论金属矿床地下开采采矿方法称谓.pdf

S e r i e s No ． 4 0 4 F e b r u a r y 2 0 1 0 金 属 矿 山 ME T AL MI NE 总 第 4 04 期 2 0 1 0 年 第 2期 采 矿 工 程 论金 属矿 床地 下开 采采矿 方 法称谓 孙豁然 毛凤海 安 龙 李少辉 1 ． 东北大学 2 ． 凌钢股份北票保国铁矿有限公司 摘要采矿方法称谓的不当会给采矿专家和其它行业的专家造成理解上的困难 ， 进而导致判断的错误。因 此研究采矿方法的称谓， 提出称谓应该遵循的原则和促进称谓标准化具有重要的意义。论述了当前金属矿山地下 开采采矿方法称谓中存在着随意性 、 过时性和多义性等问题， 并在分析研究目前众多采矿方法称谓的基础上 ， 提出 了划分依据和规则， 并试图按回采高度等原则， 规范金属矿床地下开采采矿方法的称谓。该研究将对采矿科学的 发展具有一定的学术价值。 关键词金 属矿 山采矿 方法称谓 Di s c o u r s e u p o n t h e Ap p e l l a t i o n o f Un d e r g r o u n d Mi n i n g Me t h o d s i n M e t a l Mi n e S u n Hu o r a n Ma 0 F e n g h a i An Lo n g L i S h a o h u i 1 ． N o r t h e a s t e r n 妇 e r s i ￡ y ； 2 ． B a o g u o I r o n o fL i n g y u a n I r o nS t e e l C o ． L T D Ab s t r a c t T h e u n s u i t a b l e a p p e l l a t i o n o f mi n i n g me t h o d s w o u l d ma k e i t d i f fic u l t t o u n d e rst a n d b y p r o f e s s i o n a l a n d n o n p r ofe s s i o l a n p e r s o n n e l s ，a n d e v e n t o c a u s e mi s u n d e r s t a n d i n g ． T h e r e f o r e ，i t i s s i g n i fi c a n t t o d i s c u s s t h e a p p e l l a t i o n o f t h e mi n i n g me t h o d s ， a n d t o p u t f o r w a r d s t h e p r i n c i p l e s a n d s t a n d a r d i z a t i o n t h a t s h o u l d b e a b i d e d ． T h e p r o b l e ms s u c h a s r a n d o m n e s s ，o u t o f - d a t e a n d a mb i g u i t y i n t h e a p p e l l a t i o n o f u n d e r g r o u n d mi n i n g me t h o d s i n me t a l mi n e s we r e d i s c u s s e d． T h e rul e s a n d t h e r e u n d e r s w e r e p o s e d a c c o r d i n g t o a n aly z i n g t h e e x i s t i n g mi n i n g me t h o d s a md mi n i n g h e i g h t s ． T h e y wi l l b e u s e d t o s t a n d a r d i z e t h e a p p e l l a t i o n o f u n d e r g r o u n d mi n i n g me t h o d i n me t al mi n e s ． T h i s r e s e a r c h h a s a s e i e n t i f i c al v a l u e i n mi n i n g ． Ke y wo r d s Me t al Mi n e ，Mi n i n g me t h o d，Ap p e l l a t i o n 1 采矿方法称谓分类存在的问题 采矿方法是金属矿床地下开采的主要经济技术 问题之一。它反映了一个矿山的矿床赋存条件和工 艺水平与机械装备水平等。为了学习、 研究和学术 交流之便， 人们先后进行了繁多的采矿方法分类， 其 中比较有影响的是按矿石与围岩稳 固性 的差别及对 采场地压管理方法逐渐复杂 的次序进行分类 ， 力 图 通过采矿方法的称谓就能略知矿体的赋存条件、 装 备水平以及经济技术指标， 诸如采场生产能力、 采准 比、 台效、 贫化率、 损失率、 单耗等。至2 0世纪 7 O年 代 ， 以回采过程 中地压管理手段为划分依据 ， 进行地 下采矿方法分类已形成了人们的共识， 即三大类采 矿方法 空场采矿法、 崩落采矿法和充填采矿法。具 体反映在 金属矿床地下开采 、 采矿学 和 采矿 手册 及 采矿设计手册 地下开采部分， 其中 金属 矿床地下开采 、 采矿学 、 采矿手册 和 采矿设 计手册 的采矿方法分类如表 1～ 表 4所示。 表 1 金属矿床地下开采 采矿方法分类 孙豁然 1 9 4 4 一 ， 男 ， 东北 大学 资源学 院教 授 ， 博士生 导师 ， 1 1 0 0 0 4 辽宁省沈阳市东北大学 2 6 5 信箱。 1 3 总第 4 0 4期 金 属 矿 山 2 0 1 0年第 2期 表2 采矿学 采矿方法分类 表 3 采矿手册 采矿方法分类 1 4 表4 采矿设计手册 采矿方法分类 分层 单 层 自 空空场 然 法 支场 法坌 法 阶段 空场法 分层 单 层 崩落 崩崩 法 落落分 段 法法 崩落法 人 工 支 撑 法 阶段 崩落法 分层 单层 充填法 充 分段 填 充填法 全 面 采 矿 法 ； 蔷 墓 房柱采矿法 留 矿 采 矿 法 ； 鬟 善 享 分段采 矿法 爆力运矿采矿法 阶 段 矿 房 法 ； 鬈 1 长臂崩落法 壁式崩落法 2 短臂崩落法 3 进路崩落法 分 层 崩 落 法 詈 盖 雾 蓍 法 无底柱 分段崩落法 2 高 崩落法 有底柱分段崩落法 阶段强制崩落法 2 法 阶段 自然崩落法 上 向分层充填法 下 向进路充填法 点柱分层充填法 下 向分层充填法 壁式充填法 分 器 充 埴 法 分段空场嗣后充填法 一 阶段 阶段空场嗣后充填法 充填 VC R嗣后 充填法 留矿采矿嗣后充填法 房柱采矿嗣后充填法 支柱法 方框支柱、 横撑支柱法 由此采矿方法称谓的分类已经日臻完善， 但是 对比不同版本的分类方法之后就会 发现 ， 目前采矿 方法称谓的分类还存在诸多问题 。 称谓划分存在 随意性。由表 1一表 4可见采矿 方法的组别均是按照 回采地压管理方法进行分类 的 ， 但是表 1～表 3的组别和采矿方法分类 的称谓 划分却很混乱， 存在随意性。比如表 1 ～表 3中空 场采矿法的“ 分段矿房 法” 、 “ 留矿采矿法 阶段 出 矿 ” 和“ 阶段矿房法” 是以出矿方式来划分 的， 而其 余采矿方法的划分依据却是房柱的形式， 没有统一 的划分依据； 在崩落采矿法的分类称谓中， 表 2一 表 4均采用诸如“ 分层” 、 “ 分段” 、 “ 阶段 ” 的字样 以示 孙豁然等 论金属矿床地下开采采矿方法称谓 2 0 1 0年第 2期 划分， 其依据是运输水平， 而表 1中的崩落采矿法的 分类却没有采用类似 的方法 ； 充填采矿法 的划分也 存在类似的问题 ， 表 1 按照充填 物的形态划分 ， 表 2 和表 3的划分依据 比较混乱 ， 表 4则纯粹按照出矿 运输水平进行分组。 1 组别与典 型方案重复 。其 中表 1～表 3中 “ 组别” 与“ 典型方案” 的称谓划分依据不够明显 ， 因 此在很大程度上出现了重名的问题 。而表 4采矿方 法称谓增加了一列以回采高度为依据进行的分类， 可以说有了进一步的完善， 但增加了“ 采矿方法名 称” 列和“ 采矿 方法主要分类 ” 列 的称谓 ， 这将易使 人不知是“ 名称 ” 下包含 “ 分类 ” 还是“ 分类” 下包括 “ 名称” 。同时 ， 该表依然存在着此两列称谓重名或 空缺的问题 。 2 有些采矿方法称谓过 时。特别是在上述经 典著作中称谓也有不尽合理之处， 如在表 1一 表 4 中均有“ 垂直深孔落矿阶段矿房法” 的称谓 ， 该称谓 欠妥。在 V C R法 出现 之前 ， 此法 的称谓还 是可 以 的， 因为当时还没有大规模效率高的垂直深孔钻机， 尽管炮孔非 9 0 。 左右， 但因钻孔排位是垂直工作面， 还不会引起人们的误会。而产生了 V C R法之后 ， 该 称谓就有 了两义性 ， 因其深孔是扇形布置并不 是所 有钻孔均为垂直 ， 相 比之下 ， 改为“ 深孔垂直落矿 阶 段矿房法” 更为合理 。再如现有的采用暂留矿 石作 为工作平台的全面采矿法， 有人称谓为“ 全面留矿 法” ， 就不如叫做“ 留矿全面法” 更直观 、 合理 。 3 某些采矿方法称谓错误。其 中以充填法最 为突出。众所周知， 充填法的特点是除充填体能支 撑本采场上下盘外 ， 主要还能形成工作底板或顶板。 而嗣后充填是处理采 空区的方法 ， 因此把它们混在 一 起称谓为某某嗣后充填法会造成概念上的错误。 4 称谓 越来 越 长。随着采 矿科 学 技术 的进 步， 采矿科学技术工作者在研究采矿方法称谓的过 程中， 不断提出新的称谓。排除极个别人为了实现 某种目的而故弄玄虚， 提出了新奇的、 非常规的采矿 方法称谓外 ， 人们往往希望通过 采矿方法称谓来 面 面俱到地反映采矿方法 的特点 ， 因此造成采矿方法 称谓越来越长 ， 重点不够突出 ， 难 以明了、 直观 了解 所应用的采矿方法的实质， 特别是在进行矿山环保、 安全和土地复垦评审等工作时， 采矿方法称谓的不 当会给采矿专家和其它行业的专家造成理解上的困 难 ， 进而导致判断 的错误。因此研究采矿方法 的称 谓 ， 提出称谓应该 遵循 的原则 和促进称谓标准化具 有重要的学术 和实用价值 。 2 采矿方法称谓划分的原则 采矿方法称谓应在尽可能全面反映采矿方法 自 身的结构特点， 如出矿方式、 回采顺序等， 开采对象 的赋存条件 ， 如倾角 、 厚度 和围岩物理力学性质 ， 矿 山装备技术条件和回收水平， 贫损指标等技术内容 的同时， 其称谓还要便于行业 内部的学 习、 讲授 、 学 术交流和行业之间的衔接 ， 如参与安全评价 、 环境评 价 、 土地复垦及资源开发利用方案的编写和审查等 。 目 前的采矿方法称谓分类的混乱导致在安全评价、 环境评价和土地复垦过程中曾多次遇到各种问题， 均需要花费较多时间来 理解 ， 特别是与其它领域交 流时， 遇到许多分歧和误解 ， 不利 于交 流， 难 以说服 相关领域的专家。一些很好的资源开发项目很难通 过 ， 因此迟迟得不到开发实施 ， 造成不必要损失。研 究采矿方法称谓的目的是将形式多样、 结构各异的 采矿方法进行科学化称谓 ， 称谓分类应该反 映采矿 过程最重要 的特征 。采矿方法称谓是在采矿方法分 类 的基础上进行的， 它要严 格地受采矿方法分类的 约束， 似乎不必引起人们的关注。但 目前的采矿方 法称谓五花八门 ， 让人眼花缭乱 ， 给后续工作带来不 必要的麻烦 。众所周知 以回采地压管理作为采矿方 法分类原则， 由于它仅仅反映了主要矛盾的主要方 面 ， 不能全面地反映采矿生产 的更多特征 。因此 ， 采 矿方法的具体特征要通过类下分组， 组下列出回采 方案来加 以补充。合理 的称谓分类方法 ， 首先要能 够反映同类采矿方法的共 同特征 ， 其次辅 以采矿方 法的结构特点 、 回采工艺说明等。其称谓划分应遵 守以下基本原则 1 大聚类原则 。依然采 用类别 、 组别和典 型 方案称谓 3个层次。尽管 以下 尚可有更多的分类层 次 ， 比如说上向水平分层充填法可细分为上 向水平 分层胶结充填法 、 上 向水平分层尾砂充填法等。如 再增加一列就会有组别一 、 组别二等层次 ， 而且有的 组别过少 ， 或重名或空 白 ， 难以统一 ， 根据大聚类原 则 ， 不再细分 。 2 回采高度原则 。回采 高度原则 ， 即按照 回 采高度命名不同的采矿方法。在按照回采高度划分 采矿方法时， 一般划分为三种 分层、 分段和阶段。 此处不再有单层的提法， 因单层是分层的特例， 只有 一 层 罢 了。 在基本遵从上述原则 的基础上 ， 适 当采用 以下 原则进行补充 总第4 0 4期 金 砖 2 0 1 0年 第2期 1 采场结构和落矿方式原则。采场结构参数 要根据矿体赋存条件、 矿岩物理力学性质和机械装 备水平等因素来确定， 因此采场结构参数千变万化， 很难不分轻重地、 面面俱到地反映出来 ， 而多是以底 部结构或顶部控制方法来说明， 如平底、 底盘漏斗 等。此外， 为突出其特点也可把落矿方式加以补充 称谓， 如水平、 垂直落矿等。 2 机械装备原则。采场回采主要是破、 装、 运 、 支等环节 ， 为体现采矿方法的先进性应把上述环 节 中的机械化水平在采矿方法称谓 中反映出来。由 于装运过程的机械装备往往通过底部结构原则能反 映出来， 故一般可在采矿方法称谓中把穿孔装备的 成果体现出来， 如深孔、 中深孔等。 3 采矿方法称谓的标准化 按照以上分类原则将目前金属矿床地下开采使 用较多的采矿方法称谓于表 5 。 表 S 采矿方法称谓标准 1 6 续表 5 3 ． 1 几点说明 1 采矿方法称谓要做到包罗万象 ， 严格按照 规则去划分， 做到严格的界限清楚是很难完成的。 由于金属矿山的赋存条件与开采技术的复杂性不可 避免地出现一些交叉 。特别是矿业经过了一个漫长 的发展过程， 其装备水平 、 技术是逐步发展起来的， 因此人们长时间习惯的称谓还是要保 留的， 如空场 法的分组组别中基本上没有把分层的称谓体现出来 如全面法、 房柱法等， 不必要称为分层房柱法， 分层 全 面法 。 2 按分类 原则 ， 尽管浅孔 留矿法 的 2 ／ 3矿量 是 由底部结构放 出的 ， 且其底部结构一般布置在阶 段水平上 ， 但根据上述划分原则及第次关系， 故将其 归于分层组别里。 孙豁 然等 论金属矿床地下开采采矿方法称谓 2 0 1 0年 第 2期 3 原充填法中分段、 阶段充填法等普遍存在 着嗣后充填的提法 。如前所述 ， 嗣后充填的本意是 空场法处理采空区的方法， 其特点是在空区形成一 段时间后为克服原采空区的应力集 中， 而采取 的处 理空区的手段 。而 目前阶段充填法 、 高阶段 大直径 深孔崩矿充填法等的充填体虽不能支撑回采采场的 上下盘并形成 回采采场的工作底板或顶板 ， 但其 能 为相邻回采采场的上下盘起到一定支撑作用并形成 人工间柱 ， 为二步 回采创 造条件 ， 故称为 阶段充填 法、 高阶段大直径深孔崩矿充填法等。而嗣后充填 是专指采空区处理 的方法 ， 在采 矿方法 中缺少 时间 的概念 ， 故在采矿方法称 谓 中不再 有嗣后 的提法。 此外 ， 目前 阶段充填法 、 高阶段大直径深孔崩矿充填 法等已根据充填法的需要来确定矿房、 矿柱规格， 并 连续 回采 ， 统称为分一二步 回采 ， 而不再像标准空场 法的矿房、 矿柱的尺寸差别那么大了。 3 ． 2 采矿方法称谓标准表的特点 1 生产经济技术指标相近。科学合理的采矿 方法的称谓应该能够反映 出机械装备水平、 矿石 的 贫化率和损失率等主要生产经济技术指标。三大类 采矿方法的同组别生产经济技术指标相近， 人们能 够方便地根据不同的经济预算选择不同的采矿方 法。特别在 目 前的经济技术装备条件下， 人们不再 可能将浅孔留矿法应用于厚大矿体。 2 安全生产条件相近。矿体的生产安全条件 主要是指矿体和围岩的稳 固性 、 解理 、 裂隙等物理力 学性质 ， 三大类采矿方法 的同组别生产安全条件相 近， 人们能够方便地根据不 同的生产安全条件选择 不同的采矿方法 。 4 结语 综上所述 和表 5可知 ， 在 以采场地压管理手段 为依据将地下采矿方法分为三大类的前提下， 再按 回采高度进行分类 ， 辅以采矿结构 和落矿方式来称 谓采矿方法具有以下显著的特点 1 采矿方法称谓分类中除隐含了使用三大类 采矿方法的矿体总体的赋存条件外 如地表矿体的 稳固性等 ， 还体现了矿体的倾角厚度等赋存条件， 如分层的要么是厚度不大 ， 要么即是倾角较小 。 2 按其生产经济技术指标来讲 分层 的生产能 力要 比分段的生产能力小 ， 分段 的生产能力要 比阶 段的生产 能力小。分层 的机 械装备水平要 比分段 低， 分段的机械装备水平要比阶段低。 3 开采条件采用分层 的开采条件要 比分段 的 差 ， 分段的要 比阶段的差 。 随着高新技术和装 备水平 的不断发展 ， 以及开 采对象的复杂化 ， 新 的采矿方法称谓可能不断地增 加新的内涵。但在学术交流和现场考察中不断地听 到一些技术人员特别是 比较有影响的技术人员把 回 采过程和后期处理混成一团， 甚至提出了空场崩落 充填法 ， 其依据是先将采场采空后 ， 崩落 了顶 、 间柱 ， 崩落的岩石把空区充填上 ， 故称之 为空场崩落充填 法 。笔者深知采矿方法称谓划分 的复杂性 ， 曾求教 于于润仓院士， 尽管他教诲于“ 徒劳无益” ， 但面对 采矿方法称谓的混乱性 ， 还是撰写了本论文 ， 观点难 免有错 ， 特供同行探讨 ， 以飨读者。 参考文献 [ 1 ] 解世俊 ．金属 矿 床地 下 开采 [ M] ．j E 京 冶金 工业 出版社 ， 2 0 0 6 ． [ 2] 王青 ， 史维祥 ．采矿学[ M] ．北京 冶金工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 3 ] 解世俊 ．采矿手册 [ M] ．第四卷 ． 北京 冶金工业 出版社， 1 9 9 0 ． 收 稿 日期2 0 0 9 1 0 - 2 0 信息苑 广西探明最大硫铁矿 近日， 一个探明资源量最大的煤系硫铁矿矿床广西 采， 矿石十分易选。该矿山资源的综合利用潜力很大， 只要 凤山县福家坡矿区硫铁矿在南宁通过了专家的评审。目前， 矿山开发设计合理 ， 有望实现绿色环保的无排放生产。如果 这个大型矿床已探明硫铁矿资源量近 1亿 t ， 超过了广西之 采取采、 选 、 冶、 尾矿综合利用等深加工一体化的综合开发思 前已探明的硫铁矿资源量的总和。这标志着广西开展大规 路， 可打造成广西西部重要 的矿一冶一化工基地， 综合开发 模地质找矿工作又取得了新的突破。 利用的潜在经济价值在 2 0 0 0亿元以上。据悉， 矿山开发企 福家坡矿区位于凤山县西南部中亭乡先锋屯一平乐乡 业已邀请国内从事铝土矿、 硅铝酸盐矿物、 锐钛矿等研究与 那兰屯一带 ， 面积 6 3 ． 2 3 k m 。硫铁矿矿层主要沿福家坡一 开发处于领先地位的大学及科研院所就福家坡硫铁矿选矿 江坪一那兰一带的二叠系茅E l 组和合山组之间平行不整合 尾矿开发利用的途径进行研究攻关， 目前在技术上已取得了 面出露 ， 硫铁矿矿体赋存于合山组底部 ， 含矿层地表出露长 实质性突破， 现正筹备开展选矿尾矿实验室流程扩大试验， 度达 3 0 k m。专家指出， 广西凤山县福家坡硫铁矿属我国新 对铝、 硅 、 钛的综合利用进行技术经济评价， 使矿山开发实现 发现的大型煤系沉积型硫铁矿床。矿床中矿体厚度大且易 无排放生产。 h t t p ／ ／ w w w ． x k x m． c o m 2 0 1 0 - 0 1 1 1