采矿方法选择与设计

采矿方法选择与设计

采矿法选择是根据矿山具体的矿体赋存条件和技术经济条件确定采矿法。通常，在矿山的设计阶段由设计部门选定采矿法。矿山仅在具体条件发生变化，或设计部门所定采矿法实践证明不行时，才需重新选择采矿法。

采矿法选定后，作其方案设计和施工设计，并进行采矿法的试验和试生产后，才能全面投产。对于引进国外的采矿法，必须先进行系统的工业性试验后方能推广。

13.1 采矿法的选择

一、选择采矿法的原则

正确选择采矿法考虑的原则是：生产安全，劳动条件好；机械化程度高，矿块生产能力大，劳动生产率高；矿石回收率高，贫化率低；材料(主要是木材，水泥和铜材)消耗少；采矿成本低，经济效益好；回采工艺简单，管理方便等。

二、影响采矿法选择的因素

(1) 矿床地质条件

影响采矿法选择的矿床地质条件有矿体倾角、厚度、形态与埋藏深度；矿石和围岩的性质(主要是稳固性、可崩性、放射性、结块性与自燃性等)矿石的品位和价值，品位的分布；矿体是否含夹石，夹石的形态和分布；围岩矿化程度；矿石的可选性；含水层及相对隔水层的产状与分布规律；岩石原始应力场的情况等。

(2) 开采技术经济条件

开采技术经济条件包括：地表是否允许崩落；加强部门对产品的技术要求(包括对矿石品位、品级、有害成分及块度等)；国家对产品的急需程度；回采设备、备品备件及材料的来源和供应状况；对采矿法的技术管理水平和掌握程度。

在选择采矿法时，并非上述所有因素同时影响，或以同等程度影响，需要根据具体情况作具体分析，抓住主要因素，综合考虑其它次要因素。

三、采矿法选择的步骤

采矿法选择一般经历调查研究、采矿法初选、技术比较合技术经济比较等四个步骤。

(1) 调查研究

收集和掌握采矿法的基础资料，仔细研究地质报告、选矿资料(选矿对矿石的要求，选矿费用、尾砂的产率、粒级和成分等)，以及上述影响采矿法选择的其他资料，并到矿山现场进行实地考察。

若矿床由多个矿体组成，则根据矿岩的稳固性、矿体的倾角和厚度等，将矿体分组，以便针对不同组别选择不同的采矿法。

(2)采矿法初选

在调查研究的基础上，根据采矿法选择的原则，针对具体矿体，初步提出几个技术上可行的采矿法方案，删去明显不合理的方案。

(3)采矿法的技术比较

根据初选出的苦干采矿法方案，相应确定每个方案的结构参数、采切工作、回采工艺和技术经济指标，绘制采矿法的方案标准图，并对其进行技术比较。

参与技术比较的指标有：矿块生产能力、采切比、矿石回收率和贫化率、主要材料消耗、采矿劳动生产率等。技术比较还包括以下不能量化的内容：作业的安全与劳动条件、材料、设备的来源及供应状况，回采工艺的难易程度，采矿法的灵活性和其优、缺点，以及与采矿法有关联的地表保护等方面。

在进行采矿法的技术比较时，必须注意：合理选取采矿法的技术指标，防止片面追求先进指标；客观地评价各个采矿法方案的优劣；对两步骤回采的采矿法，将矿房与矿柱作为整体统一评比。

(4)采矿法的综合技术经济比较

①各方案的矿石损失率、贫化率、矿块生产能力及与采矿有关的投资基本相同，只需比较采矿成本，这种情况极少遇见。

②各方案全部采出矿石量、矿块生产能力及与采矿有关的投资基本相同，矿石的损失率、贫化率相差较大，需比较年盈利和总盈利的指标。

③各方案的矿石损失率、贫化率和矿块生产能力以及与采矿有关的投资均相差很大，需要比较企业盈利(年盈利和总盈利)、与采矿有关的年投资，投资返本期和投资收益率等。

四、采矿法综合技术经济比较实例

某铜铁共生矿床，矿床埋深200m，矿床中的矿体均为盲矿体；矿体走向长度分别为900m和600m，平均厚度分别为40m和60m，矿体倾角40～80°；地表允许陷落。根据矿体赋存情况及开采技术条件，对以下两个方案进行经济比较：第一方案为无底柱分段崩落法，采用CTC—700型深孔凿岩台车，配80型凿岩机钻孔，C—30型气动装运机或DZL—50型柴油铲运机出矿；第二方案矿房用阶段胶结充填法(浅孔崩矿)，矿柱用分层尾砂充填法，采用YSP—45凿岩机钻孔C—30型气动装运机出矿。两个方案的技术经济比较见表13—1。

从两个方案的计算结果可知：第二方案的铜和铁的采选总回收率分别比第一方案高14.3％和14.8％，铜和铁精矿年产量相应多19.0％和16.8％，每年多盈利37万元；但基建投资多800万元，追加投资回收期达21.6年。第一方案的投资收益率、净现值和净现值指数分别比第二方案高1.13％、812万元和0.16。

由此可见，第二方案的资源利用好，但经济效益差，采场生产能力低，需两套充填系统，回采工艺与生产管理均比较复杂。因此，经技术经济的综合分析，选择第一方案。

13.2 采矿法的方案设计

采矿法的方案设计以标准矿块作为基础。所谓标准矿块是将矿体理想化后划分的矿块，即取矿体的平均厚度与倾角，视矿岩接触面为平面，所作的平行六面体为标准矿块。

采矿法方案设计(也称为标准矿块设计)的内容包括：结构参数的确定，采准方案设计，回采方案设计，回采技术经济指标的选取与计算。通常由设计院作采矿法的方案设计。

一、采准方案设计

采准方案设计的内容包括：确定采切巷道的断面形状、规格和支护，选择采准布置。在标准矿块三面图上布置采切巷道，计算矿块采切工程量等。

(1) 采切巷道的选型和布置

采准布置应考虑探采结合，矿房与矿柱结合，便于施工；将巷道布置在稳固的矿岩中，以减少巷道的维护费用。

(2) 采切工程量计算

根据选定的采矿法方案图、矿块结构参数、采切巷道的断面和布置，进行采切工程量计算。

采切工程量计算内容有：矿块的采切工程量，据此计算矿块的采切比；脉内采切巷道的附产出矿量；脉外采切巷道掘进的废石量，作为提升、运输和充填设计的参考。

采切工程量可按表13—2的形式计算，采切比按表13—3计算。若矿块用两步骤回采，则矿房与矿柱分别计算。考虑施工可能出现的超掘和废巷，矿床地质条件复杂而未预见的工程量，矿体形态变化而增加的巷道长度等，计算所得的采切工程量乘以1.15～1.30的修正系数，当矿体形态简单，勘探程度高，矿岩稳固性好，矿体厚度大时取小值。