；后者只反应了脉内采准、切割巷道，后者只反应了脉内采准、切割巷道，没有反映脉外采准、切割巷道。没有反映脉外采准、切割巷道。因此，必要时两个指标可以同时采因此，必要时两个指标可以同时采用，以求全面反映矿块的采淮工作量。用，以求全面反映矿块的采淮工作量。
