铜矿地下采矿方法及技术选择

作者简介：朵盛国，男，汉族，1972-，籍贯：云南省大理州永平县，本科，主要从事有色金属矿山建设生产与管理工作。

摘要：铜矿是一种重要的金属矿石资源，其地下采矿方法和技术的选择对于提高矿石回收率、降低成本和确保采矿安全具有重要意义。本文通过综合分析铜矿的地质特征、矿石性质以及环境因素，对不同的地下采矿方法进行比较和评估，以确定适用于铜矿的最佳采矿方法和相应的技术选择。研究表明，在铜矿地下采矿中，包括开拓式采矿法、房柱式采矿法和室柱式采矿法等多种采矿方法可以应用，而技术选择则包括爆破技术、支护技术和通风技术等。最后，本文提出了进一步研究的方向和建议，以推动铜矿地下采矿方法和技术的发展和创新。

关键词：铜矿；地下采矿；采矿方法；技术选择

铜作为一种重要的金属资源，在现代工业和经济发展中扮演着关键的角色。为了满足不断增长的铜需求，有效的铜矿开采和生产技术显得尤为重要。铜矿地下采矿作为一种主要的开采方式，涉及到多种采矿方法和技术的选择。本文旨在探讨铜矿地下采矿方法及技术的选择策略，为相关行业提供科学的决策依据和参考。

一、铜矿地质特征

铜矿的地质特征对地下采矿方法和技术的选择具有重要影响。以下是一些常见的铜矿地质特征：第一，铜矿可以以多种形式存在，包括脉状矿体、层状矿体、蚀变矿体和砂岩中的颗粒状矿体等。不同类型的矿体具有不同的地质构造和矿石赋存方式。第二，铜矿的形成与地质过程密切相关。常见的铜矿成因包括火山喷发、热液沉积和变质过程等。了解矿床成因对于预测矿石分布、选择合适的采矿方法和技术至关重要。第三，铜矿常出现在矿化带或矿化体中，这些带或体具有一定的赋存规律和空间分布特征。研究矿化带或矿化体的延伸、宽度和赋存形式可以为采矿工程提供重要的地质依据。第四，地质构造对于铜矿形成和矿石分布

有着重要影响。例如，断层、褶皱和岩浆活动等地质构造会改变矿体的形状、分布和连通性，对采矿工程的规划和实施产生影响。

二、铜矿地下采矿方法 （一）铜矿地下开拓式采矿法

铜矿地下开拓式采矿法包括顶切法、底切法等。这些方法适用于矿体比较规则、倾角较小且具有一定宽度的矿床。

1. 顶切法

顶切法是一种常用的铜矿地下开拓式采矿方法，它适用于矿体较厚且稳定的情况。在顶切法中，首先开挖一条水平的顶切巷道，它位于矿体的顶部。顶切巷道是整个采矿工作面的起点，也是矿石的出口。接着从顶切巷道向下开挖出一系列倾斜的开采巷道和房间，顶切巷道的长度和宽度根据矿体特征和采矿要求确定。确保巷道和房间的安全稳定，需要进行支护工作。常用的支护设备包括锚杆、锚网、喷射混凝土等。这些支护措施能够增强巷道和房间的承载能力，防止岩石坍塌和顶板下沉。在顶切法中，一旦某个层次的巷道和房间开采完毕，就会向上进退一层，开挖新的巷道和房间，实现逐层开采。这个周期性的进退过程可以持续进行，直到矿体的开采完成。

2. 底切法

底切法是一种常用的铜矿地下开拓式采矿方法，适用于矿体较薄或存在顶板不稳定的情况。底切法首先在矿体底部开挖一条水平的底切巷道，它位于整个采矿工作面的起点和矿石的出口位置。首先开挖一条水平的底切巷道，通常使用掘进机进行作业，底切巷道的尺寸根据矿体的厚度和开采要求确定。此外，从底切巷道向上开挖一系列倾斜的开采巷道和房间，采用掘进机进行矿石的开采作业。底切法中的巷道和房间支护工作与顶切法类似，使用锚杆、锚网、喷射混凝土等支护设备确保巷道和房间的安全稳定。由于底切法位于矿体底部，需要特别关注底板稳定性，采取适当的支护措施来防止底板的下沉和变形。底切法适用于矿体较薄或存在顶板不稳定的情况。当矿体厚度较小，无法实施顶切法时，底切法能

够充分利用矿体的垂直厚度进行开采。此外，如果矿体的顶板存在安全风险或无法支撑巨大压力时，底切法也是一种较为安全可行的采矿方法。

（二）房柱式采矿法

房柱式采矿法是一种常用的铜矿地下开拓式采矿方法，通过合理布置房柱（矿柱）来实现对巷道和房间的支护控制，能够提供较好的稳定性和安全性，通常适用于倾斜或存在顶板不稳定、岩层变形等复杂地质条件的铜矿。首先，根据地质条件和采矿要求，合理布置房柱（矿柱），形成支撑系统。房柱的大小和间距应根据地质力学参数和安全要求确定。其次，从巷道开始，依次开挖房间和连接巷道，逐步形成采矿工作面。掘进机在巷道和房间中进行矿石的开采作业，将矿石从岩体中剥离并装载到矿用车辆中。再者，采取有效的支护措施确保巷道和房间稳定性的关键，通常采用锚杆、锚网、喷射混凝土等支护设备对巷道和房间进行加固。房柱的存在提供了一定的支撑作用，减少了支护工作的压力和工作量。在房柱式采矿法中，一旦某个层次的巷道和房间开采完毕，就会向上进退一层，开挖新的巷道和房间，实现逐层开采。这个周期性的进退过程可以持续进行，直到矿体的开采完成。值得一提是，由于存在支护控制和房柱布置等复杂因素，安全管理至关重要。必须对巷道和房间的支护进行定期检查和维护，以确保采矿工作面的稳定和安全。此外，采取适当的通风和排水措施也是确保矿山安全的重要环节。

（三）室柱式采矿法

室柱式采矿法是一种逐层递进的铜矿地下开拓式采矿方法。在开始采矿前，需要进行充分的前期准备工作。这包括确定采矿区域的地质特征、确定矿体的性质和分布、制定采矿方案以及评估采矿的经济性和可行性等。接着根据矿体的特征和开采要求，设计和布置合理的室柱。室柱的大小、形状和间距需要根据地质力学参数、矿石回收率要求和采矿工艺进行合理设计，以确保室柱能够提供足够的支撑和稳定性。此后，按照采矿方案和室柱布置，先开挖水平室间巷道，将各个开采室连接起来。然后在开采室中开展矿石的开采作业。开挖巷道和开采室通常采用掘进机进行，通过机械钻进、爆破和装载等操作，将矿石从岩体中剥离并装载到矿用车辆中进行运输。在巷道和开采室的开挖过程中，需要实施支护措施

来确保巷道和开采室的稳定性。常见的支护措施包括锚杆、锚网、喷射混凝土等，这些支护措施能够提供必要的支撑和固定，减少岩层变形和坍塌的风险。

三、铜矿地下采矿技术的选择 （一）采矿方法的选择

铜矿地下采矿可以采用多种方法，包括铜矿地下开拓式采矿法、房柱式采矿法、室柱式采矿法等。选择适当的采矿方法要考虑到矿体规模、矿石性质、地质条件、采矿成本和效率等因素。首先，矿体规模和形状是选择适当采矿方法的重要考虑因素。对于大规模、连续的铜矿床，开拓式采矿法可能是一个有效的选择，可以通过开挖大型洞穴或巷道来开采矿石。对于较小规模或分散的矿体，房柱式或室柱式采矿法可能更为适合，通过开挖房柱或室柱的方式进行采矿。其次，充分考虑矿石性质。矿石的性质包括矿石的硬度、可磨性、矿石与围岩的接触性等。这些性质将影响到采矿的难度和成本。例如，对于硬度较高的铜矿石，可能需要采用爆破或机械破碎来进行矿石的破碎。而对于较软的矿石，可能可以采用块矿法或长壁采矿法进行采矿。再者，地质条件对采矿方法选择有着直接的影响，地质条件包括地质构造、岩性、断裂和裂隙等。在选择采矿方法时，需要考虑到地质条件对矿井稳定性和安全性的影响。例如，在存在较大断裂和裂隙的地质条件下，可能需要采用房柱式或室柱式采矿法来保证矿井的稳定性。最后，采矿成本和效率是商业开采中至关重要的因素，不同的采矿方法具有不同的成本和效率特点。开拓式采矿法通常需要大量的开挖工作，成本较高，但采矿效率较高。室柱式或房柱式采矿法相对较节约成本，但采矿效率可能较低。因此，在选择采矿方法时，需要综合考虑成本和效率的平衡。

（二）采矿设备和工具的选择

铜矿地下采矿需要使用各种设备和工具进行矿石开采、运输和处理。根据采矿方法和地质条件的不同，选择合适的采矿设备非常重要。常用的采矿设备包括钻探机、矿山提升机、矿山车辆、矿石破碎设备等。第一，钻探机在铜矿地下采矿中起着关键作用，用于勘探、探测矿体和采矿工作面的预处理。根据具体需求，选择合适的钻探机类型和规格，包括旋回钻机、摇臂钻机、液压钻机等。考虑到

地质条件和矿石性质，选择适当的钻头和钻探参数，以提高钻探效率和准确性。第二，矿山提升机用于矿石和物料的上下运输。根据采矿深度和产量要求，选择合适的提升机类型，如斗式提升机、皮带式提升机或升降机。确保提升机的承载能力、速度和可靠性能够满足矿石和物料的运输需求。第三，矿山车辆用于地下矿石和物料的搬运。根据地下道路条件、矿石产量和搬运距离，选择适当类型和规格的矿山车辆，如载重车辆、矿用皮卡车、悬挂式运输设备等。确保矿山车辆的稳定性、操控性和安全性，以提高矿石搬运效率和减少事故风险。第四，矿石破碎设备用于将原始矿石破碎为合适的尺寸，以便后续的矿石处理和选矿过程。根据矿石硬度、块度和产量要求，选择适当的破碎设备。

（三）安全与环保技术选择 1. 安全技术

铜矿地下采矿必须重视安全和环保问题，在选择采矿技术和制定采矿策略时，需要考虑到矿井稳定性、防止矿山塌陷、瓦斯爆炸等安全问题。同时，还需要制定相应的环保策略，减少采矿对环境的影响。例如，采用合适的矿石选矿技术，减少废石的产生和排放；合理处理和回收采矿废水和尾矿，防止水体和土壤污染。首先，在铜矿地下采矿中，矿井稳定性是关键问题。采用合适的支护和加固措施，如锚杆、钢筋网、混凝土封闭等，确保矿井结构的稳定性和安全性。其次，铜矿中可能存在有害气体，如瓦斯。采取适当的通风系统、瓦斯抽放和监测措施，有效控制瓦斯积聚，减少瓦斯爆炸的风险。再者，制定完善的矿山救援和紧急预案，培训矿工进行应急处理和救援，确保在事故发生时能够及时、有效地进行救援和紧急撤离。滤和固体-液体分离等，以减少尾矿的环境影响。同时，尽可能回收尾矿中的有用矿物，提高资源利用率。

2. 环保策略

首先，合理选择矿石选矿技术，尽量减少废石的产生和排放。采取有效的废石堆放和覆盖措施，减少废石对土壤和水体的污染。其次，采矿过程中产生的废水应进行适当的处理和回收利用。利用物理、化学和生物等方法进行废水处理，确保排放水质符合环境标准。再者，对于采矿过程中产生的尾矿，采取合适的尾

矿处理技术，如浮选、过滤和固体-液体分离等，以减少尾矿的环境影响。同时，尽可能回收尾矿中的有用矿物，提高资源利用率。

四、结论

总而言之，铜矿地下采矿方法及技术选择是铜矿开发过程中的重要环节，对于确保采矿效率、成本效益和可持续性具有关键意义。只有在科学评估和合理权衡的基础上，才能选择适合的采矿技术，实现高效、经济、安全和可持续的铜矿开发。希望本文对相关行业的决策者和从业人员提供有益的参考和指导，促进铜矿业的可持续发展。

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