有色金屬礦山中深井采礦技術(shù)的意義分析

許愛榮

（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司，新疆 阿勒泰 836700）

我國(guó)對(duì)深井礦床的開采技術(shù)長(zhǎng)期缺乏相應(yīng)的理論研究及實(shí)際探究，較成熟的技術(shù)支持不足，面臨著高溫、高地應(yīng)力等困難，使得深井礦山在安全及生產(chǎn)成本方面難以得到有效保障。另外，正是這些因素的影響，深井礦山也很難大規(guī)模進(jìn)行開采。目前，我國(guó)在進(jìn)行有色金屬礦山采礦上有著強(qiáng)烈的技術(shù)要求。

1 有色金屬礦山中深井采礦技術(shù)的概況

1.1 深井采礦技術(shù)

通常來(lái)講，深井采礦技術(shù)的開采條件是在800～1000m深度的礦井，由于我國(guó)國(guó)土面積較大，不同地區(qū)的地質(zhì)狀況存在著較大的差異，礦井深度上也同樣有差異。比如在波蘭和英國(guó)等國(guó)家，對(duì)礦井深度的要求是750m，我國(guó)不同礦山的深度界定不同，煤礦是800～1500m，金屬礦山在1000～2000m。技術(shù)應(yīng)用方面對(duì)機(jī)械有很高要求，通過(guò)使用相應(yīng)的工程機(jī)械，來(lái)營(yíng)造較適宜的開采條件。比如說(shuō)鋼纖維混凝土支護(hù)。

隨著有色金屬的開采條件在近些年逐漸惡化，傳統(tǒng)機(jī)械方式進(jìn)行采礦已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的采礦需求，深井礦產(chǎn)資源的開采成為當(dāng)下需要重視的問(wèn)題，深井開采相關(guān)技術(shù)的使用在礦產(chǎn)資源開采中至關(guān)重要。再加上現(xiàn)今海洋資源不能有效的開采，人們更加重視對(duì)深井的開采，這就對(duì)技術(shù)方面有了更進(jìn)一步的要求。在我國(guó)的地質(zhì)條件下，硬巖深井開采所面臨的環(huán)境有很多不利狀況，高溫、高應(yīng)力等的出現(xiàn)，單單依靠傳統(tǒng)的開拓開挖以及采礦工藝等，都不能實(shí)現(xiàn)對(duì)深井礦產(chǎn)的開采。因此，要不斷強(qiáng)化對(duì)深井開采技術(shù)的探究，并把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，最大限度的保證深井礦產(chǎn)能夠安全、高效的開采，這也有利于取得較高的經(jīng)濟(jì)效果。

1.2 我國(guó)有色金屬礦山的開采

目前，我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)得到進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)金屬礦產(chǎn)的需求相對(duì)較大，同時(shí)呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。實(shí)際上經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)目前所擁有的淺層有色金屬礦不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，甚至處于將要消失的境地。深井礦產(chǎn)開采的已經(jīng)有金川二礦區(qū)、冬瓜山銅礦、大紅山銅礦、鉛鋅礦等，預(yù)測(cè)十年時(shí)間，我國(guó)的有色金屬礦山會(huì)有大于1/3的開采深度增至1km及以上。而我國(guó)對(duì)深井礦產(chǎn)開采技術(shù)的研究，嚴(yán)重滯后于實(shí)際的發(fā)展需要。另外，還有地質(zhì)環(huán)境的千差萬(wàn)別，對(duì)深井礦山的開采非常不利。

在對(duì)我國(guó)深井采礦技術(shù)意義分析的相關(guān)調(diào)查中可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)如今我國(guó)淺表層存在的有色金屬礦在逐步消失，這也決定了現(xiàn)階段我國(guó)要開始對(duì)深井礦產(chǎn)進(jìn)行開采，也就是通常所說(shuō)的深井采礦技術(shù)。但是，在深井采礦的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到高溫、高壓、高地應(yīng)力等方面的問(wèn)題，嚴(yán)重影響采礦的正常進(jìn)行。比如說(shuō)會(huì)在深井采礦中出現(xiàn)巖爆等情況，對(duì)礦井工作人員的人身安全極為不利，同時(shí)，還會(huì)影響深井采礦的正常進(jìn)行。最終會(huì)造成采礦效率低、成本高。

2 深井采礦技術(shù)的意義分析

2.1 高地應(yīng)力卸荷技術(shù)

當(dāng)前深井采礦中，亟需解決的就是高地應(yīng)力問(wèn)題。這就需要采礦技術(shù)人員注意，在進(jìn)行采礦時(shí)，要充分應(yīng)用采場(chǎng)局部弱化技術(shù)把礦山回采的規(guī)劃進(jìn)行整合集中，及時(shí)調(diào)整好巖石應(yīng)力的分布，完成對(duì)應(yīng)力集中部位由淺層到深部的轉(zhuǎn)移。為了更好的實(shí)現(xiàn)這一效果，相關(guān)技術(shù)人員在實(shí)際工作中，要注意調(diào)整好承受應(yīng)力載荷的一些巖石，達(dá)到巖石處在三向應(yīng)力的形態(tài)，這對(duì)保證巖石強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，避免出現(xiàn)巖體破壞具有重要作用，也有利于保證巖石擁有相對(duì)較高的自承受能力。緊接著技術(shù)人員要通過(guò)相應(yīng)的方式，把巖層巖體中存在的大部分符合和應(yīng)力直接轉(zhuǎn)移到巖石上，減少自承受能力，滿足高地應(yīng)力卸荷的條件。這種技術(shù)的使用，主要用于地勢(shì)比較高，同時(shí)應(yīng)力也比較大的情況。建模方式是通過(guò)FLAC3D，獲得模型后，可以根據(jù)實(shí)際情況做好計(jì)劃、開挖。高地應(yīng)力卸荷技術(shù)的應(yīng)用，使得深層礦井開采安全性能高、穩(wěn)定性較強(qiáng)。

2.2 鋼纖維混凝土支護(hù)技術(shù)

除了高地應(yīng)力卸荷技術(shù)的運(yùn)用外，還要注意鋼纖維混凝土支護(hù)技術(shù)的使用。一般來(lái)講鋼纖維混凝土應(yīng)用在支護(hù)的處理上，已經(jīng)有較好基礎(chǔ)，使用于混凝土結(jié)構(gòu)基體存在裂縫的狀況下。這時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)中基體開始擁有比較高的持久力和任性，能夠?qū)崿F(xiàn)控制深層礦山開采時(shí)出現(xiàn)的高地應(yīng)力巖爆的情況。鋼纖維混凝土支護(hù)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，會(huì)有設(shè)備上的需要，包括與之相關(guān)的混凝土裝備、制備鋼纖維混凝土的相關(guān)工具，像噴砼作業(yè)臺(tái)、混凝土攪拌運(yùn)輸車、運(yùn)輸設(shè)備等，對(duì)于穩(wěn)定施工環(huán)境，合理控制住有害松動(dòng)，形成較好的緊貼性有很大效果。

2.3 高溫礦井排熱通氣技術(shù)

此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)是巖石和空氣之間進(jìn)行的熱交換理論，再應(yīng)用智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析復(fù)雜通風(fēng)環(huán)境，具有指導(dǎo)價(jià)值的技術(shù)數(shù)據(jù)信息。最終能夠提供出一種穩(wěn)定持續(xù)礦井上部巷道的調(diào)熱機(jī)能，這對(duì)于持續(xù)降低采礦過(guò)程中的溫度具有重要作用。在降溫方面，高溫礦井排熱通氣技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的降低，一定程度上保證了深井采礦的安全性。就像某公司使用高溫礦井排熱通氣技術(shù)時(shí)，可以通過(guò)井下集中式降溫系統(tǒng)和地面集中式降溫系統(tǒng)，同時(shí)，運(yùn)用地面制冷機(jī)組制備冷凍水，在礦井的井下設(shè)置高低壓轉(zhuǎn)換裝置。再使用深井制冷機(jī)組制備冷凍水，將冷凍水送到高溫工作面空冷器中，這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)配熱通氣，為深井采礦提供一定的安全保證。

2.4 礦山的安全保障技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)深井采礦技術(shù)對(duì)突發(fā)事故的處理，礦山安全保障技術(shù)綜合多元化技術(shù)，通過(guò)較為豐富的理論，提供了深井采礦管理及控制方面的系統(tǒng)性指導(dǎo)。具體來(lái)說(shuō)主要包括地壓微震監(jiān)測(cè)、巖體失穩(wěn)聲發(fā)射預(yù)報(bào)方法、巖爆傾向性多因素綜合評(píng)判方法以及震源定位技術(shù)等。經(jīng)過(guò)我國(guó)相關(guān)技術(shù)人員和專家的共同努力和研究下，并綜合當(dāng)下國(guó)內(nèi)的外先進(jìn)技術(shù)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)建了以控制技術(shù)和礦山地壓監(jiān)測(cè)技術(shù)作為基礎(chǔ)的一種安全深井采礦研究，并進(jìn)行實(shí)踐。目前，已經(jīng)能夠通過(guò)地表巖層的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)、礦山開采地壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及地下工程加固等不同科目。

2.5 金屬礦山聯(lián)合采礦技術(shù)

雖然我國(guó)對(duì)深井有色金屬采礦已經(jīng)有很長(zhǎng)的研究過(guò)程，但是實(shí)際上社會(huì)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化，減少了對(duì)深井采礦的研究。隨著市場(chǎng)環(huán)境進(jìn)一步的變化，我國(guó)礦藏儲(chǔ)備上也有明顯的不同，又逐漸興起了深井采礦技術(shù)的研發(fā)及相關(guān)的實(shí)踐需求，特別是在我國(guó)已經(jīng)完成充填、崩落及空?qǐng)龅妊芯恐?，文章以某礦山為例，其中填充開采技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，需要根據(jù)礦體巖石機(jī)構(gòu)和特征對(duì)巖體進(jìn)行分級(jí)，具體如表1所示。不同的采集礦產(chǎn)的方式對(duì)處理我國(guó)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境有較好的效果?，F(xiàn)階段，我國(guó)興起一種聯(lián)合進(jìn)行采礦的方式，這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同類型的礦產(chǎn)采集優(yōu)勢(shì)的綜合形式，通過(guò)這種聯(lián)合采礦技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提高深層礦井的開采安全有更進(jìn)一步的保證。

表1 礦山巖體結(jié)構(gòu)特征和分級(jí)

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的礦山開采技術(shù)還存在很多的缺陷，在技術(shù)研究上不斷發(fā)展。近年來(lái)人們對(duì)有色金屬的需求逐漸增多，有色金屬深井采礦技術(shù)也有了更高的要求。因此，我國(guó)相關(guān)技術(shù)人員在對(duì)深井采礦技術(shù)進(jìn)行研究的同時(shí)，還要不斷結(jié)合外國(guó)先進(jìn)技術(shù)與我國(guó)本土需求，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行創(chuàng)新，創(chuàng)造出適合中國(guó)有色金屬深井礦山開采的技術(shù)手段。這對(duì)于更好的提高礦山開采效率，推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展具有重要作用。

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