自然支護採礦法

自然支護採礦法通常將礦體劃分為礦房和礦柱回採。礦房回採后，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，在地下礦山廣泛應用。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佔總量的55.7%。

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。

礦房和礦柱交互布置，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后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%。本法優點是采准工作量小，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。本法在美國應用最多，產量佔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。近年來應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。

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，采准和回採工藝與房柱採礦法類似。

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。礦房采完后，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。

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后，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，裝葯省力；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應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%，用球形裝葯，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應用。

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。

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。

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，采准工作量小，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。每次落礦后通過底部放礦漏鬥口放出約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。部分放礦后，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

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鬥口放出。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。

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。