地下采矿

地下采矿是在矿体埋藏较深或露天开采不经济的情况下，通过井巷工程进入矿体内部开采矿石的方式。本文主要介绍地下采矿方法及流程。

一、地下采矿方法

不同的地质条件、矿体特性和开采要求，决定了不同的采矿方法。主要的地下采矿方法有：空场法、充填法、崩落法、长壁法几种。

1、空场法

空场法在开采过程中，采空区暂时不进行充填，主要依靠矿柱和围岩自身的强度来维持采空区的稳定。该方法采场空间大、便于大型设备作业、生产效率高，但对矿体和围岩的稳固性要求非常高。

2、充填法

充填法是采矿后，用废石、尾砂或胶结材料将采空区充填的方法，起到支撑围岩作用，以减少地表塌陷，控制地压活动。适于开采高价值矿体、在软弱围岩条件下开采，以及在环保要求较高的地区使用。

3、崩落法

崩落法是有计划地崩落围岩或矿体，借助重力实现矿石的放出，多适于大规模低品位矿体的开采。

4、长壁法

长壁法主要用于煤矿开采，是利用机械化设备进行连续采煤，随着工作面的推进，顶板会随采随塌。该方法开采效率高、产量大、易于实现自动化。

二、地下采矿关键流程

地下采矿是一项复杂且技术密集的系统工程，其流程涵盖开拓、采准、回采、支护和运输五大环节。

1、开拓

开拓工程是地下采矿的基础，主要目的是通过开凿竖井、斜井或平硐等通道，建立连接地表与矿体的运输、通风、排水和动力供应系统。

竖井开拓：适用于矿体埋藏较深（＞200米）且走向长度较短的矿山。竖井通常采用圆形或矩形断面，圆形竖井的支护成本更低、稳定性更好，直径一般为3-6米，深度可达1000米以上。施工过程中，常采用冻结法、注浆法等特殊技术穿越复杂地质层，确保井筒的稳定性和密封性。

斜井开拓：适用于倾角较缓（15°-45°）的矿体，斜井坡度一般控制在15°-30°，便于矿车或皮带运输机运行。斜井断面尺寸通常根据运输设备确定，相比竖井，斜井施工难度较低，但运输距离较长时能耗增加。

平硐开拓：成本低、安全性高，多适于矿体位于山坡或地表起伏较大的区域。平硐断面形状多为拱形，高度和宽度根据运输需求设计，通常高度≥2.5米，宽度≥3米。平硐不仅承担矿石运输，还可作为通风和逃生通道。

2、采准

采准工程是在开拓工程的基础上，通过掘进巷道划分采区，并布置凿岩、出矿、通风等通道，为回采作业创造条件。其目标是将矿体切割成若干个相对独立的单元，确保回采过程的高效与安全。

采区划分：根据矿体厚度、倾角和矿石性质，将矿体划分为多个采区，每个采区的长度一般为50-150米，宽度为矿体厚度，高度根据采矿方法确定。采区间设置隔离矿柱，保障开采过程中相邻采区的稳定性。

巷道布置：主要包括凿岩巷道、出矿巷道和通风巷道。凿岩巷道用于布置钻孔设备，断面尺寸需满足凿岩台车的操作空间；出矿巷道与运输系统相连，常见的有溜井和运输平巷，溜井直径一般为2-3米，用于矿石的重力运输；通风巷道则确保采区内空气流通，稀释有害气体浓度。

3、回采

回采是地下采矿的核心，通过钻孔、爆破或机械化切割等方式，将矿石从矿体中分离出来。该环节直接决定矿石的产量和质量，其工艺选择需综合考虑矿体条件、设备能力和安全要求。

钻孔爆破法：先利用潜孔钻机、凿岩台车等设备在采场中钻凿炮孔，炮孔直径通常为70-100mm，深度根据采高确定。随后装填炸药进行爆破，常用的炸药包括乳化炸药和铵油炸药。爆破后需进行通风排烟和松石处理，确保作业人员安全。多适于各种硬度的矿体。

机械化切割法：采用掘进机、连续采矿机等设备直接切割矿石，适于中硬以下的矿体。但此类设备初期投资大，对矿体条件要求较高。

4、支护

支护工程是防止岩层坍塌、保障采矿作业安全的关键措施。根据围岩稳定性，可选择锚杆支护、喷射混凝土支护、钢拱架支护或多种支护方式的组合。

锚杆支护：通过将锚杆（长度1.5-3米）锚固在稳定岩层中，与围岩形成整体，提高岩层的自承能力。锚杆材料包括金属、树脂和水泥等，对于破碎岩层，常采用预应力锚杆增强支护效果。

喷射混凝土支护：利用喷射机将混凝土喷射到岩面上，形成厚度5-15 厘米的支护层，起到封闭围岩、防止风化和加固岩体的作用。

钢拱架支护：在围岩稳定性极差的区域，采用工字钢、U型钢等钢材制作的钢拱架进行支护。钢拱架间距一般为0.5-1.5米，需与锚杆、喷射混凝土联合使用，形成刚性支护结构。

5、运输

运输系统负责将采出的矿石从地下运至地表，根据运输距离、矿石产量和巷道条件，可选择矿车运输、皮带运输或无轨设备运输。

矿车运输：传统的运输方式，适用于中小型矿山或短距离运输。常用的矿车类型有固定式矿车、翻转式矿车，容积一般为1-5立方米，通过电机车或绞车牵引运行。

皮带运输：可连续运输，运输量可达1000吨/小时以上，适用于长距离、大运量的矿石运输。皮带运输机带宽一般为650-1200毫米，带速1-3米/秒，可实现自动化控制和无人值守。

无轨设备运输：地下采矿的五大关键流程环环相扣，每个环节都需根据矿体地质条件、开采技术条件和经济指标进行科学设计与精细管理。随着智能化、自动化技术的发展，地下采矿正朝着高效、安全、绿色的方向迈进，为矿产资源的可持续开发提供技术支撑。