地下开采金属矿山三级矿量的科学管理

摘要：近年来随着开采规模的不断扩大和开采深度的逐渐增加，国内大多数矿山都或多或少的面临三级矿量不均衡的问题，严重影响了矿山的正常生产，三级矿量保有量的合理分配也越发显得不可忽视。为了适应社会主义市场经济的需要，减少地下矿产资源的浪费，使矿山利益最大化，合理分配三级矿量保证矿山生产工作均衡持续地发展，使矿山企业走上良性循环的道路势在必行。

关键词：地下开采；金属矿山；三级矿量

中图分类号：TD8文献标识码： A

一、三级矿量的管理原则

进入 21 世纪以来，随着采矿方法的成熟和采矿设备的更新，三级矿量的计算与管理过程中存在的问题被逐渐克服。采矿工作者根据不同矿山的具体情况以及其相对应的采矿方法，从宏观管理的角度对各个矿山三级矿量保有量和保有期限进行优化。并提出了矿山三级矿量管理过程中两个不可缺少的原则：

(1)生产探矿对三级矿量管理的要求。根据不同矿床的赋存条件和不同的采矿方法确定合适的生产探矿工程，确保其符合工业指标规定的矿体边界固定值。

(2)三级矿量必须满足开采顺序和回采时间的要求。就一个阶段而言，其开采顺序一般是自上而下、由远而近。某些局部矿块或矿柱也应在整体和时间上满足回采要求，对于不符合开采顺序的可采矿量不能列为三级矿量。在计算三级矿量保有量时，应注意下面几个问题:

1)对于阶段开拓工程量较大的施工阶段，开拓矿量的计算可以采用均摊方法。即开拓矿量的保有量可以用开拓阶段以上的工业储量，乘以计算期限内完成开拓工程需要的时间与设计下阶段开拓工程需要的时间的比值。

2)与已有开拓工程临近的小矿体，并且能使用现有的开拓巷道进行采准施工，其矿量也应计入开拓矿量；对开拓阶段内因开采顺序不合理不能及时开采的矿量，或者是要增加新的开拓工程才能回采的矿量，以及因为地质条件不能满足矿山生产要求的矿量，都不能计入开拓矿量。

3)预留的永久矿柱以及不能开采的底柱内所包含的矿石量，都不能计入三级矿量的保有量。临时矿柱在开拓矿量保有期限内不能进行回采的，暂时不能计入三级矿量；而在开拓矿量的保有期限内可以及时回采的临时矿柱，应按其具备的条件分别计入三级矿量相应级别的矿石保有量。

4)地下矿山中，与矿房同时回采的间柱、顶柱和上阶段的底柱，有回采设计的应计入采准矿量，完成回采工程的应计入备采矿量。单独回采的矿柱，按照回采顺序具备回采条件的计入备采矿量，不具备回采条件的应按照矿房的准备程度，相应降级计算。

5)地质构造和水文地质条件复杂，或按照目前的开采技术经济条件无法开采的矿量不能计入三级矿量。

6)矿块因为井巷坍塌、地质构造和水文地质等因素的影响，暂时不能进行采准、切割或回采，且处理所需的时间超过相应的三级矿量各级矿量的保有期时，该矿块的矿量不能计入三级矿量各级矿量的保有量。

二、三级矿量的影响因素

三级矿量的保有期或保有量是一个受到多种因素影响的问题，这些因素对三级矿量的影响过程和影响结果都有所不同，归纳起来可作如下分析:

(一)矿山生产能力、开采强度的影响

矿山生产能力、开采强度是影响矿量管理的直接因素。进行矿量管理的目的就是为了满足矿山实现持续生产能力的需要。一般说来，生产能力和开采强度愈大的矿山，要求各级矿量的保有量也愈大。

(二)矿床勘探程度的影响

显然，矿床勘探程度低，会使三级矿量的可靠性降低，因此应加大三级矿量的保有期限，以避免矿量可能失效。但是，在这种情况下，加强生产勘探，提高矿量的可靠性，以缩短三级矿量保有期限，可能会更经济。

(三)矿体形态的影响

当开采薄矿体、形态很复杂的矿体时，单位采区的矿量较小，获得矿量的成本较高，三级矿量的保有期限应尽可能短一些。在开采厚大矿体或形态规整的矿体时，一个采区的矿量较大，可靠性也较高，但掘进工作量不多，满足矿量保有定额所需采区数少。在这种情况下可能会出现的问题是:如果某一采区出现问题就会严重影响生产，这就需要加大矿量保有期限，以保证生产的顺利进行。但是，对于开采厚大规整矿体的矿山，出现这种问题的可能性是很小的。

(四)矿体赋存条件、开采技术条件的影响

矿体围岩不稳固、矿石强度低、构造性破坏多、采场地压大，在采准工程完工不久的采场内就会出现巷道下沉、支架破坏，以致采场报废的问题。这时应采取强化采场巷道的支护，或加强采场巷道的维护，或两种措施兼用等措施。在这种情况下，人们希望三级矿量的保有期限更短一些。

三、三级矿量管理新举措

合理确定三级矿量保有量，这一问题在国内外已经进行了广泛的研究，许多方案已经取得了良好的效果。但随着采矿方法的改革、采矿设备的更新和采场参数的调整，国内许多矿山原有的三级矿量保有量不再符合现有采矿技术和采矿设备条件下矿山正常生产的要求，使得许多矿山在改善采矿方法和更新采矿设备的同时，不得不对原有的三级矿量保有量进行优化管理。例如，为了与采用的新式采矿设备相适应，某铁矿于 2001 年初对其采场结构参数进行了调整，造成其三级矿量保有期限不合理。有关专家对铁矿调整后的采场结构参数和更新的采矿设备进行研究分析，运用超前时间系数的方法确定铁矿的三级矿量保有期限。

对于某些地下矿山面临的三级矿量局部失衡的情况，可针对矿山的实际生产情况，从实际情况出发，结合矿山采矿方法特点及采场结构参数，通过增减采准或切割工程，对矿山三级矿量的不均衡之处进行调整，以达到平衡三级矿量保有量，保证矿山正常、持续、稳定生产的目的。例如因为备采矿量不足而导致三级矿量不均衡，影响矿山正常生产的大冶铁矿即是在原有施工设计的基础上，结合无底柱分段崩落采矿法的特点及大冶铁矿采场的结构参数，合理布置切割工程、调整井下各生产工序的施工工作安排，达到增加三级矿量的保有量、平衡三级矿量的目的。通过在进路中部增加切割槽、切割天井以及切割平巷等切割工程的布置，不但使三级矿量恢复平衡，同时还可以优化采场的通风条件，改善采场的工作环境，提升井下施工的工作效率。

金属矿山地下开采是一个多工序、多步骤、多次开挖的过程，是一个复杂的系统工程，因此必须用系统论和整体性的原则指导地下矿山的采矿工程。根据系统的整体性原则，从系统的最终目标及其整体功能的角度出发，对地下采矿过程中的各个工序之间的相互关系进行细致的分析。

对于矿山的地下开采这个整体系统来说:矿床的勘探、开采设计、人力和设备的投入即是系统的输入；按开采设计对采场进行采准、切割、凿岩以及崩矿等工程即是系统的处理；运用出矿设备把崩落的矿石装运出即是系统的输出。但原有的三级矿量的划分形势并没有考虑矿体回采和矿石装运出的生产环节，对于一个系统来说既没有输出，也没有反馈。显然不符合一个完备系统的构成条件，所以原有的三级矿量的划分，存在一定的不足之处，不能很好的反映矿山地下开采的全过程。

针对上述情况，有关专家按照系统论和整体性的原则，针对地下矿山开采中开拓、生产探矿、采准切割和回采出矿这四个主要的生产过程，提出四级矿量的概念，使其形成一个完整的系统。四级矿量对应矿山地下开采的四个主要生产过程，分别是:开拓矿量、准备矿量、备采矿量和回采出矿量。

一般情况下，在全部四级矿量中有3组采矿场同时运行，并且相互影响。以组为单位进行生产的衔接和交替。将开拓矿量中已经编号的各组，按先后顺序逐一完成四级矿量的运行。该方案基于系统论的原则对三级矿量进行改革，具有很好的启发意义。但同时四级矿量的运行又过于呆板不能很好的适应井下复杂多变的地质、生产条件。

结语

近年来随着矿山年生产能力的不断提高以及开采深度的逐渐延深，国内大多数地下矿山都或多或少的面临三级矿量不均衡的问题，严重影响了矿山生产的持续和稳定。为了保证开采的安全，提高矿山开采的效益和效率，必须对矿山三级矿量的合理保有量进行科学的管理以及定量计算和分析，以跟上矿山企业飞速发展的步伐。

参考文献

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