有色金屬礦山深井采礦技術(shù)研究

張海發(fā)

近年來我國諸多行業(yè)在發(fā)展過程中，對于有色金屬資源的需求量不斷攀升，但是該資源的開采量卻呈現(xiàn)出逐年下降的情況，究其原因為處于礦山淺表層的有色金屬已經(jīng)被挖掘殆盡，過少的資源數(shù)量難以滿足市場過高的資源需求量；同時經(jīng)過對礦山有色金屬資源分布情況的勘察，可知礦山深部埋藏著儲量豐富的有色金屬資源，但是開采作業(yè)難度太大，常規(guī)技術(shù)無法直接對資源進(jìn)行開采。針對該問題，需要礦山作業(yè)的技術(shù)人員對深部資源開采技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究，結(jié)合開采的難點(diǎn)問題找出最佳的有色金屬礦山深井采礦技術(shù)，有效提升此類礦山開采作業(yè)的質(zhì)量和效率，依托開采獲取的大量資源滿足市場所需，實現(xiàn)礦山企業(yè)的長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。

1 深井采礦機(jī)技術(shù)在有色金屬礦山作業(yè)中應(yīng)用的原因

該技術(shù)指的是用于礦山深部開采使用的采礦技術(shù)，對于有色金屬礦山的實際地質(zhì)地貌、水文等條件有著良好的適應(yīng)性，礦山作業(yè)中依托該技術(shù)即可在一個安全的作業(yè)環(huán)境中保質(zhì)保量的開采出優(yōu)質(zhì)的有色金屬資源。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)類型包括深井充填采礦技術(shù)、盤區(qū)房柱技術(shù)等，分析這些技術(shù)的具體應(yīng)用原因可知有下述幾點(diǎn)。首先，當(dāng)前我國蘊(yùn)含著豐富有色金屬的礦山，一般為大型礦山，有著非常高的產(chǎn)能量， 但是相較于小型有色金屬礦山而言作業(yè)難度非常大，并且小礦山資源開發(fā)量越來越少，所以需要采用先進(jìn)技術(shù)做好大型礦山的深部資源開采工作[1]。其次，有色金屬礦山目前使用的采礦技術(shù)存在一些固有的弊端和不足，無力應(yīng)對大型礦山資源開采作業(yè)要求，需要研究新型的采礦技術(shù)用于礦山深部挖掘生產(chǎn)。最后，大型礦山作業(yè)期間的工作環(huán)境較為復(fù)雜，內(nèi)部作業(yè)時的溫度與壓力過高、巖石硬度高，所以傳統(tǒng)的開采技術(shù)難以攻克上述難題，導(dǎo)致開采效果一般?；谏鲜鲈?，礦山企業(yè)需要投入大量的資金和技術(shù)全力研究安全、高效的有色金屬礦山深井采礦技術(shù)。

2 有色金屬礦山深井采礦技術(shù)分析

2.1 常用技術(shù)

首先為深井充填采礦技術(shù)，該項技術(shù)最早是由英國研究得出，而后被我國大力引進(jìn)，在現(xiàn)階段的有色金屬資源采礦工作中應(yīng)用較多。此項技術(shù)應(yīng)用期間使用的充填材料為膠結(jié)材料，經(jīng)過多年發(fā)展材料使用數(shù)量與標(biāo)準(zhǔn)方面已經(jīng)經(jīng)過多次改進(jìn)，與有著有色金屬資源的大型礦山作業(yè)要求相適應(yīng)，常采用全尾砂方式來充填，以此可以提升材料的固結(jié)效果，減少脫水以及濃縮等情況的發(fā)生，還可以顯著的降低資源開采的成本，優(yōu)化了開采作業(yè)期間深部礦山井下的作業(yè)環(huán)境，促使開采人員可以在安全的工作環(huán)境中工作，有效減少了井下各類作業(yè)事故的發(fā)生率，所以該技術(shù)有著理想的深部礦山作業(yè)價值，需要有色金屬礦山企業(yè)在后續(xù)開采作業(yè)中多利用該技術(shù)來進(jìn)行金屬資源的生產(chǎn)。具體應(yīng)用時，工作人員需要根據(jù)礦體結(jié)構(gòu)的走向情況，確定需要開挖的礦塊，并且設(shè)置間柱、底柱，預(yù)留參數(shù)為6m，回采高度則要控制在2m左右，依照確定的比例切割礦塊。在作業(yè)中運(yùn)輸巷道、充填井等作業(yè)區(qū)域需要有效的連接在一起，在貫通中提升作業(yè)效率，還需要在爆破作業(yè)時，在作業(yè)位置附近安裝雷管、鑿巖機(jī)等裝置[2]。

其次為盤區(qū)房柱技術(shù)，該技術(shù)屬于現(xiàn)階段使用的一種先進(jìn)技術(shù)，具體應(yīng)用時需要在作業(yè)現(xiàn)場構(gòu)建一個礦房，在其中完成回采工作。礦房構(gòu)建時需要依據(jù)礦山深部處的走向進(jìn)行劃分處理，使得該位置可以生成礦柱、礦房。開采期間需要注意不要處理采空區(qū)，之后對作業(yè)區(qū)域內(nèi)頂板、底板面的礦層情況進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查若礦石有著良好的穩(wěn)固效果，頂板與底板質(zhì)地堅硬，而且頂板處生成有厚巖層時才可以開始開采工作。采用該作業(yè)技術(shù)過程中，礦山內(nèi)間柱的支撐能力較強(qiáng)，井下作業(yè)較為安全，能夠有效降低采準(zhǔn)工作任務(wù)量，資源開采量大，但是作業(yè)時需要把握好淺孔全面切頂對于工作效率造成的不良影響。

最后為其它技術(shù)，其一為巷道內(nèi)圍巖支護(hù)技術(shù)，有色金屬礦山的深部作業(yè)具有非常高的危險性，由于井下礦石坍塌、跌落所致的礦山作業(yè)事故率非常高，基于此需要礦山企業(yè)從井下作業(yè)的安全角度出發(fā)，對于挖掘的礦井巷道做好圍巖支護(hù)處理工作，以此保證圍巖的穩(wěn)定性，不會在開采中出現(xiàn)巖石層松動、石塊跌落情況。所以巷道圍巖支護(hù)技術(shù)為現(xiàn)階段礦井施工需要用到的一項重要技術(shù)，要求礦山企業(yè)提前準(zhǔn)備錨桿桁架來對巷道內(nèi)部進(jìn)行支護(hù)，借助于錨桿的支護(hù)作用控制圍巖的形變情況，促使間柱承載能力得以有效提高，確保井下作業(yè)的安全性。其二為高地應(yīng)力卸載技術(shù)，就是作業(yè)時若礦山屬于高地地形，在回采過程中要求弱化工作現(xiàn)場上局部，對于回采的作業(yè)工序按照該種地形特點(diǎn)進(jìn)行重新調(diào)整，之后再對巖石應(yīng)力情況進(jìn)行檢驗，若符合標(biāo)準(zhǔn)的分布情況則需要對應(yīng)力作以轉(zhuǎn)移，以此將集中在井口的應(yīng)力可以快速的送至礦井的深部位置，避免了應(yīng)力一直在井口聚集導(dǎo)致的開采效率低問題出現(xiàn)。其三為排熱通氣技術(shù)，工作人員在高溫高壓的井下開采有色金屬，常會發(fā)生安全事故，嚴(yán)重的情況下會導(dǎo)致工作人員死亡，所以礦山企業(yè)不可忽視井下溫度的調(diào)節(jié)控制工作，應(yīng)用該技術(shù)即可保證井下開采作業(yè)溫度的適宜?？刂茰囟葧r工作人員需要對空氣巖石熱交換機(jī)理進(jìn)行研究，并對井下工作環(huán)境中溫度情況進(jìn)行監(jiān)測，之后采用先進(jìn)的通風(fēng)設(shè)備調(diào)節(jié)井下溫度，保證溫度可以降至安全采礦的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)；還可以使用具有良好的隔熱效果的支護(hù)材料，將其安裝在井下巷道的巖石表面上，此種材料導(dǎo)熱性非常低，用于深部巖層可以有效隔絕高溫的散出，保持井下溫度的適宜。其四為安全保障技術(shù)，作業(yè)期間需要爆破巖石，但是爆破質(zhì)量容易受到多種因素影響，會出現(xiàn)爆破事故，所以礦山企業(yè)需要使用地壓微震檢測法、巖體穩(wěn)定性檢測法等手段對于巖體、礦石的穩(wěn)定情況進(jìn)行檢測，保證爆破工序可以正常有序的使用，避免爆破時的意外情況出現(xiàn)。

2.2 技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

在上述技術(shù)應(yīng)用期間，工作人員需要掌握應(yīng)用要點(diǎn)，確保技術(shù)應(yīng)用價值可以得到有效的實現(xiàn)：首先為控制浪費(fèi)問題，有色金屬礦山作業(yè)中常要采用低廢控制手段對于產(chǎn)能浪費(fèi)情況加以控制，以此讓采礦所得的全部資源均可以應(yīng)用到需要的地方。一般情況下，針對一些品位較低的礦山會使用傳統(tǒng)開采技術(shù)進(jìn)行資源開采，但是由于采礦技術(shù)的落后性，導(dǎo)致資源被過多的耗費(fèi)，最終開采出的資源總量遠(yuǎn)低于預(yù)計值。為了減少資源浪費(fèi)，礦山企業(yè)可以依托原地破碎溶浸技術(shù)進(jìn)行有色金屬開采，此法可以對劃定的礦塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)，使用鉆入設(shè)備時有著較高的精確性，可以科學(xué)的控制溶浸液體、礦塊，最終的低廢控制效果非常好。

其次為控制巖爆問題，采礦期間由于巖石內(nèi)部應(yīng)力的變化，巖體會突發(fā)性的出現(xiàn)巖石爆炸現(xiàn)象，破碎的巖石會四散崩裂開，對于井下作業(yè)區(qū)域內(nèi)的工作人員人身安全有著巨大的威脅，此種現(xiàn)象的發(fā)生率較低，但是發(fā)生時并無規(guī)律可循且造成的后果嚴(yán)重，需要引起有色金屬礦山企業(yè)作業(yè)團(tuán)隊的重視，加強(qiáng)對巖爆現(xiàn)象的研究，采取有力措施控制該現(xiàn)象的突然發(fā)生。巖爆現(xiàn)象控制的常用手段為：對于巖爆現(xiàn)象的成因、表現(xiàn)以及后果進(jìn)行深入的探討，把握好導(dǎo)致此種現(xiàn)象出現(xiàn)的深部地壓、地貌等因素，在采礦作業(yè)時可以對相關(guān)因素進(jìn)行有效規(guī)避，例如，可以使用采場地壓技術(shù)、巖爆現(xiàn)象預(yù)測技術(shù)對于作業(yè)環(huán)境進(jìn)行檢測，依照測得的巖體聲發(fā)射相關(guān)參數(shù)便可以對可能發(fā)生的風(fēng)險問題進(jìn)行合理預(yù)測。同時還需要加大井下作業(yè)巷道內(nèi)的支護(hù)保護(hù)工作，待支護(hù)錨桿全部安裝在要求的位置之后，工作人員要檢查支護(hù)作業(yè)質(zhì)量，確定巷道圍巖較為穩(wěn)定、巖爆現(xiàn)象的破壞性影響較小時，可以依托支護(hù)結(jié)構(gòu)來開采有色金屬資源。還可以結(jié)合調(diào)查的礦山地質(zhì)、地壓等參數(shù)數(shù)據(jù)，來對巖爆現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測模擬，確定該現(xiàn)象發(fā)生之后可能會影響到的位置后，即可對受影響范圍內(nèi)的采場基本結(jié)構(gòu)、布設(shè)情況進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，對于誘發(fā)巖爆現(xiàn)象出現(xiàn)的相關(guān)采礦工序需要在降低風(fēng)險的前提下，重新進(jìn)行調(diào)整。

3 結(jié)語

目前我國進(jìn)行有色金屬礦山開采的技術(shù)類型較多，不同的深井采礦技術(shù)有著不同的適用范圍，為了保證井下開采的有效性以及安全性，需要礦山企業(yè)對于相關(guān)技術(shù)的全部內(nèi)容進(jìn)行有效把握，以此提升對于該技術(shù)使用重要性的認(rèn)識，繼而可以在技術(shù)應(yīng)用中，在把握有色金屬資源礦山基本情況之下，選用最適合的技術(shù)完成礦山資源開采任務(wù)，促使資源產(chǎn)能率顯著提升，礦山企業(yè)可以獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。