3.5　采矿方法

矿石的开采是通过两步作业实现的，首先把矿山分割成一些巨大的方块或长方块，然后把这些矿块开挖出来。第一步作业包括每隔一定垂直距离，比如说300英尺，就在矿床中开凿一些水平巷道，每隔300—600英尺，再修建一些小连接矿井、上升通道或暗井（图36）。开凿这些矿井巷道的目的是双重的：（a）勘查矿床并证实它是否值得继续开采；（b）为以后的矿石开采提供通道。虽然一些渗有生成矿石的含矿溶液的裂隙可能会水平和垂直地延伸很长距离，但这并不能归结为整个地区都已被均匀地矿化。这是寻找一些比其他区域富得多的矿区的普遍经验，因此进行彻底勘查是必要的。

如果足够的勘查巷道已开凿，并确保能够得到足够吨位有价值的矿石，那么就可以着手进行开采。足够吨位究竟是多少则随各矿而异，并且还取决于其他一些因素，诸如现有辅助工厂的生产能力，以及应该储备多少矿石才能使该矿即使遇到进一步勘查一无所获的境地，也能继续经营下去。尽可能预先规划三年的工作量，在过去是而且至今仍是一个好的做法。勘查工作是昂贵而且无利可图的，在此期间许多采矿公司会由于无法负担高昂成本，陷入仅能勉强维持的境地。所以，采矿公司利润的起伏很大，而且失败也很常见。这在所谓的成本登记制度（cost-book system）盛行的区域尤为如此。在这一制度下，矿山由一小群资本有限的冒险家来开发。在给定的期限——比如说一个月——结束时，即对账目进行清理。利润付给矿主一些，比如说1/10到1/7，也付给赞助人或议价人一定的份额，剩下的则在冒险家之间分配。通常很少或没有利润用于储备，因此矿山可能的开发量会受到限制。如果矿山遇到了一片贫矿区，那么除非另外约请冒险家出资，否则就无钱继续进行下去。当这种制度让位给有限责任公司制度时，就产生了一种更为谨慎而又稳定的开采方法。

图36　在康沃尔矿井中由上坑道通向下坑道的暗井。

在康沃尔，成本登记制度在矿脉开采时得到了应用。这些矿脉向下延伸约1000英尺的地方都含有铜，下面则出现了一个贫矿区，再下面则是锡石。采用成本登记制度开矿，在铜矿石区时可以获得固定的利润，但由于没有储备资金，也就不能越过无利可图的贫矿区。

柱式采矿法是指上行梯段回采法或下行梯段回采法，即逐步开采。要开发一个新的从下支承的采场，需要把一个硬土矿柱留在承载着运输巷道和行走巷道的上水平巷道的下面。如果不留下硬土矿柱，则要铺设一个由厚木板构成的人工地面，并在其下面开始开采。从在一口连接暗井的左右两边，选取一块宽为矿脉宽度、高约6英尺的矿柱切面，垂直向下或水平地钻出一些钻孔，装上炸药并点火，然后将炸碎的土石铲到暗井里，经暗井落到下面的水平巷道，再从那里输送到竖井。当最初的水平巷道推进了几码时，又有两条水平巷道在其下面开始挖掘，这样就及时有一系列以阶梯排列形式从暗井朝外推进的下行水平巷道（图37）。如果遇到贫瘠或不含任何矿石的地基，则把毫无价值的原料堆放在一些由固定于矿脉围岩之间的木材所支承的脚手架上，或者就留在现场作为支撑。在上行梯段回采法（图38）中，除了几乎总是水平推进而很少垂直向上推进之外，整个过程与下行梯段回采法正好相反。随着机械钻井设备的问世，采矿作业也就比较容易了，这就使得上述这些基本方法能有一些变化——诸如用细沟梯段法开采，以减少所需的劳动力，或用平顶板梯段法开采，以便能够使用铲运机之类的机械化搬运设备。但是，这一切均没有产生根本性的改变。(https://www.daowen.com)

图37　19世纪早期在萨克森、匈牙利和莱茵河流域的普鲁士实施的下行水平巷道开采。

如果岩脉或矿脉的围岩非常坚固，则只需要少量的支撑或者根本不需要支撑，但在较厚的矿脉或那些具有软壁和层状壁的矿脉中，则必须采取防范措施。在有大量廉价木材的地方，或是矿物的矿脉非常富有，在矿物运出后留下的空间里，有时可用截断木料在地面拼装成方形框架并将之填入。这些就叫方框支架。一种无论何时都可使用的较为简单而且可能更令人满意的方法，是从地表或其他某个方便的地点通过旧的矿内巷道，倒入已被抽取所有有价值矿石后的贫矿渣。一旦放到地下，矿渣中的水便会排干并使矿渣硬化。由于它贴近回采工作面，这样人们就可以站在上面作业。当这一开采时期将近结束时，为了开采更厚的矿床，人们引入的另外一个方法是，通过采出厚块除去矿柱并使已开采的空间崩落。这时，已开采过的上面的区域通常也会崩落，但是崩落矿物的下降是通过把一层层的厚木材放置于正在开采部分的地面上来予以调节的。这些木材与剩余的部分一起降落，对于开裂的岩石具有抑止的作用。

图38　具有上行水平巷道的上行梯段回采工作面。