井田开采步骤：开拓、采准切割与回采——黑金刚播报
发布时间：
2025-09-29
一、开拓
开拓是井田开采的首要步骤，如同为矿井搭建起一副坚实的骨架，是从地表掘进一系列井巷工程通达矿体的关键过程，其核心目标是使地面与井下构成一个完整的提升、运输、通风、排水、供水、供电、压气（动力）、充填等系统，也就是俗称的 “八大系统”。这八大系统就像人体的各个重要器官和循环系统，各自承担独特功能，又相互协作，共同保障井下生产的有序进行。
井筒工程
井筒工程是开拓的核心任务，从地表向下掘进的主井、副井、回风井等，都是极为关键的井筒。主井在整个开采过程中承担着矿石提升的重任，就像人体的主动脉，源源不断地将井下开采出的矿石运往地面。在大、中型矿井里，主井提升煤炭的容器多采用箕斗，因其具备提升量大、效率高的特点，能够满足大规模开采的需求 。副井则如同一条综合性的 “生命线”，负责人员、材料、设备的运输，同时还肩负着为井下输送新鲜空气的任务，是井下作业得以安全、顺利开展的重要保障。它采用的提升容器通常是罐笼，这种容器可以方便地运输人员和各种物资，确保人员能够安全快捷地进出矿井，材料和设备能够及时送达工作地点。回风井的作用相对专一，主要负责将井下作业产生的污浊空气排出，保证井下空气质量，为工作人员创造良好的作业环境，其重要性不言而喻。
在掘进过程中，各井筒需严格按照设计标高精准延伸至矿体所在层位。这一过程中，联络巷和石门等起到了连接各井筒的关键作用，它们相互交织，如同城市中的道路网络，将各个井筒紧密联系在一起，形成了一个四通八达的立体交通网络，使得人员、物资和空气等能够在其中高效流动。例如，主井采用箕斗提升系统时，需要配备强大的绞车和合适规格的钢丝绳，以确保矿石能够稳定、快速地提升。副井配备多层罐笼时，要合理设计罐笼的层数和尺寸，以满足不同运输需求。回风井直径的确定也至关重要，需根据矿井总风量进行精确计算，以保证通风效率，确保井下污浊空气能够及时排出。
八大系统
以井筒为枢纽，构建起的八大系统涵盖了提升、运输、通风、排水、供电、供水、压气、充填等多个方面，它们协同运作，共同保障矿井的正常生产。提升系统利用绞车、钢丝绳等设备，实现了矿石与物料在垂直方向上的运输，是连接井下与地面的关键纽带。运输系统则通过井底车场、阶段平巷等通道，结合矿车、胶带输送机等运输工具，将矿石从工作面运往井底，再经主井提升至地表，确保矿石能够高效地从开采地点运输到加工或储存地点。
通风系统是保障井下作业人员生命安全和工作环境的重要系统。它借助主扇风机提供的动力，通过风井及各类通风构筑物，形成了新鲜风流由进风井流入、污风由回风井排出的循环路径。在实际运作中，要合理设置通风构筑物，如风门、风桥等，以控制风流方向和风量分配，确保各个作业地点都能获得充足的新鲜空气。排水系统以水泵房为核心，通过布置在井下的排水管，将井下废水及时排至地表，防止积水对矿井生产和安全造成威胁。在设计排水系统时，要充分考虑矿井的涌水量和排水扬程等因素，选择合适的水泵和排水管道，确保排水系统的可靠性。
供电系统从地面变电所引出电缆，经过井筒铺设至井下各用电点，为井下的各类设备和作业提供稳定的电力支持。在供电过程中，要保证电缆的铺设质量和安全性，设置必要的保护装置，防止漏电、短路等故障的发生。供水系统为井下提供生产生活用水，满足凿岩、降尘、人员饮用等需求。压气系统则为井下的风动工具和设备提供动力气源，确保它们能够正常工作。充填系统用于处理采空区，通过将充填材料输送到采空区，进行填充和支撑，以控制地压，防止地表塌陷，保证矿山的安全生产。在选择充填材料和设计充填工艺时，要综合考虑材料的性能、成本和环保等因素，确保充填效果和矿山的可持续发展。
二、采准切割
采准切割是在开拓工程搭建好矿井基本框架后，进一步细化和完善井下开采条件的重要环节，它为后续的大规模回采作业奠定了坚实基础，如同雕琢一件艺术品前的精细准备工作，直接影响着回采的效率和质量。
采准工程
在已完成开拓工作的矿体中，采准工程的核心任务是掘进一系列必要的井巷工程，将矿体合理地划分为一个个独立的回采单元，这些回采单元通常以矿块或采区的形式存在 。在这一过程中，采区巷道、天井、联络巷等各类巷道的掘进至关重要。天井作为连接不同阶段的垂直通道，不仅是人员上下通行的重要路径，还承担着通风的关键作用，确保井下各个作业区域都能有新鲜空气的流通，为工作人员提供安全的作业环境。例如，在一些大型金属矿山中，每隔一定距离就会掘进一条天井，其断面尺寸和支护方式都经过精心设计，以满足人员通行和通风的需求。
联络巷则像是井下的 “毛细血管”，将各个采准巷道紧密地连接在一起，使整个采准系统形成一个有机的整体，保证了运输、通风等系统的顺畅运行。在矿块两侧掘进的天井，如同为矿块安装了两条 “生命通道”，人员可以通过它安全快捷地进入矿块进行作业，新鲜空气也能通过天井源源不断地输送进来，污浊空气则被排出。而在底部开凿的运输平巷，就像一条运输 “动脉”，它直接连接井底车场，使得从矿块采出的矿石能够迅速地被运往井底，再通过主井提升至地表，极大地提高了运输效率。
采准工程的布置并非一成不变，而是与所采用的采矿方法紧密相关。不同的采矿方法对采准工程的要求差异较大，例如，在空场法中，为了保证开采过程中顶板的稳定性，需要预留足够数量和尺寸的矿柱来支撑顶板，这就要求采准工程在布置时充分考虑矿柱的位置和形状，确保矿柱能够有效地发挥支撑作用，同时也要保证采准巷道的布置不会影响到矿柱的稳定性。而在充填法中，为了实现采空区的有效充填，需要构建一套完整的充填管路系统，采准工程就要围绕这一系统进行布置，确保充填材料能够顺利地输送到采空区，并且要保证充填管路的铺设不会影响到其他采准巷道和回采作业的正常进行。
切割工程
在完成采准工作的回采单元内，切割工程开始发挥关键作用。切割工程主要包括拉底和开凿切割槽等重要作业，其目的是为矿石的崩落创造良好的自由面和足够的爆破空间，就像是为一场精彩的演出搭建好初始的舞台。拉底工程是在矿块底部进行的一项重要作业，通过掘进巷道或采用爆破等方式，在矿块底部形成一个水平或倾斜的回采空间，这个空间就像是矿石崩落的 “起跑点”，为后续的落矿作业提供了坚实的基础。例如，在一些有色金属矿山中，拉底工程会采用浅孔爆破的方式，按照设计要求逐步扩大底部空间，确保底部空间的尺寸和形状能够满足后续落矿的需要。
切割槽的开凿则是切割工程的另一个关键环节，它通过爆破或机械开挖等手段，在矿体中形成一个垂直或倾斜的槽体。这个槽体的作用是进一步扩大矿石崩落的自由面面积，提高爆破效率，使矿石能够更顺利地崩落。在无底柱分段崩落法中，切割槽的深度和宽度对崩矿效果有着直接而显著的影响。如果切割槽的深度不足，矿石在崩落时就可能无法充分破碎，导致大块矿石的产生，影响出矿效率；如果宽度不够，矿石的崩落范围就会受到限制，无法达到预期的采矿量。因此，在设计和施工切割槽时，必须根据矿体的厚度、矿石的硬度等实际情况进行精确计算和精心施工，确保切割槽的各项参数都能符合要求。
三、回采
回采是井田开采的核心环节，是在完成采切工作的回采单元中进行大量采矿作业的过程，它涵盖了凿岩、爆破、通风、矿石运搬、地压管理等多个紧密相连的工序，每个工序都如同链条上的关键环节，共同推动着矿石从地下矿体向地面的转移，直接决定着矿山开采的效率、质量和经济效益 。
落矿工序
落矿是回采作业的首要任务，其核心是通过凿岩和爆破的协同作用，将矿石从矿体中高效地分离出来，并破碎成适宜后续处理的块度。在这一过程中，凿岩设备的选择和操作至关重要。常见的凿岩设备包括凿岩机和钻机等，它们根据矿体的具体情况和采矿方法的要求，在回采工作面精确地钻凿炮孔。例如，在开采坚硬的金属矿体时，常选用功率强大、钻孔精度高的液压凿岩机，能够在复杂的地质条件下稳定作业，钻出符合设计要求的炮孔 。
炮孔的深度、间距和角度等参数，需要依据矿体的结构特征、矿石的硬度以及所采用的采矿方法进行精心设计和调整。对于中深孔爆破，炮孔深度通常控制在 5-15 米的范围内，这个深度既能保证爆破的有效作用范围，又能兼顾凿岩和爆破的效率 。炮孔间距的确定则需要综合考虑矿石的破碎效果和爆破成本，一般来说，合适的间距能够使炸药的能量均匀分布，确保矿石充分破碎，同时避免过度破碎导致的资源浪费。角度的设定也不容忽视，它直接影响着爆破后矿石的抛掷方向和堆积形态，进而影响后续的矿石运搬工作。
在完成炮孔钻凿后，装药和爆破成为落矿的关键步骤。装药过程需要严格按照设计要求进行，确保炸药在炮孔中的分布均匀，药量准确。不同类型的炸药具有不同的性能特点，需要根据矿石的性质和爆破要求进行合理选择。例如，对于硬度较高的矿石，通常会选用威力较大的乳化炸药，以确保能够有效地破碎矿石；而对于一些对爆破震动较为敏感的区域，则会选择低爆速、低威力的炸药，以减少对周边岩体的影响。
爆破时，为了减少爆破振动对围岩的破坏，提高矿石的回收率，毫秒延时爆破技术得到了广泛应用。这种技术通过精确控制各个炮孔的起爆时间，使炸药的爆炸能量在不同的时间点释放，从而实现对爆破过程的精细化控制。例如，在某大型金属矿山的开采中，采用毫秒延时爆破技术后，爆破振动强度明显降低，围岩的稳定性得到了有效保障，矿石的回收率也提高了 10% 以上 。
通风与安全
通风是回采过程中保障人员安全和作业环境质量的关键环节。在爆破作业完成后，采场内会弥漫着大量的炮烟和粉尘，这些有害物质中含有一氧化碳、二氧化氮等有害气体以及细微的粉尘颗粒，如果不及时排出，会对作业人员的身体健康造成严重威胁，甚至可能引发中毒、尘肺病等职业病 。
为了有效排出炮烟和粉尘，引入新鲜空气，矿山通常会配备完善的机械通风系统。这个系统主要由风筒、风机等设备组成，通过风机产生的强大动力，将新鲜空气源源不断地输送到采场各个角落，同时将含有有害物质的污浊空气通过风筒排出采场 。通风系统的风量和风压需要根据采场的大小、作业人数以及爆破规模等因素进行精确调整。例如，在一个大型采场中，由于作业面积大、人员众多，需要配备大功率的风机，以确保足够的风量能够覆盖整个采场，满足人员呼吸和稀释有害气体的需求。
在通风过程中，还需要借助各种通风构筑物来合理控制风流的方向和分配风量。风桥、风门等通风构筑物能够引导风流按照预定的路线流动，避免风流短路或出现死角，确保每个作业区域都能得到充足的新鲜空气供应 。为了实时监测采场的空气质量，矿山会配备瓦斯检测仪、粉尘监测仪等专业设备。这些设备能够对采场内的有害气体浓度和粉尘含量进行实时监测，一旦发现数据超标，立即发出警报，提醒工作人员采取相应的措施，如加强通风、佩戴防护设备等，以保障人员的生命安全。
矿石运搬
矿石运搬是将崩落的矿石从采场顺利运出并提升至地表的关键过程，它直接关系到矿山的生产效率和经济效益。在这个过程中，需要根据矿体的倾角、矿石的性质以及采矿方法等因素，选择合适的运搬设备和方式 。
对于倾斜矿体，自溜运输是一种较为常用且高效的运搬方式。由于矿体本身具有一定的倾角，矿石在重力作用下能够沿着特定的通道自行滑落，从而实现从采场到运输巷道的转移。这种方式不仅能够减少设备的投入和能耗，还能提高运输效率。例如，在一些急倾斜矿体的开采中，通过在采场底部设置溜井，矿石可以直接从采场自溜进入溜井，再通过溜井底部的放矿装置装入运输设备，大大提高了矿石的运搬速度 。
而对于厚大矿体，装载机配合胶带输送机的组合运搬方式则更为常见。装载机具有强大的装载能力，能够快速地将崩落的矿石装入胶带输送机，胶带输送机则具有连续运输的特点，能够将矿石高效地输送到指定地点。这种组合方式能够充分发挥两种设备的优势，适用于大规模开采的需求 。在实际操作中，装载机在采场内灵活作业，将矿石铲起并倒入胶带输送机的受料斗，胶带输送机则沿着预先铺设好的轨道，将矿石源源不断地运往井底车场，再通过主井提升至地表。
在整个矿石运搬过程中，各个运输环节需要紧密配合，形成一个高效的接力运输系统。从采场到阶段运输平巷，再到井底车场，最后通过主井提升至地表，每个环节都需要精心组织和管理，确保矿石能够顺利运输，避免出现堵塞、停滞等问题，以提高矿山的整体生产效率。
地压管理
地压管理是回采作业中确保采场和采空区安全稳定的重要措施，它直接关系到矿山的安全生产和可持续发展。随着矿石的不断采出，采场和采空区周围的岩体应力平衡被打破，可能会引发顶板垮落、片帮等安全事故，因此需要采取有效的地压管理方法来控制地压，保障作业安全 。
在采场支护方面，常用的支护方式包括锚杆支护、锚索支护和金属支架支护等。锚杆支护是通过将锚杆锚固在岩体中，利用锚杆的锚固力来阻止岩体的变形和滑动；锚索支护则适用于岩体稳定性较差的区域，通过锚索的强大拉力来增强岩体的稳定性；金属支架支护则能够直接承受岩体的压力，为采场提供可靠的支撑 。在一些地质条件复杂的采场，可能会综合采用多种支护方式，以确保支护效果。例如，在某矿山的采场中，首先采用锚杆和锚索进行深部锚固，增强岩体的内部稳定性，然后在采场表面架设金属支架，进一步提高采场的支护强度，有效防止了顶板垮落和片帮事故的发生 。
对于采空区的处理，根据矿山的地质条件和采矿方法，可选择充填法、崩落法或封闭法等。充填法是将充填料（如尾砂、胶结材料等）填充到采空区，形成充填体，以支撑围岩，控制地压。这种方法不仅能够有效控制采空区的地压，还能减少地表塌陷的风险，实现矿山的绿色开采。例如，在一些金属矿山中，采用尾砂胶结充填法，将经过处理的尾砂与水泥等胶结材料混合后，通过管道输送到采空区，形成具有一定强度的充填体，既解决了尾砂的堆放问题，又保障了采空区的稳定 。崩落法是通过崩落围岩来充填采空区，降低采场周围的应力集中，实现地压的有效控制；封闭法则适用于一些小型采空区或对周边影响较小的采空区，通过设置封闭墙等措施，将采空区与外界隔离，防止人员误入和地压事故的发生 。
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