在采矿工程领域，矿床开采顺序的确定犹如基石之于高楼，是整个采矿作业得以高效、安全开展的关键环节。它不仅深刻影响着生产过程中的安全性，还对成本控制和资源利用效率起着决定性作用。
从生产安全角度来看，不合理的开采顺序可能引发一系列严重的安全隐患。例如，在某些金属矿床开采中，若未充分考虑矿体的赋存条件和地压分布规律，随意确定开采顺序，可能导致采空区失稳，引发顶板坍塌、片帮等事故，严重威胁作业人员的生命安全。据相关统计数据显示，在部分因开采顺序不当而引发的矿山事故中，造成的人员伤亡和财产损失极为惨重。
成本控制方面，开采顺序直接关系到矿山的基建投资、运营成本以及设备的使用寿命。科学合理的开采顺序能够减少不必要的井巷工程建设，降低设备的频繁搬迁和维护成本。以某大型煤矿为例，通过优化开采顺序，将初期开采区域集中在靠近主井的位置，减少了运输巷道的长度和维护工作量，使得每年的运输成本降低了 [X]%，设备故障率也明显下降。
资源利用效率更是与开采顺序紧密相连。合理的开采顺序可以最大限度地采出矿石资源，降低矿石的损失和贫化率。例如，对于一些多层矿体的矿床，按照先上后下、由易到难的顺序进行开采，能够有效避免上层矿体开采对下层矿体的破坏，提高整体资源回收率。若开采顺序不合理，可能导致部分矿石永久损失在地下，造成资源的极大浪费。
在实际采矿作业中，我们经常会遇到各种复杂的地质条件和矿体赋存状态。有的矿体走向长度大，有的矿体厚度变化大，还有的矿体与围岩的稳固性差异显著。这些因素都使得确定合理的开采顺序变得尤为复杂和重要。因此，深入研究矿床开采顺序，综合考虑各种因素的影响，对于实现矿山的可持续发展具有不可估量的意义。
二、矿床开采顺序的基本概念与分类
（一）基本概念
矿床开采顺序，简单来说，就是在整个采矿作业进程中，按照特定的原则和规律来确定各个开采单元进行开采的先后次序。这里的开采单元可以是井田、阶段、矿块，也可以是相邻的矿体 。它就像是一场精心策划的战役布局，每一步行动都关乎全局的胜负。
从本质上讲，矿床开采顺序的确定是对多种复杂因素进行综合权衡的结果。这些因素涵盖了矿体的赋存条件，如矿体的形状、大小、倾角、厚度以及在地下的空间分布等；矿石的品位及价值，高品位矿石的合理开采时机对经济效益影响重大；地质构造的稳定性，断层、褶皱等地质构造会改变矿体的力学状态，进而影响开采顺序的选择；还有开采技术条件，包括所采用的采矿方法、设备性能等，不同的采矿方法对开采顺序有着不同的要求 。
在整个采矿流程中，矿床开采顺序处于核心关键的地位，起着承上启下的重要作用。从前期的地质勘探到矿山的规划设计，再到具体的采矿作业实施以及后期的矿山闭坑，开采顺序贯穿始终。合理的开采顺序能够确保矿山生产的连续性和稳定性，使采矿作业有条不紊地进行。例如，在一些大型金属矿山中，通过科学规划开采顺序，能够保证各个开采阶段之间的衔接紧密，避免因开采顺序不当导致的生产中断或延误 。它就如同一条无形的纽带，将采矿流程中的各个环节紧密地联系在一起，使整个采矿系统高效运转。
（二）分类
井田阶段开采顺序
下行式开采
：下行式开采是指按照自上而下的顺序，先开采上部阶段，而后再开采下部阶段，也可以根据实际情况同时开采几个阶段。在实际生产中，这种开采顺序较为常见。以某大型铅锌矿为例，该矿采用下行式开采顺序，先对上部的 1 号阶段进行开采。在开采过程中，利用上部阶段的开拓巷道，进一步探清了下部 2 号阶段矿体的赋存情况，为后续开采提供了准确的地质资料。同时，由于上部阶段的开采工作相对容易开展，初期投资较少，能够快速实现投产，获取经济效益 。而且，下行式开采时，上部采空区对下部开采的影响较小，生产安全条件较好，适用的采矿方法范围也更广，如空场采矿法、充填采矿法等都能适用。然而，采用多阶段同时开采时，虽然可以增加工作线长度，提高矿井生产能力，但也会带来一系列问题。比如，生产管理变得分散，需要投入更多的人力、物力进行协调和管理；巷道维护工作量大幅增加，各种管线、轨道不能及时回收复用，造成资源浪费；污风串联现象较为严重，会影响井下空气质量，增加通风成本；经营管理费用也会相应增加 。一般来说，同时回采的阶段数目可保持为 1 - 2 个，不应超过 3 - 4 个，以平衡生产效率和管理成本。
上行式开采
：上行式开采与下行式相反，是先采下部阶段，后采上部阶段，由下而上逐个阶段开采。这种开采顺序仅在一些特殊情况下使用，比如当开采缓倾斜矿床时，如果地表没有合适的废石场，就需要将上部开采产生的废石充填于下部的采空区，此时上行式开采就成为了必然选择。又如，当需要以深部采空区做为蓄水池用时，也会采用上行式开采。在某煤矿开采中，由于地表土地资源紧张，无法设置废石场，于是采用上行式开采，将上部煤层开采的废石充填到下部已采空的煤层空间，既解决了废石堆放问题，又实现了部分采空区的充填处理 。上行式开采的优点在于能够一次性开拓至经济上最优和技术上可行的最大深度，并在最深处进行回采，同时在其上部 1 - 2 个水平进行开拓和采准。这样可以利用废石填充采空区，形成高强度的充填体，有效避免岩体的大规模移动和整体破坏，减少地表破坏和塌陷的可能性 。此外，这种开采方式还有助于减缓深部开采引发的岩爆灾害，因为下部采空区的充填体可以起到缓冲和分散应力的作用 。不过，上行式开采也存在一定的局限性，比如在开采前期，顶部水平受到的开采干扰较小，但到了开采后期，随着下部采空区的不断扩大，上部水平会出现较大的应力波动，对安全生产和地表构筑物的稳定性会产生一定影响 。而且，上行式开采对开采技术和设备的要求较高，需要更加精确的工程控制和管理。
阶段中矿块开采顺序
前进式回采
：当阶段运输平巷掘进一定距离后，从靠近主要开拓巷道的矿块开始回采，然后向井田边界依次推进，这种方式即为前进式回采。前进式回采的显著优点是矿井初期基建时间短，能够快速投产，使矿山尽早获得经济效益。以某小型金矿为例，该矿采用前进式回采顺序，在阶段运输平巷掘进了 500 米后，就开始对靠近主井的矿块进行回采。这样，在较短的时间内就实现了矿石的开采和销售，资金得以快速回笼 。然而，前进式回采也存在明显的缺点，由于回采工作是从靠近主要开拓巷道处开始，随着回采的推进，采准巷道逐渐远离主要开拓巷道，这就增加了采准巷道的维护难度和费用 。而且，在回采过程中，如果对后续矿块的地质情况掌握不准确，容易使采准及待采储量不足，造成生产上的被动局面 。其适用条件为矿床条件简单，矿岩稳固，且要求较早在阶段中开展回采工作的情况 。在这种情况下，前进式回采能够充分发挥其快速投产的优势，同时由于矿岩稳固，采准巷道的维护压力相对较小。
后退式回采
：阶段运输巷道掘进到井田边界后，从井田边界的矿块开始，向主要开拓巷道方向依次回采，这种开采顺序就是后退式回采。后退式回采又可细分为双翼、单翼和侧翼回采三种 。以某大型铜矿为例，该矿采用双翼后退式回采，从井田边界的东西两侧矿块同时向主井方向回采。后退式回采的优点在于巷道维护费用低，因为回采工作是朝着主要开拓巷道进行，采准巷道始终靠近主要开拓巷道，便于维护和管理 。同时，在回采之前，可以提前掘出巷道，这样能够提前探明煤层条件，有助于开采工作的规划和安全保障 。但是，后退式回采的矿井初期基建时间长，投产慢，需要在井田边界掘进较长的运输巷道后才能开始回采工作 。只有在中央并列式开拓时，后退式回采才能充分发挥其巷道维护费用低的优势，如果是中央对角式开拓，由于通风系统的差异，其优势可能无法体现 。
混合式回采
：混合式回采综合了前进式和后退式的特点，初期采用前进式开采，当阶段运输平巷掘进完毕后，再改为后退式开采，或者在开采过程中既前进又后退同时进行 。以某铁矿为例，该矿在开采初期，为了快速投产，采用前进式回采，对靠近主井的部分矿块进行开采 。随着阶段运输平巷的掘进完成，为了降低巷道维护费用，又改为后退式回采 。这种方式兼顾了前两种开采顺序的优点，既能够在初期快速获得经济效益，又能在后期有效控制成本 。但是，混合式回采也带来了生产管理复杂的问题，需要更加精细的调度和协调，以确保不同开采方式之间的衔接顺畅 。在实际应用中，需要根据矿山的具体情况，如矿体赋存条件、开采技术水平、生产管理能力等，合理选择混合式回采的具体方式和时机 。
相邻矿体开采顺序
相邻矿体开采顺序的确定需要遵循一定的基本原则，首要原则是要实现贫富兼采、大小兼采、厚薄兼采、难易兼采，目的是最大限度地提高资源利用率，避免资源的浪费 。在实际开采中，还需要充分考虑矿体之间的相互影响。当矿体倾角小于或等于围岩移动角时，先开采的矿体对后开采矿体的影响较小，开采顺序的选择相对较为灵活 。例如，在某铅锌矿田，有两个相邻的矿体，矿体 1 倾角为 30°，矿体 2 倾角为 25°，围岩移动角为 40°。在这种情况下，可以根据矿石品位、开采难度等因素来确定开采顺序。如果矿体 1 的矿石品位较高，开采难度较小，就可以先开采矿体 1 。
当矿体倾角大于围岩移动角时，先开采的矿体可能会导致围岩移动和变形，从而对后开采矿体产生较大影响 。此时，需要采取合理的开采顺序和措施来减少这种影响 。以某铜矿为例，该矿有两个相邻矿体，矿体 A 倾角为 70°，矿体 B 倾角为 65°，围岩移动角为 50°。如果先开采矿体 A，随着矿体 A 的采空，围岩会发生移动和垮落，可能会破坏矿体 B 的完整性，增加矿体 B 的开采难度和风险 。在这种情况下，经过详细的地质分析和力学计算，决定先开采矿体 B，然后对矿体 A 进行充填开采，以控制围岩的移动，减少对矿体 B 的影响 。通过这种方式，有效地保障了两个矿体的顺利开采，提高了资源回收率 。
在一些特殊地质条件下，如存在断层、破碎带等，相邻矿体的开采顺序更需要谨慎确定 。在某金矿开采中，矿体之间存在一条较大的断层，断层附近的岩石破碎，稳定性差 。为了避免开采过程中引发断层活化，导致安全事故，经过专家论证，决定先开采远离断层的矿体，然后对靠近断层的矿体采用特殊的采矿方法和支护措施进行开采 。通过这种灵活应对的方式，成功克服了特殊地质条件带来的困难，确保了采矿作业的安全和顺利进行 。
三、影响矿床开采顺序的因素
（一）地质因素
矿体赋存条件
矿体的倾角、厚度、走向长度等赋存条件，对开采顺序有着极为关键的影响。
当矿体倾角较小时，如缓倾斜矿体，其开采方式和顺序选择相对受限。以倾角小于 30° 的缓倾斜中厚矿体为例，采用传统的空场采矿法时，矿石的运搬较为困难，因为矿石无法依靠自重顺利滑落。此时，可能需要优先考虑采用充填采矿法，先开采靠近地表或便于运输的部分，利用充填体支撑顶板，确保开采安全。在这种情况下，开采顺序通常是从浅部向深部，或者从矿体的一端向另一端逐步推进，以减少矿石损失和保证开采效率。
对于厚度较大的矿体，开采顺序的确定则更为复杂。厚矿体一般采用分段或分层开采的方式。在确定开采顺序时，需要考虑上部分段或分层开采对下部分段或分层的影响。例如，采用分段崩落法开采厚矿体时，通常先开采上部的分段，利用上部采空区作为下部崩落矿石的补偿空间。但这种情况下，要严格控制上部开采的爆破参数和放矿管理，防止上部矿石过早大量混入下部矿石，造成贫化。一般来说，上部分段开采时，每次崩矿量不宜过大，放矿时要遵循 “多放少留” 的原则，确保下部矿石的正常回采。
矿体走向长度也会影响开采顺序。走向长度较大的矿体，可根据实际情况划分为多个采区进行开采。划分采区时，要考虑矿体的地质构造、矿石品位变化等因素。比如，在某铜矿开采中，矿体走向长度达数千米，为了便于开采和管理，将矿体划分为 5 个采区。先开采位于矿体中央且地质条件相对简单、矿石品位较高的 1 号采区，这样可以快速获取经济效益，同时利用 1 号采区的开采经验和数据，为后续其他采区的开采提供参考 。在后续采区开采顺序上，根据矿体的地质构造延伸方向和矿石品位分布，按照从高品位到低品位、从地质条件简单到复杂的顺序依次开采，以提高资源回收率和开采效益。
地质构造
断层、褶皱等地质构造是影响矿床开采顺序的重要因素。
断层的存在会破坏矿体的完整性和连续性，增加开采难度和风险。当断层落差较大时，可能导致矿体错断，使得开采工作无法正常进行。在某煤矿开采中，遇到一条落差达 10 米的断层，直接切断了煤层。为了应对这一情况，在确定开采顺序时，先对断层两侧的矿体进行详细勘探，查明断层的延展方向和影响范围。然后，根据断层的位置和走向，调整开采顺序，绕过断层先开采其他部分的矿体 。对于受断层影响的部分，采用特殊的支护措施和采矿方法，如采用锚杆支护加强巷道稳定性，采用短壁采煤法进行开采，以确保安全并尽可能采出断层附近的煤炭资源。
褶皱构造则会使矿体的产状发生变化，导致矿体在不同部位的开采条件差异较大。在褶皱的轴部，矿体往往受到较大的挤压应力，岩石破碎，稳定性差；而在褶皱的两翼，矿体相对较为完整。在某铅锌矿开采中，矿体存在明显的褶皱构造。在确定开采顺序时，先开采褶皱两翼矿体完整性较好、开采条件相对容易的部分。对于褶皱轴部的矿体，在开采前进行详细的地压监测和分析，采取针对性的支护措施，如增加支护密度、采用高强度支护材料等，确保开采安全。同时，在开采过程中，密切关注地压变化，及时调整开采工艺和顺序。
矿岩物理力学性质
矿岩的硬度、稳固性等物理力学性质，对开采顺序有着显著的制约作用。
硬度较大的矿岩，开采难度大，需要采用更强大的开采设备和更高效的破岩方法。在某铁矿开采中，矿岩硬度较高，采用普通的凿岩爆破方法效率低下。在确定开采顺序时，优先开采矿岩硬度相对较低的区域，利用这些区域的开采收益来购置更先进的开采设备，如大功率的凿岩台车和高威力的炸药，以提高对硬度较大矿岩的开采能力。对于硬度较大的矿岩，在开采过程中，还需要优化爆破参数，如增加炮孔深度和装药量，采用合理的起爆顺序等，以提高破岩效果。
矿岩的稳固性则直接关系到开采过程中的安全性。稳固性差的矿岩容易发生坍塌、片帮等事故，因此在开采顺序上要优先采取措施进行支护和加固。在某金矿开采中，矿岩稳固性较差，节理裂隙发育。在开采前，先对矿岩进行详细的地质调查和稳定性评估，根据评估结果确定开采顺序。对于稳固性最差的区域，先进行锚杆锚索支护和喷射混凝土加固，然后再进行开采。在开采过程中，采用短进尺、弱爆破的方式，减少对矿岩的扰动，同时加强地压监测，根据监测数据及时调整支护措施和开采顺序。
一般来说，当 RQD 值小于 50% 时，矿岩稳固性较差，在开采顺序确定和开采过程中需要特别关注。
（二）技术因素
采矿方法
不同的采矿方法对开采顺序有着特定的要求。
空场采矿法要求矿岩具有较好的稳固性，在开采顺序上，通常先采矿石，后采围岩或矿柱。以房柱采矿法为例，先在矿块内划分矿房和矿柱，按照一定的顺序依次回采矿房。一般从矿块的一端开始，逐排回采矿房，采完一排矿房后，及时对矿柱进行支护和加固，确保矿柱的稳定性，为后续开采提供保障 。在回采矿房时，要根据矿岩的稳固性和矿体的厚度，合理控制矿房的尺寸和开采高度。如果矿岩稳固性较好，矿房尺寸可以适当增大；反之，则要减小矿房尺寸，增加矿柱的密度。
崩落采矿法适用于矿岩不稳固的矿体，其开采顺序一般是由上往下、由远而近。在无底柱分段崩落法中，先在分段的上部进行凿岩、爆破，崩落矿石，然后通过下部的出矿巷道将矿石运出。在开采顺序上，先开采上部的分段，随着上部分段矿石的采出，围岩逐渐崩落充填采空区。为了保证出矿效率和矿石质量，在开采过程中要严格控制放矿量和放矿顺序，避免出现废石混入过多的情况。每个分段的开采高度和分段间距要根据矿岩的性质和开采设备的性能来确定，一般分段高度在 10 - 20 米之间，分段间距在 15 - 30 米之间。
充填采矿法常用于开采贵重矿石或对地表沉降有严格要求的矿体。在开采顺序上，一般是先采一部分矿体，然后及时进行充填，再开采相邻的矿体。在某银矿开采中，采用上向水平分层充填采矿法，先在矿块的底部进行回采，采完一层后，立即进行充填，采用尾砂胶结充填材料，形成稳定的充填体。待充填体达到一定强度后，再进行上一层的开采，如此循环往复 。在充填过程中，要严格控制充填材料的配比和充填质量，确保充填体能够有效支撑围岩，减少地压对开采的影响。
开拓系统
开拓巷道的布置与开采顺序紧密相关。合理的开拓系统能够为开采顺序的实施提供便利条件，提高开采效率。
竖井开拓系统适用于矿体埋藏较深、走向长度不大的情况。在采用竖井开拓时，一般以竖井为中心，向四周布置阶段运输巷道和采准巷道。开采顺序通常是先开采靠近竖井的矿块，这样可以减少矿石的运输距离，降低运输成本。在某铅锌矿竖井开拓系统中，主竖井位于矿体的中央，阶段运输巷道从竖井向两侧延伸。在开采初期，先对靠近竖井的 1 号矿块进行开采，利用竖井进行矿石的提升和运输 。随着开采的推进，逐步向远离竖井的矿块拓展，同时不断完善通风、排水等系统，确保开采工作的顺利进行。
斜井开拓系统则适用于矿体倾角较缓、埋藏较浅的情况。斜井开拓时，斜井的坡度和长度要根据矿体的赋存条件和开采设备的性能来确定。在某煤矿斜井开拓中，斜井坡度为 15°，长度为 500 米。在开采顺序上，先从斜井附近的煤层开始开采，沿着煤层走向逐步推进。由于斜井的运输能力有限，在开采过程中要合理安排开采进度，避免出现矿石积压的情况。同时，要根据斜井的位置和煤层的分布，优化通风系统，确保井下通风良好。
平硐开拓系统适用于矿体位于地表附近且有适宜地形条件的情况。平硐开拓具有投资少、建设快、运输方便等优点。在某铜矿平硐开拓中，平硐直接与矿体相连，矿石可以通过平硐直接运出地表。在开采顺序上，先开采平硐附近的矿体，然后向两侧和深部拓展。由于平硐通风条件较好，在开采过程中可以适当加大开采强度，但也要注意控制采场的规模，避免出现地压过大的情况。
设备能力
采矿设备的类型和性能对开采顺序有着重要的限制作用。
大型采矿设备，如大型凿岩台车、大型铲运机等，生产能力大，但对开采空间和作业条件要求较高。在某大型铁矿开采中，采用了大型凿岩台车和大型铲运机。由于这些设备体积较大，在确定开采顺序时，要优先开采能够满足设备作业空间要求的区域。例如，先开采矿房尺寸较大、顶板较为稳固的区域，以便大型设备能够顺利进行凿岩和出矿作业。同时，要根据设备的生产能力和维修周期，合理安排开采进度，确保设备的高效运行。一般来说，大型凿岩台车的日进尺可达 50 - 100 米，大型铲运机的铲装能力可达每小时 100 - 200 立方米，在安排开采顺序时要充分考虑这些参数。
小型采矿设备，虽然灵活性高，但生产能力相对较低。在一些小型矿山开采中，由于资金和技术条件限制，采用小型采矿设备。在确定开采顺序时，要根据设备的特点，优先开采矿石品位较高、开采难度较小的区域，以提高开采的经济效益。在某小型金矿开采中，采用小型风动凿岩机和小型矿车。由于小型风动凿岩机的破岩能力有限，在开采时先选择矿岩硬度较低的矿体部分进行开采，采用多台凿岩机同时作业的方式，提高开采效率。小型矿车的运输能力有限，因此在开采过程中要合理安排运输路线，减少矿石的转运次数，提高运输效率。
（三）经济因素
基建投资
不同的开采顺序会对基建投资产生显著影响。
在采用下行式开采顺序时，由于先开采上部阶段，上部阶段的开拓巷道可以为下部阶段的勘探和开拓提供便利条件，从而减少下部阶段的基建投资。以某金属矿山为例，采用下行式开采，先对上部的 1 号阶段进行开拓，在开拓过程中，通过上部阶段的巷道对下部 2 号阶段进行了详细的地质勘探，掌握了下部矿体的赋存情况。在开拓 2 号阶段时，根据前期勘探结果，优化了开拓巷道的布置，减少了不必要的井巷工程。
而采用上行式开采顺序时，初期需要将开拓巷道一次性掘进到深部，基建投资较大。但如果深部矿体的矿石品位较高，开采后能够获得较高的经济效益，从长远来看，这种开采顺序也可能是合理的。因此，在确定开采顺序时，要综合考虑基建投资和未来的经济效益，通过详细的成本核算和收益分析，选择最优方案。
生产成本
开采顺序对采矿、运输、通风等成本有着重要影响。
在采矿成本方面，合理的开采顺序可以减少采矿过程中的矿石损失和贫化，降低采矿成本。例如，在开采多层矿体时，按照先上后下的顺序开采，可以避免上层矿体开采对下层矿体的破坏，减少矿石损失。
运输成本方面，开采顺序会影响矿石的运输距离和运输方式。如果开采顺序不合理，可能导致矿石运输距离过长，增加运输成本。在某铁矿开采中，由于开采顺序安排不当，部分矿石需要经过多次转运才能到达主运输巷道，运输成本大幅增加。
通风成本与开采顺序也密切相关。不合理的开采顺序可能导致通风系统复杂，增加通风阻力和通风成本。在某煤矿开采中，由于开采顺序混乱，通风系统出现多处漏风点，通风阻力增大，通风成本增加。后来通过优化开采顺序，合理布置通风巷道，减少了漏风点，通风阻力降低.
矿石价值
矿石品位和储量分布是影响开采顺序的重要经济因素。
对于品位较高的矿石，应优先开采，以尽快获取经济效益。在某金矿开采中，通过详细的地质勘探，确定了矿体中品位较高的区域。在开采顺序上，先对这些高品位区域进行开采，将采出的高品位矿石优先进行选矿和冶炼，获得了较高的销售收入。这样不仅可以快速回笼资金，还可以利用这些资金投入到后续的开采和生产中。同时，在开采高品位矿石时，要注意保护好矿体，采用合理的采矿方法和工艺，减少矿石损失和贫化，提高资源利用率。
对于储量较大的矿体部分，也应在开采顺序中给予优先考虑。因为大规模的矿体开采可以实现规模经济，降低单位开采成本。在某铜矿开采中，有一个储量较大的矿段，通过合理规划开采顺序，先对该矿段进行开采。在开采过程中，采用大型采矿设备和高效的采矿工艺，实现了规模化生产，单位开采成本相比小规模开采降低了 [X]%。在开采储量较大的矿体时，要充分考虑设备的生产能力和开采规模的匹配性，避免出现设备闲置或生产能力不足的情况，以提高开采效率和经济效益。
（四）安全因素
地压管理
地压是影响开采顺序的关键安全因素。合理的开采顺序可以有效控制地压，确保开采安全。
在一般情况下，矿体走向中央部位压力最大。因此，采取从中央向矿体两翼的前进式回采顺序较为合理。以某金属矿山为例，该矿在开采过程中，采用从中央向矿体两翼的前进式回采顺序。在回采初期，先对矿体中央部位进行开采，随着开采的推进，地压逐渐向两翼分散。通过这种开采顺序，有效地控制了地压的集中，避免了因地压过大导致的采场坍塌等 ## 四、确定合理矿床开采顺序的方法与步骤
（一）收集资料
收集全面且准确的资料，是确定合理矿床开采顺序的重要前提，其涵盖地质、技术、经济和安全等多个关键方面。
地质资料是基础中的基础，矿体的详细赋存条件，包括矿体的形状、大小、倾角、厚度以及在地下的空间分布等信息，都需要精确掌握。矿体的走向长度、埋藏深度等数据，对于划分开采区域和确定开采顺序起着关键作用。通过地质勘探获取的这些数据，能够帮助我们判断矿体的稳定性和开采难度。地质构造资料同样不可或缺，断层、褶皱、节理等地质构造的位置、规模和性质，会直接影响矿体的完整性和开采过程中的地压分布。在某金属矿的开采中，由于前期对一条较大断层的资料掌握不足，在开采过程中，断层附近的矿体发生坍塌，不仅造成了矿石损失，还严重影响了开采进度。因此，在收集地质资料时，要运用多种勘探手段，如钻探、物探等，确保资料的准确性和完整性。
技术资料方面，采矿方法的选择与开采顺序紧密相关。不同的采矿方法，如空场采矿法、崩落采矿法、充填采矿法等，对开采顺序有着不同的要求。收集现有采矿设备的类型、性能和生产能力等资料，能够帮助我们确定在不同开采顺序下，设备是否能够满足生产需求。了解矿山已有的开拓系统，包括竖井、斜井、平硐等的位置和布局，以及通风、排水、供电等辅助系统的情况，对于制定合理的开采顺序至关重要。在某煤矿开采中，由于没有充分考虑现有通风系统的能力，在确定开采顺序时，导致部分采区通风不畅，影响了安全生产。所以，在收集技术资料时，要对矿山的整体技术状况进行全面评估。
经济资料涉及多个方面，基建投资是其中之一。了解不同开采顺序下的基建投资情况，包括井巷工程建设、设备购置、场地平整等费用，能够帮助我们在保证开采效果的前提下，尽量降低前期投资成本。生产成本资料也不容忽视，采矿成本、运输成本、通风成本等在不同开采顺序下会有所不同。在某铁矿开采中，通过优化开采顺序，将矿石运输距离缩短，使得运输成本大幅降低。收集矿石的市场价格和销售前景等资料，对于确定开采顺序也有重要意义。如果某种矿石市场价格较高且供不应求，那么优先开采该部分矿体，能够快速获取经济效益。
安全资料的收集同样重要，地压监测数据能够反映地下岩体的应力变化情况，为开采顺序的确定提供重要参考。在某金矿开采中，通过实时监测地压数据，发现矿体中央部位地压较大，于是调整开采顺序，先开采地压较小的矿体边缘部分，确保了开采安全。瓦斯、水害等灾害的分布和危险性评估资料，也是确定开采顺序时需要考虑的因素。在瓦斯含量较高的矿井中，要优先开采瓦斯容易治理的区域，避免瓦斯事故的发生。
（二）方案制定
在充分收集资料的基础上，制定多种开采顺序方案，需要综合考虑地质条件、技术水平、经济因素和安全要求等多方面因素，以确保方案的可行性和有效性。
根据矿体的赋存条件和地质构造，制定不同的开采顺序方案。对于走向长度较大的矿体，可以考虑采用分段开采的方式，按照从中央向两翼、从两翼向中央或者分段交替开采等不同顺序进行方案设计。如果矿体存在断层等地质构造，要根据断层的位置和影响范围，制定合理的避让或穿越方案。在某铅锌矿开采中，矿体被一条断层分为两部分，根据断层的情况，制定了先开采远离断层部分，再对靠近断层部分进行特殊支护后开采的方案。同时，考虑到矿体的厚度和倾角，对于厚大矿体，可以采用分层开采或分段崩落的方式，制定不同分层或分段的开采顺序方案。
结合矿山的技术条件，选择合适的采矿方法和设备，制定相应的开采顺序方案。如果矿山采用空场采矿法，要根据矿岩的稳固性，确定矿房和矿柱的开采顺序，以及矿柱的回采时机。在某铜矿采用空场采矿法时，先回采矿房，待矿房回采结束后，再根据矿柱的稳固性和周围岩体的应力情况，选择合适的时机回采矿柱。如果矿山采用崩落采矿法，要考虑崩落顺序和崩落范围，以控制地压和保证矿石的顺利回收。在无底柱分段崩落法中，通常采用由上往下、由远而近的开采顺序，以确保上部崩落的矿石能够顺利通过下部的出矿巷道运出。根据矿山现有设备的生产能力和作业范围，制定与之相适应的开采顺序方案，避免设备闲置或能力不足的情况发生。
从经济角度出发，制定能够降低成本、提高效益的开采顺序方案。考虑不同方案下的基建投资和生产成本，选择投资少、成本低的方案。在某煤矿开采中，通过对比不同开采顺序方案的基建投资和生产成本，发现采用下行式开采顺序，先开采上部煤层，利用上部煤层的巷道进行下部煤层的开拓和采准，能够降低基建投资和运输成本。分析不同方案下的矿石产量和质量，选择能够提高矿石产量和质量的方案。如果某种开采顺序能够减少矿石的损失和贫化，提高矿石的回收率和精矿品位，那么该方案在经济上更具优势。
安全是制定开采顺序方案的首要考虑因素。根据收集的安全资料，制定能够有效控制地压、预防瓦斯、水害等灾害的开采顺序方案。在高瓦斯矿井中，优先开采瓦斯含量较低或易于治理的区域，采用合理的通风系统和瓦斯治理措施，确保开采过程中的瓦斯浓度在安全范围内。在某煤矿开采中，采用分区开采的方式，将瓦斯含量不同的区域分开，先开采瓦斯含量低的区域，同时对瓦斯含量高的区域进行瓦斯抽采，待瓦斯浓度降低后再进行开采。对于存在水害威胁的矿体，要制定合理的排水方案和开采顺序，避免开采过程中发生涌水事故。
在制定开采顺序方案时，要充分考虑各种因素的相互影响，进行综合分析和权衡，制定出多个具有可行性和针对性的方案，为后续的方案评价和选择提供依据。
（三）方案评价
技术可行性评价
技术可行性评价是对开采顺序方案在采矿方法、开拓系统等方面的合理性和可行性进行评估。
在采矿方法方面，不同的开采顺序方案需要与相应的采矿方法相匹配。对于采用空场采矿法的方案，要评估矿房和矿柱的布置是否合理，矿房的跨度、高度以及矿柱的尺寸和间距是否符合矿岩的稳固性要求。在某钨矿采用空场采矿法时，通过对不同开采顺序方案的评估，发现如果矿房跨度过大，在开采过程中容易发生顶板坍塌事故；而矿柱尺寸过小，则无法有效支撑顶板，影响后续开采。因此，要根据矿岩的物理力学性质，如硬度、强度、节理裂隙发育程度等，运用岩石力学理论和经验公式，对矿房和矿柱的参数进行计算和优化。在评估崩落采矿法的方案时，要考虑崩落顺序和崩落范围对矿石回收和地压控制的影响。采用无底柱分段崩落法时，要确保崩落的矿石能够顺利通过出矿巷道运出，避免出现矿石堵塞或贫化过大的情况。通过对崩落矿石的运动轨迹和放矿规律进行研究，运用数值模拟等方法，优化崩落顺序和出矿参数。
开拓系统是技术可行性评价的另一个重要方面。要评估不同开采顺序方案下的开拓巷道布置是否合理，是否能够满足矿石运输、通风、排水等生产需求。在某金矿开采中，采用竖井开拓系统，对于不同开采顺序方案，要分析竖井的位置是否便于各个采区的矿石提升，阶段运输巷道的坡度、断面尺寸是否能够满足运输设备的运行要求。同时，要考虑通风系统的合理性，确保新鲜风流能够顺利到达各个作业地点，污风能够及时排出。通过通风网络解算等方法，评估不同开采顺序方案下的通风阻力和风量分配情况，优化通风系统的设计。还要评估排水系统是否能够满足井下涌水的排放要求，避免出现积水影响生产安全的情况。
经济合理性评价
经济合理性评价通过成本效益分析，对不同开采顺序方案的经济效益进行评估，以确定最优方案。
成本效益分析是经济合理性评价的核心方法。首先，要计算不同开采顺序方案的成本，包括基建投资、生产成本和运营成本等。基建投资涵盖井巷工程建设、设备购置、场地平整等费用；生产成本包括采矿成本、运输成本、选矿成本等；运营成本包括设备维护、人员工资、能源消耗等费用。在某铁矿开采中，采用方案 A 时，基建投资为 [X] 万元，生产成本为每吨矿石 [X] 元，运营成本每年为 [X] 万元；采用方案 B 时，基建投资为 [X] 万元，生产成本为每吨矿石 [X] 元，运营成本每年为 [X] 万元。通过详细的成本核算，准确掌握每个方案的成本情况。然后，要估算不同方案的收益，主要包括矿石销售收入和其他副产品收入等。根据矿石的产量、品位和市场价格，计算矿石销售收入。在某铜矿开采中，方案 A 预计每年开采矿石 [X] 万吨，矿石品位为 [X]%，市场价格为每吨 [X] 元，则矿石销售收入为 [X] 万元；方案 B 预计每年开采矿石 [X] 万吨，矿石品位为 [X]%，市场价格为每吨 [X] 元，则矿石销售收入为 [X] 万元。通过成本效益分析，比较不同方案的成本和收益，计算净现值（NPV）、内部收益率（IRR）、投资回收期等评价指标。净现值是指在项目计算期内，按设定折现率或基准收益率计算的各年净现金流量现值的代数和，净现值大于零时，说明项目在经济上可行，且净现值越大，方案越优。内部收益率是指使项目净现值为零时的折现率，内部收益率大于基准收益率时，项目可行。投资回收期是指项目从开始投资到收回全部投资所需要的时间，投资回收期越短，方案越优。通过这些指标的计算和比较，选择经济效益最优的开采顺序方案。
安全可靠性评价
安全可靠性评价从地压管理、通风条件等方面对开采顺序方案进行评估，以确保开采过程的安全可靠。
地压管理是安全可靠性评价的关键内容。要评估不同开采顺序方案下的地压分布和变化规律，分析是否会出现地压集中、顶板坍塌、片帮等安全隐患。在某铅锌矿开采中，通过数值模拟和现场监测，对不同开采顺序方案的地压情况进行分析。发现方案 C 在开采过程中，由于先开采了矿体的关键支撑部位，导致地压集中在剩余矿体上，容易引发顶板坍塌事故；而方案 D 采用合理的开采顺序，逐步释放地压，地压分布较为均匀，安全风险较低。因此，要运用地压监测技术和岩石力学分析方法，对不同方案的地压情况进行评估，采取有效的地压控制措施，如合理布置矿柱、进行充填采矿等，确保开采过程的地压安全。
通风条件对井下作业人员的健康和安全至关重要。要评估不同开采顺序方案下的通风系统是否能够满足井下通风需求，保证新鲜风流的充足供应和污风的有效排出。在某煤矿开采中，方案 E 在开采过程中，由于通风系统设计不合理，部分采区出现通风不畅的情况，导致瓦斯积聚，存在安全隐患；而方案 F 通过优化通风系统，合理安排通风巷道的布局和通风设备的选型，确保了各个采区的通风良好。因此，要对不同方案的通风系统进行通风阻力计算、风量分配计算和通风效果评估，采取有效的通风措施，如增加通风设备、优化通风网络等，保证井下通风安全。还要评估不同方案在应对瓦斯、水害、火灾等灾害时的安全性，制定相应的应急预案和安全措施，确保在灾害发生时能够及时有效地进行处理，保障人员生命安全和矿山财产安全。
（四）方案选择
综合考虑各方面因素选择最优开采顺序方案，需要遵循一定的方法和原则，以确保选择的方案能够实现矿山的安全、高效、经济开采。
在选择方案时，要将技术可行性作为首要考虑因素。一个技术不可行的方案，无论其经济指标多么诱人，都无法在实际生产中实施。要确保所选方案的采矿方法与矿体的赋存条件和地质构造相适应，开拓系统能够满足矿山生产的需求，设备能够正常运行且符合安全标准。在某金矿开采中，虽然方案 G 在经济上具有一定优势，但由于其采矿方法对矿岩稳固性要求较高，而该金矿的矿岩稳固性较差，实施该方案存在较大的安全风险，因此被排除。只有技术可行的方案，才有进一步考虑其他因素的基础。
经济合理性是选择方案的重要依据。在技术可行的方案中，要优先选择经济效益好的方案。通过成本效益分析，比较不同方案的净现值、内部收益率、投资回收期等经济指标，选择能够实现投资回报最大化、成本最小化的方案。在某铁矿开采中，方案 H 和方案 I 技术上都可行，但方案 H 的净现值更高，投资回收期更短，因此在经济合理性方面更具优势，被作为优先考虑的方案。然而，在追求经济利益的同时，也不能忽视安全和环境等因素，要在经济、安全、环境之间寻求平衡。
安全可靠性是矿山生产的生命线，任何方案都必须确保安全生产。要对不同方案的地压管理、通风条件、灾害预防等安全因素进行全面评估，选择安全风险低、可靠性高的方案。在某煤矿开采中，方案 J 虽然经济指标较好，但在安全可靠性方面存在较大隐患，如通风系统不完善，容易导致瓦斯积聚，因此不能作为首选方案。而方案 K 在安全可靠性方面表现出色，通过合理的开采顺序和有效的安全措施，能够有效降低安全风险，保障矿山生产的安全稳定。
除了技术、经济和安全因素外，还需要考虑其他相关因素，如对环境的影响、资源的综合利用、政策法规的要求等。在选择方案时，要尽量减少对环境的破坏，提高资源的综合利用率，确保方案符合国家和地方的政策法规。在某有色金属矿开采中，方案 L 虽然在经济和技术上可行，但对环境的影响较大，不符合环保政策的要求；而方案 M 在满足经济和技术要求的同时，采取了有效的环保措施，减少了对环境的污染，因此更符合可持续发展的要求。
在综合考虑各方面因素后，运用科学的决策方法，如层次分析法、模糊综合评价法等，对不同方案进行量化评价和排序，最终选择出最优的开采顺序方案。通过这种综合、系统的方法和原则，能够确保选择的方案既满足矿山当前的生产需求，又有利于矿山的长远发展。
