一、采礦方法定義：
什么是采礦方法？為了回采礦塊中的礦石，在礦塊中和在圍巖中所進行的采準，切割回采的總和，稱之為采礦方法。
采礦方法包括：采準、切割和回采，也就是說，采準、切割并作在時間上與空間上所進行的順序以及它與回采工作進行有機的合理的配合工作，叫做采礦方法。
二、采礦方法分類的依據(jù)
我們使用的采礦方法程類很多，為了使用上的方便，有必要進行分類。而分類的方法也有多種，而且前通用的分類方法是按地壓管理方式不同來分類的。因為地壓管理方法是以礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)為根據(jù)的，同時又與采礦方法的適用條件，組成要素，回采工藝等有著密切關(guān)系，并且最終將影響到采礦方法的安全，效率和經(jīng)濟效果。
三、采礦方法分類
采礦方法按地壓管理方法不同，分類三大類，即：空場采礦法、充填法及崩落法。
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1、空場采礦法的適用條件：
?。?/span>1）適用于開采礦石和圍巖都很穩(wěn)固的礦床。
?。?/span>2）采空區(qū)在一定時間內(nèi)，允許有較大的暴露面積。
2、空場采礦法分類
空場采礦法目前應(yīng)用比較廣泛的幾種方法是：
?。?/span>1）房柱法（包括全面法）
（2）淺孔留礦法
?。?/span>3）分段法（贊比亞方案）
?。?/span>4）階段礦房法（包括⊥薄礦，水平薄礦的各方案）
?。?/span>5）其他采礦方法及其變形方案
空場采礦法適用范圍比較廣泛。礦石和圍巖穩(wěn)定使用這類采礦方法共同的，也是最基本的條件。分兩步驟開采是這類采礦方法的主要特征。不同的采礦方法適用于不同厚度，不同傾角礦體。
適用條件采礦方法 | 礦巖穩(wěn)固性 | 礦體厚度 | 礦體傾角 | 其化 |
房柱法 | 穩(wěn)固 | 從2千米到8～10米以上 | 傾斜及急傾斜 | 留下的礦柱一般不回采，作為永久損失，不采貴金屬 |
淺孔留礦法 | 穩(wěn)固 | - | 急傾斜 | 礦柱要回采，空區(qū)要處理 |
分段法 | 穩(wěn)固 | - | 傾斜及急傾斜 | 礦柱要回采，空區(qū)要處理 |
階段礦房法 | 穩(wěn)固 | - | 傾斜及急傾斜 | 礦柱要回采，空區(qū)要處理 |
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1、充填采礦法特點：
凡是隨著回采工作面的推進，逐步用充填料充填采空區(qū)的方法叫做充填采礦法。充填采礦法也將礦塊劃分為礦房和礦柱兩步驟回采，先采礦房，后采礦柱。礦柱回采可用填法，也可以考慮用其他方法。
礦房的回采是采一分層，把礦石運出，隨后充填這一層，然后再采一層，再充填一層。依此循環(huán)，直到到全礦房采完為上。一采一充或兩采一充。
2、充填采礦法的適用條件
?。?/span>1）開采品位較高的富礦，并且要求有比較高的回采率和比較低的貧化率；或開采稀貴金屬。
?。?/span>2）賦有條件件和開采技術(shù)條件比較復(fù)雜的礦床，如：
①水文地質(zhì)條件、礦體形狀比較復(fù)雜；
④地表或圍巖不允許有大面積沉陷或劇烈移動而需要特殊保護；
?。?/span>3）適用于礦石穩(wěn)固，圍巖不穩(wěn)固的礦床
如果能采用特殊的支護方法或下向分層充填法，也可以用來開采礦石不穩(wěn)固的礦體。
?。?/span>4）適用于開采急傾斜礦體
因為急傾斜礦體便于向采場輸送充填料，并且可以減少充填不到的空間及充填料接頂?shù)拿娣e。但是，如果能采用水力或風(fēng)力充填的話，也可以用于緩傾斜薄礦脈的開采中。
3、充填的目的：
?。?/span>1）進行地壓管理
利用形成的充填體進行地壓管理，用的控制圍巖崩落和地表下沉，并為回采工作面而創(chuàng)造方便條件和安全條件，保護地表建筑物，緩和大面積地壓活動，恢復(fù)安全生產(chǎn)。
?。?/span>2）杜絕內(nèi)因火災(zāi)
有些礦山用這種方法來預(yù)防有自燃性的礦床（內(nèi)因火災(zāi)或其他災(zāi)害）。
[參考]如我國湘潭錳礦，礦體的直接頂板為葉片狀黑色頁巖，崩落后在有水和空氣的條件下，經(jīng)30～50天后發(fā)生自燃。采用充填法后，杜絕了內(nèi)因火災(zāi)。
?。?/span>3）為回采礦柱創(chuàng)造了條件
礦房采完以后空場能否及時進行充填，將直接導(dǎo)致礦柱能否進行回采，由此將直接影響礦山三級礦量的平衡和均衡生產(chǎn)。如我國凡口鉛鋅礦，用水平分層充填法回采了兩側(cè)均為水泥尾砂、膠結(jié)充填體的礦柱。）
?。?/span>4）為深部、水下開采創(chuàng)造條件。
用于深部開采，水下采礦以及預(yù)防沖擊性地壓。
4、充填采礦法分類
?。?/span>1）按充填料的性能和充填工藝特點分類：
可分為膠結(jié)充填和非膠結(jié)充填，非膠結(jié)充填又分為干式充填和水沙充填。
（2）按礦塊回采工作面的推進方向和回采工藝特點分類：
①上向分層充填采礦法；
5、充填采礦法與其他采礦方法比較的優(yōu)缺點：
?。?/span>1）充填采礦法的優(yōu)點：
①采、切工程量小，靈活性大；
③能夠比較有效的維護圍巖，減少圍巖的移動和防止大量冒落；⑤可以防止礦床開采的內(nèi)因火災(zāi)；
?。?/span>2）缺點：
②充填和采礦互相影響，如果回采作業(yè)機械化所不能妥善解決，則生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力都比較低；③充填料的開采，加工、輸送及其他一系列消耗使礦石成本較高。開采運輸與堆積充填料這些工作所需要的費用占采礦成本的40—50%。
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什么叫崩落采礦法呢？崩落采礦法就是以崩落圍巖來實現(xiàn)地壓管理的采礦方法。即在崩落礦石的同時強制或自然崩落圍巖，充填空區(qū)，用以控制和管理地壓。
2、崩落采礦法的適用條件
一般地講，崩落法對礦體賦存條件，礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)等都具有比較廣泛的適應(yīng)范圍。理想的適用條件是——上盤圍巖能呈塊狀自然崩落，礦石中等以上穩(wěn)固的急傾斜原礦體。地表允許塌落是使用這種方法的必要前提。由于這種方法在開采時礦石損失貧化大，因而它不用于開采高價、高品位的礦床。
3、崩落采礦法特點
(1) 崩落法不再把礦塊劃分為礦房和礦柱，而是以整個礦塊作為一個回采單元，按一定的回采順序，連續(xù)進行單步驟回采。
(2) 在回采過程中，圍巖要自然或強制崩落，礦石是在復(fù)蓋巖石的直接接觸下放礦。因此，這種采礦方法對放礦進行科學(xué)管理是十分必要的。
(3) 崩落法的開采是在一個階段內(nèi)從上而下進行的。與空場采礦法不同。
4、崩落法的分類
崩落采礦法目前應(yīng)用比較廣泛有三種方法是：
(1)有底柱崩落法；
(2)無底柱崩落法；
(3)豎式)崩落法
它們共同的特點都是自上而下回采，在采礦的同時，(或稍后)，用崩落圍巖的方法來管理地壓，以減少作用在開采礦段上的應(yīng)力。
它們都是在復(fù)蓋巖層下放礦，多數(shù)方案都采用擠壓爆解破和有較高的機械化程度。
這類采礦方法具有作業(yè)安全，開采強度大，勞動生產(chǎn)率高成本低的優(yōu)點。但礦石貧損大。
三種崩落各法有自己的特點和適用條件，各有自己的優(yōu)缺點，而最終使用那一種方法，要進行具體分析研究。對于每種采礦方法都不是絕對的。不是一成不變的。隨著新的采掘設(shè)備的發(fā)現(xiàn)，工藝技術(shù)的改進，加采方案的革新，都會使它的使用范圍和優(yōu)缺點發(fā)生變化。
礦山建設(shè)由地面垂直向下挖掘豎井(又稱立井)的施工過程。豎井掘進方法分普通施工法和特殊施工法兩種。普通施工法適用于井筒涌水量小，巖層比較穩(wěn)定的豎井掘進。特殊施工法適用于不穩(wěn)定巖層(包括流砂、淤泥、破碎的巖層)的豎井掘進。此外還有一種全面機械化施工的鉆井法。用人工或機械鑿巖爆破的方法進行豎井掘進。掘進程序是先進行鎖口施工，然后進行表土施工和基巖施工。鎖口施工由井頸上部的臨時井壁和鎖口框組成。鎖口框采用木材、鋼材、鋼木結(jié)構(gòu)；臨時井壁段長度一般為1～2m，采用磚、料石、混凝土塊砌筑。如表土層穩(wěn)定，可采用一次施工永久鎖口。表土施工 常用的方法有井圈背板、吊掛井壁、板樁、錨噴臨時支護施工法等。根據(jù)井筒涌水量大小，可以采用工作面水窩集水、排水法，超前小井豎井降低水位法和井外疏干孔降低水位法進行涌水處理。表土施工提升有標準掘進井架提升系統(tǒng)(見井巷施工提升)和簡易提升兩種。簡易提升方式可以采用：(1)慢動卷揚機、小吊桶和簡易井架。簡易井架可用人字架、三角架、雙三角架、帳幕式木井架、單龍門架和雙龍門架。(3)大抓斗。表土施工主要包括表土掘進和表土支護。(1)表土掘進。在無水而穩(wěn)定的土層中，可用鎬、鍬等工具人工進行挖掘或用抓斗直接取土，土層堅硬時可用風(fēng)鎬或風(fēng)鏟松土，或打淺眼、放小炮破土。施工中，要加強集水、排水工作。(2)表土支護。井頸段一般以鋼筋混凝土或素混凝土作永久支護。施工方法有：(1)邊下掘邊進行臨時支護，挖掘至井頸段壁座后，由下而上邊拆臨時支護邊進行永久支護施工。(2)采用吊掛井壁作臨時支護。當挖掘井頸段壁座后再自下往上澆筑永久井壁。(4)對易風(fēng)化、易片幫、遇水易散的土層，采用素噴、錨噴和錨網(wǎng)噴混凝土的方法進行臨時支護。當采用吊掛井壁永久支護時，隨掘進分段緊接進行支護。基巖施工 也稱鑿巖爆破法。用于井筒涌水小于30m3 ／h，穩(wěn)定、中等穩(wěn)定的巖層。施工時，將井筒全深劃分為若干個井段，自上而下逐段施工。段長主要取決于井筒里圍巖的穩(wěn)定程度、涌水量、施工設(shè)備等條件。段長2～6m稱短段，30～60m稱長段。豎井施工作業(yè)方式按掘進、砌筑、安裝三項作業(yè)在時間上、空間上的不同可以分為掘砌單行作業(yè)(又有長段單行、短段單行和混合短段平行之分)、掘進按順序作業(yè)和掘砌、掘安平行作業(yè)，掘砌安三平行作業(yè)，掘砌安混合作業(yè)一次成井方式。基巖掘進工序包括鑿巖、爆破、通風(fēng)、裝巖、支護、涌水處理，以及提絞設(shè)施、供風(fēng)、供水、排水、動力照明和通訊等作業(yè)。鑿巖，當炮眼深度小于2m(淺孔)時，采用手持式鑿巖機鑿巖；當炮眼深度大于2m(中深孔)時，采用鑿巖鉆架鑿巖。手持式鑿巖方式適用于在各種井直徑、不同硬度巖石的淺孔鑿巖。鑿巖鉆架有環(huán)形鉆架和傘形鉆架兩種，適用于5～9．5m井徑的豎井掘進，各種硬度巖石的中深孔鑿巖。爆破，一般采用2號抗水巖石炸藥和水膠炸藥、國產(chǎn)8號延期或毫秒延期電雷管電力爆破。炮眼布置分掏槽眼、崩落眼、周邊眼。圓形井筒炮眼一般都按同心圓分圈布置，使每個炮眼的最小抵抗線相等。炮眼裝填分普通爆破炸藥裝填結(jié)構(gòu)和光面爆破炸藥裝填結(jié)構(gòu)。爆破網(wǎng)絡(luò)有并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)三種。裝巖，有人工裝巖和機械裝巖二種。使用抓巖機裝巖適用于豎井。提高抓巖生產(chǎn)率的主要措施有：(1)綜合防治涌水措施，根據(jù)地質(zhì)水文條件采用地面、工作面預(yù)注漿及壁后注漿封閉水源，用截水堵水措施來減少工作面的涌水、淋水，工作面應(yīng)盡快抓出水窩用風(fēng)動潛水泵及時排除積水，使工作面水位低于巖碴面0．1～0．2m。(2)改進爆破技術(shù)，實現(xiàn)中深孔爆破，增加一次爆破巖石量，減少清底巖石量，縮短清底時間。(3)合理安排抓巖路線及順序，盡快抓出水窩和罐窩，使吊桶低于巖面，人工輔助扒出井幫巖碴，合理布置吊桶位置和抓巖機臺數(shù)。(4)根據(jù)井深及小時出碴量配置大吊桶及多套提升機，保證抓巖機不間斷工作。采用自動翻巖裝置，縮短提升休止時間，減少一次提升時間。(5)采用技術(shù)性能好的設(shè)備，加強司機培訓(xùn)，提高操作水平，嚴格保養(yǎng)和檢修制度，減少機械故障，提高設(shè)備完好率。(6)加大地面矸石倉面積，協(xié)調(diào)抓巖、提升、排矸等環(huán)節(jié)，提高抓巖能力。支護和涌水處理，井筒工作面涌水大小是影響豎井掘進速度和支護質(zhì)量的最關(guān)鍵因素，應(yīng)采取綜合處理措施，加強對井筒涌水的處理。豎井涌水處理一般分為預(yù)處理和后處理兩種。(1)預(yù)處理。是在井筒開鑿前進行處理，使地下水流不到井筒工作面。有預(yù)注漿堵水法(用注漿材料把井簡圍巖的裂隙、孔洞堵塞形成隔水帷幕)、降低地下水位法(疏干工作面上部巖層的水)和鉆孔泄水法(當井筒下部有礦山巷道時可打泄水孔將水疏干)。(2)后處理。是在井筒掘砌過程中或井壁砌筑之后，對井筒淋水和工作面涌水進行處理。有井壁注漿、二次復(fù)壁封水、截水、導(dǎo)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兩種。通風(fēng)、防塵，其動力、照明、電訊的準備工作，與其他井巷工程相同。有板樁法、沉井法、凍結(jié)法、預(yù)注漿法、混凝土帷幕法、鉆井法等。當井筒挖掘至距離流砂或淤泥層為1m時，停止掘進，利用上部臨時支護或井壁預(yù)埋12～18個生根鉤子，架設(shè)導(dǎo)向圈，依次打入板樁(有木板樁、鋼板樁)，在超前(一般0．5～1．0m)對不穩(wěn)定沖積層進行支護后再下掘，邊下掘邊架圈打板樁，直至通過沖積層。若井幫壓力大，可根據(jù)實際情況，架設(shè)中間導(dǎo)向圈及副導(dǎo)向圈進行加固。該方法適用于表土層中流砂、淤泥段。一般采用預(yù)制鋼筋混凝土沉井井筒，下端設(shè)刃腳，依靠自重下沉，邊下沉，邊挖掘、邊接長井壁，直至預(yù)定位置止，稱不淹水自重沉井法。該法適用于流砂層小于1m的不穩(wěn)定表土層，沉井深度小于30m、涌水量小于30m3 ／h的淺表土層井筒施工。為減少沉井阻力，避免井壁偏斜與開裂，采用壁后泥漿淹水沉井和壁后壓氣淹水沉井法，稱“淹水沉井”法施工。該方法用水力破土掘進、壓氣提升排渣、泥漿護壁、淹沒沉井。這種方法無需特殊專用設(shè)備，準備期短，易于施工，操作簡單，全部作業(yè)在地面進行，勞動強度較低且工作安全，成本低，適宜下沉深度為60～80m的沉井。用人工制冷技術(shù)暫時加固不穩(wěn)定地層，隔絕地下水的施工方法。掘進前，預(yù)先在井筒外圍由地表鉆出一圈穿過含水層進入下部穩(wěn)定巖層5～10m的鉆孔(凍結(jié)孔)，在孔內(nèi)安裝底端封閉的凍結(jié)管，通過凍結(jié)管路利用低溫鹽水循環(huán)進行熱交換，有正循環(huán)系統(tǒng)和后循環(huán)系統(tǒng)兩種。冷凍站制出的低溫鹽水( - 25℃以下)，用鹽水泵排到井口冷凍溝槽內(nèi)的配液管，經(jīng)配液管進入凍結(jié)管的底部，低溫鹽水在凍結(jié)管內(nèi)徐徐上升，吸收管壁周圍巖層熱量，經(jīng)回液管返回凍結(jié)站冷卻，稱正循環(huán)系統(tǒng)；冷凍站制出的低溫鹽水由回液管進入凍結(jié)管緩緩下流，由供液管返回冷凍站，稱反循環(huán)系統(tǒng)。經(jīng)過足夠時間，在凍結(jié)管周圍逐漸形成凍土圓柱，連結(jié)成一個堅固的凍土厚壁圓筒，承受地壓和靜水壓力，并封閉水源，防止掘進過程中大量涌水和流砂流向井筒。將膠結(jié)材料配制成漿液，利用泵的壓力注入巖層的裂隙或孔洞中，漿液凝結(jié)硬化后，堵塞裂隙、孔隙或溶洞，達到封閉水源和加固巖層的作用。此法是在井筒范圍以外形成一定厚度的封水帷幕，然后往下挖掘豎井。根據(jù)所需處理含水巖層的段長可以一次或分段進行，注漿方式可用下行式(鉆進一段注漿處理一段，由上往下進行的方式)或上行式(全段一次鉆進，由下往上分段注漿處理的方式)。注漿使用材料要求具有很好的注入性能，在～定時間內(nèi)能凝固或膠凝，凝固或膠凝后的結(jié)石體或凝膠固體具有一定的強度和耐久性、抗蝕性、不透水性。最廣泛使用的注漿材料有水泥漿液、水玻璃、水泥一水玻璃漿液、水玻璃一鋁酸鈉漿液、鉻木素漿液、丙烯酰胺類漿液、尿醛類漿液、糖醛類漿液、聚氨脂類漿液等。井筒預(yù)注漿有地面預(yù)注漿和工作面預(yù)注漿兩種方法。地面預(yù)注漿的全部工作在地面進行，采用大型設(shè)備鉆孔和注漿。工作面預(yù)注漿是在井筒中進行。當井筒下掘至含水層或遇到裂隙破碎帶、涌水量大的情況時，先打止水墊或預(yù)留巖石止水帽，預(yù)埋注漿孔口管，再進行鉆孔和注漿。適用于埋深較淺的流砂、淤泥、卵石、砂礫等含水的不穩(wěn)定沖積層。施工深度必須深入至不透水的穩(wěn)定地層中3～5m。利用成孔機械在井筒周圍鉆一排交圈的鉆孔，用泥漿護壁，清孔后用導(dǎo)管進行澆灌混凝土，形成一個封閉的混凝土帷幕，其厚度及強度能抵抗施工期間巖層最大壓力。一種全面機械化施工方法。由鉆井、洗井和沉井三個基本工藝過程組成。鉆井采用回轉(zhuǎn)式鉆機通過鉆頭在井底連續(xù)破碎巖石，依靠井內(nèi)充滿泥漿臨時維護井幫，并利用泥漿作沖洗液循環(huán)沖洗工作面和提升巖屑。井筒鉆成后進行終孔測斜，沖洗井底和調(diào)整泥漿參數(shù)，經(jīng)檢查符合設(shè)計要求即開始沉井。永久井壁的預(yù)制，在鉆井期間同時進行。沉井完畢，利用注漿管進行壁后充填，排凈井內(nèi)注水進行壁后注漿。鉆井法適用于含水的不穩(wěn)定表土層和深厚的表土層，也適用于中硬以下巖層。
