采礦工程師手冊采礦方法

采礦工程師手冊MiningEngineer’sHandbook于潤滄主編冶金工業(yè)出版社7地下采礦方法選擇 27.1采礦方法分類 27.2地下采礦方法選擇 67.2.1影響采礦方法選擇的因素 6.1礦床地質(zhì)及水文地質(zhì)評價 7A地質(zhì)構(gòu)造及巖石力學(xué)特性 8B地下水資料 8C礦床成因 97.2.1.2礦石價值、礦石品位及其分布特征 97.2.1.3礦體形態(tài)及其連續(xù)性 107.2.1.4安全因素 117.2.1.5環(huán)境狀況 127.2.1.6經(jīng)濟(jì)因素 137.2.1.7加工部門的特殊要求 157.2.1.8勞動力和政治因素 157.2.2選擇采礦方法的要求 167.2.3采礦方法選擇的步驟 177.2.3.1仔細(xì)調(diào)查研究與采礦方法選擇有關(guān)的基礎(chǔ)資料 187.2.3.2采礦方法（方案）初選 187.2.3.3采礦方法（方案）的經(jīng)濟(jì)比較 197.3礦山生產(chǎn)規(guī)模的確定 247.3.1確定礦山生產(chǎn)規(guī)模的原則 247.3.2礦山最優(yōu)生產(chǎn)規(guī)模 267地下采礦方法選擇7.1采礦方法分類地下采礦是一門動態(tài)藝術(shù)和科學(xué)。在為礦床選擇最佳采礦方法時，要考慮各種各樣的設(shè)計、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則。每個礦體的開采條件幾乎都是獨(dú)一無二的，必須采用與其特點(diǎn)和開采條件相適應(yīng)的采礦系統(tǒng)，從這個意義上講，地下采礦是一門藝術(shù)。人們力圖將人類目前已經(jīng)取得的一些科學(xué)研究成果應(yīng)用到采礦工程實(shí)踐中去，實(shí)現(xiàn)采礦的安全、高效率和高效益，減少對生態(tài)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展。巖石力學(xué)、礦山地震學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、數(shù)字化信息和通訊技術(shù)等在地下采礦領(lǐng)域愈來愈廣泛和深入的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)采礦從藝術(shù)向科學(xué)的飛躍奠定了理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)代采礦早已超越了完全靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行各種決策的階段，采礦系統(tǒng)的設(shè)計和選擇越來越多地依賴于科學(xué)的分析和計算，因此，我們可以說采礦是一門綜合性很強(qiáng)的科學(xué)。評價每個礦體的獨(dú)特性并利用正確的工程設(shè)計原則設(shè)計最佳的采礦系統(tǒng)，這就是采礦方法的有效選擇。在礦床開發(fā)前很難獲得用于做出采礦方法選擇決策的全部信息和資料，因此，決策失誤總是無法完全排除的；這就要求選擇的采礦方法要盡可能有較大的靈活性。礦床勘探和開拓都會進(jìn)一步提供有關(guān)礦體開采條件的信息，最佳的采礦方法不僅要充分考慮并適應(yīng)所有已知信息，而且還要考慮以最低的成本對采礦工藝進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)未知條件。我國采礦工作者通常把地下采礦方法分為三大類：空場采礦法、充填采礦法和崩落采礦法。國際上通常也把地下采礦方法分為三大類：自然支撐采礦法、人工支撐采礦法和無支撐采礦法。雖然我國和國際上常用的采礦方法分類不盡相同，但是總體分類的依據(jù)基本一致。兩者都是以采礦生產(chǎn)過程中采空區(qū)的維護(hù)方式進(jìn)行采礦方法分類的。為了便于理解，通常可以把空場采礦法等同于自然支撐采礦法，充填采礦法等同于人工支撐采礦法，崩落采礦法等同于無支撐采礦法。在回采過程中，依靠頂?shù)妆P巖石和礦體自身的強(qiáng)度保持采空場的穩(wěn)定狀態(tài)，使得采礦作業(yè)能安全進(jìn)行，這類采礦方法就屬于空場法或自然支撐采礦法。實(shí)際生產(chǎn)中，空場采礦法也不是完全不需要人工支護(hù)，只是空場采礦法采用的支護(hù)一般只限于局部少量的支柱、錨桿或錨索等；在回采過程中，當(dāng)頂?shù)妆P巖石自身強(qiáng)度不足以維持采場穩(wěn)定時，為了確保采礦作業(yè)安全，必須采取系統(tǒng)的人工支護(hù)措施，這類采礦方法屬于充填采礦法或人工支撐采礦法。最常見的人工支護(hù)措施是在采空區(qū)內(nèi)排放各種充填料；在回采過程中，自然或強(qiáng)制崩落采場頂盤巖石或頂板礦石，采場出礦總是在覆蓋巖石或礦石下進(jìn)行，這類采礦方法就是崩落采礦法或無支撐采礦法。根據(jù)上述采礦方法分類原則進(jìn)行采礦方法分類，有時會出現(xiàn)界限不清難以歸類的難題，如：國際上有人把留礦采礦法和VCR法都?xì)w到自然支撐采礦法一類，也有人把它們劃歸到人工支撐采礦法一類；我國習(xí)慣上把留礦法歸入空場法，而把VCR法歸入充填法。如果不與干式充填法對比的話，就不會有留礦法到底是空場法還是充填法的爭論。干式充填法是在礦房回采過程中向采場內(nèi)充填廢石或其它干廢料，而留礦法是將崩落的礦石暫時留在采場內(nèi)，這二者的區(qū)別是采場內(nèi)充填的物料不同，相同點(diǎn)是都利用松散的物料支撐采場的頂?shù)妆P巖石，以維持采場的穩(wěn)定性。從采空區(qū)維護(hù)這個角度考慮，二者沒有原則差別，因此應(yīng)同屬一類采礦方法，也就是都屬于充填采礦法的范疇。為了維持我國的分類習(xí)慣，本手冊仍把留礦法歸入空場法這一類。這樣做的理論依據(jù)可以這樣理解：留礦法只是滯后放出崩落的部分礦石，雖然留在采場內(nèi)的礦石具有臨時支撐頂?shù)妆P巖石的作用，但是采用留礦法還是主要依靠礦石和圍巖自身的強(qiáng)度維持采場的穩(wěn)定性；干式充填法畢竟是在采場內(nèi)引進(jìn)了人工充填物料，這些充填料將永久留在采空區(qū)作為支撐。典型的VCR（垂直球狀藥包倒退式采礦）法與留礦法相比，在本質(zhì)上沒有差別。目前礦山實(shí)際采用嚴(yán)格意義上的VCR法已經(jīng)很少，大多礦山都采用大直徑深孔柱狀藥包階段或分段爆破，而VCR工藝僅用于切割天井和切割槽的施工，最多也只是在厚大礦體分兩步回采時的第二步回采中使用VCR工藝。目前我國通常把這類采礦方法稱為大直徑深孔采礦法。大直徑深孔采礦法適用于中厚以上礦體的回采，一般都是分兩步回采。為了進(jìn)行第二步回采，第一步采礦的空區(qū)總是需要充填。從礦床的總體采礦工藝考慮，充填是必不可少的一道工序，所以習(xí)慣上把大直徑深孔采礦歸入充填采礦法這一大類。除了在留礦法和VCR法分類時遇到的兩難情況外，還有如何區(qū)分分段空場采礦嗣后充填和分段充填采礦法的問題。本手冊分類采取的原則是：如果就整個礦體開采而言，充填工序是采礦工藝的有機(jī)組成部分，充填工作在很大程度上影響著礦床整體的采礦順序和采礦效率，不進(jìn)行及時充填就無法繼續(xù)采礦，我們把這種方法叫做充填采礦法；相反，充填只是為了減小廢石和尾砂在地表堆放對生態(tài)環(huán)境的影響，不進(jìn)行充填也不會在很大程度上影響正常的采礦順序，這樣的采礦工藝就屬于空場采礦，這時的充填只是作為處理空區(qū)的一種措施。國外礦業(yè)發(fā)達(dá)國家目前比較常用的采礦方法及其分類見表7-1。我國采用的采礦方法及其分類見表7-2。表7-1 國外常用地下采礦方法及其分類自然支撐采礦法人工支撐采礦法無支撐采礦法房柱法上向分層充填采礦法長壁采礦法全面法下向分層充填采礦法分段崩落采礦法留礦采礦法礦塊崩落采礦法分段空場采礦法垂直漏斗倒退采礦法（VCR）表7-2 我國常用地下采礦方法及其分類空場采礦法充填采礦法崩落采礦法全面采礦法進(jìn)路充填采礦法無底柱分段崩落法房柱采礦法分層充填采礦法有底柱分段崩落法(薄和極薄礦脈)留礦采礦法壁式充填采礦法自然崩落法削壁充填采礦法分段充填采礦法空場嗣后充填采礦法7.2地下采礦方法選擇影響采礦方法選擇的因素選擇適合的采礦方法，要遵循許多原則。影響采礦方法選擇的因素有許多都是動態(tài)變化的，我們無論怎樣強(qiáng)調(diào)其重要性都不過分。因?yàn)椴傻V生產(chǎn)一旦開始，在生產(chǎn)過程中再改變采礦方法通常是非常困難的，至少是要進(jìn)行必要的試驗(yàn)，再次增加投資，有時甚至影響生產(chǎn)或損失資源儲量，而且有些靈活性差的采礦方法還難以改變。嚴(yán)格講，正因?yàn)槊恳粋€礦體的開采條件都是獨(dú)一無二的，有時候固然可以選用某種傳統(tǒng)的采礦方法，但更多的情況需要在不同類型方法結(jié)合、滲透的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生出一種更適合特定開采條件的新的采礦方法，因此，所謂選擇采礦方法實(shí)質(zhì)是一種依靠豐富經(jīng)驗(yàn)的創(chuàng)造。影響采礦方法選擇的因素可以歸納為8個以下方面：礦床地質(zhì)及水文地質(zhì)條件；礦石價值礦石品位及其分布特征；礦體形態(tài)及其連續(xù)性；采礦人員的健康及安全因素；環(huán)境狀況；經(jīng)濟(jì)因素；加工部門的特殊要求；勞動力和政治因素。上述因素中的任何一條都可能成為采礦方法選擇的決定性因素。但是將任何一種因素作為決定因素的同時，都不能忽略其他因素的全面評價。采礦方法選擇是礦山項(xiàng)目的基本決策，將影響礦山其他主要決策。.1礦床地質(zhì)及水文地質(zhì)評價采礦方法選擇中要考慮的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件包括：地質(zhì)構(gòu)造及巖石力學(xué)特性、礦石性質(zhì)、地下水等。分析范圍必須包括含礦帶、礦床上盤和下盤圍巖以及總體地表地貌。A地質(zhì)構(gòu)造及巖石力學(xué)特性通過對地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)勘探、工程地質(zhì)鉆探鉆孔資料的分析和巖石力學(xué)研究，建立礦床和巖石力學(xué)的三維模型，可以獲得如下重要信息：①影響礦體和圍巖完整性的斷層、節(jié)理、片理狀況。斷層的數(shù)量、成因、寬度、破碎程度、含水情況；節(jié)理組數(shù)、傾角、方位、節(jié)理面粗糙度及充填物。②礦體與圍巖接觸是否明顯。③氧化帶的分布特征。④巖體的RQD值、MRMR值。⑤礦石和與工程有關(guān)的巖石的密度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比、內(nèi)摩擦角。⑥如有可能，要盡量獲得原巖應(yīng)力資料。這些資料是評價礦巖穩(wěn)固性、可崩落性，確定某種采礦方法的采場結(jié)構(gòu)、支護(hù)量、貧化率、損失率的基礎(chǔ)，對正確選擇采礦方法具有極重要的意義。B地下水資料從水文地質(zhì)資料了解以下重要信息：地下水的水位；含水層與隔水層的分布及其與礦體的關(guān)系；巖層內(nèi)水的滲透性和含水層的承壓情況；有無巖溶存在，其分布和規(guī)模以及填充與含水情況。這些資料不僅對正確選擇采礦方法非常重要，而且也是生產(chǎn)期間指導(dǎo)防治水患的依據(jù)。C礦床成因礦床成因的研究成果主要應(yīng)用于新礦體的圈定和增加已有礦床的儲量。有時礦床成因可能會成為進(jìn)行采礦方法評價的主要因素。如后生脈狀礦床常包含有高品位礦體，為了降低采礦貧化率，通常要采用具有選擇性的采礦方法。熱液上升形成的礦床通常呈現(xiàn)出規(guī)則的平板狀，這類礦床一般可用房柱法開采。未經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用的沉積共生礦床，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性一般較差，通常需要減小采空區(qū)跨度并且在礦區(qū)內(nèi)留下永久礦柱。另外，礦床成因是控制礦體形態(tài)的最主要因素。與礦床成因有關(guān)的礦石性質(zhì)，如礦石含膠狀黃鐵礦或在采區(qū)范圍內(nèi)具有煤系地層等可導(dǎo)致自燃發(fā)火，含硫及黏土質(zhì)礦物易引起礦石結(jié)塊，這些均對采礦方法選擇具有重要影響。.2礦石價值、礦石品位及其分布特征開采品位較高的富礦和貴重、稀有金屬礦床時，為了盡可能提高回收率，應(yīng)采用貧化率、損失率低的采礦方法。這類采礦方法通常成本較高，但提高出礦品位和多回收金屬的經(jīng)濟(jì)效益會超過采礦成本的增加。反之，則應(yīng)采用成本低、效率高、生產(chǎn)能力大的采礦方法。如果礦石品位在礦床中分布比較均勻，則不必要采用選別回采的采礦方法；如果情況相反，則應(yīng)考慮采用能夠剔除夾石或分采的采礦方法。在確定首采地段時，也應(yīng)選擇在品位高的區(qū)段，提高前期經(jīng)濟(jì)效益，以便能在最短時期內(nèi)收回全部投資。要是在一個礦床中有多個品位相差懸殊的礦體，可采用不同的采礦方法，或采用既能夠先采高品位礦體又能保護(hù)貧礦的采礦方法。.3礦體形態(tài)及其連續(xù)性礦體的厚度、傾角、側(cè)伏角和礦體形狀等是影響采礦方法選擇的幾個關(guān)鍵因素。①許多依靠重力將礦石下放到出礦口的采礦方法，當(dāng)?shù)V體底盤傾角小于爆破下來的松散礦石安息角（一般為55°）時，就會出現(xiàn)采下礦石無法全部放出的情況。在這種情況下，如不宜采用機(jī)械化分層充填法時，則需在底盤設(shè)置放礦漏斗。當(dāng)?shù)V體圍巖穩(wěn)定性不好時，礦體頂盤的傾角也是必須加以考慮的一個因素，因?yàn)椴环€(wěn)固的頂板圍巖會在重力放礦期間掉落下來，導(dǎo)致礦石貧化和損失。反之，當(dāng)?shù)V體傾角較緩且頂盤圍巖穩(wěn)固時，若選用無底柱分段崩落法，強(qiáng)制放頂?shù)墓ぷ髁亢碗y度都很大。②礦體厚度對采礦方法選擇、采場布置以及采場生產(chǎn)能力都有顯著的影響，尤其是對極薄和極厚礦體。③沿礦體走向的側(cè)伏角會影響單位礦石回采時采切工程量的大小。沿走向側(cè)伏角平緩的礦體，回采時采切工程量要遠(yuǎn)大于傾角很陡的礦體。對于此種情況，自上而下進(jìn)行采礦的采礦方法比較適應(yīng)，可以減小基建工程量。如能采用允許多中段作業(yè)的采礦方法，礦山生產(chǎn)能力也可提高。④礦體形狀是否規(guī)整也會影響采礦方法的選擇，如果選擇不當(dāng)，將使貧化、損失難以控制。.4安全因素人員的身體健康和安全是選擇任何采礦方法時都必須考慮的首要因素。①用人最少的采礦方法，人員不需要在暴露面積大的采場內(nèi)作業(yè)的采礦方法，在安全方面具有其固有的優(yōu)點(diǎn)。②提高采礦的機(jī)械化程度，不僅可以提高勞動生產(chǎn)率、減少勞動力的需求，而且降低了工人的體力勞動強(qiáng)度和造成工傷的概率。許多過去勞動力密集型采礦方法已經(jīng)提高了機(jī)械化程度。如過去采用氣腿式鑿巖機(jī)和電耙出礦的采礦方法現(xiàn)在多數(shù)都改用了無軌設(shè)備。當(dāng)然，采礦機(jī)械化程度的提高，特別是大量柴油設(shè)備的使用，也增加了新的安全問題。大量采用柴油設(shè)備的坑內(nèi)礦山，必須采取特殊的環(huán)境控制措施，以便提供足夠風(fēng)量排出柴油機(jī)尾氣，降低工作面溫度。需要通風(fēng)量的多少取決于柴油設(shè)備的總功率，如果無法滿足通風(fēng)量要求時，就要考慮用電動或風(fēng)動設(shè)備。另外，一臺75kw柴油機(jī)工作釋放出的熱量是844000kJ/h，而一臺同樣功率的電動設(shè)備釋放出的熱量是264000kJ/h。因此，地?zé)嵩鰷芈蚀蟮牡V山必須進(jìn)行是采用另外的空調(diào)制冷機(jī)還是采用電動設(shè)備的經(jīng)濟(jì)比較。③有氡氣釋放的礦山，最好的辦法是加大通風(fēng)量將氡氣的濃度稀釋到可以接受的水平以下。氡子體容易黏附在柴油機(jī)排出的尾氣顆粒上，用水降塵是最常用和最好的方法。乏氣洗滌器和陶瓷過濾器可以有效控制柴油機(jī)尾氣。在所有這些條件下，工作人員戴上防毒面具都是絕對必要的。④實(shí)際上，所有地下采礦方法使用的設(shè)備都是噪聲很大的。到目前為止，制造廠家從設(shè)備設(shè)計方面控制噪聲只取得了有限的成功。因此，井下工作人員佩戴耳塞仍是目前防止由于噪聲導(dǎo)致聽力下降的最好方法。由于地下空間的封閉性特點(diǎn)，井下有毒有害氣體濃度、粉塵濃度和噪聲水平都進(jìn)一步提高，如果不采取有效的防治措施，必將會損害井下工作人員的健康，并可能危及他們的安全。⑤采礦方法選擇不當(dāng)會產(chǎn)生與地壓控制有關(guān)的嚴(yán)重的安全問題。如片幫、冒頂，在放礦區(qū)形成自然結(jié)拱和大塊卡斗，要處理這些事故，人員和設(shè)備就不可避免地暴露在不穩(wěn)定的巖體下，而懸頂最終下落時又很容易產(chǎn)生空氣沖擊波。因此，任何可能產(chǎn)生安全問題的因素在采礦方法選擇時都要預(yù)先考慮到。.5環(huán)境狀況①地表是否允許陷落，也是選擇采礦方法首先要考慮的問題。除了崩落采礦法外，大多數(shù)地下采礦方法都具有對地表環(huán)境影響很小的優(yōu)點(diǎn)。只要采礦方法選擇適當(dāng)，遵守嚴(yán)格合理的開采順序和生產(chǎn)作業(yè)程序，可以做到對地表的保護(hù)，不過，越是厚大的礦體越應(yīng)當(dāng)建立更加嚴(yán)格的約束。②采用充填采礦法時，如果料漿濃度低，在采場脫水時會帶走不少細(xì)粒級的物料，造成對井下巷道的嚴(yán)重污染，一旦發(fā)生隔墻破壞跑漿，則尤為嚴(yán)重，因此提倡高濃度（膏體）充填。③與露天采礦不同，地下粉塵或氣體將會從專用回風(fēng)通道排除到地表大氣中，出風(fēng)口應(yīng)位于人員居住區(qū)的下風(fēng)側(cè)。④礦山是產(chǎn)出固體廢料最多的企業(yè)，有時為了減少固體廢料占地和對環(huán)境的污染，也直接影響采礦方法的選擇。.6經(jīng)濟(jì)因素礦床的經(jīng)濟(jì)可行性取決于下列基本因素：礦石可采儲量、礦體的品位、有用礦物的價值、基建投資和生產(chǎn)成本。采礦方法選擇將會影響除了礦物價值以外的所有這些因素，因此采礦方法選擇的正確與否影響著整個礦床開采項(xiàng)目盈利水平的高低。①礦體可采儲量反映了能夠獲得預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益的礦石量和品位。采礦方法是否可選別回采，對可采儲量產(chǎn)生重大影響。一般可選別回采的采礦法的損失率和貧化率都很低，但生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)效率偏低。因此須進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較來選擇安全的、經(jīng)濟(jì)效益最好的采礦方法。表7-3列出了幾種采礦方法的相對直接成本的比較。如果在高品位礦石采完后開采剩余礦石儲量時仍能獲利，那么這樣的開發(fā)方案可能就是一種最佳的方案，這在考慮投資的貸款和現(xiàn)金流貼現(xiàn)率因素情況下尤為如此。但是這種做法通常有其固有的缺點(diǎn)：這將會導(dǎo)致低品位礦石的損失和礦山服務(wù)年限的縮短，而這些低品位礦石本來可以與高品位礦石混在一起構(gòu)成經(jīng)濟(jì)品位礦石得以回收，并延長礦山的服務(wù)年限。實(shí)質(zhì)上，目標(biāo)就是在追求投資的最快回收和獲得最高投資回報率之間找到最佳組合方案。表7-3 硬巖地下采礦方法相對直接成本比較采礦方法相對成本自然（礦塊）崩落法房柱采礦法分段空場采礦法分段崩落采礦法VCR法（機(jī)械化）水平分層充填采礦法（鏟運(yùn)機(jī)出礦）留礦采礦法普通分層充填采礦法（氣腿鑿巖電耙出礦）②邊界品位是一個動態(tài)值，受到商品價格和生產(chǎn)成本的影響。從這個意義上講，每種采礦方法在一定的市場價格條件下，都會有其獨(dú)一無二的邊界品位值。在選擇采礦方法時進(jìn)行的邊界品位計算，必須考慮生產(chǎn)礦石所消耗的全部成本，這與生產(chǎn)礦山現(xiàn)行采用的邊界品位相一致。將基建投資包括在邊界品位的計算里，會產(chǎn)生非現(xiàn)實(shí)的高數(shù)值，而且也不能真實(shí)反映在給定市場條件下，為了持續(xù)產(chǎn)生預(yù)期的現(xiàn)金流量而需要的礦石品位。③采礦方法選擇對投資和基建時間具有重大影響。有些采礦方法（如礦塊崩落法）的基建工程量很大，導(dǎo)致投資多、基建時間長和投產(chǎn)時間推后。但是采用這類采礦方法的礦山一旦投產(chǎn)，由于大部分開拓工程都在基建期間完成了，所以生產(chǎn)期間的經(jīng)營成本低。在開采低品位礦床時，為了保持低的單位采礦成本以獲得盈利，這類大規(guī)模采礦方法可以為礦山提供很好的規(guī)模效益。④礦山投產(chǎn)后的達(dá)產(chǎn)時間，也是選擇采礦方法應(yīng)當(dāng)考慮的問題。不同的采礦方法，其生產(chǎn)發(fā)展的周期不一，可以同時作業(yè)的采場數(shù)、可以利用的作業(yè)線長短也都不一樣，所以在選擇采礦方法時，也應(yīng)將這一因素納入綜合比較的范疇中。.7加工部門的特殊要求某些加工部門對礦石的品位、品級、出礦塊度、有害成分的含量等具有特殊要求，在這種情況下，就要研究所選采礦方法分采、分運(yùn)，甚至配礦的可能性。但這屬于極特殊的情況。.8勞動力和政治因素選擇任何采礦方法都必須考慮勞動力供應(yīng)和成本。熟練的技術(shù)工人和較高的機(jī)械化、自動化水平可以獲得高的經(jīng)濟(jì)效益，如沒有熟練的技術(shù)工人，機(jī)械化和自動化未必能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。進(jìn)入國際市場，這更是值得注意的問題。有些國家的經(jīng)濟(jì)條件是缺乏技藝的勞動力非常豐富。在這種情況下，由于勞動力成本低廉，機(jī)械化程度高的采礦工藝就不是具有吸引力的采礦方法。此時政府看重的是高就業(yè)率而不是經(jīng)濟(jì)效益。不考慮經(jīng)濟(jì)利益，生產(chǎn)更容易實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。機(jī)械化采礦工藝需要培訓(xùn)人員，而由于機(jī)器的采用又沒有降低對勞動力的需求，所以這種情況采用機(jī)械化采礦工藝可能不是一種現(xiàn)實(shí)的選擇。有些國家的政治環(huán)境是政府頻繁更迭，這種情況適宜采用投資少、能夠盡快回收投資的采礦工藝。如分段崩落采礦法可能要讓位于分層充填采礦法，因?yàn)楹笳呔哂型顿Y少、投產(chǎn)見效快的優(yōu)點(diǎn)。在這類情況下，盡量降低投資風(fēng)險是采礦方法選擇時要考慮的重要因素。選擇采礦方法的要求以下為大體按照重要性排列的選擇最優(yōu)采礦方法的基本要求：⑴最大的安全性；⑵最低的生產(chǎn)成本；⑶最大的采場生產(chǎn)能力；⑷最短的達(dá)產(chǎn)周期；⑸最優(yōu)的回采率（不低于地質(zhì)儲量的80%）；⑹最小的貧化率（不高于20%的廢石混入率）；⑺最短的回采循環(huán)周期（鑿巖、裝藥、爆破、出礦、充填）；⑻最高的機(jī)械化程度；⑼最好的自動化水平（如采用遠(yuǎn)程遙控和自動化運(yùn)行設(shè)備等）；⑽最少的基建工程量；⑾最少的采準(zhǔn)工程量；⑿最充分利用重力；⒀最大限度地利用自然支護(hù)；⒁最短的崩落礦石滯留時間；⒂最大的靈活性和實(shí)用性（對目標(biāo)采區(qū)的形狀大小和分布，對礦石品位的分布和變化，對開挖空間的穩(wěn)定性，對巖層支護(hù)的要求，對地下水地表徑流等）。沒有一種采礦方法能夠完全滿足這些要求，這只是在選擇采礦方法時應(yīng)當(dāng)按其重要性逐個認(rèn)真研究的問題，避免由于缺乏經(jīng)驗(yàn)、資料不足、或?qū)Y料研究不細(xì)，造成所選方法與產(chǎn)量和品位要求不適應(yīng)、與選礦廠和市場要求不適應(yīng)、與環(huán)境健康安全要求不協(xié)調(diào)。采礦方法選擇的步驟目前雖然有不少優(yōu)選采礦方法的計算機(jī)程序和專家系統(tǒng)，也有不少學(xué)者提出了各種采礦方法的數(shù)值優(yōu)化選擇方法，如灰關(guān)聯(lián)分析法、多目標(biāo)決策密切值法、相似率價值工程法、模糊綜合評判法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊優(yōu)選法、多屬性物元決策法等，但由于影響采礦方法選擇因素的復(fù)雜性，這些優(yōu)選算法的成熟程度能達(dá)到普遍實(shí)用水平的并不多，主要是智能化程度還滿足不了廣泛應(yīng)用的要求，因此在實(shí)際工作中，仍然是在經(jīng)驗(yàn)法則的基礎(chǔ)上通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來選擇采礦方法。其步驟大體如下。.1仔細(xì)調(diào)查研究與采礦方法選擇有關(guān)的基礎(chǔ)資料需要仔細(xì)調(diào)查研究的與采礦方法選擇有關(guān)的基礎(chǔ)資料主要有：⑴地質(zhì)資料及水文地質(zhì)資料，包括礦床成因、礦體賦存特征、地質(zhì)構(gòu)造、礦巖穩(wěn)固程度、礦石儲量、礦石品位及其分布情況、共伴生有益有害組分、礦石特性、含水層及相對隔水層產(chǎn)狀和分布規(guī)律等；⑵巖石力學(xué)資料，包括礦巖物理力學(xué)參數(shù)、節(jié)理片理分布特征、原巖應(yīng)力數(shù)據(jù)等；⑶礦區(qū)生態(tài)和環(huán)境狀況，包括植物資源、動物資源、土地利用、土壤侵蝕、地表水體、村莊道路、氣候條件、工業(yè)概況、可利用充填材料等；⑷與選礦有關(guān)資料，包括尾礦產(chǎn)率及粒度分析、選礦的特殊要求；⑸類似開采條件礦床采礦方法實(shí)例。.2采礦方法（方案）初選在對上述基礎(chǔ)資料仔細(xì)研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)技術(shù)上可行條件初步選定幾種可以應(yīng)用的采礦方法（方案），然后參照類似開采條件礦床采礦方法確定幾項(xiàng)主要期望目標(biāo)，即節(jié)中的生產(chǎn)成本、采場生產(chǎn)能力、出礦品位，這三項(xiàng)指標(biāo)中只能有一項(xiàng)選用最高值，之后再按照專家評分的方法，對節(jié)中的15項(xiàng)基本要求分別賦值，并確定賦值的權(quán)重。根據(jù)上述比選，挑出最接近目標(biāo)值的兩三種方法（方案）進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。.3采礦方法（方案）的經(jīng)濟(jì)比較在經(jīng)濟(jì)比較中，當(dāng)?shù)V石含有多種可回收的有用元素時，可將副產(chǎn)元素?fù)Q算成主元素，求得當(dāng)量品位。換算系數(shù)：f=(Фiεi):(Фkεk) ···········································································(7-1)式中：Фi——主元素精礦含金屬的價格，元/t；εi——主元素選礦回收率，%；Фk——副產(chǎn)元素精礦含金屬的價格，元/t；εk——副產(chǎn)元素選礦回收率，%。主元素的當(dāng)量品位：af=ak+a1f1+a2f2+···+aifi·························································(7-2)式中：ak———————換算前主元素品位，%；a1a2···ai——副產(chǎn)元素的品位，%；f1f2······fi——副產(chǎn)元素的換算系數(shù)。經(jīng)濟(jì)比較可參照表7-4進(jìn)行。表7-4 采礦方法（方案）經(jīng)濟(jì)比較表序號指標(biāo)名稱方案1方案2方案31每噸工業(yè)儲量的采出礦量（t）地質(zhì)品位（%）圍巖中品位（%）貧化率（%）損失率（%）出礦品位（%）廢石混入率（%）每噸采出礦量中的工業(yè)儲量（t）每噸采出礦量中的廢石量（t）2每噸處理礦量的精礦產(chǎn)量（t）選礦回收率（%）精礦品位（%）精礦含金屬量（t）3每噸處理礦量精礦產(chǎn)品價值金屬價格（元/kg）精礦計價扣減品位（%）計價金屬量（kg）精礦含金屬價格系數(shù)（%）每噸處理礦量精礦產(chǎn)品價值（元）4采選制造成本采礦制造成本（元/t）選礦制造成本（元/t）每噸采出處理礦量采選制造成本（元）5每噸工業(yè)儲量的采選盈利能力（元）有時需要進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較，才能選定采礦方法。例如采用不同邊界品位，將有不同的礦體形態(tài)，不同的地質(zhì)儲量，因而也就有不同的采礦方法和不同的礦山生產(chǎn)規(guī)模，自然也會采用不同的采掘設(shè)備，如此等等，在這種情況下，只能進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)比較。加拿大萊特公司為三山島金礦所作的采礦方法比較就是一個典型的例子。三山島金礦為一傾角30～45°，走向長900m，延深600余米的蝕變巖型金礦床。確定礦山生產(chǎn)能力的步驟如下：⑴t、t、t三種邊界品位圈定礦體并計算儲量，同時按選定的采礦方法及貧化、損失指標(biāo)估算可采儲量和出礦品位，如表7-5。對勘探程度作出評價，對補(bǔ)充探礦提出要求和建議，對可能的品位變化進(jìn)行分析，畫出直方圖，提出高品位處理意見。表7-5 礦床不同邊界品位的儲量邊界品位（g/t）礦石儲量（萬t）平均品位（g/t）地質(zhì)儲量可采儲量地質(zhì)儲量可采儲量200018701618153010001052⑵計算各方案的初步規(guī)模及服務(wù)年限，如表7-6所示。表7-6 不同邊界品位礦體的礦山生產(chǎn)能力計算邊界品位（g/t）礦體形態(tài)描述礦山生產(chǎn)能力（t/d）服務(wù)年限（a）礦體分兩條，每條寬2-15m，夾石寬5-15m，g/t200020礦體寬5-35m，少量夾石2000-300015-20礦體寬5-40m，中間基本無夾石300020⑶按不同礦體厚度估算不同采場生產(chǎn)能力。不同邊界品位圈定的統(tǒng)計如圖7-1所示。不同礦體厚度的采場生產(chǎn)能力如表7-7所示。圖7-1 礦體不同厚度分布情況表7-7 不同礦體厚度的采場生產(chǎn)能力采場平均寬度（m）采場平均生產(chǎn)能力（t/d）最大可能達(dá)到的生產(chǎn)能力（t/d）采用的回采設(shè)備﹤8﹤150——?dú)馔辱弾r、電耙8-9270600m3鏟運(yùn)機(jī)，分級尾砂水力充填12-1345090018-19600110023-247001300⑷按三種不同黃金價格（400、500、600美元/盎司）進(jìn)行方案計算。⑸按全部國內(nèi)籌資和65%國外貸款兩種資金來源進(jìn)行多方案計算。⑹估算各方案的基建投資，編制進(jìn)度計劃，估算基建時間。⑺編制礦山回采進(jìn)度計劃，估算不同方案在整個服務(wù)年限內(nèi)的生產(chǎn)成本。⑻按不同黃金價格、不同邊界品位、不同規(guī)模和服務(wù)年限、不同資金來源、不同投資費(fèi)用和生產(chǎn)成本，估算各方案整個礦山服務(wù)年限內(nèi)的收益情況和投資返本年限，得出包括下列內(nèi)容的經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果：年處理礦石量；礦石金、銀出礦品位，回收率和年產(chǎn)金銀量（kg）；不同金銀價格；不同方案包括銷售、保險和運(yùn)輸費(fèi)用的年生產(chǎn)總成本和年經(jīng)營費(fèi)；各方案基建投資，包括設(shè)備更新、長遠(yuǎn)規(guī)劃中的勘探和開拓估算費(fèi)；不同方案的金、銀收益和總收益；各方案的貸款、利息以及償還