第十章 空场采矿法

空场采矿法以矿岩自身的稳固性和保留矿柱维护回采空间。本章按原课件顺序，说明全面法、房柱法、留矿法、分段矿房法和阶段矿房法，并整理矿块底部结构。学习时应把矿块结构、采准切割、落矿出矿和空区处理联系起来，尤其分清“分段凿岩”和“分段出矿”。

第一节 空场采矿法概述

定义。空场采矿法是在回采过程中，采空区暂不处理的采矿方法。回采矿房时，采场以敞空形式存在，依靠围岩自身强度、矿柱以及必要的辅助支护保持稳定，采场回采结束后再及时处理空区。

回采步骤。通常把矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱，属于两步骤回采。少量方案把整个矿体作为一个矿块，或只留少量永久矿柱，可采用单步骤回采。不能把“空区暂不处理”理解为永久不处理。

基本条件。矿石和围岩均应稳固，允许采空区在一定时间内保持较大的暴露面积。开采中形成的空场高度和暴露尺度不同，因而形成不同方法。

方法	主要结构和作业特点
全面采矿法	工作面全面推进，留不规则矿柱维护顶板
房柱采矿法	矿房和规则矿柱交替布置，适合水平或缓倾斜矿体
留矿采矿法	自下而上回采，暂留碎矿作工作台，最后集中放矿
分段矿房法	分段设置独立回采单元，分段落矿、分段出矿
阶段矿房法	在阶段范围形成矿房，矿石在矿房底部集中运出

第二节 全面采矿法

原理与适用条件。工作面沿矿体走向或倾向全面推进，将夹石或贫矿留作不规则矿柱，支撑顶板和维护采空区。主要用于矿体与围岩均稳固的缓倾斜薄至中厚矿体，课件给出的厚度一般小于5～7 m。

结构与参数。水平和微倾斜矿体可按盘区组织，沿盘区全宽推进；使用无轨自行设备时盘区宽约200～300 m，电耙运搬时约80～150 m。倾斜矿体按阶段划分时，课件列举矿块长15～30 m、斜长40～60 m。矿柱尺度应结合顶板允许暴露面积与矿岩稳固性确定，不能直接按单一尺寸套用。

采准切割。阶段运输平巷可布置在脉内或脉外。由运输平巷沿矿层底板掘切割上山，形成初始作业空间和崩矿自由面；工作面沿走向推进时，上山布置在矿块一侧，沿倾向或逆倾向推进时可布置在中央。运输平巷每隔5～10 m掘溜井，暂不用的溜井兼作通风和行人通道。

矿块底部沿矿脉底板掘拉底平巷，连通溜井与切割上山，兼作行人、通风及电耙绞车布置空间。脉内平巷布置时，课件以距平巷顶板约3 m处掘进拉底平巷为例。顶柱、间柱内的联络道间距一般为10～12 m。

回采与运搬。矿体厚度小于3 m时可全厚一次回采；大于3 m时采用梯状工作面。出矿可用电耙，也可用无轨自行设备。运距小于200～300 m时可用铲运机，运距较大时考虑装载机与自卸汽车配套。因采空区面积大，必须同时组织顶板检查和通风管理。

评价。优点是工艺简单、采切量小、生产效率较高、成本较低。主要问题是矿柱损失较大，顶板暴露面积大，顶板和通风管理要求高。贵重矿石开采时，可研究以人工支柱替代自然矿柱，改善回收率。

课件实例指标。第14页所列五个矿山的生产能力约40～90 t/d，损失率约3%～20%，贫化率约4%～20%，采准比约8～30 m/kt。它们是不同矿山的案例范围，不代表一种可统一采用的设计值。

改进方向。配套凿岩台车、铲运机和锚杆台车；采用锚杆、锚网、锚索和预注浆加固顶板；顶板欠稳固时可研究与崩落法结合的方案。

第三节 房柱采矿法

定义与条件。房柱法将矿房与矿柱交替布置，留下规则矿柱支撑顶板。适用于矿石与围岩均稳固的水平或缓倾斜矿体，允许矿体厚度有一定变化；矿石价值较低时，较容易承受保留矿柱造成的损失。

结构项目	课件一般参数及决定因素
矿房长度	电耙方案一般40～60 m，取决于设备有效运距
矿房宽度	一般8～20 m，取决于矿体厚度和顶板稳固性
矿柱尺寸	第18页例列直径3～7 m、间距5～8 m
矿房长轴	可沿走向、倾向或伪倾斜布置，结合倾角与设备选择
分区宽度	第18页列80～150 m及400～600 m两组，应结合隔离矿柱安全跨度与生产能力选取

采切顺序。掘进阶段运输平巷，继而形成放矿溜井、电耙硐室、上山、联络道和切割平巷。采准解决人、矿、风的通道，切割形成矿房回采自由面。

浅孔房柱方案。工作面多逆倾向推进，可用直线或阶梯工作面。厚度小于2.5～3 m时一次采全厚，较厚时分层开采。电耙出矿条件下，课件介绍下部拉底、上向梯段及上向炮孔落矿等方案。相邻矿房可错开10～20 m，间断房间矿柱的形成作业落后矿房回采约5～10 m。

深孔房柱方案。矿体厚度大于约8～10 m时，可采用上部切顶、下向台阶工作面和下向炮孔；切顶高度约2.5～3 m。采空区高度可达8～20 m，在空区内用台车凿岩、深孔崩矿和无轨设备出矿。课件评价部分以浅孔、电耙方案厚度小于6～8 m，深孔、无轨方案厚度8～20 m作为适用示例。

通风与地压控制。清风由运输平巷经暂不用的溜井、拉底平巷进入矿房，污风经上山和联络平巷排到上阶段回风平巷。规则间断矿柱支撑顶板，尺寸和间距随矿岩稳固性调整。第22页另列圆柱直径2～6 m、间距4～12 m，以及方柱2 m×2 m至4 m×4 m、间距5～12 m的示例。顶板稍差时辅以锚杆；盘区回采结束后及时回采矿柱并处理空区。

评价与辨析。优点为采切工程量小、工艺简单、坑木消耗少、通风条件较好、矿房生产能力较高；突出缺点是矿石损失大。与全面法相比，房柱法的核心是矿房与规则矿柱交替布置，全面法主要留下不规则矿柱。

第四节 留矿采矿法

基本原理。矿房自下而上分层回采，工人站在暴露顶板下的碎矿堆上作业。每次爆破后只放出约三分之一矿石，其余暂留矿房，作为继续上采的工作台。矿房全部回采结束后，再进行最终大量放矿。留存矿石是作业平台，不能替代对顶板和围岩稳固性的要求。

适用条件。矿石与围岩稳固；矿石无自燃性，破碎后不易结块；薄至中厚以下的急倾斜脉状矿体较适宜，尤其是薄、极薄矿脉。

参数	课件数值或说明
阶段高度	一般30～50 m
矿块长度	一般40～60 m
间柱宽度	极薄矿脉方案表列2～6 m，中厚以上方案8～12 m；极薄矿脉亦可不留间柱
顶柱厚度	极薄矿脉2～3 m，中厚以上3～6 m
底柱高度	极薄矿脉4～6 m，中厚以上8～10 m
拉底及分层	拉底高2～2.5 m；一般分层高2～3 m

采准切割。形成阶段运输或铲运机出矿巷道、穿脉、人行通风天井、联络道、装矿进路和溜井。以拉底巷道为自由面，形成拉底空间并完成辟漏，为正常回采创造自由面与放矿条件。拉底宽度通常等于矿体厚度；薄矿脉作业空间宽度应满足设备和人员要求，课件列不小于1.2 m。

回采循环。凿岩准备、凿岩、爆破、通风、局部出矿、采场安全检查、撬浮石、二次破碎和平场，之后进入下一循环。平场要使矿堆表面适合作业；撬顶和处理大块应与出矿、通风安排衔接。采用梯段工作面时，课件列梯段长2～4 m、高1.5～2 m，孔距约0.8～1 m；非梯段方案的工作面长度可为10～15 m。

通风与铀矿作业特点。新鲜风流由一侧天井进入采场，冲洗工作面后由另一侧天井排出。铀矿山课件强调下行主导风流，或下行主导风流与局部强排联合通风；回采中还包括围壁辐射取样、编录、围壁探矿和切割找边。课件所列氧含量20%、风速0.15 m/s等为原教学材料中的数值，应识别其历史教学口径。

评价。工艺简单、管理方便、可利用自重放矿，采准工程量较小。缺点是工人在暴露面下作业，安全条件较差；平场劳动繁重；大量矿石被积压；矿柱回收不充分时损失大，也可能产生较大贫化。

铁铜矿实例。新疆鄯善某矿平均厚4.66 m、倾角75°，平均品位Fe 35.85%、Cu 0.56%，围岩较坚硬、整体性较好。矿块沿走向布置，采场长50 m，阶段高50 m，间柱宽6 m、顶柱高3 m；自下而上按2 m分层回采，控顶高度2～4 m。该例每次爆破后局部放出约三分之一矿石，矿房结束后集中放出存矿，均用铲运机转运至溜井。

案例采用孔深2.2 m、孔距与排距均0.8 m、梯段长约10 m和高1.8～2.0 m。第44页列采场生产能力130 t/d、回收率82.90%、贫化率7.01%。采切比在第41页和第44页的数值及“标准米／自然米”对应有出入，复核时应保留所在页语境，不能互换。

第五节 分段矿房法

核心特征。沿矿块高度划分若干分段，每个分段内再划矿房和顶柱、间柱，布置分段运输平巷，形成分段凿岩落矿、分段出矿的独立单元。矿房回采时由顶柱支撑围岩，在空场条件下出矿；矿房结束后立即回采分段矿柱，同时处理采空区。

结构参数	一般数值
阶段高度	40～60 m
分段高度	15～25 m
矿房长度	35～40 m
间柱宽度	6～8 m
斜顶柱厚度	5～6 m

采准。形成分段运输平巷和堑沟平巷，以装运横巷连接。在课件所示结构中，凿岩平巷与顶柱回采平巷位于分段运输平巷下部约7～10 m的同一水平。另设矿柱回采凿岩硐室，分别服务间柱和斜顶柱回收。

切割。主要开掘V形堑沟和切割立槽。由切割横巷连通凿岩巷道及矿柱回采平巷，并从堑沟巷道向矿房最高处掘切割天井。以天井为自由面，用平行孔或扇形孔爆破形成立槽；在堑沟巷道内钻上向扇形孔，形成V形受矿沟。

回采与出矿。以立槽为自由面，向矿房另一侧推进；在分段凿岩巷道内钻上向扇形深孔，孔径课件列60～75 mm，每次爆破1～5排。矿石由铲运机经装运横巷运至分段运输平巷附近溜井。各分段可自上而下错开作业，也可在较长走向范围划块，平行组织矿房回采、矿柱回采与切割工作。

评价。适用于中等稳固以上的倾斜中厚、厚矿体。可多分段同时作业，采用无轨设备，生产能力与效率较高；人员主要在巷道内作业，安全条件较好，斜顶柱可与下盘组成受矿堑沟。缺点是各分段都需要运输、凿岩、堑沟、斜坡道及切割巷道，采准量大。第56至57页另列嗣后充填变型，重点仍是分段凿岩与分段出矿。

第六节 阶段矿房法

共同特征。用中深孔或深孔回采阶段范围内的矿房，矿石在阶段底部集中运出。分类时应同时看炮孔方向和凿岩位置：可用水平或垂直深孔；垂直孔方案又可在分段巷道或阶段上部凿岩。分段凿岩并不等于分段出矿。

一 分段凿岩阶段矿房法

原理与条件。掘进分段凿岩巷道，将矿房划成凿岩分段；先在矿房中部或一侧形成垂直切割槽，再按垂直分层分段落矿，矿石仍在阶段底部集中出矿。课件举厚10～25 m急倾斜矿体为适用对象。

项目	课件一般参数
矿房布置	厚度小于15 m多沿走向，大于15 m多垂直走向
阶段高度	50～70 m
分段高度	中深孔10～15 m；深孔15～20 m
矿房长度与宽度	长40～60 m；沿走向布置时宽为水平厚度，垂直走向时宽15～20 m
间柱宽度	沿走向8～12 m；垂直走向中文表列10～14 m
顶底柱	顶柱6～10 m；铲运机方案底柱10～20 m

采准切割与回采。阶段运输巷道通常靠近下盘接触线，形成分段凿岩巷道、通风行人天井、联络道、底部装矿进路和溜井。切割包括拉底、辟漏和开槽，可用浅孔、垂直深孔或水平深孔拉槽；拉底、辟漏可随推进逐次进行。钻上向扇形孔，以切割槽为自由面，每次微差爆破1～5排，电耙或铲运机出矿。

二 水平深孔落矿阶段矿房法

原理。由凿岩硐室钻水平扇形深孔，向矿房底部预先形成的拉底空间崩矿，矿石经底部结构运出。其识别标志是“侧部凿岩硐室、水平扇形孔、阶段底部受矿”。

参数。阶段高40～60 m；沿走向矿房长20～40 m；垂直走向矿房宽10～30 m；间柱宽10～15 m、顶柱厚6～8 m。漏斗底部结构的底柱高8～13 m，平底结构为5～8 m。

采切与回采。先掘脉外阶段运输巷道、穿脉、电耙巷道、凿岩天井和联络平巷，再将巷道前端扩成凿岩硐室。切割以拉底和辟漏为主，可先用留矿法采出一侧切割槽，再用上向扇形孔形成拉底空间。每次崩下矿石可以全部放出，也可临时留存一部分调节出矿；此时留矿的用途是调节，不能与留矿法的工作台作用混淆。

三 垂直深孔阶段矿房法

结构与崩矿。由矿房上部凿岩水平钻垂直深孔，矿房底部设置受矿和出矿系统。原课件示意两种落矿方式：一是分段装药，自下而上向底部空间逐层崩矿；二是先形成垂直切割槽，再以全孔装药侧向崩矿。区分两者应看自由面位置和装药方式。

作业联系。上部凿岩硐室或巷道、深孔、下部拉底空间与底部出矿巷道共同组成系统。人员在巷道或硐室内完成凿岩等作业，矿石集中从底部运出；采准量、钻孔精度和矿房稳固条件应一并考虑。

四 VCR垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法

理论与实质。VCR法应用球状药包倒漏斗爆破原理，以大直径垂直深孔、球状药包分层落矿和大型无轨设备出矿为主要特征。课件将装药长度不超过孔径约6倍的短药包视作近似球状药包，强调其作用机理不同于长柱状装药。

项目	课件一般参数
阶段高度	30～40 m
矿房宽度	8～14 m或矿体水平厚度
间柱与顶柱	间柱8～12 m；顶柱6～8 m
上部凿岩硐室	长比矿房长约2 m，宽比矿房宽约1 m，高约4～4.5 m
拉底高度	一般约6 m

采准切割。凿岩水平布置在顶柱下部，通过进路联系上阶段运输水平，顶板采用拱形并按需用锚杆或锚索加固。底部可采用留底柱的V形堑沟、混凝土假底或平底结构。平底方案的装矿横巷示例为间距8 m、断面3 m×3 m、长度不小于8 m，服务铲运机装运。

回采。在上部用大直径潜孔钻机打下向深孔，从孔下端开始分次装药爆破，自下而上逐层向拉底空间崩矿，电耙或铲运机出矿。第84页中文孔径列165 mm、英文列100 mm，应按所在实例和设计条件复核，不能把两者合为一个确定值。

阶段矿房法总体评价。适用于急倾斜厚大或中厚矿体，要求空场能维持稳定。优点是回采强度大、劳动生产率高、直接采矿成本较低、坑木少、人员作业位置相对安全；突出问题是矿石损失贫化可能较大，回收矿柱和处理空区不可忽略。

第七节 矿块底部结构

定义与作用。底部结构是阶段运输水平与拉底水平之间，受矿、放矿和出矿巷道的有机组合。其任务是使矿房或矿柱采下的矿石，经自重流动或设备运搬，最终进入运输系统。采矿方法的完整方案，应同时交代回采工艺和底部结构。

一 自重放矿底部结构

无格筛漏斗。矿石自重进入漏斗，经闸门装车；适用于急倾斜薄矿体且破碎质量好、无需二次破碎的条件。人工假底可不留自然底柱；自然底柱方案适用于厚度大于约2.5～3 m的矿脉，课件列底柱高5～8 m、漏斗间距4～6 m至6～8 m、坡面角45°～50°、漏斗颈高1～1.5 m。

有格筛结构。受矿喇叭口下设二次破碎格筛水平，合格矿石通过格筛入溜井，再经闸门装车，大块留在筛面或移至格筛巷道破碎。适用于矿石需要二次破碎的急倾斜矿体。喇叭口中心距5～7 m，受矿面积30～50 m²，斜面角常为40°～55°；漏斗颈断面尺度应与最大块度匹配，课件列最大块度的2～5倍。

二 电耙耙矿底部结构

电耙结构由受矿巷道、电耙巷道和溜井组成。可以单侧或双侧受矿，电耙道可与运输平巷平行或垂直；受矿形式主要为漏斗式、堑沟式和平底式。

受矿形式	结构特点与课件参数
漏斗式	底柱高8～15 m，漏斗间距5～7 m，单斗受矿面积30～50 m²，坡角约45°～55°
V形堑沟式	将漏斗纵向贯通成V形槽，出矿口宽2～2.5 m，多用单侧布置；适合中等稳固以上矿石
平底式	拉底与电耙巷道同一水平，放矿口一般2.5～3 m，多布置于一侧；矿石极稳固时可双侧受矿

关键布置。漏斗颈与斜面交点应在电耙道顶板以上1.5～2 m；常见斗穿断面为1.8 m×1.8 m或2 m×2 m。自然矿堆进入耙道宽度约二分之一至三分之二时较有利。电耙道可置于运输巷道上部3～6 m、直接置于其顶板，或与其同水平；三者对运输干扰、底柱矿量和出矿水平的要求不同。

电耙道应超过末端漏斗至少约5.5～6 m；绞车硐室一般长4～5.5 m；溜井侧至绞车的安全距离例列2～3 m。两条以上电耙道中心间距通常10～15 m，溜井口应与漏斗错开。巷道应有两个通风行人出口，不能布置为独头电耙道。

评价。设备结构简单、费用较少、移动方便、坚固耐用，适用范围较广；不足是间断运矿、钢绳磨损、电耗和矿石粉碎较多，耙距增加时效率降低。课件一般耙距10～60 m，小绞车可缩至5～10 m；具体坡度与净空须随设备条件确定。

三 装载设备与无轨设备底部结构

装岩机结构。矿石自重到达装矿横巷，用装岩机装车。课件示例下盘沿脉运输平巷距脉内巷道侧帮5～6 m，装矿横巷间距5～6 m。装矿巷道长度要容纳矿堆、机器铲斗放下后的长度及加速行程，不能只按机器机身长确定。

振动放矿机结构。振动台面埋入漏斗口矿堆，在振动力和重力共同作用下把矿石装入矿车；可在垂直运输巷道的放矿短巷内布置，二次破碎在振动平台上进行。

无轨自行设备结构。采用装运机、铲运机、装载机和汽车，常见受矿形式为V形堑沟和平底。装矿进路应满足设备转弯、直线铲装及安全退避要求；遥控设备可承担采空区残矿回收。

发展方向。简化底部层次和巷道类型，重复利用已有巷道；适当增大合格块度与巷道断面，配套大型设备；改善底部工程施工，减少底柱矿量。

本章重点对照

易混项目	应掌握的区别
全面法与房柱法	前者主要是不规则矿柱，后者是规则矿房矿柱交替
留矿法与临时存矿	留矿法以存矿作工作台；阶段矿房临时存矿主要用于调节出矿
分段矿房与分段凿岩阶段矿房	前者分段出矿；后者分段凿岩、阶段底部集中出矿
水平孔与垂直孔阶段矿房	前者侧部硐室水平凿岩；后者上部凿岩水平钻垂直孔
普通垂直孔与VCR	VCR突出大直径孔、近似球状药包和倒漏斗分层爆破
回采工艺与底部结构	前者说明如何落矿；后者说明如何受矿、放矿和运出

复习每种方法时，依次说明适用条件、矿块布置与结构参数、采准切割、凿岩爆破、出矿通风、地压控制及优缺点。原课件第109至110页的总结也围绕这些项目展开。