时间：2023-10-13 09:46:26
导语：在地下矿山采矿方法的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
【关键词】：地下矿山；开采技术；空场采矿；崩落法；发展
中图分类号：TD853 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（a）-0000-00
1引言
随着科学技术的不断进步和社会经济的飞速发展，我国地下矿山开采技术也在飞速发展，矿山开采技术的提高主要是提高矿山开采的效率以及矿山开采的质量，提升矿山的生产能力从而提升企业的经济效益。本文主要对当下常用的开采技术进行了一系列的分析，希望本文的分析可以为开采技术的提升提供一定的帮助。
2矿山开采技术
2.1空场采矿法
20世纪80年代， VCR采矿方法在铅锌矿试验成功，之后我国便将这一方法成功运用到铜矿、金矿等矿山的开采，由于该种采矿方法开采效率较高，所以依次在我国的安庆铜矿、金长峪金矿以及狮子山铜矿等矿山公司得到了广泛应用。
1980年到1985年之间，我国又进行了阶段台阶采矿方法的试验，该方法主要是将露天矿的采矿技术运用到了地下矿山的开采之中。具体开采的方法是：1）在矿山开采区的表面进行割槽，之后将这一割槽作为补偿空间和自由面；2）利用大直径深孔的爆破技术进行全阶段或台阶崩落；3）最后在采矿场的下部将崩落的矿石运出即可。
提高矿山开采产量的一大关键因素就是实现地下矿山的连续开采。地下矿山的连续开采指的是所有的矿山开采工艺都能实现连续化，主要的连续化开采工艺包括三个方面，一是做到矿床的不间断开采，二是实现矿石的不间断运输，三是矿房可进行连续回采。为此，我国在“六五”和“八五”期间就对连续开采工艺方面做了大量的技术研究，并针对研究的连续开采工艺作了大量的现场试验，并将这些开采工艺成功运用到了我国许多矿山中，且这些运用都取得较好的结果，开采产量都得到了不同程度的增长。
2.2崩落采矿技术
2.2.1无底柱崩落采矿法
无底柱崩落采矿法在近几年才开始在我国流行运用起来。目前，无底柱崩落采矿法的推广应用面临着两大主要问题，一是怎么加大断面的问题，二是怎么优化结构布置参数的问题。优化结构参数就是为了使进路间距增加，以此来使采掘工程量极大的降低，优化结构参数来加大进路间距的操作性较强，易于实现。当前，在我国的许多矿山中都运用了优化结构参数技术，如：桃冲、程潮、板石沟以及北铭河等矿山，该技术的使用使得这些地区的矿山开采环境得到了极大的改善。尤其是针对一些低贫化放矿或无贫化放矿工序，通常为了保证矿岩的纯度以及维系矿石截面的完整性，一般的操作工序是：在放矿过程中一旦矿岩界面正常到达出矿口时就停止操作，这样可以在极大程度上提高矿岩的纯度，减少矿岩的混杂性。目前，伴随无底柱分段崩落技术的推广和运用，不仅极大地减少岩石混入，降低贫化，还提高了有关企业的经济利益。
2.2.2自然崩落法
自然崩落法与无底柱崩落采矿法技术不同。自然崩落法已在我国地下矿山采矿中得到了广泛的运用。自然崩落法的应用原理主要是：破坏地下矿山的矿块内的应力平衡，导致矿块大面积拉低，从而会造成应力集中或应力分布不均匀，最后起到矿山开采的作用。自然崩落法的优点是运作成本降低，开采速度快、采矿产量大等。这种方法主要适合于一些矿体厚大、矿化均匀且易于自然崩落的低品位的矿床。
2.3充填采矿法
运用充填采矿法的两大要素是机械设备的大型化以及机械化。在我国曾一次运用过水泥碎石胶结充填、干式胶结充填、分级胶结充填、尾矿胶结充填等充填技术和工艺。目前，我国又研究出了更为先进的充填开采工艺，如：粗粒级水砂充填新工艺、高水全尾砂速凝固化胶结充填新工艺、膏体泵送充填工艺、高浓度全尾砂自流输送及泵压输送充填新工艺等，这些工艺在世界都具有领先地位。在充填技术方面，最具有领先地位的就是胶结性充填，从开始运用的尾砂胶结充填工艺发展到了高浓度胶结物充填技术以及目前比较流行的不收缩、不脱水的沙胶充填技术。同时，矿石的回采工艺以及阶段全高开采工艺也得到了很大的进步，从开始的分层开采、分段开采，已经发展大了如今的了大孔落矿开采，改良采场的布置参数，通过对充填系统实行自动化控制来对采区进行机械化充填开采。特别是最新研究的泵送胶结膏体充填工艺，不仅开采的工作效率得到了大幅度的提升，同时充填开采工艺也实现了高效开采。
2.4地下无废开采法
地下无废开采法在推出不久就得到了各大矿山的广泛的应用。地下无废开采技术可以充分的运用矿产资源，从而为企业赢得最高的经济效益，并能有效的防止对自然环境造成破坏和污染，这正是目前我国矿山产业的发展方向，同时这也成为是我国矿山开采首选的技术方法。地下无废开采法主要包含：全尾矿充填技术以及高浓度尾矿料的制备与输送等，这些技术目前已经在美国、德国、俄罗斯等发达国家已经得到了广泛的推广和应用。
3地下矿山开采的趋势
3.1矿山设备的机械化、自动化、高效化
随着科学技术的不断进步以及能源需求的不断增加，矿山开采技术也在进行不断的进步和发展。目前来看，矿山设备的机械化、自动化、高效化、智能化将是未来矿山开采技术发展的大趋势。当前对于井巷钻进机械、大孔穿爆设备、连续采矿、振动出矿及与之相配的辅助机械、中深孔全液压凿岩机具以及铲运机为主体的装运设备等的研究也在积极进行着。
3.2矿山开采深井化
随着矿山开采力度的不断增加，矿山开采的深度也在逐渐增加。通常深度超过千米的矿井称为深井矿，在这些深井矿中进行矿石开采，难度较大，经常会出现技术难题。随着开采深度的增加，岩层温度与岩层地压也在不断的升高和增加，矿山的支护与排水也遇到了较大的困难，这些现象和难题都要求我们要不断改进地下矿山开采设备与开采工艺。
3.3矿山的环境治理
矿山开采技术的高速发展，也给我们带来了很多环境方面的问题。矿山开采带来的废水、粉尘、矸石等都会对自然环境造成很大的危害，所以在矿山进行开采后一定要进行绿化处理，如：针对废石山、尾矿要进行覆盖，在覆盖层上面再种植绿色植物。在外来发展中要争取做到无废物矿山和无矸石矿山，并对一些品位差、治理成本过高的矿山进行标准管理。
3.4地下残留矿工艺
地下矿山开采中，采矿效率和采矿质量是提升采矿工艺的两大要素。随着采矿行业的不断发展，无序开采的现象在不断的增加，不仅占用了国家资源也造成了很大程度的资源浪费。所以在以后的发展中，将着重研究地下残留矿体工艺，来提高矿产开采效率，充分回收有限的矿产资源对日后的矿山开采行业具有重要的意义。
4结束语
随着科学技术水平和国民经济水平的不断提升，人们对能源需求在不断的增加，同时也使得矿山开采行不断的发展和壮大，其中地下矿山开采技术得到了飞速发展。矿山开采技术的提升主要是为了提升矿山开采效率、矿山开采的质量以及提升矿山开采的生产能力。本文主要介绍了近几年来的矿山开采技术的现状，并且对未来矿山开采的趋势进行了一系列的探讨，希望本文的研究可以为矿山开采行业的发展提供一定的帮助。
参考文献：
[1]李红零，吴仲雄.我国金属矿开采技术发展趋势[J]有色金属（矿山部分），2009（01）.
[2]刘同有.国际采矿技术发展的趋势[J].中国矿山工程，2005，34（1）
[3]]刘春渡，孙光华.李富平l我国地下矿山采矿技术发展及趋势[J].河北理工大
关键词 地下；采矿；工业；技术；条件；方案；设计；
中图分类号：X753文献标识码： A 文章编号：
Abstract: with the development and progress of society, pay attention to underground metal mine non-pillar continuous mining method for real life has important significance. This paper mainly introduces the underground metal mine non-pillar continuous mining method study of the relevant content.
Key word:Underground; mining; industry; technology; conditions; design scheme;
引言
随着地下矿山开采规模的不断扩大、开采深度的不断增加，会带来一系列的技术难题。连续开采技术工艺是解决这些难题的有效途径之一。它可以改善井下工人的作业环境和工作条件;可以实现矿山机械化连续作业，提高采场的综合生产能力;可以缩短采场的回采周期，有利于深部低压的控制和管理;可以实现大规模、高强度的集中强化开采，降低矿石的开采成本，提高开采的经济效益等。因此，自20世纪80年代以来，国际矿业界对实现连续强化开采问题予以极大关注，把它视为发展矿山生产，提高经济效益最直接有效的途径。随着高效率采、装、运设备的出现和大量落矿采矿技术的发展，井下生产正趋向于大型化、连续化，采矿方法向高阶段和一步骤回采的方向发展。因此，连续开采技术对实现21世纪矿山向开采纵深化、规模大型化、设备机械化、操作自动化、生产连续化、管理现代化发展具有重大意义。
一、地下矿山连续开采的概念
随着采矿技术的发展，地下矿山连续开采的概念逐渐清晰。由于矿岩软硬程度的不同，出现了两种形式的连续开采方式。一是采掘工艺全过程(含切割、落矿、装载、运搬)同时平行连续进行，如综合机械化采煤工艺。这种连续开采方式主要是适用于开采矿岩硬度不大的矿体，如煤矿、钾盐矿等;另一种是指采装运机组与一步骤回采配套的连续采矿，这是基于爆破破岩的一种广义连续采矿概念。它是一步骤回采的采矿方法和高效率的采、装、运设备组成的采矿系统。它不追求严格意义上的连续并行作业，而是以规模化采矿为目标，通过创新采矿方法、工艺和设备，将各采矿工序和设备有机组合起来，成为广义的连续采矿系统。这种连续开采方式主要适用于矿岩硬度较大的矿山。
二、试验矿段采矿技术条件与回采方案设计
本研究课题从提高矿床开采强度,降低矿石损失、贫化指标,改善井下工人劳动条件,提高劳动生产能力和降低生产成本为目标,对研究提出的具有中国特色的地下金属矿无间柱连续采矿法及其工艺技术进行了全面的研究。
2.1连续采矿工艺系统
连续采矿工艺系统的建立，使不少孤立的出矿和运输的设备配置，达到了采用连续采矿工艺的调剂及经济上的合理。每个矿山企业都有其具体的开采条件，因此就可能有各种不同的实施方案，形成的作业系统可能是全面连续作业或间断一连续作业。其基本模式可用框图1表示。
图1连续采矿系统甚本模式框圈
由图1可以看出，采场工作面的出矿设备由振动出矿机、连续装载机和铲运机三种，可以分别与振动运输机、特殊胶带运输机配套，或将矿石直接卸人溜井，再在后面组成各种连续或间断一连续的采矿系统间。
2.2试验矿段的采矿技术条件
某矿井下开采正延伸至-360m水平,中段设计产量为800t/d。本次工业试验在-360m中段的Ⅱ号矿体进行。Ⅱ号矿体沿走向为弯曲的透镜似板状,长500~650m,厚5~60m,平均厚度为20~25m,矿体倾角75°~85°。-360m水平37线有一破碎带切割破坏矿体,矿体在-240m水平有分枝复合现象。矿石坚硬稳固,但水平节理较发育,局部矿段比较破碎,稳固性有所降低。矿体上盘为花岗闪长岩,易风化,属中等稳固,下盘为灰岩,较稳固。
2.3无间柱连续采矿法试验方案
2.3.1无间柱连续采矿的总体技术思路。
实现无间柱连续采矿的总体技术思路是:将矿体划分阶段,再将阶段划分一个个矿段;以矿段为回采单元,矿段间不留间柱;采切、回采、充填三大工序,分别在相邻三个矿段中平行进行;矿段回采采用采场连续工艺,矿段回采结束后,随即转入快速充填;三大矿段的作业互相衔接,阶段采矿工作连续推进,故称之“连续采矿”。由于连续采矿是以矿段为回采单元,矿段间不留矿柱为主要特征,故又称“无间柱连续采矿”。第一矿段回采结束,即可转入第二矿段回采。
2.3.2试验矿段回采方案。根据上述技术思路,结合现场原有矿块划分及已有工程的布置情况,设计无间柱连续采矿方案。试验矿段沿走向长45m,高48m,宽为矿体厚度,平均为14m,矿体倾角75°以上,矿石体重3.6t/m3,松散系数1. 6。设计采矿量为11.5万t。
试验矿段在回采工艺上分为两个宽度不等的作业区,均采用大直径(165mm)深孔崩矿。第一分区(15m)设计采用漏斗式底部结构,T4G出矿,一分区崩矿出矿完成后,采用自行研制成功的复合型高水速凝材料与尾砂胶凝跟随快速充填;第二分区(30m)设计采用振动出矿的平底式底部结构,用改进完善的振动连续作业机组出矿。为降低充填成本,二分区采后用全尾砂充填。根据凤矿井下已形成的开拓系统,试验采场凿岩硐室布置在-300m,出矿巷道布置在-348m,试验采场一分区由2号溜井出矿;二分区由1号溜井出矿,采场作业人员由设在一分区一侧的人行天井上下。从试验采场结构可见,突出的特点表现在以下三方面：
(1)在试验矿段内实行分区回采。其优点是:可以适当加大试验矿段长度,减少回采作业循环,加快回采速度;第一分区采后随即进行充填,这就为试验矿段回采结束后尽快转入第二矿段作业创造了必要条件;可根据矿体产状的变化,灵活布置采切工程。
(2)在分区之间预留临时矿壁。所谓“临时矿壁”是在分区之间暂留打好孔的5m左右宽的矿壁,它要待二分区崩矿、出矿结束前,最后一次崩落放出。这种预留临时矿壁的主要作用是隔离一分区内的充填体,并使充填体免受二分区大量崩矿的冲击破坏。也就是说,在二分区大量崩矿出矿过程中,一分区充填体能保持自立不垮落,为二分区创造了安全作业条件,并为降低回采过程的矿石损失、贫化指标创造了有利条件。
(3)采用结构简单的底部结构。作为对比,试验采场二分区设计采用振动出矿的平底式底部结构形式,这种底部结构简单,工程量小,开掘容易,采切比只有常用的漏斗底部结构的1/2。并且底柱高度低,矿石损失少,没有专用二次破碎巷道,工作面都有贯通风流,作业安全,劳动条件好。
关键词：充填采矿技术；煤矿；应用
1 充填采矿法的发展趋向
在可以预见的将来一段时期内，地下采矿方法变革的总趋向是：把矿房、矿柱回采和采空区处理作为一个整体予以考虑，有步骤地全面回来，既减少矿石的损失贫化，又消除采空区隐患。同时，改革采矿方法结构，实现机械化的强化开采，降低开采成本并提高劳动生产率。因此，充填采矿法是21世纪的最主要的采矿方法之一。可以认为，对于我国大中型地下矿山来说，充填采矿法的发展趋向在目前主要集中在下述几个方面。在中段上实现无间柱连续采矿，被认为是矿床地下开采技术的一个重大进展。
1.1 大规模的机械化盘区开采
传统的上向水平分层充填采矿法的主要缺点之-是采场生产能力低以及工人劳动生产率低。采矿作业全部使用大型自行设备：凿岩作业为芬兰生产的MonoMATICHSI05X型上向自动接杆凿岩台车，装药作业为芬兰生产的NT30/NBBl50型井下装药车，采场装运为美国生产的ST-31/2型3m3铲运机和德国的LF-4.1型2m3铲运机，采场顶板处理为瑞典Brokk300型撬毛车，井下破碎大块为长沙矿山研究院制造的SYG-2.5型井下自行式碎石机，坑内材料运送及采场顶板和帮壁的安全检查为南昌通用机械厂生产的井下服务车等。由6名工人组成采矿作业队操作所有种类的机械设备，经7个采场16个分层共生产约15万t矿石的工业试验。
1.2 充填采矿法与空场采矿法或崩落采矿法联合开采
为充分发挥充填采矿法和空场法或崩落法各自的优点，国内外很多矿山都设计使用了这种联合开采方案。如澳大利亚的芒特・艾萨矿1100号巨型矿体的开采，在平面上划分成40m×40m的棋盘式采场，在垂直方向上不划分中段，矿体全高90-260m为采场高度，使用分段空场法开采，然后用胶结块石充填。
1.3 全尾砂膏体胶结充填技术
鉴于传统的分级尾砂充填的一些缺点，20世纪70年代末德国和苏联等国家开展了全民砂膏体充填泵送技术研究。所谓“膏体”，是指料浆浓度很高，在管道排料口以牙膏状被挤出。全尾砂膏体充填技术的主要优点有： （1）层砂利用率高。膏体胶结充填可以使用全尾砂；膏体非胶结充填尾砂利用率-般为90%-95%，个别情况下可达到99%，取决于脱水设备和脱水技术；而水力充填分级尾砂的利用率一般只有50%-60%，致使充填材料数量不足，许多煤矿只好采集地表天然砂或将块石磨碎成砂用作充填料。（2）减少尾砂库经营和维护费用。全尾砂膏体充填的溢流水在满足环保要求的排放标准时，矿山可不建层矿库或只建小型的尾矿库。（3）充填料浆浓度高，大大减少了水泥用量，降低了充填成本。据德国格隆德矿的统计资料，当设计的充填体强度相同时，全尾砂膏体胶结充填料的充填成本比分级尾砂胶结充填料的充填成本降低23.6%。（4）全尾砂膏体充填料在采场一般无渗流水排出，改善了井下作业环境，节省了井下排水及清理污泥等方面的费用。
全尾砂膏体充填技术的主要缺点是一次性投资较大，充填系统设备多、结构复杂，系统的可靠性较低。全尾砂膏体充填的技术关键，据认为主要是下列几点：（1）尾砂脱水浓缩技术。按照全尾砂膏体充填的技术要求，尾砂脱水后的重量浓度应达到75%-80%以上。因此，需采用大型脱水设备，有的还需进行二级浓缩脱水；选厂送来的尾砂先经浓缩机脱水后，再送至过滤机脱水。（2）膏体的泵压输送技术。全尾砂膏体充填料需用高浓度砂浆泵或混凝土泵输送。目前，国内使用的输送泵主要有德国生产的PM双缸活塞泵以及沈阳工程机械厂生产的混凝土泵。PM泵为普茨迈斯特机械有限公司（简称PM公司）的产品，电动液压装置为HAl32型，电动机132kw，转速1500r/min，380v，50Hz。设备只需平放在平整的混凝土地面上即可。由电动机带动液压油泵，油压随泵的出口压力而自动升降，达到250×105Pa后，流量会自动降低。油压升到300×105Pa时，不会再升高。KOS4170泵的结构简单，泵的主要环节安全保护系统完善，采用了严密密封的s转向管来分配双缸的给排料，能适应大流量长时间连续工作的膏体充填作业，其有关技术性能见表1。（3）膏体管道输送系统的监控技术。全尾砂膏体充填的浓度要求高。因此，需准确控制充填料各组分的给料量并监测管道输送过程中的有关参数。整个充填系统应组成闭路循环控制系统，自动协调和处理作业过程中某个环节出现的问题，诸如压力过高或过低以及管道堵塞等，并应装备遥控和遥测仪表。
2 充填采矿的优势
2.1 降排功能
充填采矿的意义和作用早已经不是简单地矿山开采。世界各地都有无废料排弃的矿山。比方说，德国格隆德铅锌矿利用浮选后的全尾砂和重选碎石制备膏体填料回填下向充填进路，已经不存在尾矿排弃到尾矿库；有的矿区是在自然保护区或风景名胜区采矿，比如奥地利的布莱堡铅锌矿及南京栖霞山铅锌银矿等等。这些矿山开采的首先条件就是对生态环境的保护，也就是能否将大量的工业废物回填到地下。如何处理好工业固体废物是矿山设计首先要考虑的因素之一，也是解决矿区环境污染的办法之一。
2.2 消除地表变形及下沉功能
充填采空区可以利用充填技术，对阻止围岩变形及支撑围岩都起着很重要的作用；充填可以使采空区形成新的工作面，利用以后的煤矿作业，提高煤矿综合生成能力；充填技术对阻止岩层大规模移动也有很大的效用，以达到建筑物下或水体下采矿的实现，对保护地表不被破坏，改善生态环境起直接的作用。
2.3 低贫损开采功能和远景资源保护功能
缓倾斜矿体和水平矿体也可以应用充填技术，对于厚大矿体，能大幅度提高矿柱回收率及出矿品位；充填技术采矿可以对某些需要优先开采下部或底盘富矿的矿山实现“采富保贫”，能更好的保护矿产资源，减少破坏和损失；三废中（尾矿、废渣、废石）仍旧有一些有用物质，只是当前的技术水平不能够被回收，放在地表面上不容易被保存，不能看出，充填就是一种非常可靠安全的保护方式。
3 结论
随着科学技术的进步，充填法已逐渐被大家所接受，并成为高效安全的采矿方法之一，其对地表生态环境破坏程度小且回采率高等优点。另外它的大量工艺已被自动化和机械化，操作起来也很简单。在既能够保护环境又能利用资源的同时对地下矿山进行挖掘，充填采矿技术必将得到优先发展。
参考文献
[1]路世豹，李晓，廖秋林，侯哲生.充填采矿法的应用前景与环境保护[J].有色金属（矿山部分），2004（1）.
[2]张学民，丁金刚，刘宝琛.丰山矿区充填开采过程的数值模拟研究[J].金属矿山，2007（1）.
Abstract： The non-pillar sublevel caving is a way of the underground mining methods in China's underground mines. By the drawing theoretical analysis， there are the best results in the form of drawing， which are the high sublevel form and the large space form. On the base of China's mining equipment status， the large space parameter form is the orientation of non-pillar caving development. By the analysis of the structure parameters' impact， determining the structure parameters， some factors must be considered， such as the formation of orebody， the rock-drilling equipment and digging equipment，and ground pressure， etc.， which may make the structure parameters become optimization and ensure the mine safe and efficient production.
关键词： 大间距；无底柱分段崩落法；采场地压；放矿理论
Key words： large spacing；non-pillar sublevel caving；ground pressure；drawing theory
中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）33-0324-03
0 引言
20世纪60世纪初，我国从瑞典引进了无底柱分段崩落法，目前，80%以上的铁矿石都是用无底柱分段崩落法开采出来的，采用此法开采有色金属矿也占了很大的比重。此外，一些矿山采用露天-地下联合开采的方式以适应大中型露天矿山转为地下开采以及实现快速开采的需要。在这些矿山中，采用无底柱分段崩落法进行开采占了很大比重。该采矿方法的核心内容之一就是确定采场结构的参数，要想获得良好的开采效果，必须具备合理的采场结构参数。
1 无底柱分段崩落法采场结构参数的演变
从20世纪80年代起，国外就开始加大了该采矿法先进技术矿山的结构参数应用，如：瑞典基鲁纳铁矿的分段高度×进路间距由10m×10m12m×11m12m×16.5m20m×22.5m27m×25m，直到目前的30m×30m。采用全液压凿岩台车和重型液压凿岩机，出矿采用斗容大铲运机（6m3铲运机）。自从采用大参数和综合技术措施以后，不仅大幅度的减少了采准工程量并提高了采矿强度，更有效的降低了采矿成本，具有十分显著的经济效益。
上个世纪60年代以来，引进了该采矿法，其结构参数经过数十年的发展，已经由起初的10m×10m逐步加大到目前国内采用的最大参数20m×20m。如：北铭河铁矿已经加大到了15m×18m、梅山铁矿为15m×20m、程潮铁矿在深部开采采用17.5m×15m、大红山铁矿设计采用20m×20m等。
目前，无底柱分段崩落法主要向大型结构参数发展，即高分段、大间距、大放框布局、大型巷道断面以及大孔径深孔和采用大型采矿设备等。而提高矿山劳动生产力、降低采矿成本以及提高矿山的整体经济效益是其最根本目的[1]。
2 结构参数的确定
在覆岩下放矿的过程中，当崩落矿岩爆破堆体形态与放出体形态具有较高的吻合度时，得到的技术经济指标就会比较好，二者的吻合程度不仅是采矿结构参数的优化问题，也是放矿学的核心问题[2]。传统的放矿理论由于着重研究单个放出体形态，而忽视了各放出体之间的互相影响，从而导致空间排列的放出体有重叠的部分而违背了纯矿石放出体相切的基本原则。出矿石放出体的具体空间排列如图1，2所示，排列形式主要为高分段和大间距。
所谓高分段结构指多个椭球体的平面空间排列中，椭球体五点相切，其分段高度H与进路间距L之比为：
H/L=■×■ （1）
式中：a——放出体长半轴长；b——放出体短半轴长。
当分段高度H与进路间距L之比为：
H/L=■×■ （2）
该结构参数形式即为大间距结构形式。大间距作为一种新的结构形式，其中“大”字的含义是椭球体无量纲化的间距比分段大。无论间距尺寸和分段高具体尺寸为多少，凡是符合上述这种形式的即为大间距结构[3]。
当放出椭球体长半轴a即分段高度小于25m左右时，H/L值小于1，分段高度则小于大间距结构参数中的进路间距，则理论上和实际上的大间距完全一致；当放出椭球体长半轴a大于25m时，H/L值大于1，理论上的大间距在实际表现中，分段高度大于进路间距。我国目前采用的分段高度离25m还很远，基本属于小型的，大间距参数的理论意义和实际形式能高度统一。这两种排列方式在理论上都是最优的，根据高分段公式H/L=■×■计算，保持15m的进路间距才能达到30m以上分段高度取得的大间距效果；大间距公式H/L=■×■表明，分段高度保持15m不变，进路间距增至18～20m即可。
通过对我国凿岩机凿岩深度进行分析后可知，对于炮孔深度30m以上的很难保证质量，但是20m深的炮孔还是能够实现的。由于大间距结构具有凿岩深度短、容易保证炮孔质量以及装药容易等优点，因此，对于我国当前无底柱矿山的生产力来讲，大间距结构参数更符合其发展水平。
3 采场结构参数的影响因素
矿体产状、矿山装备水平的限制以及采场地压[4]是影响无底柱分段崩落法采场结构参数大小的主要因素。
3.1 矿体产状对采场结构参数的影响 对于厚大或矿体倾角大于60°的矿体来说，结构参数基本不受倾角的影响，而采用的采掘设备决定了其采场参数的大小。对于厚度和倾角都不大的矿体而言，采矿回收效果会受到采场结构参数的影响，此时矿山采用的结构参数一般都较小。
3.2 矿山装备水平对采场结构参数的影响 对于无底柱分段崩落法矿山而言，出矿设备的配置能够影响出场结构的参数，一般而言，小结构参数配置小型设备，而大结构参数则配置大型设备。在参数与出矿设备的组合上，当采用YGZ-90和YG-80凿岩机时，采场的结构参数一般不大于12.5m×12.5m，此结构参数下的合理崩矿步距为2.0-2.4m，每次崩矿量为900-1000t，其出矿设备只能采用2m3铲运机出矿。此外，引进国外先进凿岩和出矿设备的矿山的参数已经加大到了15m以上。必须保证掘进、凿岩以及出矿等主体采掘设备能力与采场结构参数相匹配并与矿山生产能力相适应，才能充分发挥采场结构参数与主体采掘设备的整体优势[5]。
3.3 采场结构参数与采场地压的关系
3.3.1 地压规律分析 在无底柱分段崩落法采矿的过程中不可忽视地压问题。此法相对于空场法等采矿法而言，由于各分段的凿岩、崩矿、出矿和采切工作均在巷道中进行，因此，矿石具有较低的稳固性即可满足要求，但是当地压较大以及矿石稳定性较差的条件下应用此法也是比较困难的。随着开采水平的不断下降，很多矿山已经出现了不同程度的地压问题，这不仅影响采掘计划的完成，甚至造成采掘失调、加剧矿石损失贫化以及加大生产成本。因此，对于地质条件复杂、矿山压力严重的矿山，采矿工程面临最严重的课题就是如何保证无底柱分段崩落采矿法的顺利实施。回采巷道的稳定性除了影响采矿安全外，还会影响矿块的生产能力和经济效益。
图3为无底柱分段崩落法回采进路周围掩体中的理论应力分布图。巷道的两帮呈现较大的压应力，周边最大，往深部发展则逐渐恢复到原岩应力状态。当进路间距大于相邻两进路的应力集中区L1+L2时，应力不产生叠加，采场应力分布与单一进路采场应力分布相同，如图3（a）所示；而当进路间距小于L1+L2时，则发生应力集中的叠加，如图3（b）所示，对巷道稳定极为不利。
3.3.2 中小型矿山结构参数优化问题 由于大型地下矿山的生产能力较大，因此，可以通过采用先进的采矿技术和设备改善作业环境以提高矿山的综合经济效益。但是如果中小型地下矿山在同样的工程地质条件下回采也采用大结构参数，则随着采掘设备的加大，不但要加大相应井巷工程断面，更要增加必要的通道和硐室，从而加大了新增投资在矿山总投资中的比重，不是所有的中小型地下矿山能够承担得起。因此，对于矿体规模较小、矿体产状比较复杂的无底柱矿上，在采用国内采掘设备的基础上，为了缓解地压并提高经济效益，应当进一步优化参数。如果采用10m×10m小结构参数的矿山，而凿岩机仍旧采用型号YGZ-90或YG-80，则15-16m是该凿岩机的最大凿岩深度。结构参数为10m×10m时，最大凿岩深度约为13.5m，当加大到12.5m×12.5m或12.5m×10m时，其最大凿岩深度分布为16.5m和15.5m。利用此设备进行凿岩时，虽然千吨采切比下降了35%和25%，但是一次崩矿量却提高了73%和39%，此外，还有效的缓解了地压并保证了生产的安全性。由此可见，该方法采场地压问题是结构参数的优化须考虑的重要问题之一。即结合矿区的矿体产状、矿山设备水平，运用放矿理论确定采场结构参数时，应考虑矿山开采过程中地压的变化规律问题，以利于矿山正常生产的进行。而非在生产中因地压问题影响矿山正常运行，造成不必要的损失。
4 结论
①无底柱分段崩落法根据椭球体放矿理论优化和确定采场结构参数的实质就是放出体的空间排列问题，因此，为了降低采切工程量，可以在无底柱分段崩落法设计采场结构参数时采用大间距布置形式。②加大结构参数是我国无底柱分段崩落法的发展趋势，结构参数的加大要与矿山凿岩、出矿等相关机械设备相配套，确保矿山生产最优化。③结构参数的确定应考虑矿体的赋存状况，使之减少对采矿回收效果的影响。④回采过程中，注意采场结构参数的优化，避免采场地压的影响，减少回采过程中进路严重变形、片帮、冒落等现象的发生。
参考文献：
[1]董振民.加大进路间距降低采矿成本[J].冶金矿山设计与建设，1999（2）.
[2]金闯，董振民，范庆霞.梅山铁矿大间距结构参数研究与应用[J].金属矿山，2000（2）.
[3]董振民.大间距与大参数的区别[J].矿业快报，2002，10（20）.
[4]安红，胡杏保.无底柱分段崩落法应用现状[J].矿业快报，2005.9.
关键词：露天；采矿机；工0艺理论；应用
中图分类号： D922 文献标识码： A
目前，国内露天矿开采技术的发展主要表现在以下以下几个方面：大量的使用各种采矿方法、应用回采技术、机械化的程度加快、回采率提高、采场生产能力大大提高、劳动生产率的飞速猛进，损失以及贫化指标的大幅度降低。笔者在下文中主要对露天矿开采技术及发展方向进行分析和介绍。
露天采矿的新工艺技术方法
目前，国内露天采矿的新工艺技术方法主要表现在以下以下几个方面：大量的使用各种采矿方法、应用回采技术、机械化的程度加快、回采率提高、采场生产能力大大提高、劳动生产率的飞速猛进，损失以及贫化指标的大幅度降低。
而崩落采矿法、充填采矿法以及空场采矿法使用的频率则比较高。其中，充填法获得了很大的改进，其使用范围也在不断的扩大，这主要是因为新技术和新工艺的引进，加上新设备的适应。
我国的钛矿开采使用的方法主要是崩落采矿法，而空场采矿法以及充填采矿法则是有色矿山以及黄金矿山使用的主要方法。最近这些年，充填采矿法以及充填工艺技术在金属矿山中的发展越来越迅速，这两项技术也在不断的改进和发展。
空场采矿法，该方法主要有：（1）大直径深孔采矿法。（2）地下金属矿山采矿连续化。
崩落采矿法，该方法包括：无底柱分段崩落法以及自然崩落法。
充填采矿法以及原地溶浸采矿法。原地溶浸采矿法是一种直接从地下提取金属的方法，其技术将采、冶以及选有机的融合到一块。
关于深部开采工艺。矿产资源的开采在不断的加剧，因此表层的资源已经面临枯竭的状况，因此只能向纵深发展。我国在深部开采工艺方面也进行了一系列的探索，已经有许多金属矿山进入深部开采的阶段，也就是说垂直开采的深度大于600米。
2、露天采矿机的工艺系统设计理论与应用研究
目前，我国的许多煤矿已经开始使用露天采矿机。有的煤矿甚至将这种方法作为主要的设备来并进行开采。下面，笔者对露天采矿机的工艺系统设计理论以及应用进行介绍。
2.1露天采矿机的作业方式、特点以及挖掘的方法
关于开采方式。我们可以以推进的方向以及开采的台阶为依据来进行划分，主要有以下几种开采方式，可以在表1中看到。
表1 采矿机的开采方式
2.2露天采矿机的特征
露天采矿机的特征主要有以下几个方面：（1）传统的单斗挖掘机和轮斗的挖掘机的工作能力比较弱，采掘量比较低，而露天采矿机则弥补了这个空白，让挖掘的能力大大提升，因此挖掘设备的队伍得到了充实和壮大。这样，当遇到不同种类的矿石时，也能进行高效的开采。（2）在应用的范围上。露天采矿机可以在石灰石、石膏、铝土、磷以以及其他的中硬矿石中进行开采。（3）作业方式上，使用的是一层一层进行刨采的方法，因此选采性能好，矿石贫化率低。（4）作业简单，这是因为露天采矿机对多项的工序进行了整合。该机器可以对矿物进行采掘后，使用其尾部的胶带机，因此矿物可以直接被运输到卡车上去，有的则被运输懂啊指定的地方。在这个过程中，采集到的矿物不会落到地面上。使用露天采矿机可以让采集过程不间断，而且是随采随破。因此，运营的成本就会降低，经济效益自然就提高了。（5）生产的能力强，因此时间的利用率就会得到提高。
2.3 露天采矿机的采矿方法
一般在露天采矿机中使用到的采矿方法是分层铣削。该方法按照平行逐幅度的方法，当第一层开采完之后会进入到第二层，对煤以及岩体依次进行开采。物料在被开采出后，会被堆积到工作平盘上，之后会进行集中的处理。
3、露天矿开采技术的发展方向
煤炭作为一种重要的能源在经济的发展中发挥着重要的作用。目前，我国的煤炭工业得到了迅速的发展，一些新的技术也被运用在其中，比如：机电一体化技术。各级的煤矿企业领导对机电一体化技术都非常的重视，因此这项技术得到了广泛的应用和推广。机电一体化是一种新的技术，这项技术融各种高科技技术于一体，包括：机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术以及软件编程技术等。在这些技术的支持下，机电一体化技术得到了迅速的发展。我国在上个世纪80年代组建了机电一体化的科技研究团队，此外该技术也被列入“863”计划项目中。目前，机电一体化正在朝着智能化、数字化、网络化、集成化以及微型化的方向发展。由于该技术，我国煤炭系统的发展面临着巨大的冲击，可以说这项技术深刻的改变了煤炭行业的发展进程。使用机电一体化的产品不仅可以降低能耗，提高煤矿安全生产的系数，也可以将工人的劳动强度大大的降低。此外，工人的作业环境也会得到很大程度的改善。
露天煤矿绿色开采技术。露天煤矿在开采的过程中会遇到许多的环境问题，这些问题 不仅复杂、多变而且敏感。有关数据显示，我国露天开采每年破坏的土地面积约为3.3万亩，而这个速度也在不断的增加之中。到了2020年，露天开采会造成228.9万亩土地的破坏。因此，露天煤矿绿色开采技术是一个重要的趋势，比如：三废处理、复垦造田以及滑坡防治等。使用这些技术可以让矿产资源得到合理的运用。而露天煤矿绿色开采技术体系则包括以下几个方面：采矿和生态重建一体化、露天煤矿边坡研究一起节能减排技术等。
结束语：
笔者露天矿开采技术进行了分析和介绍，在此基础上探讨了开采技术的发展趋势，希望这些分析和见解对大家有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]郭金峰.我国地下矿山采矿方法的进展及发展趋势[J].金属矿山.2012(2)．
[2]甄枫杰,石广洋,肖藏岩.露天采矿机在我国矿山的应用初探[J].现代矿业.2013(7)．
[3]吴爱祥.我国地下金属矿山连续开采技术研究的发展[J].有色矿山.2013(23).
[关键词]充填采矿；资源利用；环境保护
中图分类号：TD853.34 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0067-01
1 我国充填采矿技术应用现状
我国的充填采矿技术经历了废石干式充填、分级尾砂水力充填、碎石水力充填、混凝土胶结充填、磨砂胶结充填、分级尾砂或天然砂充填、废石胶结充填、全尾砂胶结充填、赤泥胶结充填和膏体充填的发展过程。但中国矿山数量多，开发与应用的充填工艺与技术类型多，尤其是近十余年来，在新的充填技术的研究开发和推广应用方面均取得了长足的进步。综合起来，中国的充填采矿技术发展大体分以下几个阶段。
第一阶段是20世纪50年代、60年代，均是以处理废弃物为目的的废石干式充填工艺。但废石干式充填因其效率低、生产能力小和劳动强度大，满足不了采矿工业的发展，国内干式充填采矿所占比重逐年下降，几乎处于被淘汰的地位。
第二阶段是2O世纪70年代、80年代，开始应用尾砂胶结充填技术，由于非胶结充填体无自立能力，难以满足采矿工艺高回采率和低贫化率的需要。所以在水砂充填工艺得以发展并推广应用后，开始采用胶结充填技术。这一时期的细砂胶结充填料主要以尾砂、天然砂和棒磨砂等作为充填集料，胶结剂为水泥。
第三阶段是20世纪90年代以来，随着采矿工业的迅速发展，原充填工艺已不能满足回采工艺的要求和进一步降低采矿成本或环境保护的需要。因而发展了高浓度充填、膏体充填、废石胶结充填和全尾砂胶结充填等技术新。
2 国外充填采矿法的使用概况
2.1 加拿大充填采矿技术的发展
加拿大地下矿山充填技术从20世纪30年代开始，普遍采用冲击砂作为充填料，到40年代末广泛采用选厂冲积尾砂进行充填。50年代中期到末期，用尾砂胶结充填浇面作为扒矿底板，采用分层水砂充填代替劳动强度大且灵活性差的方框支架采矿法。1985～1991年，加拿大在充填材料、充填工艺方面的研究取得了很大的成就。加拿大矿山相继采用块石胶结充填、高浓度管道输送充填、膏体充填等，不仅提高了矿山的综合生产能力，降低了充填成本，而且改善了井下的生产环境。
2.2 德国充填采矿技术
德国在过去的几年间，发展了不同的胶结充填采矿系统。其中比较典型的有：拉梅尔斯贝格铅锌矿，采用了下向分层胶结充填采矿法结合风力充填，回采了高品位的铅锌铜矿，采用碎石和高炉炉渣水泥的混合物作充填料。梅根铅锌矿，根据矿体各部位的情况不同，采用了不同的采矿方法，主要是分层充填法和巷道充填法回采脉状铅锌矿，用带式抛掷充填车输送和抛放含水泥和飞灰的浆液块石充填料。格隆德铅锌矿，在20世纪60年代至70年代初，该矿采用无底柱分段崩落法采矿，由于矿岩不稳固，采矿条件差，矿石损失和贫化大，故改用分段充填采矿法。
3 充填采矿的优势
3.1 减排功能
充填采矿技术的作用和意义已远远超出了矿山开采的范畴。在世界上已经出现了少数典型的无废料排弃的矿山。例如，德国格隆德铅锌矿利用浮选后的全尾砂和重选碎石制备膏体充填料回填下向充填进路，不再有尾矿排弃到尾矿库。勿庸置疑，这类矿山开采的首先条件是能否将大量工业固体废物回填到地下。大量处理工业固体废料将是矿山今后设计优先考虑的重要任务，是解决矿区环境污染问题的最好方法。
3.2 消除地表变形及下沉功能
利用充填技术快速、有效地充填采空区，可以及时支撑采空区顶部岩层，阻止和抵抗围岩进一步变形，防止大幅度的位移发生。通过充填可以快速形成新的工作面，为后续作业创造条件，缩短采充循环周期，提高采矿综合生产能力。充填采矿技术可以有效地阻止岩层发生大规模移动，实现水体下、建筑物下采矿，同时保护了地表不遭破坏，维持原有的生态环境。
4 充填采矿发展存在的问题及改进措施
从上面的原因可以看出，充填采矿法从某些方面代表了国内外矿山发展的趋势，但是充填采矿的技术研究和应用方面还存在着某些问题，下面笔者对充填采矿发展提出一些粗浅的改进观点，供研讨。
4.1 创造新型采矿工艺，保证充填质量
充填采矿技术要结合矿山特点，矿床开采技术条件，发明或创造一些与其他采矿技术相结合的新型采矿法。对于缓倾斜极薄矿脉开采，可用矿岩分掘，废石抛掷充填空区，即削壁充填和爆力运矿相结合的采矿法。对于厚大而矿岩较稳固的矿体，可用浅孔和中深孔空场采矿法开采，采后空区采用尾砂胶结、块石胶结或高水材料充填，即阶段连续回采快速充填工艺，既降低成本，又提高效率，也做到对采空区的合理处理。
4.2 开发研制低成本、高强度的新型充填固化材料
充填料的物理特性包含：孔隙率、湿度、容重、粒度、固体含量及其级配、渗水度、抗压、抗剪力学强度、可压缩性等。充填体的物理力学特征与许多因素有关，主要取决于骨料的成分及其结构，胶结材料的成分及其组成方式等，它直接影响充填体的强度和采场的稳定性，这是充填采空区必不可少的材料基本性能研究，因此各国都对此进行了深入研究。
4.3 研制高效矿山充填设备和提高矿山充填自动控制化
矿山充填系统的自动化程度的高低直接影响和制约矿山充填采矿技术的发展，但是由于国产的相关设备技术性能稳定性差，遏止了矿山充填技术的发展。所以必须加强研制高效浓密设备（如：高效浓密机、陶瓷过滤机、真空过滤机、盘式过滤机等），为高浓度全尾矿浆的制造提供有效保证，同时研究减少或消除充填设备磨损和腐蚀的方法。更重要的是要研制高浓度输送设备，采用压排设备输送调节各段输送压力，防止输送堵管现象。对于充填系统卸料浓度和物料流量的自动控制技术正常化，最为关键的是要研制和引进适合于矿山应用的自动化设备和仪表，建立真正意义上的自动控制系统，从而调节充填系统的全尾矿卸料、充填固化材料和清水等物流量来自动调节充填浓度。
5 结束语
为保证我国矿产资源的正常需求，必须发展绿色采矿模式，无废料采矿技术已纳入我国中长期科技发展规划，而矿山固体废料充填采矿工艺是绿色采矿的主体支撑技术，无废、少废采矿工艺技术的创新及其技术的工程化集成配套，将成为我国矿山技术的主要发展方向。
参考文献
关键词:自然崩落法;采矿技术;应用
中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：
引言
自然崩落法包括矿块崩落法、盘区崩落法、倾斜出矿崩落法和前端崩落法,是一种大规模和低成本的采矿方法。在不少国家,该采矿方法的工艺已趋于成熟,被广泛地应用于厚大矿体的开采。采用这种方法开采,可以获得比较好的经济效益。
与其它采矿方法不同,该法无法进行分层凿岩和分步骤的爆破使矿体崩落,仅依靠采场底部的拉底空间使矿体自然崩落,它的主要缺点是,投产之前要进行大量的采准切割工作,准备时间较长,基建投资较多,还需大量的前期可行性研究工作,否则,一旦失败,该采矿方法具有的不灵活性将给资源开采带来严重的后果。
1、自然崩落采矿法实质及应用背景
自然崩落法采矿,其原理就是利用地球内部的应力,上覆岩石的重力、地质构造运动产生的残余应力和矿山井巷工程所引起的应力集中和分散,同时也利用岩体中裂隙,在矿房底部进行较大的水平面积拉底,并且沿矿块四周用一些垂直的和水平的巷道,削弱其与四周的联系,破坏矿石整体的应力平衡,使采区内的矿石在阶段的整个高度上自然崩落,并通过合适的底部结构放出、运走,保证崩矿的连续进行,自然崩落法的采矿模型见图1。在这一动力学过程中,原岩应力及各种采矿工程(拉底、割帮等)所产生的次生应力场的大小及作用方式是矿体发生破坏的先决条件,而矿体中不连续面的存在,特别是它们的数量、分布规律、空间结合的特点,是确定矿体崩落难易程度、崩落块度大小和形状的决定性影响因素。
图1自然崩落法采矿模型
自然崩落法是一种技术含量高、低成本、高效率的地下采矿方法,生产工艺先进,具有一定规模效益,但同时又是一种优缺点非常明显的采矿方法。自然崩落法对矿岩物理性质要求较高,在应用时对矿体开采技术条件的要求相当严格,需要很高的生产管理水平,而且应用这种方法比使用其它方法更具风险性。所以,自然崩落法的应用有其特有的应用条件:
(1) 裂隙、节理或构造发育的大型块状矿床或厚度很大的倾斜或急倾斜矿体;
(2) 矿化较均匀,矿体内夹石含量不宜多;
(3) 矿体必须是易于破碎的岩体;
(4) 矿石无结块和自燃的危险;
(5) 覆盖层要能随矿石一道崩落,否则会因空顶过高而突然冒落,引起强烈冲击波的危害;
(6) 覆盖岩石最好能破碎成较大的块度,而矿石破碎的块度较小;
(7) 地表允许塌陷。
自然崩落法的典型应用
自1895年自然崩落法在美国试验成功以来,经过100余年的不断发展,目前已在美国、加拿大、智利、印尼、南非、菲律宾等20多个国家的50多座矿山得到了应用,国内外应用自然崩落法采矿的主要矿山见表1。最大生产能力为智利特尼恩特矿的日产11.2万t。我国中条山有色金属公司铜矿峪矿年产量为400万t,目前已基本完成年产600万t二期扩建工程,是我国地下金属矿山规模最大的矿山。
铜矿峪铜矿
铜矿峪矿系大型斑岩铜矿床,矿体赋存于中条山北段下元古界降县群铜矿峪变质火山岩的中上部,为火山- 气液成因的沉积变质铜矿床。矿区围岩为绢云母石英片岩、绢云母石英岩、石英绿泥石片岩及含矿岩石非含矿部分。含矿岩石为变质花岗闪长斑岩和基入体。矿体和围岩产状大致一致,走向北东倾向北西,倾角40°～50°,呈似层状或透镜状产出。铜矿峪矿床储量较大,经勘探提交矿石量为8亿多t,金属量200多万t,铜金属元素单一。铜矿峪矿1958年2月开始建设, 1975年正式投产。原采用有底部结构分段强制崩落采矿法,年
生产能力只有80万t,采矿成本高,亏损严重。1984年铜矿峪矿采用自然崩落法对铜矿峪矿进行技术改造,初步设计的开采范围是5#矿体810～930 m中段的中西部,最大开采境界走向长600 m,水平厚80～240 m,采高40～120 m。地质储量2604万t,平均地质含铜品位0. 639% ,设计日产量为13100 t,其中自然崩落法部分为11100 t,边部矿体2000 t,边部矿体继续采用有底部结构分段崩落法开采,出矿方式采用电耙出矿。2000 年矿山实际生产能力已达设计产量400万t/ a,做到了扭亏为盈。铜矿峪矿自然崩落法首采区的拉底工作于1989年10月份开始,为确保初始崩落和持续崩落,拉底严格遵循了由NE向SW 推进原则,拉底“开刀”的部位选在矿体东部地质构造密集的四类岩区及部分三类岩体中进行,以后逐步扩展(见图2) 。底部结构见图3,中段运输水平以上3 m为耙矿水平,耙道底板以上7. 5 m布置拉底巷道。运输水平以下10 m为主进、回风水平。底部结构主要设计参数:沿走向交错布置的电耙道间距为20 m,对称漏斗平面布置网度为10 m ×10 m,指状漏斗直径为3 m,斗穿出矿口规格宽×高为2.5 m ×1.37 m,拉底高度为6.5 m。
图2810采区回采顺序
图3底部结构
3、自然崩落采矿法存在的主要问题
采矿工程实践表明,自然崩落法是具有较大风险的一种采矿方法。直至目前,国内外采矿界对该采矿方法仍处于研究和探索之中。随着高价值、高品位的富矿开采日趋减少,人们必将面临更多的开采条件差、矿石品位低的贫矿资源开发。因此,适用于低品位矿产资源开发的自然崩落法也就越来越受到人们的关注。自然崩落采矿法潜在的主要问题有以下几个方面。
(1) 地质资料。准确、合理的崩落法采矿设计与风险预测需要建立在充分、准确的地质资料基础之上。因为围岩和矿体稳定性(或可崩性)准确评价,矿体形态、规模和大小以及矿石品位的空间分布是进行合理采矿设计的前提。而采矿设计和分析是依据有限的地质勘探资料。因此,地质数据的局限性和不准确性是导致自然崩落法采矿风险的重要因素之一。
(2) 矿岩崩落的连续性。矿岩崩落的连续性主要取决于矿块拉底面积、拉底方向、拉底速率、矿岩体的稳定性、岩体结构特征以及放矿控制决策等多种因素。由此可归结为两个方面:一是围岩和矿体的自稳性,矿区断裂构造、节理裂隙、岩石性质、原岩应力和地下水等工程地质条件和水文条件是影响围岩和矿体稳定的主要因素,因此,需要对影响矿岩体稳定性因素进行详细调查、详细分析与合理性评价,由此对矿岩体的自稳性或可崩性进行准确预测,为诱导和控制矿岩自然崩落的工程设计提供依据;二是采矿诱导应力,通过适当的采矿拉底、切槽等采矿工程,足以使矿岩产生张拉、压剪破坏的采动诱发应力是自然崩落法采矿设计可控制的主动因素。
(3) 崩落块度。矿块崩落的块度是影响自然崩落法的又一重要因素。矿石的块度决定放矿漏斗尺寸和放出体形态,直接关系到放矿间距、设备选型和生产能力。例如,当出现过多的大块,不仅处理悬顶潜藏安全隐患,而且还导致放矿点二次频繁爆破,影响底部结构的稳定性、采矿生产的连续性以及采矿生产规模。
4、应用展望
自然崩落法自从1895 年在美国Pewabic铁矿问世以来,迄今已有100多年的历史,国际采矿界积累了丰富经验。
我国在20世纪60年代才开始酝酿运用自然崩落矿山的应用。铜矿峪矿应用自然崩落法进行高中段大面积覆盖岩下放矿管理,在国内尚属首次,唯一可借鉴的只有国外一些特大型矿山生产管理的经验,这种采矿方法在目前很大程度上还存在于经验的基点上。这就需要更多的人不断去探索,使之更趋于理性程序化,人们更容易去掌握它。自然崩落法的试验、生产在我国仅仅是刚刚开始,鉴于实践经验的不足和管理水平的落后,矿山不能盲目地选择应用自然崩落法,而要根据矿山的实际情况,慎重研究分析是否可用该法。
参考文献
关键词：充填技术 高效采矿 展望 采矿方法 安全采矿
1.引言
在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，向采空区送入充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上（上向分层）或在其保护下（下向分层）进行回采的采矿方法称之为充填采矿法。本法适用于开采围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体或地表不允许陷落，开采条件复杂，如水体、铁路干线、主要建筑物下面的矿体和有自燃火灾危险的矿体等。充填采法也是深部开采时控制地压的有效措施。充填法的优点是适应性强，矿石回采率高，贫化率低，作业较安全，能利用工业废料，保护地表等。近年来随着输送技术和充填材料研究的发展，充填技术得到突飞猛进的发展，为充填采矿提供了技术保障。
2.安全环保要求对采矿方法选择的影响
采矿所形成的采空区的危害、尾矿堆积危害越来越受到社会关注，采矿的安全环保要求越来越严格，这给充填采矿的发展带来了又一个动力。我国很多资源型城市都面临着严重的地质灾害影响，尾矿库溃坝、排土场滑坡、采空区陷落等等时有发生，而且近年来发生的频率越来越高。人类采矿活动为自身发展提供资源的同时也埋下了深深的隐患，像一颗定时炸弹时刻威胁着人类生命安全。这些事故的发生给人类敲响了警钟，开始注重采矿方法的安全环保，采矿技术向着建设绿色矿山和无废开采方向发展。高效充填采矿技术正是能够满足人类的这种安全、环保、绿色的要求的一种采矿方法，因此，近年来受到了专家、学者、科研机构、政府部门的高度关注。
3.开采技术条件对采矿方法选择的影响
贵重金属的回采往往采用充填法来提高矿体的回收率和降低贫损率。金属矿产资源开采深度的加大采矿面临深部岩爆、冲击地压等地质灾害活动影响，因此充填采矿也被应用于深部开采矿山。充填采矿从技术上来讲适合任何开采技术条件的矿体。
4.充填采矿的发展
随着矿产资源需求的不断增加和资源价值的日益珍贵，采矿业从老大笨开始了新一轮的发展。近年来充填技术也得到了较为实质性的进步。充填采矿法的发展经历了一下几个阶段：
4.1干式充填
1950年以后，在建设社会主义热潮的鼓舞下，我国的采矿事业开始发展。在该段时期，有色地下矿山采用充填法的占38%左右。但由于干式充填劳动效率低、设备落后、工艺相对复杂，干式充填工艺逐步被其它采矿方法取代。
4.2水砂充填
水砂充填是将固体颗粒物与水结合，将充填料通过泵送或自流至需要充填的区域，脱水后具备一定充胀能力。该方法上向分层充填效果较好，下向则不适用。如选矿尾砂、冶炼炉渣、碎石砂石等均可作为充填料。我国70～80年代分级尾砂充填工艺得到发展和广泛应用。水砂充填的缺点是脱水工序较为麻烦、增加井下排水、应用范围小。
4.3胶结充填
胶结充填是水砂充填的进一步发展，可采用尾砂、碎石、沙石作为骨料，水泥、石灰等材料作为胶结材料。如分级（全）尾砂胶结充填、块石沙石胶结充填，均得到现代矿山广泛应用。该方法较水砂充填的优点是井下充填工艺简单、充填强度高、适应性广、充填速度快等。高浓度全尾砂充填技术可以提高尾矿利用减少分级工艺及尾矿堆积危害，或将有毒害矿物返回原来地下赋存状态减少对地表污染，有着很强的竞争力，必将是我国充填技术的重要发展方向之一。
4.4膏体充填
膏体充填是一种新型充填技术，技术含量高。与一般胶结充填相比，膏体材料同时具有可塑性和流动性，采用一定技术手段后可达到即充即凝的效果。我国自90年代开始用膏体泵输送充填，输送泵主要为进口泵，国产泵较为少见。膏体充填物料有：粗物料+细物料+超细物料、细物料+超细物料两种配合方式。膏体充填技术随着技术的不断进步，制备膏体的工艺必将实现简单化，膏体充填以其快速、稳定、速凝等特点成为关注的焦点。
4.5高效充填
近年来出现的高效充填采矿新方法有：机械化盘区下向进路充填采矿法、机械化盘区上向分层充填采矿法、机械化盘区上向进路充填采矿法、上向分层点柱式充填采矿法、分段充填采矿法、阶段深孔充填采矿法等。
5.新材料、新设备
5.1新材料、化学药剂的应用
采矿对新型材料的要求是：1.新型充填胶结材料降低充成本；2.拓展全尾矿的适应范围；3.提高充填效率和充填质量，来提高采矿速度，以量增效，减少时间成本。骨料多数为就近可取的廉价甚至不用费用的物料，胶结材料一般采用水泥，少数矿山就地因地制宜取材，如矿渣、赤泥、粉煤灰、火山灰。
赤泥胶结料是利用赤泥的潜在活性，通过添加激活剂开发出来的一种胶结料。在赤泥中添加激化剂后，溶解于水中的活化剂离子Ca2+可穿透赤泥颗粒表面的无定形沉积层，激化赤泥的活性；赤泥的水化铝酸钙等在活化剂作用下生成早期强度较高的钙矾石及其它水化物，使赤泥中原存在的自由水转变为结晶水、胶凝水，最终使赤泥凝结硬化。普通赤泥胶结料7天、28天和90天的单轴抗压强度分配为5.61、7.76和9.21MPa，初凝45min，终凝160min。高效赤泥胶结料：7天和28天单轴抗压强度达15～20和20～30MPa，初凝65min，终凝120min。赤泥胶结料特点：赤泥胶结剂与全尾砂混合后的性能明显优于水泥；7天强度高出1倍，28天高出1.7倍，赤泥胶结料破坏后微裂隙能自行愈合而重新获得强度。
铁渣胶结剂是利用铁渣中的硅酸钙和铝酸钙等组分，添加活性激化剂加工而成的可以完全取代水泥矿用胶结材料，胶结效果优于水泥胶结剂，按1:8与全尾矿配合的试块单轴抗压强度可达2MPa以上，生产成本仅为水泥成本的40～60％。
高水固化胶结充填料是高铝水泥、石灰、石膏、速凝剂、解凝剂、悬浮剂等料份组成的胶结材料。高水固化材料具有固水能力强、单浆悬浮性好、流动性好、凝固速度快等特点，可以将高比例的水迅速凝固成具有一定承载能力的固体。
许多化学药剂也在胶结充填中得到应用，如速凝剂絮凝剂、速凝剂、减水剂、减阻剂、固化剂等。絮凝剂用来加速骨料沉降如尾砂，速凝剂用来缩短充填料凝固时间，减阻剂用来减少管道阻力，减水剂用来改善易和性和提高强度等。
5.2新设备应用
5.2.1采矿设备
无轨机械化连续回采是采矿发展的趋势，现代技术的发展已将充填采矿发展成为高效率的环保型采矿。阿特拉斯、山特维克等国外知名采矿设备厂商已将采矿的凿岩、装药爆破、铲运等工序打造成无轨机械化连续作业的综合动作，甚至出现了无人遥控凿岩、铲运设备。采场其它环节的高效率，必然要求一个匹配的采矿方法与之适应。如安庆铜矿，引进的设备是瑞典Simba-251型潜孔钻机，凿岩直径165mm，铲运设备采用美国ST-SC3.8m?，采场日综合出矿能力达到700吨，与这些大型设备匹配的采矿方法是高阶段大孔径崩矿嗣后一次全尾砂充填采矿法。[1]
5.2.2充填设施、机械、监测仪表
砂仓结构的改进，搅拌机、砂浆泵技术进步及先进监测仪表、自动化的应用，充填料的制备速度显著加快，制造能力显著提升，充填料浓度显著提高，给高效充填技术带来了很大的发展。
6.高效充填技术是未来高效采矿的重要选择
我国疆域辽阔，成矿地质条件优越，矿产资源丰富矿种齐全配套。随着我国社会的不断进步，科学发展、无废开采、绿色矿山等理念将逐步成为矿山开采的主导理念，加之大中型矿山多为国有，在选择采矿方法时应尽量考虑生态因素，既服务于当今社会发展，又不给子孙后代留下隐患。
采场高效铲运设备、凿岩设备等机械化的应用提高了采矿效率，同时由于充填技术的进步，充填管路化、自动化、连续化、材料制备速度高效化使得充填工艺能够与高效的机械化采矿设备相匹配。因此，高效充填技术必将得到快速发展和应用推广，是未来高效采矿的重要选择。
关键词：金属矿床；开采；运输方案；技术性
Abstract: the scheme demonstration and strive to reflect the modern ultra deep metal deposit mining and transportation science and technology, focusing on deep mining theory, technology and transportation scheme and improve the innovation. To realize the deep mineral resource is efficient use, in deep and high stress, high temperature, Takai Fuka's special environment, combining deep well under high stress condition of hard rock fracturing theory and technology, thermal environment control, filling system and transportation technology and other aspects of professional theory and technology, put forward deep metal ore mining and to develop transportation technical scheme demonstration, for academic and production practice of.
Key words: metal deposit; mining; transport; technical
中图分类号：P578.4+4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、国内外深部矿床开采现状及研究概况
中国工程院院士古德生教授在现代金属矿床开采科学技术上有过深入细致的阐述和分析：
1、国内深部矿床开采现状
目前，我国金属矿山面临的形势是进入浅部矿产逐渐枯竭，开采条件大大恶化，大中型露天矿逐年减少，不少矿山已开采到临界深度，面临关闭或转向地下开采的情况，大规模开发深部矿床刻不容缓。针对深部开采环境的特殊性和复杂性，业内普遍认同的深部开采界定深度大于800-1000m时，既为深部开采。
2、国外深部矿床开采现状
国外开采规模超千米的金属矿山将近100座，其中最多的是南非，南非西部深水平金矿开采深度达到3800m，常用的深部采矿方法有充填法、空场法和崩落法。遵循自上而下的开采顺序，先中间后两翼，连续回采，连续作业或提高作业面推进速度的设计原则。
3、深部开采的研究概况
由于深部开采的特殊环境，深部开采存在的开采困难大，成本高，安全条件差等客观问题，目前国内还未取得特别突出的成果，技术专家只能结合实践逐步创新和探讨。
二、方案论证项目简要说明
D铁矿是世界上目前发现埋藏最深的特大型铁矿床，探明储量为35亿吨，平均品位TFe 31.56%，见矿深度达1000m左右。对于这种超深特大型铁矿床的地下开采设计，国内目前尚无先例，中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位集中了采、选等各专业设计技术骨干，组织多名教授级专家结合南京XX铁矿（400万t/a）、酒钢XX铁矿（500万t/a）的设计实践经验，并多次组织技术团队赴世界开采规模最大的地下铁矿山——瑞典基律纳铁矿（3000万t/a）实地考察，将收集整理的第一手技术资料作为此项目深部开采及开拓运输方案的技术基础。
依据项目开发方提供的矿床普查报告，中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位该项目的综合开发利用方案进行了深入细致的研究，并编制出了《D铁矿地下开采开拓方案技术经济论证报告》，在项目论证会上，项目开发方主要负责人、东北大学XXX教授、冶金界国内著名专家XXX教授、胶带运输专家XXX教授等专家听取了中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位关于《D铁矿地下开采开拓方案技术经济论证报告》的汇报，与会专家对中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位提出的深部开采及胶带斜井开拓运输方案给予了高度评价和充分肯定，经过更深层次的技术研讨和创新，最终编制完成了《D铁矿预可行性研究报告》。
三、方案论证项目开发建设及生产的最新设计理念
1、坚持大矿大开的原则，以大规模提高经济效益；
2、采用大运量、低能耗的新型开拓运输方案；
3、采用国内外最为先进的采、选技术和大型设备；
4、分期开采，自上而下强化采矿；
5、采用先进的高强度、低成本、高效率的采矿方法；
6、生产工艺由全面机械化向功能自动化过渡；
7、机修设施大中修外包，备品备件外购，矿山仅设维修设施；
8、采矿、选矿工程协调有序进行建设，以降低初期投资；
9、矿山规模采取滚动发展的方针，利用企业收益进行扩大再生产，力争不断的提高经济效益。
上述新的设计理念，将对D铁矿项目未来的建设和生产带来不可
估量的经济效益。
四、方案论证项目建设及生产的创新开拓方案
1、开拓运输方案的选择与确定
近20年来，胶带输送机在国内外发展较快。在地下矿山，由于高强度胶带输送机的研制成功，以及新型驱动装置和整机监测控制系统的投入使用，国内外采用新型高强度胶带输送机斜井开拓的矿山日益增多。采用胶带输送机斜井提升矿石至地面选矿厂，具有生产能力大、连续化、自动化、生产工艺系统简单等特殊优越性。
2、中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位在胶带运输方面的优势
中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位早在九十年代开始就对胶带运输进行了深入研究，熟知国内外金属矿胶带运输的应用与发展情况，并掌握大量国内外胶带运输的实例、各种使用条件和参数，并出版过多篇学术论文，掌握国内最先进的胶带运输计算微机软件，多位胶带运输专家如大孤山铁矿及齐大山铁矿胶带输送机的设计者，高级工程师、胶带专家XXX参与设计，使中国冶金矿业鞍山冶金设计研究单位在胶带运输设计能力方面具备国内其它设计单位不能比拟的优势。
3、国内、外胶带运输应用实例及参数
购物车(0)