一 采矿方法的回顾与现状

钨、锡矿床赋存条件，矿脉厚度从几厘米到几米，平均为0.3至0.4米，矿脉平行密集，脉距自几米到几十米，一般适合单一开采。矿石为石英脉黑钨矿，坚固性好，f = 8~14。矿石不结块，不氧化，无自燃。矿脉倾角自缓倾斜至急倾斜，80 %以上为急倾斜。围岩特性，多数矿山为变质砂岩、板岩、砂页岩，少数矿山为花岗岩，一般节理发育，岩矿分明，稳固性较好，f=8~12, 适合于留矿法、削壁充填法开采。矿山开发，始于二、三十年代，1954年开始机械化，生产逐渐发展，技术不断提高。三十年来，我们采用和试验了以下几种采矿方法。

(一) 普通留矿法

根据上述单一型急倾斜矿脉的赋存条件，留矿法当然是最合适的采矿方法之一，因此，钨锡矿山在1953至1954年完成机械化凿岩期间，全面采用了普通留矿法，即留房间矿柱的留矿法。矿块长40~60米，阶段髙30~50米，顶柱高3~4米，底柱高2~3米，间柱宽1.5~2.0米，漏斗间距3~5米，天井联络道间隔4~6米，采场工作面采用多梯段工作面，一昼夜一次循环。其贫化率为64.1%，损失率16.2%，工程量310米/万吨，坑木消耗28.6米³/矿块。

(二) 削壁充填法

一些矿山在使用普通留矿法期间(1954~1960年)，发现极薄矿脉(0.2~0.4米)占的比重很大，贫化率高达80%以上。为了降低贫化，冶金部于1958年在岫岩矿召开了全国性会议。江西冶金厅于1959年在画眉坳也召开了省属矿山降低贫化会议。在这两次会议的推动下，盘古山、画眉坳、小龙等矿先后开展了削壁充填法、工作面手选留矿法的试验。削壁充填法试验时，由于垫板铺设不好，矿石损失大，加上工艺复杂，有的矿山中途停止试验，有的完成试验后不再推广。其主要技术经济指标如表 1。

(三) 假巷留矿法

五十年代初，木材供应充足，特别是大多数矿山都位于林区，可以就地取材，因而部分采场采用假巷留矿法。假巷留矿法不但可以减少底柱损失，而且可以免除切巷与漏斗掘进工程。但好景不长，随着“大跃迸”，森林遭到破坏，木材供应日趋艰难，假巷留矿也就随之消失。主要技术经济指标如表 2。

(四) 顺路天井留矿法

顺路天井留矿法在1958年前后开始采用。苏联、美国采矿手册都有介绍，目前此法已成为钨矿床单一矿脉开采的唯一采矿方法，完全取代了普通留矿法。它的变形方案很多，主要有:中央先掘天井两端顺路天井的留矿法，一端先掘天井，另一端顺路天井的留矿法; 两端顺路天井，无先掘天井的留矿法。还有留矿柱与不留矿柱、工作面分梯段与无梯段之分等。顺路天井留矿法全面推广的原因，主要是天井掘进工作赶不上采矿的需要，其优点是矿块投产快，缺点是坑木消耗量及维修工作量大。主要技术经济指标如表 3。

(五) 付中段留矿法

在围岩或围岩和矿石都不够稳固、f= 6以下时，都采用缩小阶段的付中段留矿法及采场中留不规则矿柱的留矿法。

付中段留矿法，是在矿块高度的中线上加开一个付中段平巷，平巷之下留底柱，开凿溜矿小井，平巷上部开漏斗、砂巷，形成上下两个矿块，或者将矿块采至中线高度后，再上采2米，采幅扩大到1.8米，再开凿漏斗、砂巷，将矿石自下部采场放出，然后平整留矿面，在留矿面上架设密集横撑，在横撑上以5~7米间距留设放矿口，形成假底分段平巷，将原矿块分成两个低高度采场。其缺点是：切割工程量和坑木消耗量增加。主要技术经济指标如表 4。

(六) 留不规则矿柱留矿法

矿块在回采过程中出现局部围岩失稳时，可在相应围岩处留设矿柱。矿柱形式以椭园形为最佳，椭园长轴直立，短轴水平。美国名之为“垂泪形”。这种形式，有利放矿。矿柱数量，应有一定限制，不能随意留设。一般低品位矿石(出矿品位在0.3%以下)，50×50米矿块，回收钨精矿价值不得小于矿块生产费用(包括该矿块矿石的采、运、选及管理费)；或者矿块总回收率不低于50%。主要技术经济指标如表 5。

通过钨矿脉现行采矿方法调查及其发展的回顾(参见附表Ⅰ)可知，钨矿脉采矿方法的发展过程是由普通留矿法(留房间矿柱)到假巷留矿法，而后是顺路天井留矿法，在矿岩不太稳固的情况下采用的留不规则矿柱的留矿法以及付中段留矿法。因此，顺路天井留矿法今天就成为单一矿脉开采唯一的采矿方法。此外，我们还看到，开采极薄矿脉时, 留矿法并不是理想的方法。主要是贫化率过高，因而五十年代就试验了削壁充填法。通过回顾，我们深有感触的是：五十年代后期，在开采经验不足、技术水平不高的情况下，我们能进行那么多采矿方法试验与技术革新，相比之下，后来的技术进步似乎太慢了。

二 必须研究的几个问题

目前钨锡矿床开采的深度，多数矿山已进入下部中段，少数矿山如小龙、画眉坳、瑶岗仙已接近深部。从矿山服务年限来看，普遍开采了三十余年，已进入中后期。

深部矿床开采的一般特点是：地压增大，运距增大，地下水增多，通风更为困难。具体反映为劳动生产率下降，安全性差，矿石成本升高。

为了提高安全性，使矿山经济效益少减或者不减，选择最合适的采矿方法就成为决定的因素。正确地选择采矿方法，我们认为必须研究好以下几个问题：

(一) 深部矿脉形态的研究

采矿方法的选择，主要决定于矿床赋存条件。深部采矿法的选择也不例外。

钨矿脉的深部产状，大多数呈收敛状态：走向长度缩短，分布宽度减小，矿脉条数减少，密集度增大，矿脉品位下降。大致情况见统计表 6。

上表统计表明，多数矿山深部矿脉密集度增加，而必须采用合采，单脉分采将逐渐减少。合采的经验是缺乏的，除大吉山等少数矿山采用阶段矿房法外，其它多数矿山都是用单脉回采。合采中尚存在许多问题没有得到很好地解决，如分、合采划分准则，损失、贫化的检测，矿房矿柱的合理尺寸等问题。如何使这些综合因素合理组合来获得最佳的经济效果，这是我们当前必须研究的问题。

(二) 深部地压的研究

对地压了解得愈透彻，采矿法就能选择得愈正确。一般地说，采深愈大，地压也增大。石嘴子铜矿在采深700米时，矿柱的尺寸已增大到矿房尺寸，采场仍不断片邦冒顶。

从大吉山、铁山垅、盘古山三矿近几年地应力实测数字来看(见附表Ⅰ)，矿床采动后的地应力变化值得我们注意。铅直应力集中系数最高可达原始应力的2倍，平均为1.5倍，随着采深增加，铅直应力将成线性增加，以盘古山为例，从地表至高点到矿床底部，垂直高度将超过1000米，铅直集中应力将达到每平方厘米540公斤。又据声波测定，该矿的岩石完整性系数为0.5, 岩体的抗压强度只有每平方厘米400~600公斤，足见铅直集中应力已接近或超过岩石抗压强度。另外从测得的水平应力来看，垂直矿脉的水平应力最大为每平方厘米265公斤，平行矿脉的水平应力为每平方厘米212公斤。前者为南北向压力，采场回采后，只能由矿柱承担，其应力集中系数将达到8~10倍，矿柱将承受每平方厘米2120~2650公斤压力。后者为东西向挤压力，采场回采后，夹壁的应力集中系数为1.3倍，夹壁承受的集中应力将达到每平方厘米275公斤。

这些地应力的测定数据，虽然不够精确，但是它反映了江西钨矿都存在地质构造应力，同时也表明我们开展的地应力测量工作为今后达到正确测量打下了基础。

为了保证深部矿床的顺利开采，我们认为，钨矿的地压研究工作不能停顿，应力求提高质量。当前的地压研究工作建议抓住以下几点：

1.认真总结前段地压研究工作。通过二十年来的地压研究工作，我们获得了许多有益的地压规律，如“空”、“深”、“弱”、“时”、“水”岩体移动的基因规律，局部地压是大面积地压起源的规律。这些规律，我们不但要从现象上解释它，而且要从理论上、数量上证实它，运用它。譬如说，“空”的基因作用有多大，在上述五个基因中占多大比重。同时，这些基因的组合作用是怎样一种关系，岩体移动时间(t)与空(O)、深(H)、弱(F)、时(T)、水(W)因素的关系等，t=f(O、H、F、T、W)。

2.加强分析观测工作。过去，我们把注意力集中在大构造上，忽视了小构造。国外文献介绍，他们对节理、片理、层理、软夹层等十分注意，同时，RQD是岩体评价的—个重要指标。我们的钨矿打了那么多钻孔，谁也没去分析过。这些都是少花钱能办到的研究工作。

3.提高沾孔应力解除质量。应力解除是地应力测置的一个重要手段。我们已打过许多孔，有一定的经验，只要在布孔、操作上注意，就一定能获得较好的效果。

(三) 对现行采矿方法评价

对顺路天井留矿法进行评价的目的是为了弄清楚这种方法的特点，它能否适用于深部矿床的开采。钨矿床单一矿脉的现行开采方法是顺路天井留矿法，也是我们现在使用的唯一采矿法。虽然顺路天井留矿法已采用了二十余年，但是对顺路天井的作用并不完全清楚。其实，顺路天井的作用大致有三种：一是代替先掘天井，减少掘进工程量，但必须保证采场的正常长度，不得减短，而且为相邻采场所共用(顺路天井要用二次)；其二是在矿脉边缘不适合开先掘天井，随回采上升而构筑顺路天井，以作行人通风用；其三是在采场进行矿石选别时，顺路天井作为溜矿井(废石充填空区)，或者作为溜石井(采场留矿)。我们钨矿中采用顺路天井的目的，当然是代替先掘天井。

目前顺路天井留矿法，大致有两种形式：一种是留间柱的留矿法；另一种是不留间柱的留矿法。评价顺路天井留矿法，最简单的办法是把这种方法与普通留矿法进行如下比较。

1 采准工作量的比较

裉据上述的统计数字对比，普通留矿法的万吨掘进量为310米，而顺路天井留矿法最低为374米，最高达431米。为什么采用顺路天井留矿法，不但没有减少采准工作量，反而增加采准工作量呢？原因是：矿山较普遍的没有认识到顺路天井的作用，往往一个30~40米的矿块，布置一个先掘天井，一个或两个顺路天井。这样，不但没有减少采准工程量，反而增加了一、二个顺路天井。各天井必须按矿块的一定长度间隔布置，而且要上下中段对位。只有在特殊情况下，才允许变动。

2 木材消耗量比较

普通留矿法的一个50×50平方米的矿块，坑木消耗为28.6立方米，而顺路天井留矿法的坑木消耗为39~50立方米。矿山一般在40~60米长的矿块中，中央掘进一个先进天井，两端修筑顺路天井，使一个矿块有三个天井；也有的矿块中，一端为先掘天井，一端为顺路天井，一个矿块中有两个天井。这些顺路天井与普通留矿法比较，无疑是多余的，因而造成坑木消耗量大量増加。还需指出，关于顺路天井能否为相邻采场再用的问题，在三个天井的矿块中，两端顺路天井外侧留有房间矿柱，当然无法为相邻采场利用；在二个天井的矿块中，一端的顺路天井虽然可为相邻采场再用，但必须使先采的矿块矿石至少有二分之一存留采场，俟相邻矿块采完后才能放出。同时，顺路天井必须加强防护、修理，每爆破一次，就需要防护一次，清扫一次，修理一次。此项费用接近新修一个顺路天井。

3 对地压作用的比较

普通留矿法，在一个中段上每50米有复式的房间矿柱(即天井的两侧矿柱)，这种竖向矿柱，将采空的夹壁分块支撑，在矿柱支撑处，夹壁受三向力的作用，自然强度大为提高。在矿块中部，夹壁虽然承受两向力，但是长度小，抗弯作用相对地说也较大。而顺路天井留矿法，矿脉多长，临空的夹壁就有多长，中间没有竖向支撐。这种夹壁在两向力的作用下，易于弯曲而受破坏。很显然，从提高夹壁稳固性而言，顺路天井留矿法不如普通留矿法(如图 1示)。

必须指出，若一个矿块有三个天井，在两端顺路天井外侧留有连续间柱，这种顺路天井的采场布置，无疑是错误的，既没发挥顺路天井代先掘天井的作用，也没有体现先掘天井的应有作用(只作开割和回风)，况且无谓地增加了两个顺路天井，使在两个顺路天井的外侧所留的间柱矿石蒙受损失。这种间柱对夹壁的稳定作用与普通留矿法相同，不作比较。

三 深部采矿方法探讨

根据上述深部矿体形态、深部地压及顺路天井留矿法研究，对深部单一矿脉采矿方法的选择，提出如下几点看法：

(1) 顺路天井留矿法的使用将受到限制。顺路天井留矿法在钨矿上部中段，实践证明是可以使用的，采后空区也不需作任何处理，或者稍加充填，便可保证矿山安全。如果矿床深度很大(500米以上)，而又存在构造应力，则顺路天井留矿法必然受到限制。

(2) 采矿方法必须考虑空区处理。由上述深部地压分析，矿柱与夹壁受力将成倍增加，有的已超过岩体抗压强度，如空区不作处理，必然发生矿柱压碎或夹壁倒塌。

(3) 空区处連方法的选择。空区处理的方法主要是“充”或“崩”。如果采取崩落法，必须在一个中段上的开采范围内崩落所有夹壁，才能使开采区内减压，否则会出现应力集中，使开采更加困难。同时，由于有的夹壁过厚(20米以上)，崩落有实际困难。采用充填法，也有两种途径，一是随采随充，如水平分层充填采矿法，削壁充填采矿法；另一种是采后充填的普通留矿法，将矿石在坑内进行选废，废石再返回采空场充填。“充”、“崩”对比，应该以充填法处理空区为宜.

(4) 尽量作到废石不出窿或少出窿。由于采深加大，远距增长，运输费用相应增高，减少废石出窿，是有很大经济效益的。

根据以上论述，我们认为，比较适合深部单一矿脉的釆矿方法为：

① 岩矿稳固，脉宽0.4米以上的矿脉，采用采后窿内手选废石充填的普通留矿法(留房间矿柱)或分段采矿法。

② 岩矿稳固或不太稳固，脉宽0.3米以下的矿脉，采用削壁充填或采场手选废石充填法。

③ 岩矿不稳固或不太稳固，脉宽0.4米以上的矿脉，采用水平分层充填(废石来源于窿内矿石选废及掘进废石)。

参考文献(略)