⾦属矿⼭开采开拓⽅式
⼀、采矿⽅法定义：
什么是采矿⽅法？为了回采矿块中的矿⽯，在矿块中和在围岩中所进⾏的采准，切割回采的总和，称之为采矿⽅法。
采矿⽅法包括：采准、切割和回采，也就是说，采准、切割并作在时间上与空间上所进⾏的顺序以及它与回采⼯作进⾏有机的合理的配合⼯作，叫做采矿⽅法。⼆、采矿⽅法分类的依据
我们使⽤的采矿⽅法程类很多，为了使⽤上的⽅便，有必要进⾏分类。⽽分类的⽅法也有多种，⽽且前通⽤的分类⽅法是按地压管理⽅式不同来分类的。因为地压管理⽅法是以矿岩的物理⼒学性质为根据的，同时⼜与采矿⽅法的适⽤条件，组成要素，回采⼯艺等有着密切关系，并且最终将影响到采矿⽅法的安全，效率和经济效果。三、采矿⽅法分类
采矿⽅法按地压管理⽅法不同，分类三⼤类，即：空场采矿法、充填法及崩落法。（⼀）空场法
1、空场采矿法的适⽤条件：
（1）适⽤于开采矿⽯和围岩都很稳固的矿床。（2）采空区在⼀定时间内，允许有较⼤的暴露⾯积。2、空场采矿法分类
空场采矿法⽬前应⽤⽐较⼴泛的⼏种⽅法是：（1）房柱法（包括全⾯法）
凡是随着回采⼯作⾯的推进，逐步⽤充填料充填采空区的⽅法叫做充填采矿法。
充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱。矿柱回采可⽤填法，也可以考虑⽤其他⽅法。矿房的回采是采⼀分层，把矿⽯运出，随后充填这⼀层，然后再采⼀层，再充填⼀层。依此循环，直到到全矿房采完为上。⼀采⼀充或两采⼀充。2、充填采矿法的适⽤条件
（1）开采品位较⾼的富矿，并且要求有⽐较⾼的回采率和⽐较低的贫化率；或开采稀贵⾦属。（2）赋有条件件和开采技术条件⽐较复杂的矿床，如：
①⽔⽂地质条件、矿体形状⽐较复杂；②矿体埋藏较深⽽且地压较⼤；③矿⽯或围岩有⾃燃发⽕的危险；④地表或围岩不允许有⼤⾯积沉陷或剧烈移动⽽需要特殊保护；⑤露天和地下同时进⾏开采。（3）适⽤于矿⽯稳固，围岩不稳固的矿床
如果能采⽤特殊的⽀护⽅法或下向分层充填法，也可以⽤来开采矿⽯不稳固的矿体。（4）适⽤于开采急倾斜矿体
因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料，并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的⾯积。但是，如果能采⽤⽔⼒或风⼒充填的话，也可以⽤于缓倾斜薄矿脉的开采中。3、充填的⽬的：（1）进⾏地压管理
利⽤形成的充填体进⾏地压管理，⽤的控制围岩崩落和地表下沉，并为回采⼯作⾯⽽创造⽅便条件和安全条件，保护地表建筑物，缓和⼤⾯积地压活动，恢复安全⽣产。（2）杜绝内因⽕灾
有些矿⼭⽤这种⽅法来预防有⾃燃性的矿床（内因⽕灾或其他灾害）。
[参考]如我国湘潭锰矿，矿体的直接顶板为叶⽚状⿊⾊页岩，崩落后在有⽔和空⽓的条件下，经30～50天后发⽣⾃燃。采⽤充填法后，杜绝了内因⽕灾。（3）为回采矿柱创造了条件
矿房采完以后空场能否及时进⾏充填，将直接导致矿柱能否进⾏回采，由此将直接影响矿⼭三级矿量的平衡和均衡⽣产。如我国凡⼝铅锌矿，⽤⽔平分层充填法回采了两侧均为⽔泥尾砂、胶结充填体的矿柱。）（4）为深部、⽔下开采创造条件。
⽤于深部开采，⽔下采矿以及预防冲击性地压。4、充填采矿法分类
（1）按充填料的性能和充填⼯艺特点分类：
可分为胶结充填和⾮胶结充填，⾮胶结充填⼜分为⼲式充填和⽔沙充填。（2）按矿块回采⼯作⾯的推进⽅向和回采⼯艺特点分类：
①上向分层充填采矿法；②下向分层充填采矿法；③壁式充填采矿法；④削壁充填法；⑤⽀架充填法。5、充填采矿法与其他采矿⽅法⽐较的优缺点：（1）充填采矿法的优点：
①采、切⼯程量⼩，灵活性⼤；②矿⽯损失、贫化⼩；③能够⽐较有效的维护围岩，减少围岩的移动和防⽌⼤量冒落；④对于薄矿脉或多品种矿⽯可以进⾏选别回采；⑤可以防⽌矿床开采的内因⽕灾；（2）缺点：
①回采⼯艺和充填⼯艺复杂。②充填和采矿互相影响，如果回采作业机械化所不能妥善解决，则⽣产效率和⽣产能⼒都⽐较低；③充填料的开采，加⼯、输送及其他⼀系列消耗使矿⽯成本较⾼。开采运输与堆积充填料这些⼯作所需要的费⽤占采矿成本的40—50%。④劳动强度⼤；（三）崩落法1、崩落采矿法的概念
什么叫崩落采矿法呢？崩落采矿法就是以崩落围岩来实现地压管理的采矿⽅法。即在崩落矿⽯的同时强制或⾃然崩落围岩，充填空区，⽤以控制和管理地压。2、崩落采矿法的适⽤条件
⼀般地讲，崩落法对矿体赋存条件，矿岩的物理⼒学性质等都具有⽐较⼴泛的适应范围。理想的适⽤条件是——上盘围岩能呈块状⾃然崩落，矿⽯中等以上稳固的急倾斜原矿体。地表允许塌落是使⽤这种⽅法的必要前提。由于这种⽅法在开采时矿⽯损
失贫化⼤，因⽽它不⽤于开采⾼价、⾼品位的矿床。3、崩落采矿法特点
(1) 崩落法不再把矿块划分为矿房和矿柱，⽽是以整个矿块作为⼀个回采单元，按⼀定的回采顺序，连续进⾏单步骤回采。(2) 在回采过程中，围岩要⾃然或强制崩落，矿⽯是在复盖岩⽯的直接接触下放矿。因此，这种采矿⽅法对放矿进⾏科学管理是⼗分必要的。
(3) 崩落法的开采是在⼀个阶段内从上⽽下进⾏的。与空场采矿法不同。4、崩落法的分类
崩落采矿法⽬前应⽤⽐较⼴泛有三种⽅法是：(1)有底柱崩落法；(2)⽆底柱崩落法；(3)竖式)崩落法
它们共同的特点都是⾃上⽽下回采，在采矿的同时，(或稍后)，⽤崩落围岩的⽅法来管理地压，以减少作⽤在开采矿段上的应⼒。
它们都是在复盖岩层下放矿，多数⽅案都采⽤挤压爆解破和有较⾼的机械化程度。这类采矿⽅法具有作业安全，开采强度⼤，劳动⽣产率⾼成本低的优点。但矿⽯贫损⼤。
三种崩落各法有⾃⼰的特点和适⽤条件，各有⾃⼰的优缺点，⽽最终使⽤那⼀种⽅法，要进⾏具体分析研究。对于每种采矿⽅法都不是绝对的。不是⼀成不变的。随着新的采掘设备的发现，⼯艺技术的改进，加采⽅案的⾰新，都会使它的使⽤范围和优缺点发⽣变化。
竖井掘进 (shaft sinking)矿⼭建设由地⾯垂直向下挖掘竖井(⼜称⽴井)的施⼯过程。竖井掘进⽅法分普通施⼯法和特殊施⼯法两种。普通施⼯法适⽤于井筒涌⽔量⼩，岩层⽐较稳定的竖井掘进。特殊施⼯法适⽤于不稳定岩层(包括流砂、淤泥、破碎的岩层)的竖井掘进。此外还有⼀种全⾯机械化施⼯的钻井法。
竖井普通施⼯法⽤⼈⼯或机械凿岩爆破的⽅法进⾏竖井掘进。掘进程序是先进⾏锁⼝施⼯，然后进⾏表⼟施⼯和基岩施⼯。锁⼝施⼯由井颈上部的临时井壁和锁⼝框组成。锁⼝框采⽤⽊材、钢材、钢⽊结构；临时井壁段长度⼀般为1～2m，采⽤砖、料⽯、混凝⼟块砌筑。如表⼟层稳定，可采⽤⼀次施⼯永久锁⼝。
表⼟施⼯常⽤的⽅法有井圈背板、吊挂井壁、板桩、锚喷临时⽀护施⼯法等。根据井筒涌⽔量⼤⼩，可以采⽤⼯作⾯⽔窝集⽔、
排⽔法，超前⼩井竖井降低⽔位法和井外疏⼲孔降低⽔位法进⾏涌⽔处理。表⼟施⼯提升有标准掘进井架提升系统(见井巷施⼯提升)和简易提升两种。简易提升⽅式可以采⽤：(1)慢动卷扬机、⼩吊桶和简易井架。简易井架可⽤⼈字架、三⾓架、双三⾓架、帐幕式⽊井架、单龙门架和双龙门架。(2)汽车起重机、⼩吊桶。(3)⼤抓⽃。表⼟施⼯主要包括表⼟掘进和表⼟⽀护。(1)表⼟掘进。在⽆⽔⽽稳定的⼟层中，可⽤镐、锹等⼯具⼈⼯进⾏挖掘或⽤抓⽃直接取⼟，⼟层坚硬时可⽤风镐或风铲松⼟，或打浅眼、放⼩炮破⼟。施⼯中，要加强集⽔、排⽔⼯作。
(2)表⼟⽀护。井颈段⼀般以钢筋混凝⼟或素混凝⼟作永久⽀护。施⼯⽅法有：(1)边下掘边进⾏临时⽀护，挖掘⾄井颈段壁座后，由下⽽上边拆临时⽀护边进⾏永久⽀护施⼯。(2)采⽤吊挂井壁作临时⽀护。当挖掘井颈段壁座后再⾃下往上浇筑永久井壁。(3)⽤板桩进⾏临时⽀护。(4)对易风化、易⽚帮、遇⽔易散的⼟层，采⽤素喷、锚喷和锚⽹喷混凝⼟的⽅法进⾏临时⽀护。当采⽤吊挂井壁永久⽀护时，随掘进分段紧接进⾏⽀护。
基岩施⼯也称凿岩爆破法。⽤于井筒涌⽔⼩于30m3 ／h，稳定、中等稳定的岩层。施⼯时，将井筒全深划分为若⼲个井段，⾃上⽽下逐段施⼯。段长主要取决于井筒⾥围岩的稳定程度、涌⽔量、施⼯设备等条件。段长2～6m称短段，30～60m称长段。竖井施⼯作业⽅式按掘进、砌筑、安装三项作业在时间上、空间上的不同可以分为掘砌单⾏作业(⼜有长段单⾏、短段单⾏和混合短段平⾏之分)、掘
进按顺序作业和掘砌、掘安平⾏作业，掘砌安三平⾏作业，掘砌安混合作业⼀次成井⽅式。
基岩掘进⼯序包括凿岩、爆破、通风、装岩、⽀护、涌⽔处理，以及提绞设施、供风、供⽔、排⽔、动⼒照明和通讯等作业。凿岩，当炮眼深度⼩于2m(浅孔)时，采⽤⼿持式凿岩机凿岩；当炮眼深度⼤于2m(中深孔)时，采⽤凿岩钻架凿岩。⼿持式凿岩⽅式适⽤于在各种井直径、不同硬度岩⽯的浅孔凿岩。凿岩钻架有环形钻架和伞形钻架两种，适⽤于5～9．5m井径的竖井掘进，各种硬度岩⽯的中深孔凿岩。
爆破，⼀般采⽤2号抗⽔岩⽯炸药和⽔胶炸药、国产8号延期或毫秒延期电雷管电⼒爆破。炮眼布置分掏槽眼、崩落眼、周边眼。圆形井筒炮眼⼀般都按同⼼圆分圈布置，使每个炮眼的最⼩抵抗线相等。炮眼装填分普通爆破炸药装填结构和光⾯爆破炸药装填结构。爆破⽹络有并联⽹络、串并联⽹络和串联⽹络三种。
装岩，有⼈⼯装岩和机械装岩⼆种。使⽤抓岩机装岩适⽤于竖井。提⾼抓岩⽣产率的主要措施有：(1)综合防治涌⽔措施，根据地质⽔⽂条件采⽤地⾯、⼯作⾯预注浆及壁后注浆封闭⽔源，⽤截⽔堵⽔措施来减少⼯作⾯的涌⽔、淋⽔，⼯作⾯应尽快抓出⽔窝⽤风动潜⽔泵及时排除积⽔，使⼯作⾯⽔位低于岩碴⾯0．1～0．2m。(2)改进爆破技术，实现中深孔爆破，增加⼀次爆破岩⽯量，减少清底岩⽯量，缩短清底时间。(3)合理安排抓岩路线及顺序，尽快抓出⽔窝和罐窝，使吊桶低于岩⾯，⼈⼯辅助扒出井帮岩碴，合理布置吊桶位置和抓岩
机台数。(4)根据井深及⼩时出碴量配置⼤吊桶及多套提升机，保证抓岩机不间断⼯作。采⽤⾃动翻岩装置，缩短提升休⽌时间，减少⼀次提升时间。(5)采⽤技术性能好的设备，加强司机培训，提⾼操作⽔平，严格保养和检修制度，减少机械故障，提⾼设备完好率。(6)加⼤地⾯矸⽯仓⾯积，协调抓岩、提升、排矸等环节，提⾼抓岩能⼒。
⽀护和涌⽔处理，井筒⼯作⾯涌⽔⼤⼩是影响竖井掘进速度和⽀护质量的最关键因素，应采取综合处理措施，加强对井筒涌⽔的处理。竖井涌⽔处理⼀般分为预处理和后处理两种。(1)预处理。是在井筒开凿前进⾏处理，使地下⽔流不到井筒⼯作⾯。有预注浆堵⽔法(⽤注浆材料把井简围岩的裂隙、孔洞堵塞形成隔⽔帷幕)、降低地下⽔位法(疏⼲⼯作⾯上部岩层的⽔)和钻孔泄⽔法(当井筒下部有矿⼭巷道时可打泄⽔孔将⽔疏⼲)。(2)后处理。是在井筒掘砌过程中或井壁砌筑之后，对井筒淋⽔和⼯作⾯涌⽔进⾏处理。有井壁注浆、⼆次复壁封⽔、截⽔、导⽔以及⼯作⾯排⽔等。⼯作⾯排⽔⼜有吊桶排⽔和吊泵排⽔两种。通风、防尘，其动⼒、照明、电讯的准备⼯作，与其他井巷⼯程相同。
竖井特殊施⼯法有板桩法、沉井法、冻结法、预注浆法、混凝⼟帷幕法、钻井法等。
板桩法当井筒挖掘⾄距离流砂或淤泥层为1m时，停⽌掘进，利⽤上部临时⽀护或井壁预埋12～18个⽣根钩⼦，架设导向圈，依次打⼊板桩(有⽊板桩、钢板桩)，在超前(⼀般0．5～1．0m)对不
稳定冲积层进⾏⽀护后再下掘，边下掘边架圈打板桩，直⾄通过冲积层。若井帮压⼒⼤，可根据实际情况，架设中间导向圈及副导向圈进⾏加固。该⽅法适⽤于表⼟层中流砂、淤泥段。
沉井法⼀般采⽤预制钢筋混凝⼟沉井井筒，下端设刃脚，依靠⾃重下沉，边下沉，边挖掘、边接长井壁，直⾄预定位置⽌，称不淹⽔⾃重沉井法。该法适⽤于流砂层⼩于1m的不稳定表⼟层，沉井深度⼩于30m、涌⽔量⼩于30m3 ／h的浅表⼟层井筒施⼯。为减少沉井阻⼒，避免井壁偏斜与开裂，采⽤壁后泥浆淹⽔沉井和壁后压⽓淹⽔沉井法，称“淹⽔沉井”法施⼯。该⽅法⽤⽔⼒破⼟掘进、压⽓提升排渣、泥浆护壁、淹没沉井。这种⽅法⽆需特殊专⽤设备，准备期短，易于施⼯，操作简单，全部作业在地⾯进⾏，劳动强度较低且⼯作安全，成本低，适宜下沉深度为60～80m的沉井。
冻结法⽤⼈⼯制冷技术暂时加固不稳定地层，隔绝地下⽔的施⼯⽅法。掘进前，预先在井筒外围由地表钻出⼀圈穿过含⽔层进⼊下部稳定岩层5～10m的钻孔(冻结孔)，在孔内安装底端封闭的冻结管，通过冻结管路利⽤低温盐⽔循环进⾏热交换，有正循环系统和后循环系统两种。冷冻站制出的低温盐⽔( - 25℃以下)，⽤盐⽔泵排到井⼝冷冻沟槽内的配液管，经配液管进⼊冻结管的底部，低温盐⽔在冻结管内徐徐上升，吸收管壁周围岩层热量，经回液管返回冻结站冷却，称正循环系统；冷冻站制出的低温盐⽔由回液管进⼊冻结管缓缓下流，由供液管返回冷冻站，称反循环系统。经过⾜够时间，在冻结管周围逐渐形成冻⼟圆柱，连结成⼀个坚固的冻⼟厚壁圆筒，承
受地压和静⽔压⼒，并封闭⽔源，防⽌掘进过程中⼤量涌⽔和流砂流向井筒。
预注浆法将胶结材料配制成浆液，利⽤泵的压⼒注⼊岩层的裂隙或孔洞中，浆液凝结硬化后，堵塞裂隙、孔隙或溶洞，达到封闭⽔源和加固岩层的作⽤。此法是在井筒范围以外形成⼀定厚度的封⽔帷幕，然后往下挖掘竖井。根据所需处理含⽔岩层的段长可以⼀次或分段进⾏，注浆⽅式可⽤下⾏式(钻进⼀段注浆处理⼀段，由上往下进⾏的⽅式)或上⾏式(全段⼀次钻进，由下往上分段注浆处理的⽅式)。注浆使⽤材料要求具有很好的注⼊性能，在～定时间内能凝固或胶凝，凝固或胶凝后的结⽯体或凝胶固体具有⼀定的强度和耐久性、抗蚀性、不透⽔性。最⼴泛使⽤的注浆材料有⽔泥浆液、⽔玻璃、⽔泥⼀⽔玻璃浆液、⽔玻璃⼀铝酸钠浆液、铬⽊素浆液、丙烯酰胺类浆液、尿醛类浆液、糖醛类浆液、聚氨脂类浆液等。井筒预注浆有地⾯预注浆和⼯作⾯预注浆两种⽅法。地⾯预注浆的全部⼯作在地⾯进⾏，采⽤⼤型设备钻孔和注浆。⼯作⾯预注浆是在井筒中进⾏。当井筒下掘⾄含⽔层或遇到裂隙破碎带、涌⽔量⼤的情况时，先打⽌⽔垫或预留岩⽯⽌⽔帽，预埋注浆孔⼝管，再进⾏钻孔和注浆。混凝⼟惟幕法适⽤于埋深较浅的流砂、淤泥、卵⽯、砂砾等含⽔的不稳定冲积层。施⼯深度必须深⼊⾄不透⽔的稳定地层中3～5m。利⽤成孔机械在井筒周围钻⼀排交圈的钻孔，⽤泥浆护壁，清孔后⽤导管进⾏浇灌混凝⼟，形成⼀个封闭的混凝⼟帷幕，其厚度及强度能抵抗施⼯期间岩层最⼤压⼒。
钻井法⼀种全⾯机械化施⼯⽅法。由钻井、洗井和沉井三个基本⼯艺过程组成。钻井采⽤回转式钻机通过钻头在井底连续破碎岩⽯，依靠井内充满泥浆临时维护井帮，并利⽤泥浆作冲洗液循环冲洗⼯作⾯和提升岩屑。井筒钻成后进⾏终孔测斜，冲洗井底和调整泥浆参数，经检查符合设计要求即开始沉井。永久井壁的预制，在钻井期间同时进⾏。沉井完毕，利⽤注浆管进⾏壁后充填，排净井内注⽔进⾏壁后注浆。钻井法适⽤于含⽔的不稳定表⼟层和深厚的表⼟层，也适⽤于中硬以下岩层。
