有色金屬礦山深井采礦技術(shù)研究

張道長(zhǎng)

（浙江建輝礦建有限公司，浙江 溫州 310030）

有色金屬在經(jīng)濟(jì)科技不斷發(fā)展中起到非常關(guān)鍵的作用，需要重視對(duì)有色金屬的高效開采，并注重開采技術(shù)的革新。有色金屬的社會(huì)需求不斷增多，開采的深度也是在不斷增加，這給采礦工作帶來諸多的難題，特別是深井采礦，國(guó)內(nèi)的深井采礦與發(fā)達(dá)國(guó)家是有一定差距的，因此相關(guān)部門需要重視對(duì)深井采礦的開發(fā)和探索，解決深井采礦的諸多問題。

1 研究深井采礦技術(shù)的必要性

深井采礦的運(yùn)用是因?yàn)橛猩饘俚臏\層礦床已經(jīng)逐漸被開采完，經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對(duì)高新技術(shù)的創(chuàng)新不斷加強(qiáng)，在技術(shù)的開發(fā)中有色金屬是非常重要的材料，面臨著需求量不斷增大的問題。現(xiàn)階段淺層的有色金屬基本上被開采完，那么要想實(shí)現(xiàn)對(duì)有色金屬的進(jìn)一步開采，就需要采用深井采礦，而在深井采礦中，遇到高溫以及高地應(yīng)力的問題，給深井采礦帶來了很多難題，比如深井采礦中遇到巖爆，就會(huì)對(duì)人員生命以及機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重威脅，降低深井采礦的效率。現(xiàn)階段需要找到解決深井采礦難題的對(duì)策，否則就會(huì)對(duì)深井采礦的順利開展造成嚴(yán)重影響，也會(huì)限制國(guó)內(nèi)深井采礦的技術(shù)革新，對(duì)有色金屬開采的可持續(xù)發(fā)展也是會(huì)造成嚴(yán)重影響。為了促進(jìn)高新技術(shù)的不斷開發(fā)，提升深井采礦的效率以及技術(shù)水平[1]。保證深井采礦的人員安全以及設(shè)備安全，要加強(qiáng)對(duì)深井采礦的技術(shù)革新。

2 有色金屬礦山采礦技術(shù)的種類

（1）連續(xù)采礦技術(shù)。其中涉及到振動(dòng)機(jī)組的強(qiáng)化開采、原礦車架帶式輸送機(jī)。作為主體進(jìn)行深井采礦，和無間柱深井采礦技術(shù)。

（2）膠結(jié)充填采礦技術(shù)、充填技術(shù)以及回采技術(shù)不斷更新，充填采礦可以運(yùn)用膠結(jié)充填的方式，對(duì)該技術(shù)不斷展開應(yīng)用，因?yàn)榈V井的條件是有一定差異的，其中有盤區(qū)高分層以及高階大直徑、分段充填等不同的技術(shù)分類。

（3）固體廢料充填技術(shù)。在深井采礦的實(shí)際開展中，會(huì)產(chǎn)生一些廢石以及尾砂等固體廢料，這些固體廢料也是可以利用起來的，讓廢物實(shí)現(xiàn)資源化，降低廢物的排放。

（4）原地溶侵采礦技術(shù)。經(jīng)過不斷試驗(yàn)以及研究，該技術(shù)開始變得成熟起來，在深井采礦中不斷得到應(yīng)用。

（5）深井采礦技術(shù)。深井采礦的實(shí)現(xiàn)條件，是借助工程和技術(shù)，對(duì)原本的開采條件和技術(shù)進(jìn)行更新，創(chuàng)造出更好的開采條件，研發(fā)出更加有效的開采技術(shù)。比如鋼纖維砼支護(hù)以及高地應(yīng)力卸荷，這樣都是可以為深井采礦的開展提供更加有利的條件，讓深井采礦提升效率。

3 國(guó)內(nèi)外采礦技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)的深井采礦技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家是有一定差距的，最早開始在“九五”時(shí)期。對(duì)采礦工藝以及巖爆的規(guī)律展開研究，這個(gè)階段研究的重點(diǎn)，是對(duì)采礦技術(shù)進(jìn)行探索，預(yù)報(bào)并防止有幾率出現(xiàn)的災(zāi)害。此外是工作人員非常重視集成深井采礦，對(duì)深井采礦不斷改進(jìn)以及完善，讓集成深井采礦可以滿足相關(guān)礦產(chǎn)的要求。國(guó)內(nèi)各地區(qū)的深井采礦發(fā)展并不均衡，經(jīng)過幾十年的不斷研究，淺層資源的開采技術(shù)成熟。600米～800米的淺層開采有著一定高度機(jī)械化水平以及綜合開采能力。但是多數(shù)的礦山面臨著深井采礦的初期階段，在保證對(duì)地下資源進(jìn)行高效回收的基礎(chǔ)上，只關(guān)注大規(guī)模進(jìn)行資源開采，忽視了復(fù)雜深井采礦。深井采礦有著高溫以及高地應(yīng)力的限制，現(xiàn)有的采礦技術(shù)無法滿足深井采礦的要求。需要展開長(zhǎng)期的探索和研究，才能滿足深井采礦的相關(guān)要求。因此需要對(duì)深井采礦不斷加強(qiáng)研究，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)展開分析，一些南非國(guó)家在深井采礦方面進(jìn)展非常迅速，開采的深度可以達(dá)到2000米。但需原巖溫度50℃～80℃，原巖應(yīng)力40兆帕～100兆帕，才能對(duì)相關(guān)技術(shù)展開應(yīng)用。解決這個(gè)問題，主要的措施對(duì)研究出采礦方法，確定好開采的順序，并改善回采的結(jié)構(gòu)，引進(jìn)適合的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以在深井采礦中展開實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)巖爆做好預(yù)報(bào)。

4 有色金屬礦山深井采礦技術(shù)研究

4.1 礦山深部開采條件重構(gòu)理論和技術(shù)

（1）高溫礦井排熱通氣技術(shù)。該技術(shù)是依據(jù)巖石以及空氣的熱交換原理，和復(fù)雜通風(fēng)條件下，對(duì)通風(fēng)環(huán)境展開分析，以及借助網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井上部調(diào)熱機(jī)能的充分利用，保證從井上以及井下的作業(yè)，可以保證空氣的溫度達(dá)到最低的程度。

（2）高地應(yīng)力卸荷技術(shù)。在礦山回采的開展中，借助采場(chǎng)局部弱化，設(shè)置好礦山回采的科學(xué)順序，可以對(duì)巖石應(yīng)力的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，這樣向深部轉(zhuǎn)移應(yīng)力比較集中的位置。為保證該技術(shù)的合理應(yīng)用，取得良好的效果，讓承受荷載的巖石在三向應(yīng)力的狀態(tài)下，可以增強(qiáng)巖石的整體強(qiáng)度以及承受能力，避免外力對(duì)巖體造成破壞，從而讓巖層的荷載以及應(yīng)力更加集中，借助巖石本身的承受力，對(duì)這些應(yīng)力進(jìn)行承擔(dān)。

（3）鋼纖維砼支護(hù)技術(shù)。鋼纖維砼支護(hù)可以防止砼結(jié)構(gòu)的裂縫擴(kuò)張，并強(qiáng)化砼結(jié)構(gòu)后基體的韌性以及耐久性，從而降低開采中的高地應(yīng)力下，出現(xiàn)巖爆的可能性。

4.2 礦山的安全保障技術(shù)

在深井采礦中，安全保障是至關(guān)重要的，對(duì)深井采礦采取合理的安全保障，其中涉及到地壓威震的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及震源定位，以及巖爆傾向性的因素評(píng)判，在深井采礦時(shí)要借助先進(jìn)的技術(shù)，在安全保障方面加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用。

5 技術(shù)問題及解決策略

（1）深井采礦中巖爆等地質(zhì)問題及解決策略。礦井巖爆是在開采中非常嚴(yán)重的事故，對(duì)礦井巖爆進(jìn)行預(yù)測(cè)以及控制也是國(guó)內(nèi)外礦山開采中的難題，半個(gè)世紀(jì)內(nèi)國(guó)內(nèi)外的諸多科研人員，不斷研究礦井巖爆的問題，在巖石破裂時(shí)進(jìn)行很多工作。礦井巖爆是有一定隨機(jī)性以及突發(fā)性的，現(xiàn)階段對(duì)礦井巖爆的研究，還無法滿足安全開采的需求。但是對(duì)于礦井巖爆，現(xiàn)在也有很多預(yù)測(cè)以及控制的方法。

結(jié)合礦體構(gòu)造和原巖石應(yīng)力的基本分布，作業(yè)人員要注意開采順序的合理性，合理布置采場(chǎng)，減少能量的貯存。對(duì)礦井的能量釋放進(jìn)行科學(xué)控制，在開采時(shí)要運(yùn)用回采的方式，以小斷面為切入點(diǎn)進(jìn)行開采，對(duì)可能發(fā)生礦井巖爆的位置，可以用松動(dòng)爆破的方法，或者超前支護(hù)的方式，對(duì)礦井巖爆進(jìn)行防護(hù)。借助先進(jìn)的檢測(cè)科技，運(yùn)用專業(yè)化的科研人員，建立礦井巖爆的檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)地應(yīng)力的規(guī)律進(jìn)行研究，從而采用合理的礦井巖爆保護(hù)措施。

（2）深井采礦中通風(fēng)問題及解決策略。深井采礦不斷向縱深方向發(fā)展，規(guī)模擴(kuò)大，生產(chǎn)布局會(huì)不斷變化，這種情況下就需要對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)做出適當(dāng)?shù)母淖?，讓通風(fēng)系統(tǒng)保持良好的效果，為井下的工作人員提供更好的作業(yè)環(huán)境。通常情況下深井采礦的通風(fēng)系統(tǒng)，主要問題是風(fēng)機(jī)的配置效率有待提升，進(jìn)風(fēng)量小以及風(fēng)流調(diào)整被破壞等問題。因?yàn)樯罹傻V的地質(zhì)條件是有所區(qū)別的，這種情況下所采用的開采方式是不同的，深井采礦通風(fēng)系統(tǒng)也要考慮到各方面的因素，采取合理的優(yōu)化方法?？梢詫?duì)深井采礦的風(fēng)量需求進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，這是對(duì)深井采礦的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)，結(jié)合生產(chǎn)情況，考慮到整個(gè)深井的通風(fēng)需求，計(jì)算出總需風(fēng)量。然后結(jié)合作業(yè)點(diǎn)的設(shè)置，將風(fēng)量分配給各個(gè)作業(yè)段，結(jié)合需風(fēng)量，設(shè)置風(fēng)扇設(shè)備，避免漏風(fēng)。

6 深井采礦技術(shù)研究的意義和方向

深井采礦是現(xiàn)階段有色金屬開采面臨的主要問題，對(duì)深井采礦展開應(yīng)用，要遇到高溫和高壓的情況，對(duì)深井采礦的順利開展造成影響，若是在深井采礦中出現(xiàn)巖爆，就會(huì)對(duì)作業(yè)人員的生命造成威脅，降低深井采礦的效率。需要強(qiáng)化深井采礦的技術(shù)，解決各類問題，保證深井采礦的順利開展，讓有色金屬的開采更加安全和高效。隨著深井采礦的深度不斷增加，主要的研究趨勢(shì)，一方面是要對(duì)深井采礦地壓特點(diǎn)展開分析，掌握深井采礦會(huì)遇到的地壓特征，然后用合理的方法，對(duì)高應(yīng)力部分地壓展開控制，避免出現(xiàn)巖爆。另一方面是要不斷改善通風(fēng)系統(tǒng)，運(yùn)用循環(huán)通風(fēng)的技術(shù)，深入預(yù)防深井熱害。

7 結(jié)論

總之，深井采礦是現(xiàn)階段有色金屬實(shí)際開采遇到的主要問題，淺層的有色金屬基本被開采完，而深井采礦面臨的環(huán)境更加復(fù)雜，開采的難度更高，這種情況下需要對(duì)深井采礦進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)綜合性采礦技術(shù)的開發(fā)。