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1、论金属矿床地下开采采矿方法称谓论金属矿床地下开采采矿方法称谓孙 豁 然东 北 大 学 2009年11月19日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装备水平。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20世纪七十年代，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经形成了
2、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 （谢世俊主编，冶金工业出版社07年1月版）类别组别典型采典型采矿方法方法空场采矿法全面采矿法全面采矿法房柱采矿法房柱采矿法浅孔留矿法浅孔留矿法分段矿房法分段采矿法阶段矿房法水平深孔落矿阶段矿房法垂直深孔落矿阶段矿房法崩落采矿法有底柱崩落采矿法水平深孔落矿分段崩落法垂直深孔落矿分段崩落法阶段崩落法无底柱分段崩落法无底柱分段崩落法壁式崩落法长壁式
3、崩落法短壁式崩落法分层崩落法分层崩落法充填采矿法干式充填采矿法干式充填采矿法水力充填采矿法上向分层水力充填采矿法下向分层水力充填采矿法壁式水力充填采矿法胶结充填胶结充填采矿法类别组别典型采典型采矿方法方法空场采矿法全面采矿法全面采矿法房柱采矿法房柱采矿法留矿采矿法浅孔留矿法分段矿房法分段采矿法阶段矿房法水平深孔落矿阶段矿房法垂直深孔落矿阶段矿房法垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法崩落采矿法单层崩落采矿法长壁式崩落法短壁式崩落法进路式崩落采矿法分层崩落法分层崩落法分段崩落法无底柱分段崩落法水平深孔落矿分段崩落法阶段崩落法阶段自然崩落法阶段强制崩落法充填采矿法单层充填采矿法壁式水力充填采矿法分层充填采
4、矿法上向水力分层充填采矿法下向分层水力充填采矿法上向倾斜分层充填采矿法分采充填采矿法分采充填采矿法支架充填采矿法方框支架充填采矿法表2 采矿学采矿方法分类王青 施维祥主编 冶金工业出版社类 别组 别典型方案空场采矿法全面采矿法留不规则矿柱全面采矿法留规则矿柱全面采矿法房柱采矿法留连续矿柱房柱采矿法留间隔矿柱房柱采矿法留矿采矿法浅孔留矿采矿法分段矿房采矿法分段矿房采矿法阶段矿房采矿法水平深孔阶段矿房采矿法垂直深孔阶段矿房采矿法充填采矿法垂直分层充填采矿法单层(水力、胶结)充填采矿法上向分层充填采矿法上向水平分层充填采矿法上向倾斜分层充填采矿法上向进路充填采矿法上向进路充填采矿法下向分层(进路)充
5、填采矿法下向分层(进路)充填采矿法方框支架充填采矿法方框支架充填采矿法削壁充填采矿法削壁充填采矿法崩落采矿法单层崩落采矿法长臂式单层崩落采矿法短臂式单层崩落采矿法进路式单层崩落采矿法表3 采矿手册采矿方法分类表4 采矿设计手册采矿方法分类按地压管理分按地压管理分采矿方法类别采矿方法类别采矿方法分组采矿方法分组采矿方法名称采矿方法名称采矿方法主要分类采矿方法主要分类自然支撑法空场法分层(单层)空场法全面采矿法(1)普通全面法(2)留矿全面法房柱采矿法(1)浅孔落矿房柱法(2)中深孔落矿房柱法留矿采矿法(1)极薄矿脉留矿法(2)浅孔落矿留矿法分段空场法分段采矿法(1)有底柱分段采矿法(2)连续退采
6、分段采矿法爆力运矿采矿法阶段空场法阶段矿房法(1)水平深孔阶段矿房法(2)垂直深孔阶段矿房法崩落法崩落法分层(单层)崩落法壁式崩落法(1)长臂崩落法(2)短臂崩落法(3)进路崩落法分层崩落法(1)进路回采分层崩落法(2)长工作面回采分层崩落法分段崩落法无底柱分段崩落法(1)典型方案(2)高端壁无底柱分段崩落法有底柱分段崩落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，目前的采矿方法称谓的分类还存在诸多问题。1 1）称谓划分存在随意性）称谓划分存在随意性由表14表可见采矿方法的组别均是按照回采地压管理方法分类的，但是表1 3表的组别和采矿方法分类的称谓划分却很混乱
7、，存在随意性。比如表1 3表中空场采矿法的“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。在崩落采矿方法的分类称谓中，表2 表4均采用诸如“分层”、“分段”、“阶段”的字样以示划分，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。2)2)组别与典型方案重复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，因此在很大程度上重名。而表4采
8、矿方法称谓增加了以回采高度为依据进行了分类，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。3)3)有些称谓过时有些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VCR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90度左右，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VCR法之后，该称谓就有了两义性，因其深孔是扇形布置并不是
9、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“全面留矿法”，就不如叫做“留矿全面法”更直观、合理。4）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。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，不断出现新的称谓。排除极个别人为实现某种目的故弄玄虚，提出了新奇的、非常规的采矿方法称谓外，往往希望通过采矿方法称谓来面面俱到地反映采矿方法特点，因
10、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，称谓的不当会给行业专家和其它行业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，以利于人们研究与使用上的方便，提出称谓中应该遵循的原则和标准化的称谓具有重要的实用价值。5)5)称谓越来越长称谓越来越长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，其称谓要便于行业内部的学习、讲授、学术
11、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。 目前的采矿方法分类称谓的混乱在安全评价、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，清晰明了。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。但目前采矿方法称谓中五花八门
12、，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三个层次。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，
13、难以统一，根据大聚类原则，不再细分。2 2） 回采高度原则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：采场结构和落矿方式原则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，很难不分轻重的地、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。
14、机械装备机械装备原则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。1 1）几点说明）几点说明a.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
15、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，分层全面法等。b.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。c.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。如上所述，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
16、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。而不再像标准的空场法的矿房、矿柱的尺寸差别那么大了。2）采矿方法称谓标准表的特点a.生产经济技术指标相近采矿方法的称谓主要是指采矿方法适用的机械装备水平、矿石的贫化率和损失率等。科学合理的采矿方法的称谓应该能够反映出采矿方法的主要生产经济技术指标。三大类采矿方法的同组别
17、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。b.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），
18、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。联系方式孙豁然东北大学教授、博士生导师研究方向：数字矿山；计算机在矿山应用；采矿方法联系电话：13940587510办公电话：024-83672619邮箱：S通信地址：东北大学265信箱 110004谢谢！欢迎指正！
