地下采矿方法的分类.pdf

南 非的比勒 陀利亚 P r e t o r i a 大学 和荷 兰的 D e l f t 工业大学对房柱法及其类似 采矿 方法的选择进行了专项研 究。在该项研 究工 作中随时需要参考地下采矿方法 的通用分类 法 。然而， 在确定以何种分类法作为参 考标 准时， 却遇到了难题 。在过去的四十多年中， 至少有十敦位不同的论文作者认识到制订此 通用分类法的必要性 ， 并且发表了一些 有助 于完善通用分类法 的设想。本文作者认为， 现在应是我们以更加全新的眼光来看待这一 问题的时候了。 分 类 万 法 二十世纪， 尤其是在其后半叶， 人们曾作 过几次尝试， 试图制订 出一套适合地下采矿 方法分类的分类体 系。早期的一些作者， 将 煤矿采矿法和金属矿采矿法与其它非煤矿山 采矿法明显地区分开来。如图 1所示， 将煤 矿采矿法分为柱式采矿法和长壁式采矿法 ； 而将金属矿山与其它非煤矿山的采矿法划分 成五种以上的类型． 他们是 空场法、 充填法、 留矿法、 崩落法 和一种 以上的其他方法。分 段采矿法和留矿柱的采矿法一并划归空场法 的范畴。但方框支架采矿法既未 单独划为术 支护采矿法类型， 也未与采用术支护和 或 充填体 支护的分层 充填采矿法 划归 同一类 型。在 另两 份有 影 响的 资料 中． 作 者根 据 1 9 3 6年美国矿业局公布 的分类法 如图 2所 示 整理了一套采矿方法分类法， 并就此提 出 将煤矿采矿法单独分类。另外一位作者不同 世界采 快报蓖 1 ， 卷1 9 9 7 年茸 1 6 期总第4 2 7期 意将他列出的 1 4种采矿方法 包括三种联台 采矿法和一种变型采 矿方法 另外分类。他 的解释是， 任何一种采矿方法都可以根据 三 个独立的特征 即 回采方式、 支护种类以及回 采顺序加以描述。因此没有必要将它们牵强 地再去划分类型。 酷 _ 唯日 r i E i A ■ 触■* 撇■■女 围 I 早期的地下采矿法分娄【 1 9 6 6 年I ； 王 前】 r 自 i躲r r ％采r女 生*幕r It r 采 n r 曩 r 圈2 非爆矿山地下采矿方法传统分粪法 根据美国矿业局分娄法划 分。 1 9 3 6年～1 9 7 3年 近年来的文献有意不再将非媒 采矿方法 与煤矿采矿方法 区分开 来。他们通常倾向于 前 面提 到 的采 矿方法 分 类体 系， 该 法是 在 1 9 3 6年美国矿业 局公布 的分类方法的基础 上， 根据各类采矿方法所采用的支护类型， 将 其划分为三大类。这三大类型 如图 3所示 是 第一种为依靠 自然支撑 或具有 自撑式 回 采工作面的采矿方法， 该法几 乎不需人工支 护 ； 第二种是完全依靠人工支护的采矿法 ； 第 三种为崩落法。自然支撑或自撑式采矿法通 常至少包括房柱法 和分段采矿法 ； 人工支护 l 3 维普资讯 采矿法这一类则往往至少 由木支柱采矿法和 分层充填采矿法两种方法组成， 而崩落法 一 般分为分段崩落法和矿块崩落法。 自 女 1 i 赢 t 德焉 蕊 B 围 3 最近的地下采矿方法分类 【 1 9 7 3 年 后 意见分歧 许多作者 尤其是近年来的作者 在决定 一 些人们所熟悉的采矿方法应归属于哪一类 时， 存在着严重的意见分岐。一些人认为留 矿法属于人工支护方法这 一类， 而 另～些 人 则认为它应归属于自撑式或无支护采矿法这 一 类； 长壁式采矿法在一些人看来应归属于 人工支护采矿法， 另一些人则认为它属于崩 落采矿法。无一例外的是， 没有哪一种分类 法将垂 直深孔球形药包后退式 落矿采矿法 v 法 列为一 种单独的采矿法。若有提 到的话， 也是将 VC R法作 为分段法的一种 变形方案。尽管在早期的出版物中， 有位作 者确 实将 VC R法作 为一种 独立 的采矿 方 法， 而另外一位作者也提到过将其作为一种 独立方法对待的可能性。一些作者将房柱法 与留矿柱的全面采矿法或房柱式采矿方法明 确地区分开来， 而另外一些人则认 为它 们都 是同一方法的不同变型方案。 另外一种令人感兴趣的不同意见是关于 薄矿脉空场采矿法， 该法通常在开采厚度不 大的层状硬岩矿床时采用 不论是沉积矿床 还是火成矿床 ． 通常采用术支护以延缓顶板 的位移与垮落， 然而， 倘若要 留矿柱的话， 通 常也主要是用作局部支护。这种方法的典型 范例可在当今南非的金矿 山和铂矿山的开采 中看到， 且曾在康沃尔 C o mw a 1 州的锡矿和 密执安州 Mi c h i g a n 的层状铜矿床的开采中 采用过。与现在相 比， 早期 的出版物对 薄矿 1 4 弥空场采矿法更为关注。常常称其为下向或 上向梯段式回采 的空场采矿法， 或者干脆 称 为下向或上 向台阶采矿法。现 在， 人们一般 称之为横撑支柱采矿法 特别是在指上向回 采B e ， 且将它看作人工支护采矿法或者和留 矿柱的空场采矿法与分段采矿法， 一并看作 自撑式 采矿 法。这种 采矿法也有别的命名， 当称作全面法和下向、 上向梯段式 回采 的空 场采矿法时， 将它划为次级采矿方法。当视 其为由房柱式采矿法演变而来的全面采矿法 或急倾斜采场中由分段采矿法演变而成的下 向或上向梯段式 回采的采 矿法时。 则将 它归 入自撑式采 矿法这一类。早期的一位作者从 上面最后 一个观点 中受到 启发， 他认为 可以 将分段采矿法简单地当作是上 向梯段式采矿 法的一种变形方法 。相对于煤矿的长壁式采 矿法而言， 有三位作者甚至将 由薄 矿弥空场 采矿法演化而成的长壁式采矿法看作是崩落 法的一种。与该观点相反 ， 此同一变形 方法 近年来更多的是划为房柱式采矿法， 这 仍然 有诸多的争论余地。 新 的偿 试 由上可知， 二十世纪尽管有十 多位作者 认识到需要有一种能被人们普遍接受的地下 采矿方法分类体系， 但它至今仍未出现。如 上所述， 有一种主要根据不同的支护方式而 简单地将采矿方法划分成三个类 型的分支分 类法i ， 它不可避 免地 会导致分 类时的不确定 性和严重的意见分歧。因此， 它不能贴切地 反映各采矿方法之间的关 系。或许采用下面 这种三维表示法可以更好地反映这种关系， 它也是主要根据支护方式进行分类的． 但允 许三种支护方式 自然支护 、 人工支护和 顶板崩落在三维正交轴上同时存在。所有常 见的采矿方法因此都可以按这个准则进行分 类。具体情况如图 4所示。 如果图 4中的所有单元都能填满， 那它 就会有一个 十分 令人满意 的结果。遗憾 的 世界采矿快报簟 1 3蜷I 9 9 7 年翦 l 6 期总翦 4 2 7 期 维普资讯 是， 它还有七个空单元， 这就令人怀疑这种三 维表示法是否有真正的涵义。为了建立一种 更具代表性的三大类分 支分类法， 象支护方 式这样需严格遵循 的第一准则不得不放弃， 对于那些虽然简洁但模棱两可的术语也必须 这样做。更为直观或实用的方法或许是将那 些经验丰富的矿工感觉上相近的采矿法划为 一 类． 而不是 和传统作法一样 着手于基本 特征的相互 比较。例如， 煤矿的长壁式开采 法可以所谓正确地划于崩落法这一类， 实际 上它是一种严重依赖人工支护的方法。但从 实际而言， 根据矿工的观点， 它或许与其它的 煤矿采矿法有更多的共同点， 而不是 我们所 说的其它崩落法 如分段崩落法 或者其它的 人工支护采矿法 如水 平分 层充填 采矿法 。 同样， 分段采矿法也许 可以正确地看作是 自 然支护空场采矿法 的一种形式， 但实际上与 房柱法、 留矿柱的全面法或下 向梯段式回采 的空场法相 比， 它与分段崩落法有更多的共 同点 。 极步或者不依较矿桂支撑 坚固 永久性矿柱支撑 图 4 D e lf t 工业大学三维示倒 根据三种支护方式进行的地下采矿方法的韧步讣娄法 推 荐 的 分 类 方 法 差 嚣 基于前 面提及 的经验， 通过对 原有分 类 分为三大类型。 法的修正， 人们制订 了一套地下 采矿 方法的 1 通常要求大面积采用永久性大量 充 修订分类体系。如图 5 D e l f t 工业大学所建议 填或框架式 充填的采矿方法 。他们可细分为 世界禁矿快报薷 l 3 卷1 9 9 7 年薷 l 6 期总第 4 2 7 期 维普资讯 术支架充填采矿法 如方框支架采矿法及其 相关采矿法 和大量 充填 或分层充填 采矿 法， 其中包括下向水平分层充填采矿法 他 们仅 只包括那些必须从别处运入充填料的采 矿方法。因此， 既使采场放 空之后采用了废 石充填， 且依靠 留矿堆产生临时支护的 留矿 法在此 特别排除在外。同理， 采空区嗣后充 填的分 段采矿法 也不计在内。相反地， 倘若 采场充填是该采矿法的重要工序而使该法产 生显著变型 例如， 相对于采场矿石运搬方式 而言 ， 则此变型方案应归人此类。水平分段 充填采矿法即属于该范畴。由于采场内的围 岩 与搬运充填料相比 用于废石充填支护采 场． 自然支撑削壁充填 法及其类似方 法则不 属此类。如若考虑到准确应用与理解的需 要， 或许将此类采矿方法更加简明地定义为 “ 充填类采矿方法” 更好。至于框架式充填采 矿法则仅指采用问歇充填或连续梅筑框架的 采矿方法 如方框支架充填采矿法 。采用其 他支撑结构． 诸如木支柱、 横撑支柱、 填石或 不填石密集支柱、 拱形钢支架和木垛与混凝 土柱的采矿方法不属于框架式充填 采矿法． 他们大多效属于第三大类。 器 篙 茹 量 把 情 t I| | 吐 ≈ ■ H 景 r ■ 夥 r 量 _ 期 蝴■ ■ 卑 ● ■ ‘ 性 【 树 剡 剩睽 幕r 矬 lI [ I恍 l - 瘴巍禾 r 挑 _ f r c ■ ， * J z , t 月ti ■ , t m e m ●l 懈 鞠}■督 r ● 衄 秉t ■* r 搿 ‘ 嚣 聃髑 ■ 螂 日r Rt t a l ta r r № 田 5 D I f t 工业太学建议 的地下采矿方法新分娄法 2 通常基本上应用于急倾斜采场 的其 他采矿方法。他们可细分 为急倾斜采场类崩 落法和急倾斜采场类非崩落 或支撑式 采矿 法． 仅只包括那些通 常主要以急倾斜采场为 1 6 特征的采矿方法。对于另外两大类 中的急倾 斜采场类变型采矿方法． 诸如急倾斜矿脉分 层充填采矿法 该法为第 一大类采矿方法的 重要类型 、 煤矿急倾斜矿层长壁式采矿法和 急倾斜矿脉 上向横撑支柱采矿法。 考虑到后 两种方法同样适用于缓倾斜矿体， 故 明确地 将其排除在外。如果想要十分谨慎地加以应 用的话． “ 急愤斜采场类采矿方法” 也许是定 义该类采矿方法的较为准确、 简短的术语。 3 通常应用于层状 地质条件但不属于 前两大类的采矿方法。他们不要求严格局限 于层状地质条件， 包括了崩落法与非崩落法 的变型方案。层状地质条件系指沉积、 火成 与变质成因的层状矿床。该类采矿方法可细 分为三个子类， 其中两个子类 为房柱法 不管 是否煤矿山也不管是 否回收矿 柱 和煤 矿长 壁式采矿法。煤矿短壁式采矿法可视为与煤 矿长壁式采矿法同类。第三个子类为应用于 金矿脉或铂矿脉的空场类采矿法 含硬岩矿 山长壁式采矿法 ， 且包括上向梯段式采矿 法、 下向梯段式采矿法和全面采矿法变型方 案， 而不管其是 否留矿柱 如房间矿柱 。同 样出于谨慎应用的考虑， 此大类采矿法可采 用“ 层状矿床类采矿方法 这一简明术语。 建 议 在此建议将图 5所示的分类法作为一种 崩较好反映不同地下采矿方法之间相互关系 的表达形式 我们认为它不但构成丁一个总 的参照系， 而且适台于用作不同水平采矿专 业课程教学的纲要。受到参观南非某煤矿而 激发起来的兴趣 的影响， D e 1 f l 工业大学如今 采甩了逸一分类 法。他们认 为， 这种分类法 可以更加准确地辩识层状矿床的开采方法和 某些可能令人迷惑难解的地方． 从而能够对 某些选用的采矿方法及其内在联系有一个更 为清渐的了锵。 欢迎大家对此发表意见。． ． ’ 潘冬 蒋志明 世 界 采 接 报 _ ’ _ 1 年 蠢 ‘ 期 总 筹 “ 期 维普资讯