采礦技術(shù)淺析及未來發(fā)展趨勢

■張東飛

（西部礦業(yè)股份公司錫鐵山鉛鋅礦 青海西寧 810000）

采礦技術(shù)淺析及未來發(fā)展趨勢

■張東飛

（西部礦業(yè)股份公司錫鐵山鉛鋅礦 青海西寧 810000）

在礦山開采過程中，加強(qiáng)對采礦技術(shù)的重視對于提高開采質(zhì)量以及開采工作的效率有著極大的促進(jìn)作用。研究采礦過程中存在的問題，采取行之有效的采礦方法加以解決，對于促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展意義重大。文章就對這一話題進(jìn)行簡要的探討。

礦山采礦技術(shù)發(fā)展趨勢探討

1 引言

采礦是一項(xiàng)危險(xiǎn)性非常高的作業(yè)，尤其是井下采礦，因此需要先進(jìn)采礦技術(shù)的支持，在確保每個(gè)作業(yè)人員生命安全的前提下，盡可能的提高采礦效率，為企業(yè)提高生產(chǎn)效益。礦產(chǎn)開采企業(yè)和礦山研究院應(yīng)當(dāng)積極研發(fā)采礦新技術(shù)、新工藝，采礦作業(yè)人員必須時(shí)刻按照國家相關(guān)安全規(guī)范進(jìn)行采礦作業(yè)。

2 采礦技術(shù)的主要特征

2.1 類型多樣

采礦方法總體劃分為三大塊，即空場法、崩落發(fā)、充填法，其每種采礦方法根據(jù)不同條件衍生出多種采礦方法。

2.2 技術(shù)工藝復(fù)雜

礦山開采是一項(xiàng)涉及多種行業(yè)交叉的作業(yè)，無論是露天開采，還是井下開采，對技術(shù)的安全性要求苛刻，技術(shù)工藝復(fù)雜。

3 采礦技術(shù)中的要點(diǎn)及難點(diǎn)

3.1 判斷地質(zhì)構(gòu)造

礦體和圍巖的穩(wěn)固性是關(guān)系采礦安全的重要因素。首要步驟是探明地質(zhì)構(gòu)造，對礦體與圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行分級。弄清礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造，為采礦設(shè)計(jì)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

3.2 豎井的布置

豎井設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免直接布置在礦體上。直接穿透礦體雖然能夠較快的收集礦體資料，但卻會給繼續(xù)揭露深部礦體造成困難，從而影響下部各中段的整體作業(yè)，還會對礦井排水、通風(fēng)和運(yùn)輸帶來不利影響。

3.3 斜井的布置

勘探時(shí)的斜井盡量避免布置于礦體中。為避免礦體丟失，掘進(jìn)時(shí)不應(yīng)沿視傾角掘進(jìn)，而是沿真傾角掘進(jìn)，或在礦體下盤掘進(jìn)。

3.4 坑口的布置

坑口不應(yīng)布置于谷底，而應(yīng)設(shè)在高于洪峰處，坑口附近應(yīng)盡量開闊，以便于布置其它地面設(shè)施，上下坑口的位置應(yīng)錯(cuò)開，尤其是陡坡地，避免上部滾石墜下造成意外傷害，坑口水平錯(cuò)開不僅有利于安全，也有利于擴(kuò)大對流區(qū)域，促進(jìn)礦井通風(fēng)。

4 采礦方法

4.1 空場法

空場采礦法在回采過程中，將礦塊劃分為礦房和礦柱，第一步驟先采礦房，第二步驟再采礦柱。在回采礦房時(shí)，采場以敞空形式存在，僅依靠礦柱和圍巖本身的強(qiáng)度來維護(hù)。礦房采完后，需及時(shí)回采礦柱和處理采空區(qū)。在一般情況下，回采礦柱和處理采空區(qū)同時(shí)進(jìn)行；有時(shí)為了改善礦柱的回采條件，用充填料將礦房充填后，再用其它采礦法回采礦柱。

應(yīng)用空場采礦法的基本條件，是礦石和圍巖穩(wěn)固，采空區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)，允許有較大的暴露面積。根據(jù)目前國內(nèi)外礦山實(shí)踐，空場采礦法中應(yīng)用較廣泛的采礦方法有：全面采礦法、房柱采礦法、留礦采礦法、分段礦房法和階段礦房法。

4.2 崩落法

崩落采礦法是以崩落圍巖來實(shí)現(xiàn)地壓管理的采礦方法。即在回采單元中，與崩落礦石的同時(shí)或稍后，強(qiáng)制或自然崩落圍巖，用以填充采空區(qū)，來控制和管理地壓；在回采過程中，不再將回采單元劃分為礦房、礦柱，而是連續(xù)進(jìn)行的單步驟回采，不但沒有回采礦柱的任務(wù)，也無需另行處理采空區(qū)。這類采礦法具有生產(chǎn)效率高、作業(yè)安全、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，故在生產(chǎn)實(shí)踐中，使用也較廣泛。使用本法的前提條件，是地表允許陷落。

崩落采礦法的采場結(jié)構(gòu)比較簡單，沿礦體邊界挖有環(huán)形運(yùn)輸巷道；在礦體的上盤或下盤開挖切割巷道形成切割空間，在塹溝中向上鑿鉆扇形炮孔進(jìn)行爆破，后退回采，其特征在于運(yùn)輸巷道和塹溝巷道，通過切割槽連通環(huán)形運(yùn)輸巷道和裝礦巷道，簡化了采場結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一巷道多種用途，減少了采掘工作量，降低了采礦成本，是科學(xué)管理地壓的一種新方法。

4.3 充填法

充填采礦法屬人工支護(hù)采礦法。在礦房或礦塊中，隨著回采工作面的推進(jìn)，向采空區(qū)送入充填材料，以進(jìn)行地壓管理、控制圍巖崩落和地表移動，并在形成的充填體上或在其保護(hù)下進(jìn)行回采。本法適用于開采圍巖不穩(wěn)固的高品位、稀缺、貴重礦石的礦體；地表不允許陷落，開采條件復(fù)雜，如水體、鐵路干線、主要建筑物下面的礦體和有自燃火災(zāi)危險(xiǎn)的礦體等；也是深部開采時(shí)控制地壓的有效措施。充填法的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)，礦石回采率高，貧化率低，作業(yè)較安全，能利用工業(yè)廢料，保護(hù)地表等；缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，成本高，勞動生產(chǎn)率和礦塊生產(chǎn)能力都較低。

根據(jù)所用充填材料和輸送方式不同，充填采礦法可分三組：

①干式充填法，充填材料為專用露天采石場采出的碎石、露天礦剝離或地下礦采掘的廢石等。經(jīng)破碎，用機(jī)械、人工或風(fēng)力輸送至采場。

②水力充填法，充填材料為砂、碎石、選廠尾砂或爐渣等。用管道借水力輸送至采場。

③膠結(jié)充填法，充填材料為水泥等膠凝材料和砂石、爐渣或尾砂等配制的漿狀膠結(jié)物料，凝固后有一定強(qiáng)度，用管道借水力或機(jī)械輸送至采場。干式充填法應(yīng)用最早，但其的生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，采礦成本高。

5 采礦技術(shù)的未來發(fā)展

5.1 溶浸采礦

溶浸采礦是根據(jù)某些礦物的物理化學(xué)特性，將工作劑注入礦層（堆），通過化學(xué)浸出、質(zhì)量傳遞、熱力和水動力等作用，將地下礦床或地表礦石中某些有用礦物，從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)或氣態(tài)，然后回收，以達(dá)到低成本開采礦床的目的，適用于礦體品位低，多金屬半生礦藏。

5.2 深海礦產(chǎn)開采

深海技術(shù)（deep sea technology），是對深海環(huán)境和資源的調(diào)查、勘探和開發(fā)利用技術(shù)。海底之上覆蓋著厚厚的海水，因而深海環(huán)境條件的特點(diǎn)是高壓、黑暗、低溫、缺氧，加上海水腐蝕性和破壞性都很大，所以深海技術(shù)的要求比較高。常用的有潛水技術(shù)、勘探技術(shù)和資源開發(fā)利用技術(shù)等。

海洋礦產(chǎn)資源豐富，海洋中幾乎有陸地上有的各種資源，而且還有陸地上沒有的一些資源，能滿足現(xiàn)在工業(yè)需求。

5.3 深井采礦

隨著我國淺部資源的日益枯竭，需要不斷地向深部挖掘。由于礦藏埋藏較深，地壓增大，巖溫增高，所以，在開采的過程中會遇到不曾遇到過的技術(shù)難題，比如礦山深井開采的采礦工藝、巖爆防治和預(yù)測技術(shù)、巖層地壓控制技術(shù)、地壓測控系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、深井通風(fēng)及降溫技術(shù)等諸多方面的困難都會隨之增大，這樣就要求采礦工藝技術(shù)和機(jī)械設(shè)備必須適應(yīng)這種變化只有不斷地提高采掘技術(shù)和礦山機(jī)械設(shè)備性能，發(fā)展安全高效低耗采礦技術(shù)，才能開采越來越多的深礦資源。

5.4 數(shù)字化礦山建設(shè)

所謂數(shù)字化礦山是采用現(xiàn)代信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和過程智能化控制技術(shù)，在礦山企業(yè)生產(chǎn)活動的三維尺度范圍內(nèi)，對礦山生產(chǎn)、經(jīng)營與管理的各個(gè)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)要素實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、模型化、可視化、集成化和科學(xué)化管理，從而將企業(yè)的安全生產(chǎn)與經(jīng)營管理業(yè)務(wù)流程數(shù)字化，并加工成新的信息資源，及時(shí)準(zhǔn)確地提供給管理者，以便及時(shí)掌握動態(tài)業(yè)務(wù)中的一切信息，做出正確的決策。

5.5 綠色礦山建設(shè)

在采礦的過程中，不但造成了自然環(huán)境的破壞，也會遺留許多廢氣、廢水、廢渣，這些廢物如果處理不好，將會給自然生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)生活帶來了很大的負(fù)面影響。目前，國內(nèi)外環(huán)保專家都呼吁對礦山環(huán)境采取綜合的治理措施，尋找廢物利用的方法，建立無廢料礦山和潔凈礦山。將無廢和少廢采礦技術(shù)納入采礦技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，是國內(nèi)外金屬采礦技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

6 結(jié)束語

采礦行業(yè)是我國的支柱行業(yè)，其對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的作用。從整體上看，其發(fā)展勢頭良好，同時(shí)也受到相關(guān)部門的重視。相關(guān)的技術(shù)研究部門應(yīng)當(dāng)對采礦技術(shù)加強(qiáng)研究，積極發(fā)展新技術(shù)、新工藝，為社會主義的建設(shè)添磚加瓦。

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P57[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-5-2