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地下采矿方法及其分类
采矿方法就是根据矿床的赋存要素和矿石与围岩的物理力学性质等因素确定的矿石开采方法，包括采区的地压控制、结构参数、回采工艺等。
金属矿床由于赋存条件复杂，矿石和围岩物理力学性质差异很大，以及其他因素等，故采矿方法种类繁多。为了便于认识各种采矿方法的特殊本质，了解各种采矿方法的适用条件及发展趋势，研究和选择合理的采矿方法，需将繁多的采矿方法，择其共性，加以归纳分类。目前分类的方法很多，本书是采用按回采时的地压管理方法将采矿方法分为三大类。
第一类：空场采矿法。这类方法用于开采围岩和矿石都很稳固的矿床，地压管理是用采区中所留下的矿柱支撑和维护采空区。在回采过程中随矿石被采出后所形成的采空区不立即进行处理（充填或崩落）而空放着，这是本类方法的基本特征。属于这类采矿方法的主要有全面法、留矿法、房柱法、分段法、阶段矿房法。
在回采矿房时期暂留矿石的留矿法也归为本类，是因为暂留矿石不能作为支撑围堰的主要手段，且当放出后的一定时间内，仍靠矿柱维护采空区。因此，硫矿法不能作为独立的地压管理办法，所以不应单分一类。
第二类：充填采矿法。这类方法是用在开采矿石比较稳固（允许在一定的暴露面积下进行回采工作）而围岩不够稳固（暴露面积不能很大，否则会引起冒落）的矿床。采场地压管理是在矿石回采期间必须用充填料充填采空区，可靠地支撑围岩，这是充填法的基本特征。支柱允填法亦属此类。
根据充填料的特性，本类方法可分为干式充填法、水砂充填法、胶结充填采矿法。
第三类：崩落采矿法。本类方法是用在开采围岩和矿石由不够稳固到中等稳固的矿床。崩落法的地压管理是随崩落矿石的同时（或稍滞后）而围岩自动崩落或人工崩落充满采空区。
属于这类方法的主要有分层崩落法、分段崩落法（有底柱或无底柱）、阶段崩落法等。表5-5-1为常用采矿方法分类表。
表5-5-1 采矿方法分类表
中国古代用什么方法探明地下矿产?
中国古代的探矿理论
中国古代有比较系统的探矿理论。最著名的是战国时期的《管子·地数篇》。它总结了一些矿床中矿物的分布规律，指出可以根据矿苗和矿物的共生关系来寻找矿床。
书中说道：“山，上有赭者，其下有铁；上有鈆（“鈆”是“铅的
异体字——引者注）者，其下有银；一曰上有鈆者，其下有鉒银；上有丹砂者，其下有鉒金；上有慈石者，其下有铜金。此山之见荣者也。”又说：“上有丹砂者，
下有黄金；上有慈石者，下有铜金；上有陵石者，下有鈆、锡、赤铜；上有赭者，下有铁。此山之见荣者也。”所谓“山之见荣”，就是矿苗的露头。此外，在唐代
张守节的《史记正义》中，所引《管子》文字略有不同：“山上有赭，其下有铁；山上有铅，其下有银；山上有银，其下有丹；山上有磁石，其下有金也。”
上引三段文字互有出入，夏湘蓉等把它们归纳成六条，称作“管子
六条”：第一，山上有赭，其下有铁；第二，山上有磁石，其下有铜金；第三，山上有铅，其下有银；第四，山上有丹砂，其下有黄金；第五，山上有陵石，其下有
铅、锡、赤铜；第六，山上有银，其下有丹。六条中，第一、二两条是三段文字所共有。第三、四两条是两段文字所共有。第五、六两条却是一段文字仅有的。“管
子六条”包括铁、铜、锡、铅、金、银、汞七种金属矿产，分组说明它们的上下关系，是西汉以前找矿采矿实践中得出的经验总结。“管子六条”中所说的上下关
系，包含三种意义：
第一，一个垂直的矿体或一条矿脉，山上露头中出现某种矿物，可能对下面赋存的另一种主要矿产起到指示作用，这种指示矿物在古代称作“苗”或“引”。又某些多金属矿体（脉）的上部和下部富集的矿种有所不同，这种垂直分带现象，在古代也是有所认识的。第二，山上出现的某种矿物和山下出现的另一种矿物，分别产于不同的地层或岩石中，既不同属于一个矿体，成因上又没有明显的联系，属于这种情况的上下关系，仅仅是一种空间位置的相对关系。第三，山上赋存有某种原生矿床，而山下出现另一种砂矿，这也是一种上下关系。这种关系也不一定和矿床成因有联系。
由于“管子六条”是实践经验的总结，因此，它是符合实际的，有科学价值的。各条的科学价值是：
第一条，无疑是从采矿实践中总结出来的经验。它基本上适用于邯郸、邢台式、大冶式和某些鞍山式铁矿。第二条，是古人从开发铜矿中总结出来的经验。适用于铜绿山类型的铜矿。第三条，这里的“铅”主要指方铅矿，“银”指自然银或辉银矿。自然银主要是次生的，赋存于铅银（或银铅）矿床上部的氧化带中。《楚雄县志》说：“铅乃银之母，银乃铅之精也。”辉银矿的成因有次生的，也有原生的。原生辉银矿经常和方铅矿共生。第四条，丹砂和自然金在汞或金的原生矿脉中，除少数外，一般不存在共生关系。这条规律，对于原生脉金矿床来说，没有实际意义。不过先秦时期的汞矿或金矿都以砂矿为主。在汞和金共生的砂矿床中，这条规律是确切的，是反映实际情况的。第五条，陵石，《太平御览》地部三引作绿石，就是孔雀石。因此，这条规律适用于以铅为主的铅锌铜多金属矿床，上有绿石、下有锡的现象也是存在的，而上有绿石、下有赤铜是实际情况的确切反映。第六条，也是古代采矿经验的总结。这种银在上、汞在下的上下关系，是两种矿产赋存于时代不同的两个地层中的上下关系，而不是一个矿体（脉）中金属矿产的垂直分带关系。①
除了“管子六条”外，古人对矿物和围岩的关系也有所认识，并且把它用于找矿。比如唐代陈藏器把粉子石作为金矿的标志（见《本草纲目》卷八）。宋代，苏颂把白石作为辰砂矿的标志（见《重修政和经史证类备用本草》卷三）。
清初孙廷铨（1616
—1674）在《颜山杂记》中记载了人们利用岩层和矿床的关系找矿，说：“凡脉炭者，视其山石，数石则行，青石、砂石则否。察其土有黑苗，测其石之层数，
避其沁水之潦，因上以知下，因近以知远，往而获之为良工。”这段话的意思是：凡是找煤矿的人，必须先观察山上的岩石性质。假如山上有页岩出现，就可能有
煤。如果山上全是石灰岩、砂岩，就没有煤。当看到土地上有黑色的煤层露头时，就要仔细测量煤层上下岩石的层次，避开涌水。从上面的岩层情况推测地下的各种
情况，从近处的岩层情况推测远处的各种情况。这样去找煤矿就容易找到。这样的人才是优秀的煤矿勘探者。
在探矿理论方面，南北朝的梁代出现了新的理论著作，体现了新的
方向。这就是有名的地植物找矿著作——《地镜图》。《地镜图》原书已佚，现在只能从后人的引文中看到它的部分内容。它的主要观点是把地下的矿床和地表的植
物联系起来，是现代指示植物找矿或生物地球化学找矿方法的肇端，是一个很有科学价值的新创见，新理论。当然，这个新理论也是逐步产生的，并不是突然出现
的。往上追溯，我们发现，《荀子·劝学篇》就说过：“玉在山而草木润”，首次提出了山上赋存的矿物和周围植物生态有关的思想。晋张华《博物志》也说：
“山，……有谷者生玉”。到《地镜图》，内容就大大充实了。书中说道：“二月中，草木先生下垂者，下有美玉。五月中，草木叶有青厚而无汁，枝下垂者，其地
有玉。八月中，草木独有枝叶下垂者，（下）必有美玉。有云，八月后草木死者亦有玉。十二月中，草木独有枝叶垂者，下有美玉。山有葱，下有银，光隐隐正白。
草茎赤秀，下有铅；草茎黄秀，下有铜器。”唐代段成式（？—863）对它作了初步的整理，说：“山上有葱，下有银；山上有薤，下有金；山上有姜，下有铜锡；山有宝玉，木旁枝皆下垂。”（《酉阳杂俎》卷十六）这些记载，不一定完全和实际相符，但是他所指出的利用指示植物找矿的方向是对的。
对中国古代利用指示植物找矿理论的发明和发展，英国科学史家李约瑟曾经作过恰当的评价，他说：“中国人在中古代所进行的观察，确实可以说是仍在迅速发展中的、范围十分广阔的现代科学理论和科学实践的先驱。”①
怎么勘探地下的矿产资源？
1、勘探和圈定矿体总的分布并计算其储量
对勘探范围内矿体的数量、形状、产状、空间位置和分布，要有一定数量的勘探工程，按照勘探储量级别条件要求进行相应的勘探控制。对地质构造、火成岩和矿体中的夹石及其对矿体的破坏或影响，也要进行必要的勘探控制和研究。对露天开采的矿床，要求圈定矿体的四周边界和露天采场所及的矿体底界，它们是确定露天采场边界的重要依据。对地下开采的矿床，要求控制矿体走向的端部和上下界线及其延深情况。这些是确定开采井口位置、开拓巷道和采场布置等所必需的地质资料依据。
2、测定并研究矿石物质组成
要求查明矿石的矿物组分和化学成分，粒度，结构、构造，有用、有益、有害组分含量，赋存状态及其分布，划分矿石的自然类型或工业类型和品级。为研究矿石的选矿或冶炼加工技术方案和未来矿山产品方案提供基础资料和依据。
3、试验研究矿石的选矿(或冶炼)加工技术性能
根据矿石物质组成和选（冶）加工难易程度，矿产勘探阶段一般需在前期工作基础上进行矿石的实验室流程试验，难选的或属新类型的矿石需进行半工业试验或工业试验。它既是矿山建设设计在矿石选（冶）加工技术方面的基础资料和依据，也是进行矿床技术经济评价的资料依据。
4、综合勘探和综合评价
在勘探主要矿产的同时,对勘探区范围内具有工业价值的共生矿产和伴生组分，要根据资源条件、国家建设或市场需求和一个工程发挥多用的原则，进行综合勘探和综合评价。对属于伴生组分的矿产，要测定并研究其含量、赋存状态、分配值和分布规律，并进行选（冶）加工技术试验，以评价其综合开采、综合回收的技术经济条件和效益。
5、勘探并研究矿区水文地质条件
在研究区域水文地质条件的基础上，查明未来矿坑的充水因素、地表水和地下水的水力联系、地下水的补给排泄条件、含水层和隔水层、水质、污染源，并按不同采矿深度(标高)计算未来矿坑涌水量。为矿山选择开采方案，排水、供水设计提供依据。
6、研究矿床工程地质、环境地质
勘探并研究矿床工程地质、环境地质及其他开采技术条件。测定并研究矿石(体)及其顶底板岩石和夹石的物理机械性能、裂隙发育程度、断层、褶皱构造的破坏或影响情况,有无开采时对人体有害的物质成分,以及可能存在的地热害、岩溶、瓦斯、滑坡、泥石流等，收集影响本地区区域稳定性的地震资料等。这些均是为矿山安全生产和计算矿石开采损失、贫化以及选择采矿方法、井巷布置或确定露天采坑边坡角等从事矿山设计所必需的。
7、测绘或编制各类地质图件
要求矿产勘探工作提供不同比例尺的各类地形地质图件供矿山设计利用，主要有区域、矿区和矿床地质图，水文地质、工程地质图，勘探线剖面图和储量计算图以及各项地质编录和某些综合图件。
8、矿床技术经济评价
在地质勘探研究的基础上，对矿床的技术经济条件做出全面评价，预测未来矿业开发的经济社会效益，对矿床合理开发利用建设方案提出意见和建议。对工业指标的论证是勘探阶段进行矿床技术经济评价的重要内容之一。工业指标的制定关系到矿产储量的多少，资源是否得到充分、合理利用，乃至未来矿山企业的建设规模、生产服务年限和经济效益等一系列问题。
矿业权实际范围的界定方法
由前面的论述可知，核实矿业权实际位置与法定许可范围的一致性，首先要通过实地测量界定矿业权的实际位置。矿业权法定许可范围很容易确定，是由勘查许可证、采矿许可证上标明的数个拐点坐标所围成的空间范围。那么，如何界定矿业权的实际位置呢？
在实地调研中，有专家建议通过将勘查许可证、采矿许可证上的拐点坐标进行实地放样和埋设界桩，界桩所圈定的范围即为矿业权实际位置。按照这种思路，矿业权实地核查即是按照许可证对每个矿业权进行设桩定界，凡是矿业权人越过这个范围的退回到这个范围即可。经过分析，发现这样做虽然简单，但是不符合矿业权实际生产情况。实地调研发现，有个别采矿权实际采矿地点与法定许可范围相距几千米甚至几十千米，而在法定许可范围内并不存在许可证上所标明的开采矿种资源。对于井下开采的采矿权，其主要的开拓采掘工程均在地下，在地面埋设界桩无法确定地面界桩与地下开拓采掘工程之间的相互关系，也就无法对井下采矿活动进行约束。所以，这一做法尽管操作简单、成本低廉，但是在管理实践上是不可行的。
界定矿业权的实际位置，应遵循矿产资源开发活动规律和矿产资源空间分布规律。在矿产资源勘查、开采过程中，矿业权人总是根据矿产资源的空间分布来安排和实施矿产资源勘查和开采活动，而这些活动总会在地面或地下留下相应的痕迹。这些痕迹所占据的空间范围，即是矿业权的实际位置。对于探矿权来说，探矿权人在勘查过程中往往进行槽探、钻探等勘查活动，在地面上留下钻孔、探坑、浅井等勘查工程，这些勘查工程所占据的空间范围即是探矿权的实际位置。界定探矿权的实际位置，需要实地测量钻孔、探坑、浅井等勘查工程的空间位置。对于井下开采的采矿权来说，采矿权人在采矿过程中需要建设主井、副井、运输大巷、石门、井底车场、采掘工作面、采区运输巷、上下山等开拓采掘工程，这些开拓采掘工程所占据的空间范围即是采矿权的实际位置。界定采矿权的实际位置，需要实地测量主井、副井、运输大巷、石门、井底车场、采掘工作面、采区运输巷、上下山等开拓采掘工程的空间位置。
由上述分析，可以归纳出界定矿业权实际位置的方法是：实地测量探矿权勘查工程或采矿权开拓采掘工程的空间分布，获取矿业权人勘查开采活动的空间坐标，编制探矿权勘查工程实际材料图或采矿权开拓采掘工程平面图，勘查工程或开拓采掘工程在图上的分布范围为矿业权实际位置。
人类是如何将矿产资源从地下开采出来的?
矿产资源从发现到开采可大致分为以下几步：
第一、是地质学家根据大地构造推断出哪里可能会形成矿产资源（金属矿和石油）。
第二、根据地质学家圈定的大致范围，采用合理的地球物理勘测方法（人工地震、电法和测井）进行数据采集。
第三、对采集的数据进行数据分析和解释，这一过程需要地球物理学家和地质学家合作完成。最后确定矿产的具体埋深位置、矿种、范围和储量大小。
第四、进行钻井和开采。
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