采矿方法是地下开采矿山的核心。用系统工程的术语来说, 它是整个矿山系统的主要系统, 其他八大系统都是受它支配和制约的。因此, 一个地下开采矿山选择正确合理的采矿方法方案，无疑对矿山的迅速达产和获得好的经济效果, 起着决定性的作用。

地下开采的采矿方法受矿体的产状、埋藏要素、地理位置和矿岩稳固性, 以及矿石的品位与价值的影响, 也为当时的采矿技术水平所限制, 不难理解, 有了性能良好的深孔凿岩设备之后, 就不会广泛使用药室爆破崩矿了, 没有大型的采装设备, 不可能提高合格矿石块度的尺寸(通常深孔崩矿的合格块度尺寸为600~8OOmm, 而中南工大在"七五"期间研究成功的"盘区回采振动出矿采矿法"，由于采用平底堑沟、扩大出矿巷道断面, 使用JZC型组合式振动出矿机, YZY移动式分节振动运输机和YZS型原矿振动条筛, 形成ZCYS型振动连续出矿、连续运输和连续筛分的流水作业线，不但生产能力大，达到828t/h, 而且可以自采场放出1100mm以上的大块矿石)，由于各个矿山的采矿地质条件的千差万别, 采矿技术也在不断发展，因此，使用过的采矿方法方案是多如繁星, 一些过时的采矿方法方案不用了，有了新的采矿设备和采矿技术, 又出现了新的采矿方法方案。

一个矿山的采矿方法形成之后, 要改变是相当困难的, 一方面是人们的习惯势力一时很难改变, 另一方面是生产矿山采矿方法的改变, 要涉及阶段水平层布置的改变，这就会发生经济问题和生产衔接问题。所以在矿山设计阶段选择采矿方法和生产期间采用新的采矿方法, 必须慎重考虑, 要进行充分的经济分析和论证。

在可行性研究和矿山设计阶段, 选择采矿方法的困难是地质勘探工作提供的地质资料很有限, 准确性也较差。只有投产若干年之后, 才能充分而准确地掌握采矿方法设计所需的资料。因此, 在可行性研究和矿山设计中, 选择采矿方法方案, 采矿工程师的经验是相当重要的。目前的高级计算机也很难取代阅历丰富的采矿工程师的经验和智慧的。

根据近20年来出现的一些效果较好、使用较多的一些采矿方法(例如, 无底柱分段崩落法、VCR法和机械化水力充填法等)来判断, 地下开采采矿方法的发展趋势是:简化采矿方法结构，尽可能一步骤连续回采, 不留或少留矿柱, 走组合化的道路, 具体来说, 可以概括为如下几点。

1 不留、少留或留临时矿柱

因为留矿柱的、分两步骤回采的采矿方法, 往往因留矿柱，不可避免地会产生下列缺点和问题:

a.  为地压应力集中提供了条件, 有可能产生冲击地压和地压冲击波, 因而会有地压突然剧烈活动的危害, 例如江西盘古山钨矿曾发生过此种地压灾害。

b.  矿柱回采较困难, 而且回采矿柱时的损失和贫化都很大, 导致资源的浪费, 矿床开采经济效益的降底。

c.  留矿柱要积压矿石和资金, 延长生产作业线，井巷维护工作量增加，通风系统复杂, 管理困难, 井下通风效果不好。

d.  增加切割工作量, 单位矿石所摊采切费增加。

近年来出现、使用又较多的无底柱分段崩落法和下行水平分层胶结充填法属于不留矿柱的例证。

2 简化矿块底部结构

简化矿块底部结构的具体措施是:

a.  将底柱中的巷道由多层布置(图 1和图 3), 改为在一个水平层上布置(图 2)，减少层次；

b.  底柱中的多种巷道(水平的、垂直的和倾斜的)变为一种巷道(水平的);

c.  巷道断面形状与规格尽可能采用一种;

d.  受矿巷道由漏斗变为堑沟式的或平底式的。

图 1是常见的一种底部结构, 它有两个水平层:拉底层和运输水平层, 图 3的底部结构还多一个二次破碎水平层或耙运水平层, 巷道有三种以上:水平的运输巷道, 倾斜的漏斗颈, 垂直的漏斗。如果改为图 2所示的堑沟式底部结构，则拉底层与运输水平层的标高一致, 形成堑沟的巷道为拉底平巷, 自该巷道打扇形中深孔爆破则形成堑沟。

将图 1和图 3与图 2所示的三种底部结构进行比较, 图 2的底部结构具有下列明显的优点:

(a) 由于底柱中的巷道都是水平的，断面形状和规格一致，有利于采准切割工作机械化, 工作效率提高, 劳动条件好，单位矿石的采准切割费减少；

(b) 拉底采用中深孔, 效率高, 成本低；

(c) 采准切割与回采可以使用相同的设备，一个矿山采用的采矿设备种类少，便于管理;

(d) 出矿的环节少, 有利于放矿, 可以减少放矿作业中的安全事故;

(e) 底柱高度小，矿石损失贫化较小。

3 顶柱和底柱合一, 留倾斜的阶段矿柱, 或者用混凝土事先构筑人工的阶段矿柱

一般采矿方法(例如留矿法和阶段矿房法等), 阶段矿柱都是由顶柱和底柱两部分组成, 如图 4所示。此种阶段矿柱高度大，矿量多，底柱中有巷道, 矿柱的稳固性、受巷道掘进和放矿中频繁进行的二次破碎的爆破所削弱，甚至破坏。底柱中的巷道，既增加了回采矿柱时矿、岩混杂的机会, 又使矿柱回采时的炮孔很难合理布置，致使矿柱回采的矿石损失和贫化增加, 如改为图 5所示的阶段矿柱, 则可避免这些缺点。

图 5的阶段矿柱是将顶、底柱合并, 对本阶段是底柱，对下一阶段则为顶柱, 阶段矿柱中没有巷道, 其稳固性较好，回采矿柱时，布置炮孔也方便，使回采矿柱的爆破, 能更好地控制矿石块度，有利于崩落矿石的放出和回收。

如果矿石的价值高, 想进一步降底矿石损失和避免留矿柱的缺点, 则可以采用图 6所示的人工底柱, 在拉底切割时, 用混凝土构筑倾斜的、人工的阶段矿柱。

采用混凝土构筑的人工矿柱还有其他重要的优点:例如, 一劳永逸地解决了采空区处理的问题, 对制止岩层移动和地表陷落有较好的效果(自然要配合采后充填); 对井下通风管理和防尘也有利；对防止突然发生的剧烈的地压活动也有利。

4 采用深孔进行拉底和切割

使用平底式和堑沟式的底部结构, 为拉底切割使用深孔提供了前提, 深孔爆破掘进天井，多排同段爆破和VCR法用于掘进切割天井及形成切割槽, 这样深孔崩矿和深孔拉底切割，不但可以使用同一种设备，甚至孔网布置和参数也相同, 这就简化了采矿方法的工艺过程, 而且可以使拉底切割工效提高, 劳动条件得到改善, 一个矿山企业使用凿岩设备种类的减少, 给经营和管理带来了方便。因此, 在设计采矿方法, 选择底部结构和拉槽方法时, 要考虑施工的方便和效率, 例如中南工大在"七五"期间研究"盘区回采振动出矿连续采矿方法"时, 拉切割槽用的深孔与崩矿用深孔采用同一的网孔参数, 一次打完整个采场的深孔，是比较理想的，简化了采场的施工程序及生产管理, 效率高, 成本低。

5 将采准巷道布置在稳固而完整的矿岩中, 一条巷道先后重复使用多次, 具有多种功能

图 7所示的采准布置体现了这一原则。图 7中的1是上分段的运输平巷, 本分段的回采崩矿的凿岩巷道(自1中打向下的扇形深孔), 它位于完整的矿体中, 稳固性很好，不用支护。平巷1的掘进都是附产矿石, 没有贫化。图 7中的2为联络横巷, 是出矿巷道, 又是回采矿柱4的凿岩巷道。图 7中的3是沿走向布置在底柱中的平巷, 既有探矿作用, 又是拉底巷道, 又是受矿和出矿巷道, 有多种作用。

按图 7方式布置采准巷道, 既减少了采准切割工作量, 又便于巷道的维护, 降低巷道的维护费。在阶段中除了切割槽之外, 都是一种规格和形状的水平巷道, 对巷道掘进也有利。采用无轨自行设备开采的矿山, 工作人员可以用车辆直接送到工作面, 减少工作人员上、下班的体力消耗, 对提高劳动效率有利。此种形式的分段空场法, 其采准切割和回采崩矿都是采用深孔, 很有特色, 值得重视。

6 增大放矿(或出矿)巷道断面和合格矿石块度的尺寸

在放矿过程中发生卡堵和悬拱, 使放矿中断, 要进行二次破碎, 既降低了放矿的劳动生产率和采区(采场)生产能力, 又破坏放矿巷道和设备, 恶化放矿作业条件, 往往因此而引起事故(井下安全事故发生率有40%以上与放矿作业有关)。而增加崩矿的单位炸药消耗和改进凿岩爆破的参数与工艺, 对降底不合格大块的产出率是有一定的限度。要完全消除深孔崩矿的不合格大块, 在目前是很难实现的。但是, 增加放矿(出矿)巷道的断面和合格块度的尺寸, 可以显著减少不合格大块的产出率。不言而喻, 不合格大块产出率的降低, 对放矿和维护底柱中的巷道, 都是有利的。

在目前对坚硬矿岩的连续开采, 为了解决不合格大块所引起的问题, 世界各国都在研究, 除了继续完善深孔爆破崩矿(如VCR、束状炮孔、多排同段, 合理微差和挤压爆破等)之外, 为了实现采场连续出矿与运输, 据我们所知, 有两种不同的途径正在进行研究:

a.  研究采场用移动式破碎机。加拿大、美国和瑞典正在进行这方面的研究, 出矿巷道放出的矿石进行筛分, 不合格大块进移动式破碎机, 破碎之后与筛下的合格的矿石上皮带运输机运走。

此种方式, 底柱中的巷道断面大, 设备的安装拆迁工程量大, 装备费用大。我们认为，不够理想。它的优点是:皮带运输机的装机功率小，运距较长, 皮带运输机运矿的噪音较小。

b.  采用大型出矿设备, 将不合格大块移到采场之外, 集中进行破碎。

中南工大在"七五"期间所完成的国家项目中就研制成功了这样的连续出矿、运输和筛分的出矿系统。

本法的实质是:在大断面出矿巷道中采用台板宽度2000mm以上的JZC组合式振动出矿机，直接向YZY分节振动运输机供矿，在溜井口上安设YZS原矿振动条筛，控制进入溜井的矿石块度(＜550mm)。筛上的矿石，除了利用YZY运输机向YZS条筛给矿时的自然落差进行自动破碎之外，YZS型条筛上的大块自动落入溜井旁边的二次破碎硐室中, 进行集中破碎。由上述三种振动设备组成的ZCYS机组，其生产能力, 经中国有色金属工业总公司设备检测中心检测，达到828t/h, 运距为45m时的出矿成本为0.4元/t。

我国自行研制成功的ZCYS机组，与美、加、瑞典的比较有明显的优点:

(a) 设备的结构简单紧凑，外形尺寸小, 造价低, 维修工作量少; (b)对矿石的块度适应性强，大小块矿石都可以运送; (c)连续系统的环节少，可靠性大；(d)安装拆迁方便, 工作量小; (e)作业条件好; (f)底柱中的巷道断面很小, 一般用机车运输的矿山都可以推广使用; (g)生产能力大, 出矿成本低; (h)在崩落法中应用, 可以显著地降低矿石损失和贫化。

ZCYS机组不足之处是:

(a) 装机功率较大, 运距较短; (b)对轨道铺设质量要求较高:(c)噪音稍大, 达到103分贝; (d)个别特大的大块要在振动出矿机上进行二次破碎, 对二次破碎的操作要求较严格。

7 采用振动放矿

采用振动放矿, 可以改善矿石的流动性, 已为实践和研究所证实。由重力放矿(包括木漏斗、电耙和铲运机出矿)改为振动放矿, 改善了放矿作业条件, 提高放矿效率和采区生产能力, 降低二次破碎炸药消耗和采切工作量及采矿成本, 在复盖岩石下放矿时, 对降低矿石的损失和贫化有重要的作用。因此采场使用振动放矿, 是改善采矿方法技术经济指标的一项重要技术措施，应大力推广使用。

对需要大幅度提高矿井生产能力, 需要强化开采的矿山，建议采用中南工大研制成功的ZCYS机组，其技术特性如表 1。

8 走组合化的道路

组合化是指在一个采场使用两种以上的采矿方法, 合并为一种新的采矿方法。其目的是保留各种采矿方法的优点, 克服其缺点、使新的采矿方法方案有较好的回采技术经济指标。属于此种采矿方法的例子有:

a.  无底柱分段崩落法和有底柱分段崩落法合并。它利用了无底柱分段崩落法机械化程度高、采场结构简单的优点, 避免了矿石损失和贫化大, 每次崩矿量不多, 上、下分段进路要错开布置, 独头巷道通风困难等缺点:对有底柱分段崩落法或阶段崩落法来说, 它保留了一处放矿量大的优点, 克服了需要很大补偿硐室的缺点。

合并之后的新的采矿方法方案的实质是, 在一个阶段中, 最下一个分段用有底柱分段崩落法，其上各分段按无底柱考虑, 但上、下分段的凿岩巷道不要错开，位于同一垂直剖面上。选择适宜位置开劈切割槽, 贯通各分段, 上部各分段崩落矿石, 碎胀部分通过切割槽放出，其余暂存原地，整个阶段各分段都崩落之后, 再进行放矿。因此, 合并之后的新的采矿方法方案, 兼有两种采矿方法的优点, 而其缺点则避免了, 或削弱了。

此种方案, 对我国目前深孔凿岩设备不足(指Simba-261之类的)，而中深孔凿岩设备的应用已相当成熟的今天来说, 是很有现实意义的。

b.  分段留矿、工作面剔除废石的留矿法。此法解决了普通留矿法积压矿石和贫化率大的缺点, 又利用剔出的废石进行充填，解决了采空区的处理和支护的问题。它有留矿法、空场法和充填法三者的特色，又避免了充填法成本高、空场法和留矿法要充填处理空区的缺点。

c.  房柱法和壁式崩落法相结合。此法开采中厚以下的平坦和缓倾斜矿体很有效。它利用房柱法的方式维护回采工作面，减少维护费; 利用壁式崩落法自边界后退回采矿柱, 处理采空区，减少矿石损失和采空区的处理费。

法国洛林铁矿曾应用此种方法，获得了很好的效果:采矿工人的劳动生产率为109.08t/工·班, 全员劳动效率为27.10t/人·班。

d.  空场法与崩落法相结合。在回采工作面的小范围内, 利用临时矿柱支撑顶、底板, 隔绝上部已采区崩落的岩石, 因此，有空场法的特征，随后崩落临时矿柱, 具有崩落法特点。此法在赞比亚的Mufulira铜矿应用得很成功(图 8)。从图 8可知分段高度h的选择必须考虑矿体的稳固性, 即临时矿柱所能暴露的长度L和矿石的放矿静止角θ，三者有如下的关系:

分段上部所留的临时矿柱, 随着回采工作面的推进逐段崩落，或者随着暴露面积扩大而自行崩落。自行崩落条件，必须通过试验确定，避免形成较大的采空区, 防止出现突然大量崩落的灾害。因此采用自行崩落方法时，必须对矿体的抗压、抗剪强度进行测定, 同时考率崩矿时的爆破对矿体强度的降低, 以及上部崩落岩石作用在临时矿柱上的负荷，进行准确的计算，慎重对待。

9 采用加固技术, 提高矿岩的稳固性

在矿岩不稳固的条件下，过去只有使用分层崩落法和壁式崩落法等。为了提高采区生产能力，降低采矿成本，保证作业安全，降低矿石损失和贫化。在地下开采中应用了下列加固技术:

(a) 注浆胶结; (b)锚杆加固; (c)长锚索加固:(d)几种加固技术的联合使用; (e)横撑支护; (f)块石砌体支护。

这是改变客观条件适应主观要求, 特别是前四种加固技术, 是近年来支护技术发展的结果。应用上列加固技术, 提高了矿岩稳固性，可以使用空场法、留矿法和其他一些回采工艺简单, 效率高、成本低的采矿方法与回采工艺于矿岩不稳固或不够稳固的矿体。

在此应指出的是, 冻结技术也应用于回采，例如顶板不稳固含水，或有流砂层的中厚缓倾斜矿体, 使用壁式崩落法回采, 工作面的维护是相当困难的。在此种情况下, 在回采之前，进行人工冻结, 使顶板有一定的稳固性，能维持一定的暴露面积, 则回采工作面维护问题就迎刃而解。回采工作面推进之后, 空区的顶板停止冻结, 顶板岩层则会自行崩落。回采工艺大大地简化, 效率自然提高, 成本也随之降低(表 2)。

10 扩大矿块构成要素, 实行强化开采

由于深孔凿岩技术的改进, 出矿设备的有效运距增加, 导致矿块构成要素有扩大的趋势, 例如机械化水力充填法的阶段高度、分段高度、分层高度, 溜矿井间距, 采区长度, 都成倍地增加, 甚至出现了一个矿体就是一个矿块的情况。

矿块的构成要素扩大, 矿块中储量增加, 必然要实行强化开采, 提高矿块生产能力才能满足矿山年产量的要求。关于强化开采问题, 另行论述。

地下开采技术的发展, 特别是地压理论研究的不断深入，放矿技术的发展，阶段自然崩落法的应用获得成功的实例愈来愈多，例如美国的San Manuel铜矿和Henderson钼矿，就是很有名的例子。阶段自然崩落法的成功运用, 会使地下开采矿山出现连续的流水作业线。加上放矿技术的不断完善，就有可能形成自控遥控连续开采的地下矿井。其经济效果可与露天开采竞争, 这是目前机械开采法所能达到的最高水平。

Henderson钼矿使用盘区崩落法开采, 辉钼矿平均品位为0.42%。日产量为3万t，1981年市场不景气时, 下降为2.7万t/d。全矿在藉总人数为1700人, 其中采矿800人，运输100人, 维修250人，选矿厂200人, 其他为350人。比我国德兴露天铜矿的劳动效率还要高。