自然支護採礦法

自然支護採礦法（self-support mining method）亦稱空場採礦法。主要靠圍岩本身的穩固性和礦柱的支撐能力維護回採過程中形成的採空區，有的方法用其他支架或採下礦石作輔助或臨時支護。

方法介紹

自然支護採礦法通常將礦體劃分為礦房和礦柱回採。礦房回採後，無論礦柱回採與否，都須注意及時處理採空區。本法回採工藝簡單，容易實現機械化，勞動生產率高，採礦成本低，適於開採礦石和圍岩均穩固的礦體，在地下礦山廣泛套用。但用本法開採中厚以上礦體，需留大量礦柱、礦石回採率低，因此本法采高價礦床時用得較少。1978年中國有色金屬礦山用本法采出的礦石占總量的55.7%。

自然支護採礦法

本法是最早使用的一種地下採礦方法。早期使用人工落礦和淺眼落礦的回採工藝。20世紀40年代起，隨著深孔鑿岩爆破技術的發展和自行採掘設備的使用，出現了各種深孔高效率的空場採礦法。根據採礦方法結構和回採工藝特點，自然支護採礦法，分為下列5組。

房柱採礦法

礦房和礦柱互動布置,礦柱為圓形、矩形或條帶形,排列規則。通常礦房寬6～12m，礦柱寬3～6m。頂板穩固性稍差，礦石價值低或開採結束後採空區作地下建築物用時，採用條帶形連續礦柱。礦柱一般不再回採，常占礦量的15～40%。本法優點是采準工作量小，採礦強度大，勞動生產率高，採礦成本低，礦石貧化率小,缺點是礦石損失大,適用於開採圍岩和礦石都穩固的水平或緩傾斜礦床。本法在美國套用最多，產量占大中型非煤礦山開採總量的60%。中國一些汞礦、磷礦、銻礦和粘土礦等採用本法。近年來套用錨噴支護和各類高效率自行回採設備，提高了採礦強度，改善了安全條件，降低了對圍岩穩固性的要求，開採厚度個別可超過30m。開採較貴重礦床時,回採部分礦柱或用混凝土柱代替礦柱，以降低礦石損失。

自然支護採礦法

階段運輸巷道多布置在底板岩石中，通常礦房沿傾斜方向布置,礦房下端布置礦石溜井與運輸巷道連通(見礦山井巷)。回採工作面沿礦房長軸逆傾斜向上推進。回採前先沿礦房長軸掘進切割上山，貫通上下階段運輸巷道，然後在礦房下端開切割槽。薄礦體用淺眼落礦，中厚以上礦體用淺眼分層或垂直深孔落礦。礦房中落下的礦石用電耙、裝運設備或爆破力運至溜井。在水平和微傾斜礦體中可用自行設備直接運出。採用上向分層回採順序時，先採最下分層，進行礦房拉底，然後依次回採上部各分層。採用下向分層回採順序時，上部分層超前，形成下向台階工作面，用下向垂直或傾斜深孔落礦。

開採鹽、鉀鹽、鹼等較軟的礦床時，可以實現綜合機械化。用連續採礦機破碎礦石，由伸縮式輸送機向帶式輸送機或自行礦車給礦。開採石材時，用機械鋸割料石（見石材鋸切開採）。當用連續工作面沿走向推進開採礦體或礦塊時，稱全面採礦法，可留不規則礦柱，采準和回採工藝與房柱採礦法類似。

階段採礦法

礦房以全階段或劃分分段回採，用水平或垂直分層落礦，崩落的礦石利用自重從底柱中的出礦巷道運出。礦房采完後,用不同方法回採間柱、頂柱和上階段的底柱，同時處理採空區。本法適用於開採礦岩穩固的傾斜和急傾斜厚礦體。垂直分層落礦時，有分段鑿岩和階段鑿岩兩種方案。

自然支護採礦法

分段鑿岩階段礦房法 又稱分段採礦法（圖1）。特點是掘進分段巷道，將礦房劃分為分段，用中深孔落礦。分段高度由鑿岩設備能力決定。在礦房中部或一側形成垂直切割槽後，以垂直分層分段落礦。本法適用於厚10～25m的急傾斜礦體。

自然支護採礦法

鑿岩礦房法

鑿岩巷道布置在礦房頂柱下部，向下鑽平行或扇形垂直深孔落礦。鑽機集中在一個鑿岩水平，鑿岩巷道布置簡單，移動和操作方便，裝藥省力；但孔深大，容易產生偏斜，爆破效果差，大塊率高，對礦柱的破壞也較大。20世紀70年代，加拿大在階段鑿岩落礦中套用高壓氣動潛孔鑽機和大直徑深孔，球形藥包、下向漏斗水平分層落礦新技術，叫做垂直深孔下向漏斗水平分層階段礦房法，簡稱VCR採礦法（圖2)。特點是自礦房頂部用大型自行潛孔鑽機鑽下向垂直深孔，一次鑽完，孔徑大於150mm，炮孔偏斜率小於1%，用球形裝藥，以拉底空間為自由面，自下而上分層落礦。每分層自礦房中間向兩幫依次微差爆破。每爆破一次，從下部放出30～50%的崩落礦石。礦房全部崩落後，放出全部崩落的礦石。此法作業安全，採礦強度高，爆破質量好，經濟效果高，適用於開採圍岩穩固和中等穩固的急傾斜厚礦體。本法正在一些國家推廣套用。

水平深孔落礦時，自鑿岩天井或鑿岩硐室鑽水平扇形深孔，一般礦房所有深孔一次鑽完，然後分次爆破落礦。這種採礦法也叫深孔留礦法。

階段礦房法是一種高效率採礦方法，但礦柱礦量占的比重大（達35～60%）。回採礦柱時，礦石損失和貧化都很大。

分段礦房法

沿階段垂直高度劃分分段，各分段自上而下順序回採。分段劃分成礦房和礦柱。采完礦房，隨即回採礦柱並處理採空區。本法礦房暴露面積小，回採時間短，靈活性大，有利於地壓管理，適用於機械化開採穩固和中等穩固的傾斜及緩傾斜中厚以上的礦體。

留礦採礦法

將採下的大部分礦石暫留礦房內，工人站在礦石堆上作業，主要用於開採圍岩和礦石都穩固的急傾斜薄及中厚礦體（圖3)。本法結構簡單,采準工作量小,易於掌握。中國廣泛用於開採急傾斜薄和極薄金、鎢礦床。將礦塊劃分礦房和礦柱，在礦柱中掘進天井,從天井下部向上每隔4～5m掘聯絡道與礦房連通，供通風、行人、運料之用(見天井掘進)。在礦房下部開掘放礦漏斗。自漏斗水平開始拉底，形成回採工作面。開採薄礦脈時，常用橫撐支柱或框式支架架設天井、平巷及底部放礦結構，不留底柱和間柱。礦房自下而上用淺眼分層落礦。每次落礦後通過底部放礦漏斗口放出約1/3的崩落礦量,稱部分放礦。其餘暫留礦房內，使礦石堆表面與工作面之間保持高2m左右的工作空間。部分放礦後，平整礦石堆表面，繼續落礦，直至礦房回採完畢，然後將暫留礦石全部放出，稱最終放礦或大量放礦。在回採礦房過程中,暫留的礦石經常移動,因此對圍岩只起部分支撐作用。圍岩容易片落時，將增大礦石貧化。減小礦房尺寸，用錨桿加固頂板或用支架支撐圍岩，可減少片落。 自然支護採礦法

橫撐支柱

在回採過程中，於上下盤之間架設橫撐支柱，既做工作平台，又起支撐圍岩作用。工作面逆傾斜成梯段向上推進，淺眼落礦。爆破前拆除工作平台，采落的礦石靠自重滾向漏斗口放出。此法因坑木消耗大，勞動生產率低，安全條件差，目前已很少採用。

回採空區處理

使用空場採礦法應注意及時回採礦柱和處理採空區。因隨採礦工作的進展，採空區面積不斷擴大，地壓也不斷增加，所留礦柱受風化影響及長時受載，強度逐漸降低，最後可能導致礦柱破壞和圍岩大面積垮落，產生強大的空氣衝擊波和地壓活動，危及人身、設備及井巷的安全（見采場地壓）。

可用大爆破法、充填法和密閉法處理採空區。低價礦石用大爆破法。在礦柱和圍岩中鑽深孔或掘爆破硐室，用微差爆破同時崩落礦柱和圍岩，填充採空區。礦石在覆蓋廢石下放出，效率高，成本低，但礦石損失和貧化大，通常僅能回收礦柱礦量的50%左右。高價礦石或地表不允許崩落時，用充填法處理採空區。用廢石或水砂充填礦房時，一般採用分段崩落法回採礦柱；用膠結料充填礦房時，可用空場法或充填法回採礦柱。離主要礦體較遠，圍岩又允許崩落的孤立盲礦體，可用封閉法處理採空區，即在通往生產區的所有巷道內，構築堅固的密閉牆，將採空區封閉，任其自然垮落。