[关键词] 金属矿山 地下开采 采矿方法
中图分类号：F407.4
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随着矿山开采业技术的不断进步，国际与国内进行金属矿山地下开采的工艺技术也有着新的突破与发展，不断向着开采效率高、机械化程度高和回采率高的程度发展，在矿产开采现场的综合生产能力以及劳动生产率都出现了较大幅度的提升，贫化指标与损失指标都出现了较大幅度的减小，为了在金属矿山地下开采采矿中选择最为合适的采矿方法，制定出最为合适的工艺流程，本文中对近年来我国金属矿山地下开采采用的主要采矿方法进行了分析研究。
一、常见金属矿山地下开采采矿方法
采矿方法指的是如何通过安全、经济的手段把位于矿块、矿柱以及矿房内的矿石开采出来的方法，主要包括对矿块进行的采准切割、矿石的回采以及对采空区的处理等多个方面的工作。
依照在对矿石进行回采过程中对采场进行管理的方法的差异，金属与非金属矿山的地下开采方法基本有以下几种类型。
1. 空场采矿法。这种采矿方法的主要特点就是在进行回采的过程当中，对采空区采用暂时留存或者是永久留存的矿柱进行技术性的支撑加固，采空区始终处于一种空着的状态。根据矿壁与矿块表现出来的实际结构差异以及进行回采作业的工作特点，该采矿法又能够划分成全面采矿方法、阶段性矿房采矿方法以及房柱采矿方法。
2. 崩落采矿法。这种采矿方法是通过崩落围岩的办法来使地压管理得到实现的采矿方法，也就是在崩落矿石的过程中，通过强制或者是自然的方式把围岩崩落以用来填充采空区域，通过这种方法来实现对地压的管理与控制。该采矿方法的特点就是在矿石陆续采出之后，通过有计划、有步骤的方式利用崩落的矿体中存在的上下盘岩石以及覆盖岩层来对采空区进行合理的填充，通过这种方法及时地实现对采空区地压的控制，妥善地处理好采空区，通常情况下是在矿体围岩处于一种不稳定的状态、地表情况可以承受陷落的情况下采用该种采矿方法。具体的方法包括单层、分层、分段以及阶段性崩落法。
3. 留矿采矿法。这种采矿方法是把采下的很大一部分矿石暂时留存在矿房中，采矿工人以矿石堆为作业地点进行工作，主要的开采对象是矿石及其围岩都比较稳定的中厚与急倾斜薄矿体。该采矿方法的特点就是在进行回采的过程当中，在采空区的位置暂时放置一些开采出来的矿石，借助这些矿石配合采空区的矿柱对采空区形成支撑作用，通常是在矿石条件比较稳定，不容易出现氧化、自燃以及粘连现象，且矿体的围岩情况比较稳定的情况下采用。
4.充填采矿法。这种采矿方法是在回采工作面逐步进行推进的过程中，通过填充料对矿体采空区域进行填充的一种采矿方法。它的主要特点是进行回采的过程中，矿体采空区域依靠其内部填充的充填材料、支柱以及两者配合而出现的人工支撑体对采空区进行支撑。这种采矿方法通常应用于开发具有较高价值矿石、具有较高回收率要求的矿石、能够较方便的获取充填料、地表不能够出现陷落情况以及地质情况较为复杂特殊的矿体。
从具体的统计数据来看，目前铁矿山地下开采主要仍把崩落采矿法作为主要的采矿方法，有色金属与黄金矿体的地下开采则以充填采矿法以及空场采矿法作为主要方法。
二、对采矿方法以及技术产生影响的主要因素
对采矿方法的合理选择指的是能够根据实际的地质条件，提高对矿山开采工作进行安全管理的力度，尽量降低人员伤亡事故的出现。要根据实际情况合理的选择合适的采矿方法，制定出适合当前的工艺流程，要做到这些，必要依据当前开采矿体的具体规模、价值以及赋存的具体条件来进行详细的研究，从而系统的掌握矿山地下开采的具体技术条件。
1. 金属矿山工程地质条件以及矿石的物理力学特征
金属矿山工程地质条件以及矿石的物理力学特征能够较为完整的反映出矿石岩体整体的稳定性。它能够对采矿现场的构成要素以及地压管理中包含的重要元素产生直接的影响，对采矿方案的确定以及采矿工艺的确定发挥非常重要的作用。
具体的工程地质条件主要有矿山岩体的结构、具体的岩性分布情况、破碎带的位置、断层情况、节理情况、裂隙的分布情况以及地下水的情况等等。矿体的物理力学特征主要有容重情况、实际抗拉强度值、实际抗剪强度值、空隙程度、产生声波的实际传播速度、单轴与三轴的具体抗压强度以及强度条件等等。
2. 地应力状态
这里提到的地应力指的是导致地下采矿结构以及采矿岩体出现变形以及被破坏的最为根本的一种作用力。可以说，只要在掌握了金属矿山开采工程地区的具体地应力情况之后，才能够对矿山区域整体的分布有完整的认识，确定出适合当前工程条件的矿山开采方法，通过技术观测，确定出金属矿山采场以及巷道的最合理的断面形状与尺寸、矿体开挖的具体步骤、进行支护的具体形式、支护结构的具体参数以及形成支护时间等等，在确保围岩具有稳定性的前提下，极可能多的提高矿石的开采量，增加矿山开采的经济效益与收益。例如根据物理学上的弹性力学理论，矿山采场与巷道的最为理想的形状是由四周应力集中在一起形成的一种现象，最合理的断面形状呈现为椭圆，并且该椭圆形在位于垂直与水平两个方向上的两个半轴具有的长度的比值应该等同于断面水平方向的应力与垂直方向的应力的比值。在这种条件下，矿体的采场及巷道周边位置处于一种均匀等压力的状况之下，可以说这是最为稳定的一种受力状态。此外，在确定出矿体采场以及巷道具体的走向之后，同样要考虑地应力最好的走向应该同最大主应力所处的方向相平行。此外，在实际的采矿工作中，采场及巷道具体走向以及断面具体形状的选择仍要与工程需求相结合，并综合考虑经济性以及其他方面的条件。
3. 矿体的具体种类与质量
金属矿的种类主要有三种，第一种黑色金属矿，主要代表有铁矿等；第二种是有色金属矿，主要代表有铜、铅、锌、钨、钼、铝、镍等；第三种是贵金属矿（主要代表有金、银等）与铀矿。因为铁矿的价值相对比较低，通常情况下只能选择露天开采的方法，即便因为矿体埋藏过深需要进行地下开采，这时候也只能采取空场采矿法或崩落采矿法。如果通过胶结充填法进行铁矿的开采，那么所产生充填与回采成本可能比矿石自身的价值还要高，从经济角度来讲是不可行的。相反，在进行有色金属矿山以及贵重金属矿山的开采工作时，则很多采用了充填开采法，通过这种采矿方法才能尽可能的降低矿石的贫化率与损失率，这主要是因为有色金属矿与贵重金属矿自身所具备的价值已经远远超过了进行充填的成本。此外，还要看金属矿石的质量，不仅要看矿石品位的高低，还要看矿石杂质的数量。
4. 矿体赋存的环境与状况
这里所提到的矿体的赋存环境指的是矿体同围岩的具体接触情况、稳定情况与具体的埋藏深度。
金属矿体的埋藏深度同矿体具体的赋存条件有着非常巨大的关系，通常情况下，在矿体埋藏深度不断增加的情况下，矿体与围岩的破碎程度会越来越严重，同样，其具有的稳定性也会不断降低，再加上越深的位置地应力越大、温度越高，工作面以及通风条件都在不断的恶化，导致了开采困难程度出现了很大的提高。这些实际情况全部对处于较深位置开采设计的通风降温、减小生产的成本以及控制地压等各个方面提出了更为严峻的要求。
矿体的具体赋存情况有矿体的具体厚度与倾向。可以说，厚度和倾向不相同的矿体选择的开采方法以及布置的采场都是有差异的。例如针对厚底很小的矿脉，进行采矿方法选择时要尤其关注矿石方面的变化情况。而针对厚度中上的矿体，进行采矿方法的选择时要保证能够提升矿石开采的力度与矿厂的实际生产能力，并使机械化作业方便展开。金属矿体的厚度存在差别，进行采场布置方式的选择时同样存在差异，通常情况下，针对厚底较低的矿体，采场一般沿着矿体的走向方向进行布置，而针对厚度较大的矿体，进行采场布置时一般垂直走向方向进行布置，这是由于厚矿体的最大应力通常是一种垂直走向，所以采场进行垂直方向的布置，这样就保证了采场长轴所呈现的方向同最大应力所呈现的方向是相同的，这样有利于矿体采场的稳定。
5. 矿山地下开采的技术条件与经济指标
（1） 矿山地下开采的技术条件
首先，环境条件，例如地表能不能允许塌陷情况出现，如果允许塌陷，那么就可以采取崩落采矿法；如果不允许塌陷，那么就可以采取充填采矿法或空场采矿法。矿体开采的具体技术装备条件以及材料的供应情况会对采矿方法的整个过程产生直接的制约作用，进而对采矿工艺具体实施过程产生影响，影响矿石开采设计优化目标的顺利实现。所以金属矿山的开采设计当中需要根据具体的技术条件与材料实际供应状况做出最为合理的矿体采矿方案。最后，技术管理的具体水平条件。当前技术管理的实际水平能不能符合采矿方法规定的技术管理的具体水平对能不能达到矿体采矿方法中所列出的目标有着非常大的关系。例如针对规模中小型的矿山、地方性的矿山，进行开采方法的选择时应注重选择技术上简单，能方便工人掌握，以及方便管理的矿体开采方法。长时间的时间证明：要做好一个金属矿山，不但要靠技术，也要靠管理，两者都很重要，缺一不可。因此，努力提升当前矿山开采的技术管理水平，毫无疑问的已经成为了实现金属矿山进行设计优化的最为关键的一个环节。
（2）经济指标
矿山开采的经济指标主要有：采场的实际生产能力，金属矿石的贫化率与损失率，采矿工人及矿区机械设备的劳动生产率，材料的消耗以及矿石的具体成本。经济指标的差异将决定矿体开采方法与工艺的差异。
总结：
在矿山开采业技术不断进步的过程中，国际与国内进行金属矿山地下开采的工艺技术也有着新的突破与发展，不断向着开采效率高、机械化程度高和回采率高的程度发展，在矿产开采现场的综合生产能力以及劳动生产率都出现了较大幅度的提升，贫化指标与损失指标都出现了较大幅度的减小。本文介绍了四种我国金属矿山常用的地下采矿方法：空场采矿法、崩落采矿法、留矿采矿法、充填采矿法，并重点从金属矿体的整体规模、价值、赋存的具体条件与状况等几个方面来进行分析，希望对大家有所帮助。
参考文献：
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关键词：地下开采 采矿方法 石灰石矿
一、地下开采采矿方法影响因素和选择
1.影响采矿方法选择的因素分析
影响石灰石地下矿山采矿方法选择的关键因素主要有：矿区石灰石资源地质情况，比如矿体厚度、倾角、矿岩稳固性等；市场销售价格对生产成本的限制；采掘工人技术水平对采矿方法选择的影响；采矿作业的安全性、对环境的影响等等。
2.矿区石灰石地下开采采矿方法的选择
按照采矿过程中的地压管理方式，地下开采采矿方法分为空场法、充填法与崩落法三大类。
由于充填法采矿后需要对空区进行充填，而充填作业需要建立相应的充填系统；相对而言，充填系统投资较大，采矿成本较高，而石灰石属于低价值矿产，其售价低，故在石灰石地下开采矿山应用充填法进行采矿是不经济合理的。
崩落法采矿大多应用于厚度较大的矿体，采矿工艺技术要求较高，多采用大型设备，以提高生产效率；而本文所列矿山规模均不大、矿体厚度较薄，矿山企业规模也属小型，技术力量薄弱，对投资控制也比较严格；因此，本文所列小型地下开采石灰石矿山选用崩落法采矿也不可取。
从本文所列小型地下开采石灰石矿山的矿床开采技术条件来看，适宜的采矿方法只能从投资较小、经营成本较低、技术成熟、管理简单方便的空场采矿法中进行选取。空场采矿法又可细分为全面法、房柱法、留矿法、分段矿房法阶段矿房法5类；根据矿体厚度、倾角、矿岩稳固性等，结合矿山实际情况，综合考虑后认为房柱法与留矿法应是较好的选择，房柱法主要应用于缓倾斜-倾斜薄矿体，留矿法主要应用于急倾斜薄矿体。
房柱法与留矿法均是矿柱支护类型的采矿方法，两种采矿方法在具体应用时的难点是采空区处理问题。从矿床地质条件和采矿经济效益两方面来看，只采矿房不回收矿柱，实行一步骤回采，留设足够矿柱，采用矿柱永久支撑法处理空区。该方法利用石灰石矿岩稳固的特点，适当降低回采率，节省采空区处理所需巨大费用，以适合当前矿区各小型石灰石地下矿山的实际。
二、小型地下开采石灰石矿山存在的问题
通过对进20个小型地下开采石灰石矿山的调查统计发现，目前小型地下开采石灰石矿山在开采过程中存在以下两个问题：
1.回采率低。据所调查的矿山发现，由于为保证安全，各矿山回采过程中均不回收矿柱，部分矿段回采不充分形成悬空矿等，导致各矿山实际回采率较低；资源回收状况较好的矿山其实际回采率约为百分之三十五，大部分小型地下开采石灰石矿山的实际回采率在百分之三十以内。
2.地压危害。小型石灰石矿山企业规模小，技术力量薄弱，矿山在生产过程中，对矿柱的留取完全依靠经验判断：对品质较好的矿段尽可能多采，使预留的矿柱不足、甚至被破坏；容易造成矿柱支撑体系不完整；若某个矿柱破坏受损引起单个空区垮落，可能连带引起空区群大面积垮落，造成冲击地压危害。
三、石灰石地下开采采矿方法的改进
针对小型地下开采石灰石矿山存在的问题，在采矿方法选择的基础上进行适当改进，以解决回采率和原采空区处理两个核心问题。
1.原采空区的处理办法
采空区处理方法归纳起来有崩落法、充填法、支撑法、封闭隔离法和联合法5类。就调查的20个小型石灰石地下矿山现状来看，各矿山原回采率低，实际采出后遗留空间占井下体积比不大，单个空区暴露面积也不是非常大，主要还是采空区群的问题。利用石灰石矿岩稳固性好的特点，结合井下现状，各矿原采空区有2种处理办法可以选择。
方法一是人工砌筑假柱完善矿柱支撑体系，矿柱永久支撑法。即通过人工砌筑假柱使不同中段之间间隔矿柱做到上下对应，在悬空矿柱下方砌筑假柱，完善矿柱支撑体系。同时在相对较大暴露面积的空区内人工砌筑假柱，增强矿柱支撑体系强度，提高空区稳定性。人工砌筑假柱大小根据所需强度计算确定，高度必须接顶，砌筑假柱材料可采用毛石钢筋混凝土等。
方法二是避开法，也属封闭隔离法。即按照允许老空区垮落，但垮落的冲击波不会进入今后开采的新区域思路来考虑，将采空区可能塌陷造成危害的区域与今后开采区域分开来。在新区域与老采空区现有相通或可能相通处采用强密闭以隔断冲击波进入新区域，利用释放口释放冲击波压力。即在采空区群下方布置巷道，避开原空区群对开采的影响，若需要在采空区正下方开采，则保留较厚的隔离板作保护矿柱；若需要在空区群邻近开采，则留设较宽间隔矿柱隔开，以减少岩层移动对其上部的影响，即使上部空区塌陷，产生的冲击波也不会进入今后开采的新区域。
2.采矿方法的改进
采矿实践表明，采空区暴露面积越大，对矿柱产生作用的应力也越大；间柱越大，间柱强度越大，间柱高度的增大对强度的影响是减弱，顶柱厚薄对矿柱支护体系的影响有限，矿柱支护体系中间柱的稳定性是关键。据矿柱支护采矿法岩体控制理论，所调查的20个石灰石地下矿山现房柱采矿法的应用是不科学的，中段高度、矿房高度、顶柱厚度三者明显不合理，顶住在矿柱支护体系中作用有限，却占用了很大的矿量。因此要改进采矿方法，减小顶柱，适当增大间柱，提高回采率。
四、结语
我国地下矿山采矿方法在不断改进、完善和发展，但我国地下开采采矿方法的应用与研究多是在金属矿山领域进行。石灰石地下开采起步晚，采矿方法的应用与研究历史也较短。由于石灰石售价低、经济价值有限，矿柱支护类型的空场采矿法是小型地下开采石灰石矿山较适宜的采矿方法。从开采技术条件来看，只采矿房不回收矿柱，实行一步骤回采，采用矿柱永久支撑法处理空区，对这类小型地下开采石灰石矿山来说，是一种技术成熟、经济合理、应用简单方便的空区处理方法；而避开和人工砌筑假柱完善矿柱支撑体系是石灰石地下矿山老采空区处理较适宜的办法；此外，相比较而言，留矿法开采可以充分利用矿石自重进行放矿，运营成本更低，回采率也更高，比房柱法开采优势明显。
参考文献：
关键词：金属矿山；地下采矿技术；进展；
中图分类号：TD43 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01
一、金属矿山地下采矿方法概况
地下采矿方法是自矿块内采出矿石所进行的采准、切割和回采工作的总称。采准工作掘进一系列巷道，为切割和回采工作创造条件；切割工作为回采工作形成自由面和落矿空间；回采工作自回采工作面采出矿石，包括落矿、出矿和地压管理三种作业。采矿方法是指如何安全、经济地采出矿块、矿房或矿柱内矿石的方法，包括矿块的采准切割、采空区处理、回采工作。
（一）空场采矿法
根据矿块或矿壁的结构不同与回采作业的特点，空场采矿法可分为房柱采矿法、阶段矿房采矿法、全面采矿法、留矿法等。空场采矿法特点：回采过程中，采空区始终是空着的，用主要暂留或永久残留的矿柱进行支撑，一般在矿石与围岩很稳固时采用。这种方法通常将矿块划分为矿房与矿柱，先采矿房，后采矿柱。采矿房时，形成的采空区一般先不做处理，这种采矿法要求围岩和矿石稳固。空场采矿法是属于结构简单的一种采矿方法，易于工人掌握，生产效率也较高，贫化小，成本低，实践技术也比较成熟，因而应用广泛。现阶段我国有色金属、黄金及化工矿山应用相当普遍。
（二）崩落采矿法
崩落围岩采矿方法的特点是随着矿石采出，采空区被有计划的用崩落矿体岩石来充填，采空区能够得到及时的控制和处理，在地表允许陷落、矿体围岩不稳固条件中使用较多。通过强制或自然崩落围岩充填采空区的方式来控制和管理地压，主要包括分层崩落法、分段崩落法、单层崩落法、阶段崩落法充填采矿法
（三）填充采矿法
矿石价值高、要求回收率高、充填料材方便、地表不允许陷落
和特殊复杂地质条件下的矿体，一般采用填充采矿法。在回采时，采空区依靠充填其内的充填料、支柱或充填料与支柱
相配合形成的人工支承体支承采空区。
二、金属矿山地下采矿方法选择系统的重要性
（一）地下采矿是人类获取地下资源的重要方式之一，采矿方法的选择又是地下采矿的核心，然而影响地下采矿方法选择的因素众多，不同的地质条件又有不同的要求，具有极大的模糊性和不确定性，不能够仅靠单一定量分析来确定。传统的采矿方法选择就是仅由单个影响因素或几个因素各自直观地评价而确定的，带有极大的经验成分，具有很大的局限性。
（二）地下采矿的发展趋势是不断简化采场结构，采用新的工艺技术和新设备，机械化开采，实现大型化、集约化生产，实现地下采矿的智能机器化开采，实现资源的最大回收利用。必须从系统研究的角度，将模糊数学、层次分析、神经网络和人工智能等方法相结合，设计出合理的采矿方法选择系统，选择出最佳的地下采矿方法，才能达到安全高效的目的，获得最好的效益。近年来计算机已成为实现矿山科学管理和工艺理论研究的重要手段，广泛用于模拟采矿生产工艺，优选采矿方法、工艺和设备，研究改进采场结构和控制出矿品位，以及监控采矿作业和进行计划管理、财务管理和材料管理等，为采矿方法的智能化选择提供了条件。计算机在矿山中的进一步开发应用必将导致采矿技术的更大发展。
采矿是一个极其复杂的系统问题，采矿设计和安全管理具有众多的不确定性、模糊性和知识不完备性。因此，用模糊数学、层次分析构建金属矿山地下采矿方法选择系统，对采矿工程进行定量分析与定性描述，基于系统工程的观点与方法进行采矿问题的研究是采矿科学的发展方向。对采矿方法选择系统分析的综合集成；并通过集成系统的计算机人机对话功能，动态地实现采矿方法设计与的系统分析，建立复杂采矿条件下采矿方法选择系统。
三、金属矿山地下采矿方法选择系统应用
首先，从系统的层次结构出发，根据目前金属矿山地下采矿方法的现状，建立其完善的采矿方法知识库。其次，根据模糊数学的原理建立了推理机，根据模糊数学的原理进行采矿方法选择，模糊数学法主要用于采矿方法选择和采矿方法的技术经济指标预测。模糊数学选择采矿方法时，主要是将与目标矿山的地质技术条件与候选采矿方法相比较，并且计算出与候选采矿方法所要求的地质技术条件之间的模糊相似程度，选择条件最近似的作为目标矿山上的采矿方法。运用模糊数学选择采矿方法时，综合考虑了各种因素，更加的客观科学。但是隶属函数的构造方法不同，权重矩阵就有一定的差距，初选采矿方法时，首先对各种影响采矿方法选择的指标进行模糊量化，并且建立出相应的模糊评判矩阵，选出较好的几种方案。对初选出的方案进行终选时，采用了模糊综合评判的方法，对每个方案的技术经济指标进行分析比较，在建立出评判矩阵和权重矩阵的基础上选出最优方案。最后，利用VB开发人机界面友好的金属地下采矿方法选择系统，降低了研发的难度，提高了研发效率，加快了数据的处理，提供了全面高效的辅助支持。将定性分析与定量分析相结合，运用了多学科知识对采矿方法进行选择，达到金属矿山地下采矿方法选择的智能化。对地下采矿的科技发展起到完善和积极推动作用。价值工程法在采矿方法选择中采用价值工程法主要考虑的是资金的时间价值，主要根据技术经济指标的对比进行方案选择。
四、结语
现代科技进步与采矿科学的发展相结合，是采矿业向前迈出的一大步。对于金属矿山地下开采方法的正确选择，是迅速提高矿山技术管理水平，实现矿山设计优化的关键环节。对采矿业安全快速发展有着重要的现实意义。
参考文献：
[1]刘方.金属矿山地下采矿方法选择系统[D].武汉理工大学，2011.DOI：10.7666/d.y1880203.
1 甘肃岩金地下采矿现状分析
2012年底完成泾川县高平南、高平北、合水县东-宁县北部矿区等详查，达到采矿权出让条件；2013年完成宁县付家山矿区、庆城县高楼乡-合水县板桥乡矿区、张掖平山湖等勘查。同时，通过市场配置和合作勘查，引进社会投资，将矿业权集中到有实力的企业手中，每年带动社会投资10亿元以上用于商业勘查，鼓励省煤司引进省内外有先进勘查技术设备的地勘单位，加快陇东煤炭资源勘查施工。
技术方面，目前使用最广的是地下采矿三维动态监管系统，其利用国外先进软件对现有系统进行了开发、优化和系统集成，实现了对矿山开采活动的动态实时监测以及超层越界、生命特征等异常情况的自动报警与监管。该系统分别在金、铁、煤矿等三个不同矿种的矿山进行了试点应用。在政策方面，国土资源部近日也出台了《我国采矿临时用地管理办法》，要求采矿使用集体所有土地的矿山企业，应向土地所有权人和使用权人进行用地补偿，并以经过矿业权审批机关评审通过的生产项目土地复垦方案为基础，编制临时用地复垦方案，获通过后实施土地复垦。
2 岩金矿床地质特征及开采特点
2.1 岩金矿床地质特征
在我国很多的有色金属分布在不同的地域和省份，矿点成形相对相当复杂，加上很多矿体的埋藏都是比较分散单一，很难形成一个较大规模的矿床。因此，在我国无论国营还是民营矿山都很难形成一个大中型的矿山。统计数据显示，当前我国的小型有色金属矿山占总数的82.5％，大型占53％，中型占12.2％。通过数据我们不难看出，我国的岩金矿床基本特点就是矿点多、规模小。
2.2 矿体形态复杂多变
我国的矿山还有一个比较明显的特点就是连续性比较差，倾角、含金品位和厚度变化却相对比较大。矿体都是呈扁豆状、脉状、透境体状，品位均匀的矿床很难见到，其变化系数都是100％之上，并且还会含有大量的夹石；在分布空间上主要是以成组、成群呈现，对于蚀变岩型的金矿体矿岩由于界线分布并不明显，所以很难用肉眼进行鉴别，只有通过取样化验进行确定。
3 岩金地下矿山的采矿方法
3.1 空场采矿法
这种采矿方式的特点就是在回采的过程中，采空区大多是依靠暂留或残留的一些矿柱对其进行支撑，而采空区一直都是空着的，所以通常都叫做空场采矿。大多数情况下，矿石和围岩都是相对比较稳固的。比如，北山营毛沱-玉石山地区铁铜金钨多金属矿等工程，都是采用地下开采方式，不过这些都是采用以阶段空场以后，在进行充填，矿石地质平均品位30.82%，矿石总储量84309.28万吨。该项目获得最终批复，将极大地促进该公司“十二五”规划的落实，为“十二五”末3 500万吨铁精粉产能目标的实现提供新保障。
3.2 充填采矿法
充填采矿其实与控场采矿有很多相似之处，采空区都是利用采矿过程中所产生的废弃物进行充填，支柱与充填料的相互配合形成一个人工支承体。这种采矿方法最常使用于要求回收率高、开采矿石价值高、地表不允许陷落、充填料材方便和特殊复杂地质条件下的一些矿体。比如，岷县寨上-马坞金矿，通过磷石膏改性等混合物充填矿山采空区，开发应用了“磷化工全废料自胶凝充填采矿”新工艺，使资源回收率达到90%以上。
3.3 留矿采矿法
留矿采矿与前两者采矿方法有着巨大的不同，他的最大特点就是在整个回采的过程中，不能一次性采空区内的矿石，而是要结合具体的情况进行留存，这样可以配合实际矿柱支承采空区。通常情况下，这种方式比较适合于那些矿石较相对比较稳固，同时还不易粘结、氧化和自燃，矿体围岩相对比较稳固的条件下进行采用。比如，西和县崖湾-大桥金锑矿区面积8.4251km2，查明的105条矿体依据有益元素的含量与组合。铜钨矿体是整个矿的唯一矿体，其占全矿总矿石量的79％。
3.4崩落采矿法
崩落采矿是随着采出，用崩落矿体的覆盖岩层和上下盘岩石来充填采空区，及时控制采空区地压和处理采空区。我国采矿业在发展安全高效采矿等多领域取得了显着成绩。如云锡公司建立了集约化矿山，为规模化高效开发利用矿集区内相对分散的中、小型矿体。
4 结论
综上所述，采矿是自地壳内和地表开采矿产资源的技术和科学。所以要加快矿产资源开发，就必须对全省已设采矿权进行清理，储量规模与产能不匹配的要尽快改扩建。对省政府已确定合作开发主体的灵店、灵台南部、宁县中部等煤矿要完善各项前期手续，尽快开工建设。优化产业布局，拉伸产业链条，加大对小、散、乱矿业权整合治理，对牵头进行资源整合、兼并重组的主体，给予其整合矿区周边不宜单独设置矿业权区域扩大的优惠政策。笔者总结和对比了国内外所有矿产的成型和开采条件，笔者认为无论是大中型国营矿产的开采还是小型的民营矿山，只要遵从自然规律，用高科技的手段和技术充分结合岩金矿山的实际特点，就能有效地选择一些适合本地矿山的开采方式。
参考文献
关键词：地下矿山；采矿方法；采矿技术；发展
中图分类号：TD853 文献标识码：A
我国不仅矿产资源丰富，而且矿产使用量也比较大，其对于国家经济发展具有重要作用。在科学技术进步的支持下，地下矿山采矿作业越来越普遍，目前已经出现了多种开采技术，要求企业根据工程实际情况进行选择，并对其进行改进和完善，从而保证井下作业的安全性，实现矿产开采目标。
1.地下矿山开采作业概述
随着人们对于矿产资源需求的增加，采矿业的范围也从地表扩展到地下，地下矿山开采作业期间，要求工作人员注意两个方面，一是安全性，二是整洁性，以便创建一个健康卫生的井下环境。要发挥地下矿山开采的优势，必须做到以下几点：第一，开采成本低且效益高；第二，机械设备使用率高；第三，开采技术方案的应用具有灵活性，不仅适应性强，而且对于环境的破坏程度小，甚至能够起到保护环境的效果。
2.常见地下矿山采矿方法及发展趋势
按照对回采过程中空区的不同处理方法，地下开采的采矿方法主要有3种。
2.1 空场采矿法
空场采矿法将矿块分为矿房和矿柱两部分，两步回采。对回采过程中所产生的空区，利用矿柱或人工支柱进行支撑，以控制地压保证回采。
依据矿房、矿柱结构的不同和回采工艺的区别，空场采矿法主要有浅孔留矿法、全面法、房柱法和分段空场法等。
由于空场法回采后会产生大量空区，近年来在矿山中采用的比例有所下降。其发展趋势主要是无轨回采设备的应用和大型设备的应用。无轨设备可以极大地提高开采的机械化程度。大型设备提高了出矿能力和生产效率，降低了出矿成本。
2.2 崩落采矿法
崩落采矿法采用一步骤回采。通过自然或强制崩落顶板围岩，充填回采过程中所产生的空区，以控制地压保证回采。
崩落采矿法主要有分层崩落法、有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法、自然崩落法及阶段崩落法等。
其中的无底柱分段崩落法近年来向高分段、大间距的方向发展，产生了“大间距集中化无底柱采矿新工艺”。通过采用高效的地下中深孔气液联动设备，形成与大尺寸结构参数相匹配的集中化、高强度、大规模采矿技术和管理模式，提高了作业安全性和采矿强度。
2.3 充填采矿法
充填采矿法在回采过程中用充填料充填采空区，以控制地压保证回采。
充填采矿法主要有分层充填法、进路充填法、削壁充填法、嗣后充填法等。
随着无轨设备在回采中的应用和充填工艺及管道技术的发展，充填工艺实现了机械化、自动化，生产能力显著提高，矿石的损失、贫化显著降低，开采成本也相应降低。由于环保的要求，土地使用的限制，胶结充填又能防止地面沉降，充填采矿法的应用越来越广泛。
3.地下矿山采矿技术的应用发展
近年来地下矿山采矿技术不断发展，取得了很多进步，其中地下连续开采技术和深井开采技术的发展较为突出：
3.1 地下连续开采技术
地下连续开采技术是地下采矿的未来发展趋势。主要有两种主要方式，一是当矿体硬度较小时，开采时各个工序连续平行进行施工。二是当矿体硬度大时，开采时分成若干个施工段，不同施工段的各个工序连续平行进行施工。
近年来地下连续开采取得了重大进展，多项地下连续开采技术已经应用在矿山中。地下连续开采的采矿装备系列齐全，配套完整，机械化程度也高，从凿岩、装药到转运，全部实现了机械化配套作业，各道工序无须手工体力操作，无繁重体力劳动，装备无轨化、液压化、自动化程度较高。完全实现了无轨化、液压化。在自动化方面，已成功地应用了无人驾驶、机器人作业等新技术。特别是地下连续开采无矿柱法的出现，解决了以往地下连续开采技术的诸多问题。该方法将矿体划分成矿段，不留矿柱，将切割槽布置在矿段中部，底部结构布置振动机出矿。崩矿过程中同时进行回填，平行进行采切、回采、充填的作业，使采矿工作连续不间断的施工。解决了矿柱回收困难的问题，采矿速度大大优于传统采矿方法，避免了资源的浪费，提高了地下采矿的经济效益。
3.2 深井开采技术
随着矿产资源的不断开发，开采深度也自然随之加深，同时也对开采技术提出了更高的要求。
深井开采首先面临的就是岩爆问题，国内外对岩爆的发生机理和防止方面取得了一系列的成果。通过对岩石的微观结构和声发射特征，可以划定岩爆可能性等级，结合岩石所处的应力条件，可以判定岩爆是否会产生。通过有限元法计算采场顶柱及及其周围岩体应力分布，优化回采顺序、采场的结构参数，调整矿柱规格，可以避免应力集中和能量聚集，预防岩爆出现、削弱岩爆强度。
在地压监测方面，除了采用现场观测、岩性测试、位移和应力测量等方法外，还可以建立深井的力学模型，采用有限元分析软件对回采工作影响下的岩体、地表和井巷位移和应力变化进行动态和定量分析，对其发展趋势、稳定性进行预测评价，并制定相应的安全措施。
矿山开采中尾矿和废石的处理问题一直制约着矿山的发展。在深井开采中，将尾矿和废石全部充填到井下采空区，既可以解决深井开采的地压和岩爆问题，同时还可以不占或少占土地，减少建设投资，解决环境污染的问题，实现无废开采。
深井开采中的地下涌水也是一项重大问题。地下采矿引起的地下水灾害包括地下突水和地下水位下降两个方面，以及由此造成的淹井事故、地表沉降塌陷和地表生态破坏等问题，深井开采由于开采深度大，上述灾害的严重性更大，为此国内外在深井地下水害治理与研究方面开展了一系列的研究工作。目前在深井地下水灾害领域研究成果主要有：采矿过程中地下水的运移规律分析、突水机理分析、工作面及矿井涌水量预测、老窿与岩溶水探测设备与技术、裂隙或构造带涌水通道堵截技术及材料等。
深井开采中的高温也是一项重大问题。严重影响开采工作的安全及效率。最新的高温防护技术通过对深井的高温产生机理进行研究，结合目标矿山的实际情况，采用钻孔法测定井下温度，分析其变化的规律，监测井下环境温度，通过实际观测和热交换数值分析法相结合，可以解读井巷温度的变化规律，从而制定可行的井下降温措施。降温措施包括：空气遇冷降胤ā⒕植恐评浼际酢⒏鎏宸阑ぜ际醯取？掌遇冷降温法是将采矿区的恒温带空气引入采场来降低工作面温度，通过热平衡及热交换计算及风路网络优化，寻求井下地温风流和高温风流混合，采用空气预冷降温机理的方法。局部制冷包括冷水逆流喷淋降温、人工降温制冷，对矿井入口风流部分或全部采用冷水或制冷机进行降温。个体防护是采用冷却服（冰背心）改善个体舒适度。
结语
综上所述，地下矿山采矿是我国目前矿产开采的重要途径之一，影响开采效率和质量的因素较多，因此应该选择合适的开采方法和技术。本文阐述了地下开采作业的简单概况，并对目前一些较为先进的开采方法、开采技术进行了介绍，希望为实际开采工作提供一些经验和参考。
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关键词：金属矿山；大水矿床；地下采矿；点柱充填式采矿法
前言
大水矿床是我国金属矿山当中较为常见的一种类型，其虽在我国分布广泛，但由于开采难度较大，以至于该类型矿山资源并非开采首选。随着社会需求的不断增大，越来越多的金属矿山被开采枯竭，从我国目前的大水矿床开采效果来看，点柱充填式采矿法是较有成效的开采方法之一，做好对此方法的分析对于我国金属矿山大水矿床的地下采矿方法进步具有重要意义。
1 大水矿床的充水类型
大水矿床是指矿坑涌水量每日达到数万立方米以上的矿床，这类矿床在我国分布较为广泛，其虽具有一定的开采难度，但从效益方面还是具有重大开采意义的。我国大水矿床的充水条件较为复杂，这与我国水文地质条件有着直接的关系，多种水源共同补给矿坑，其类型不仅包括岩溶水、孔隙水、裂隙水等，还有地表水和大气降水等。其中孔隙水为矿床的主要充水类型，根据不同充水类型可以将大水矿床分为岩溶含水层充水和孔隙含水层充水两种矿床冲水类型。
1.1 岩溶含水层充水
此类充水岩层根据不同的层次有着不同的特点，其中充水层具有含水性不均的特点，这与其无统一含水层和地下水位有直接关系，此类充水层的充水流量与大气降水强度有直接关联，易出现大溶洞库存泥沙的情况，威胁生产安全。覆盖及埋藏充水层则都具有统一含水层和地下水位，但覆盖充水层具有严重的地面谈下井下泥沙，其地下水对安全生产有所威胁。同时埋藏充水层则具有丰富的高压岩溶水，此类充水层的井下泥沙对生产安全有所威胁。
1.2 孔隙含水层充水
此类充水岩层具有埋藏浅的特点，矿坑内涌水量受大气降水影响明显，上部松散沉积物较多，多以富有水的沙砾石层为主，同时掺有细粉砂含水层与弱透水的亚粘土、粘土层交互成层，此类岩层具有极强的不稳定性，工程地质条件也较为复杂。
2 大水矿床的开采方法分析
大水矿床的地下采矿方法一直是采矿企业研究的重点内容，在我国当下的矿山开采水平上，大水矿床的地下采矿方法也呈现出了百花齐放的现象，例如留隔水矿柱的房柱法（谷家台铁矿、业庄矿区、泗顶铅锌矿），可超前疏干的崩落法（西石门铁矿、北 河铁矿、程潮铁矿）、空场嗣后充填采矿法（南 河铁矿、草楼铁矿）等等，都取得了一定的效果，并获得了成功，但从开采效率、经济效益、生产安全角度分析，还是点柱式充填采矿法最为有效，因此该方法成为了我国目前使用最为广泛的大水矿床的地下采矿方法。
3 点柱充填法的应用优势
（1）点柱充填法能够在一定数量的矿柱支持下实现对矿体上盘的支撑，避免海水深入坑内，对矿山的海地部分产生破坏与不利影响；（2）使用点柱充填法可以实现全尾砂充填，这样有利于提升回采矿石的回收率；（3）点柱充填法的机械化程度较高，因此其劳动生产率也交稿，而且无轨生产设备的灵活应用，还可以保障设备安全，如果出现海水浸入井下的情况，可以实现对设备的随时撤离；（4）点柱充填法可以实现对采场内的分选，实现对开采品位的灵活控制。
4 以点柱充填法的大水矿床开采
4.1 工程实例
某矿区位置在海湾部分，其矿体由陆地向太平洋倾斜延伸，由于矿体断层较多，故将其分为三个主要开采矿段，矿段代号分别为A、B、C。在三个开采矿段当中，C矿段为充水矿床，其矿体与海底的最近距离仅为40m，垂直延伸高度可达300m，矿体走向全长为300～400m，厚度为5～50m，倾角度数为30°～45°。在该矿段中，有矿体赋存于矽卡岩中，围岩为大理岩和角页岩，框体直接顶板处有宽度较大的主断层，矿体和围岩的节理发育较好，属于中等稳固情况。在矿体当中地下涌水量不打，与海水无直接联系。
4.2 采场构成要素
海床底部留60m的护顶柱；采场尺寸及分割后的矿体自然尺寸长度在50～100m之间，宽度在5～50m之间。方形点柱断面为6m×6m，不留间柱，回采10年后，可将点桩面改为5m×5m。点柱之间的净宽度应控制在8～9m质检，点柱中心距为14m。阶段顶底柱高在为15～20m之间，段高75m。回采分层高度为4m，分段充填时，高度为12.5m。
4.3 采场的系统设置
根据对大水矿床的实际情况分析与了解，可以不对其进行运输阶段和溜矿井的设置，与此同时也不设置回采分段平巷，取而代之的是露天矿用的改装铲运机和卡车。其中铲运机的规格为6.5m3，卡车的规格为35～40吨。在生产过程中，卡车可直接经由斜坡道进入到采场当中进行装车，撞车后将矿产运往地表卸矿站进行卸矿。其中矿床中的阶段高为75m，且每一阶段仅作回采开始时的切割分层用，在运输水平上不使用阶段高。
4.4 回采工作
根据矿床的实际情况分析，其回采工作可以从斜坡道的采场联络道开始，其中第一层的回采切割层高为4.5～5m，充填高度为3m，预留空顶高度为1.5～2m，这样设置的目的是为了保证下一层分层回采时，能够有效的出矿和通风。第二层的回采切割高度为4m，充填高度为3m，预留空顶高度为1～1.5m。在此种回采模式设计下，所有采场在无干扰情况下可以实现同时凿岩和出矿，实现6个采场的同时工作，日出矿量可达1500吨，实现回采工作的全面拉开。根据矿区实际情况的分析，生产过程中的凿岩设备应选择双臂台车，对于部分矿体较薄的小采场，可以选择使用手持式凿岩机，保证凿矿的精准性，避免对山体造成伤害。
4.5 经济技术指标
在上述生产模式下，矿产掌子面工人的工班平均劳动生产率可达48吨左右，采场的平均生产能力根据采场的实际大小有所差异，其中日生产量最高的可达600吨，日生产量最低的也有300吨左右。通过对点柱矿石的损失率计算，其理论损失率约为18.5%。
5 结束语
综上所述，点柱充填式采矿法作为当下较为成熟的矿山开采方法，其对于金属矿山大水矿床的开采具有非常重要的意义，国内多个以此为主要技术的大水矿床金属矿山开采，也客观证明了其在大水矿床的开采方面的先进性与效果。随着金属矿产资源量的日趋减少，今后的金属矿山开采难度必然还会增大，因此我们必须要在以点柱充填式采矿法有效完成当下的大水矿床开采工作基础上，加大对点柱充填式采矿法的技术深入研究，实现对该技术的进一步完善，让其能够更好地适用于难度更大的技术矿山大水矿床的地下开采工作，为保证我国资源的有效开采提供坚实、有利的支持。
参考文献
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关键词：金属矿床；大水矿床；类型；地下采矿
中图分类号：TD43 文献标识码：A 文章编号：
大水矿床的主要特征就是涌水量每日可以达到数万立方米，而我国此类矿床分布较为广泛，一部分因为开采难度大、经济效益差等原因而关闭或是缓建，还有一部分因为防水措施处理不好而很难开采，但是大部分还是可以通过运用科学合理的方法，能够顺利开采。
一、我国大水矿床充水类型
大水矿产充水条件一般较为复杂，充水的水源呈多样化态势。有多种水源共同补给矿坑，例如孔隙、岩溶水、裂隙水、大气降水以及地表水等；有以孔隙水、岩溶水作为主要充水水源的矿床；有以一般季节性岩溶水为主，到了雨季以降雨汇聚的地表水为主要充水水源的矿床。总而言之，大致可以分成两大类，即以孔隙含水层充水为主要来源的矿床和以岩溶含水层充水为主要来源的矿床。如香化岭铅锌矿；覆盖类型具有统一的含水层与地下水位，由于存在严重的地面塌陷，井下存有泥沙，其地下水较大而影响正常生产。矿坑的含水量特点上，所补给的水量充沛，补给量比较稳定；埋藏类型也具有统一的含水层与地下水位，由于丰富的高压岩溶水以及矿层顶、底板突水，使得部分地面塌陷、井下泥沙成为生产过程中常见的危险，矿坑的含水量特点上，补给的水流充沛且储存量大，补给稳定。
二、我国大水矿床采矿方法演变
我国大水矿床的采矿方法演变如下：进行留设隔水矿柱之房柱法，其生产能力大，例如业庄矿区以及泗顶铅锌矿等；到空场嗣后充填采矿法，利于进行地压的有效控制，例如草楼铁矿、南河铁矿等等；点柱式的充填采矿法，例如三山岛金矿、南京铅锌银矿、白象山铁矿等。
地下开采主要的三种开采方式。铁矿矿产的地下开采法的分类也很多，通常可以分为以下三类：一是自然支护采矿法，主要是依赖周围岩石本身的稳固性和矿柱的支撑能力来支撑回采过程中形成的采矿空区，这种回采方式较为简单，便于机械操作，采矿的成本也较低。但是由于这种方式需要保留大量的矿柱，造成铁矿石的回采率较低；二是人工支护采矿法，该方法主要依赖充填的方式来维护采空区域，适用于周围岩体不稳定的铁矿矿产，人工支护采矿法的优点是适应性强，回采率高，作业安全，但是工艺较为复杂，成本高；三是崩落采矿法，这种开采技术是随着开采工作面的不断推进，有顺序的崩落周围岩体来填充采空区的方式，适用于地表允许坍塌的铁矿矿产。无底柱的分段崩落法，是我国现在铁矿地下开采中最主要的方法。
无底柱分段崩落法。对于铁矿产地下矿床的开采，具体采用什么方式要根据矿产的情况而定，每个采矿技术都有其最佳使用条件。无底柱分段崩落法的使用条件为：地表和围岩允许崩落；铁矿石中等以上稳固；铁矿石矿体急倾斜厚；铁矿石中需要剔除夹石。每个开采技术其本身都有完善和不完善的一面，无底柱分段崩落采矿法，跟其他的方法相比，也同样如此。无底柱分段崩落法的优点：安全性好；结构简单，回采工艺简单；适用高效无轨设备、机械化程度高；可以实现铁矿石的分级出矿。无底柱分段崩落法的缺点：回采通道的通风困难；铁矿石的损失贫化大。任何一个技术都是需要不断改进和不断的完善的，对于无底柱分段崩落法的缺点，我认为应该做以下的完善。在具体的采矿实践中主要应该做好以下几个方面：要加强通道的支护。保持通道的稳定安全是该法运用的重要前提，而且在开采矿产的时候还要根据铁矿的具体岩层特征，决定使用光面爆破、缩短通道存续时间长等多种方式来维护通道的稳定性。要扩大炮孔的直径。炮孔的变形问题也是无底柱分段崩落法的一个重要技术难题，金山店铁矿、大冶铁矿的尖林山采区原来所用的都是直径50～60mm的中孔，结果出现了很严重的错孔现象，无法进行正常的爆破。炮孔的扩大，大大减少了炮孔的错堵现象，提高了爆破效果。
（一）点柱式充填采矿法实例
第一，采场的结构参数以及回采工艺。某个矿床位于一个海湾，矿体从陆地向着太平洋而倾斜延伸，全矿由上而下被若干个的断层切成3个主要矿区A、B、C。正在开采中的C段，其海底和矿的最近的距离为45米，延深垂高为350米，走向全长350—450米，厚度为10—50米，倾角在30°—45°之间。矿体赋存在矽卡岩当中,围岩为大理岩与角页岩，矿体的直接顶板处有一条宽度比较大的主断层，矿体与围岩的节理发育较好,属于中等稳固。整个矿井的地下涌水不大，和海水不存在直接的水力联系。上述矿源起初采取露天开采，到了上世纪70年代后转为坑内开采，并基本上实现了全无轨化的开采。
第二，采场的系统与特点。不进行运输阶段与溜矿井设置。无回采分段平巷，直接采用露天矿用铲运机进行改装，进而和装载量为35—40吨的卡车直接进入到采场装车并运输至地表的卸矿站。阶段高为75米，每一个阶段都只作为回采初始的切割分层，而非运输水平。
第三，采场的构成要素。海床底部留有60米高的护顶柱;采场的尺寸以及分割后矿体自然的尺寸，通常长为50—100米,宽为10—50米;方形的点柱断面为6米×6米,基本上不留间柱。回采10年之后，则将点柱断面改为5米×5米。点柱和点柱之间的净宽为8—10米,点柱的中心距为14米;阶段顶底柱为15—20米，段高为75米。
第四，回采工作。回采步骤从斜坡道的采场联络道起，第一层回采的切割层高为4—5米，充填高为3米，留有1—2米的空顶，作为下一个分层回采的通风与出矿用。第二层回采的切割层高为3.5米，充填高为3米，留有1—2米的空顶。在正常的生产期间，所有的采场都可以同时凿岩与出矿，日出矿石在1500吨上下。凿岩设备主要为双臂台车,在矿体较比较薄的小采场则采用手持式凿岩机。
第五，经济技术指标。矿产的掌子面工人，其平均工班的劳动生产率在48吨左右。采场的平均生产能力为300—600吨，通过计算点柱矿石的损失率理论上为18.5%。
（二）点柱式充填采矿法使用条件分析
首先，需要一定数量矿柱用来支撑上盘，保护海底免于遭受破坏，从而防止海水渗到坑内。其次，机械化的程度与劳动生产率高，可采取生产灵活便捷的无轨设备，保证海水一旦渗入到井下，可随时的撤离设备。最后，采场内部可以进行分选，以灵活控制开采矿石品位，稳定或经过加固的点柱受制于三维方向的充填体，受力状况得到改善，能安全牢固地支撑住顶板，对于保护海底防止沉降过大十分有帮助。为保证生产安全，对矿石进行构造地质学的分类，且采取相应的措施支护。此外，存有比较大的断裂构造区域，或者存有节理的裂隙发育区域，采取长锚索进行加固，使得矿体在回采时冒落情况大大地减少，回收率得到提升，贫化现象也大大降低。
三、结论
随着经济快速增长，对资源的需求量不断加大。防治水技术以及采矿技术不断发展进步，特别是填充技术取得新进展，使得大水矿床的地下开采采矿方法逐渐成熟。根据趋势，大水矿床的地下开采采矿方法将基本上演变成充填采矿法,则点柱式充填法是重要的发展方向。
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