談井下采礦方法及技術(shù)

韋優(yōu)揚(yáng)（廣西岑溪市龍灣礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 岑溪 543200)

談井下采礦方法及技術(shù)

韋優(yōu)揚(yáng)
（廣西岑溪市龍灣礦業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 岑溪 543200)

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，人們對(duì)礦產(chǎn)的需求量越來(lái)越高。然而井下采礦因?yàn)榈刭|(zhì)情況較為復(fù)雜，且環(huán)境惡劣，不同的礦產(chǎn)有不同的采礦技術(shù)，導(dǎo)致出現(xiàn)了越來(lái)越多的礦井安全事故，給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了影響。論文就有色金屬的采礦方法和技術(shù)控制進(jìn)行分析，希望對(duì)提高采礦工作的安全性，保證采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有借鑒意義。

井下；采礦；技術(shù)；方法

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.053

1 引言

在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，礦產(chǎn)是最為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，如果礦產(chǎn)資源枯竭，我國(guó)的工業(yè)化水平乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)將會(huì)受到重大打擊。目前,我國(guó)的深井采礦工作事故頻發(fā)，且礦產(chǎn)日益枯竭，更需要保證采礦技術(shù)的先進(jìn)性。本文就有色金屬的井下采礦方法和技術(shù)進(jìn)行分析。

2 有色金屬開(kāi)采中深井采礦技術(shù)的意義

隨著我國(guó)工業(yè)化和現(xiàn)代的化的不斷發(fā)展，人們提高了對(duì)金屬的需求，從而導(dǎo)致我國(guó)礦產(chǎn)資源逐漸面臨枯竭，很多有色金屬淺表礦床已被開(kāi)采殆盡，人們不得不將視角轉(zhuǎn)入到深部礦床的開(kāi)采當(dāng)中，這就需要對(duì)深井采礦技術(shù)加以應(yīng)用。另外，我國(guó)部分深井采礦工作中存在著較多技術(shù)不成熟的情況，難以滿(mǎn)足有色金屬礦床轉(zhuǎn)深的實(shí)際，而且深井開(kāi)采工作其地溫較高，地應(yīng)力較大，這就導(dǎo)致涌水和巖噴情況的不斷出現(xiàn)，給施工帶來(lái)了較多的安全隱患。采礦的效率不僅難以保證，采礦人員和設(shè)備反而存在安全威脅。因此，研究有色金屬深井采礦已迫在眉睫。

3 有色金屬開(kāi)采中深井采礦技術(shù)存在的問(wèn)題

1）在采礦工作中，雖然對(duì)巖爆機(jī)理及預(yù)測(cè)技術(shù)非常重視，然而卻缺乏有效防護(hù)巖爆傾向性開(kāi)挖的空間技術(shù)和理論。從而導(dǎo)致在開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)雖然對(duì)不穩(wěn)定圍巖的巖爆可以采取措施避免，然而對(duì)于穩(wěn)定圍巖轉(zhuǎn)向不穩(wěn)定圍巖的情況卻束手無(wú)策，造成巖爆的出現(xiàn)[1]。

2）雖然在采礦工作中，對(duì)高應(yīng)力誘發(fā)巖爆地質(zhì)災(zāi)害加強(qiáng)了防范，但是對(duì)于采場(chǎng)礦巖破碎中高應(yīng)力承載硬巖的優(yōu)勢(shì)卻認(rèn)識(shí)不足。另外，對(duì)于立足于此的誘導(dǎo)裂變技術(shù)的價(jià)值也缺乏了解。因此，必須采用矛盾分析法來(lái)看待高應(yīng)力，不能只看重其負(fù)作用，對(duì)其正面價(jià)值也要有所發(fā)揮。

3）在研究深井巖爆和熱害問(wèn)題的時(shí)候，沒(méi)有重視采礦工藝，且沒(méi)有將兩者結(jié)合，達(dá)到革新采礦技術(shù)的結(jié)果。在采礦工作中，巖爆和熱害雖然發(fā)生負(fù)作用的概率較大，但是在某種情況下，其能有效推動(dòng)采礦工作的發(fā)展，所以必須要把采礦技術(shù)和地質(zhì)災(zāi)害有效結(jié)合，提高研究的效果。

4）目前，我國(guó)各礦山的技術(shù)裝備差異較大，雖然很多礦山具有如遙控鏟運(yùn)機(jī)、液壓鑿巖臺(tái)車(chē)等智能化、現(xiàn)代化設(shè)備，但是有部分礦山采用的還是人工搬運(yùn)礦石和氣腿式鑿巖機(jī)等方式[2]。

4 有色金屬深井采礦的主要技術(shù)

4.1 充填采礦技術(shù)

我國(guó)目前在對(duì)有色金屬進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，主要采用充填采礦技術(shù)。雖然在水固結(jié)重填技術(shù)階段，因?yàn)椴牧闲阅茌^差，價(jià)格較高等因素，導(dǎo)致發(fā)展前景并不好。然而隨著技術(shù)的改善，重填技術(shù)向高尾砂及高濃度發(fā)展，膠結(jié)材料使用量極大減少。現(xiàn)如今的膠結(jié)充填技術(shù)已經(jīng)不再具有過(guò)去分級(jí)尾砂的特點(diǎn)，存在高濃度和全尾砂，從而形成了不脫水、不濃縮的井下膠結(jié)充填技術(shù)。它不僅對(duì)井下環(huán)境進(jìn)行了改善，而且盡量避免了生產(chǎn)對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害，經(jīng)濟(jì)性也得到相應(yīng)保證。我國(guó)目前已經(jīng)將其用作有色金屬深井采礦工作中，諸如粗粒級(jí)水砂充填技術(shù)、泵壓輸送充填技術(shù)、膏體泵送充填技術(shù)等。

4.2 盤(pán)區(qū)房柱采礦技術(shù)

它是一種源自美國(guó)的新型采礦技術(shù)，被廣泛應(yīng)用。美國(guó)白松銅礦屬于緩傾斜大礦體，埋藏深度較深，過(guò)去應(yīng)用普通房柱法，但是隨著開(kāi)采不斷加深，礦柱尺寸加大，礦石的回采率也逐漸降低。因此，采用了盤(pán)區(qū)房柱采礦法。該方法主要是：如果盤(pán)區(qū)寬度低于1/3采深，盤(pán)區(qū)留寬高比為7的剛性礦柱來(lái)充當(dāng)永久損失，并對(duì)頂板巖層不冒透地面進(jìn)行控制。在盤(pán)區(qū)中間留寬高比為2的柔性礦柱，當(dāng)盤(pán)區(qū)內(nèi)礦石逐漸回踩，柔性礦柱隨之片落，上部巖體將壓力向盤(pán)區(qū)剛性礦柱轉(zhuǎn)移，但盤(pán)區(qū)內(nèi)開(kāi)采在壓力拱內(nèi)，壓力減少，回采不僅更加安全，礦石回收率也得到了提高[3]。

4.3 深部巷道圍巖支護(hù)技術(shù)

要想對(duì)礦山深部巷道的穩(wěn)定性進(jìn)行控制，就要按照深部巷道圍巖的應(yīng)力環(huán)境以及巖石力學(xué)特性，應(yīng)用無(wú)論是強(qiáng)度還是剛度都較好的預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)系統(tǒng)，來(lái)對(duì)圍巖變形破壞有效控制，從而防止出現(xiàn)巷道返修或者二次支護(hù)導(dǎo)致工程量的增加。未來(lái)礦山深部巷道支護(hù)技術(shù)將會(huì)對(duì)預(yù)應(yīng)力錨桿等支護(hù)技術(shù)加以應(yīng)用來(lái)促進(jìn)自身的發(fā)展。另外，要應(yīng)用符合深部巷道支護(hù)的設(shè)備，從而落實(shí)支護(hù)技術(shù)并對(duì)支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行保障。要注意到，井下采礦工程一定要立足于安全性，要保證井下開(kāi)采充分安全，就要采用井下支護(hù)技術(shù)。我國(guó)現(xiàn)在的支護(hù)技術(shù)已經(jīng)日臻熟練，其中在支護(hù)技術(shù)中最為先進(jìn)的構(gòu)造工藝是強(qiáng)度較高的剛架以及漲殼式錨桿組成的錨桿桁架，它的安全性能夠得到保證，且在井下采場(chǎng)和硐室中應(yīng)用最為廣泛。除此之外，還可以應(yīng)用起爆系統(tǒng)，它能夠防止井下采礦出現(xiàn)安全事故，兼顧企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。

5 有色金屬深井采礦技術(shù)的控制

5.1 巖爆控制

在采礦工程中，巖爆控制是最為重要的一個(gè)方面。導(dǎo)致巖爆出現(xiàn)的原因非常復(fù)雜，而且?guī)r爆具有不可控制性。我國(guó)目前對(duì)于巖爆控制的研究還不足，難以滿(mǎn)足深井采礦工作的實(shí)際要求。但對(duì)其研究主要從以下4個(gè)方面出發(fā)：（1）有色金屬礦山巖爆的機(jī)理；（2）采場(chǎng)地壓以及巖爆預(yù)測(cè)技術(shù)；（3）采場(chǎng)巖層可控制與巖爆航道支護(hù)；（4）巖爆防治措施。

5.2 高溫環(huán)境控制

在深井采礦過(guò)程中，熱害問(wèn)題也較為常見(jiàn)，礦井下溫度最高能達(dá)到40℃。因此，必須對(duì)高溫加以控制。（1）爆堆與礦巖中的不穩(wěn)定熱傳遞性質(zhì)；（2）連續(xù)爆堆及礦巖與風(fēng)流的不穩(wěn)定熱溫復(fù)合換熱機(jī)制；（3）礦井中風(fēng)流熱學(xué)性質(zhì)變化的規(guī)律。最后是深井巖層支護(hù)隔熱材料[4]。

5.3 低廢控制

在深井采礦技術(shù)中低廢控制是較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它能夠?qū)⑸畈康V井中存在的低品位有色金屬礦化成以礦塊形式存在的主要單元，屬于原地破碎溶浸采礦技術(shù)。要想讓該技術(shù)發(fā)揮出巨大的價(jià)值，就必須對(duì)鉆孔的精度進(jìn)行控制，并且還要控制溶浸液的滲透以及極小補(bǔ)償空間的礦塊。它也可以分為4個(gè)方面：（1）極小自由空間致裂和爆破技術(shù)；（2）深井高應(yīng)力環(huán)境下礦塊的致裂爆破理論；（3）是多相介質(zhì)和溶浸液流動(dòng)規(guī)律的耦合關(guān)系；（4）原地爆破溶浸采礦的采準(zhǔn)布置以及環(huán)境監(jiān)控[5]。

5.4 穩(wěn)定性控制

采場(chǎng)的開(kāi)采順序以及回采順序會(huì)對(duì)采場(chǎng)地壓顯現(xiàn)規(guī)律造成影響，并最終影響到巖層移動(dòng)的速度和范圍。要做好無(wú)間柱連續(xù)開(kāi)采的穩(wěn)定性控制與變形監(jiān)測(cè)，采取安全措施，保證深部礦體安全回采。另外，要對(duì)不同回采工藝以及采礦方案的巖層移動(dòng)規(guī)律進(jìn)行揭示，有效預(yù)測(cè)巖移對(duì)豎井的穩(wěn)定性造成的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于井下采礦方法和技術(shù)進(jìn)行研究非常必要。井下采礦較為危險(xiǎn)和復(fù)雜，必須要保證技術(shù)和工藝的成熟和先進(jìn)性，積極應(yīng)用新型技術(shù)，做好控制工作，從而提升采礦的安全性。

【1】古德生,李夕兵.有色金屬深井采礦研究現(xiàn)狀與科學(xué)前沿[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2003(S1):1-5.

【2】付春杰,劉程城.有色金屬礦山深井采礦技術(shù)研究[J].技術(shù)與市場(chǎng), 2016(5):227.

【3】魏建中,張保,楊福波.銅陵有色采礦技術(shù)與裝備水平創(chuàng)新實(shí)踐[J].采礦技術(shù),2011(1):6-10.

【4】王運(yùn)敏.金屬礦采礦工業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)及技術(shù)對(duì)策[J].現(xiàn)代礦業(yè),2011(1):1-14.

【5】李夕兵,姚金蕊,宮鳳強(qiáng).硬巖金屬礦山深部開(kāi)采中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2011(10):2551-2563.

Introduction to theUnderground MiningMethodand Technology

WEIYou-yang
(GuangxiCenxiCityLongwanMiningCo.Ltd.,Cenxi,543200，China)

Alongwith the accelerating processof industrialization, people demand for itsminerals, ismore andmore high.However,the underground mining because of the complex geological situation and conditions, different mineral mining technology, there aremore andmoremine safety accidents, to the enterprise economic benefit. In this paper, the non-ferrous metal miningmethod and thetechnical control were analyzed, and the hope to enhance the security of a mining operation, to ensure that the mining enterpriseeconomicbenefit and socialbenefit.

underground;mining;technology;methods

TD853

B

1007-9467（2016）12-0176-02

2016-09-19

韋優(yōu)揚(yáng)（1987～），男，廣西都安人，助理工程師，從事井下金屬礦山采礦技術(shù)研究。