淺談采礦技術的發(fā)展與采礦自動化技術

宋 亮

（山東魯泰控股集團有限公司鹿洼煤礦，山東 濟寧 272350）

最近幾年，礦石產(chǎn)業(yè)的發(fā)展遇到很多的問題，成本不斷增加，價格不斷上漲，很多人擔心不可再生的礦石資源是否枯竭，為了應對難題，全世界都在積極開發(fā)新型的、自動化的采礦技術，以求改變現(xiàn)狀，獲得更多更大的生產(chǎn)效益。采礦自動化技術的發(fā)展也給工作人員提出了更高的要求，他們必須要提升自身的素質(zhì)，學習采礦理論，適應高新技術，為采礦事業(yè)的發(fā)展做出貢獻。

1 采礦技術的發(fā)展

礦石產(chǎn)業(yè)是推動國家經(jīng)濟快速發(fā)展的一種強有力的途徑，一個國家的綜合國力是否強大，除了要看國防水平以外，也要看礦產(chǎn)資源的利用情況，因為礦產(chǎn)資源的開采發(fā)展水平受到國家的工業(yè)發(fā)展水平的制約。近年來，我國的經(jīng)濟高速增長，人們對礦石的需求量越來越大，我國的采礦技術也越來越進步，積極探尋新的開采技術。

（1）自然支撐采礦法的發(fā)展。自然支撐采礦法一般稱為空場采礦法，是無需借助人工打造的支撐柱，而是利用周圍山石本身來支撐進行采礦的方法。使用自然支撐采礦法必須要對周圍的巖石進行檢測，保證其穩(wěn)固堅韌，不會發(fā)生崩塌。空場采礦法的優(yōu)點是開采的礦石比較多，消耗的能源比較少，生產(chǎn)效率比較高，比其他方法的通風效果要好。但是在開采過程中，由于頂板發(fā)生變形，直接頂與老頂分離，容易發(fā)生“冒頂”現(xiàn)象[1]。因此，在采用自然支撐采礦法時，要注意檢測圍巖的穩(wěn)定性，增加適量的支撐。國外在開采礦石的過程中，一半以上的國家選擇使用空場采礦法，有些國家對這種方法進行了改造，創(chuàng)新出階段性出礦的空場采礦法、深孔的空場采礦法以及VCR法等。我國在20世紀試驗了將崩礦技術融入到空場采礦法之中，在大面積的采礦場采用崩礦技術，有利于獲得更多的礦石，大大提高了采礦的速度，降低采礦的成本消耗。

（2）充填采礦法的發(fā)展。充填采礦法是為了支撐采礦場周圍的巖石，防止出現(xiàn)承受較大載荷的巖體應力過高，發(fā)生嚴重形變進而出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象，導致礦井坍塌，采用充填料來填補大片空缺的區(qū)域，減小巖石承受的應力的一種采礦技術。這種方法適用于礦場周圍的巖石穩(wěn)定性不夠，用以支撐采礦區(qū)，減少地表塌陷出現(xiàn)的概率，保護礦井。我國在很早之前就已經(jīng)開始使用充填采礦法，使用最多的是干式充填。在20世紀末，我國開始慢慢引進了新的充填方法，包括尾砂膠結(jié)充填、水泥充填等，最近幾年，隨著采礦技術的發(fā)展，我國又引進了更為先進的充填采礦技術，包括全尾砂膏體泵送充填技術、全尾砂高水固化膠結(jié)填充技術等[2]。通過對這些技術的應用和改良，我國慢慢從被動引進采礦技術，轉(zhuǎn)為主動研究，并且一些采礦技術也正在向世界高端技術行列靠攏。

（3）崩落采礦法的發(fā)展。崩落采礦法是用在開采過程中掉落的巖石或者是人工開鑿的巖石來充填空缺區(qū)域，來調(diào)控地面壓力，減少其承受的載荷應力的一種采礦技術。崩落法是從上面開始向下崩落，采礦方式簡單，速度快，但要注意地表坍塌的條件，檢測周圍地表巖石的硬度。這種方法一般用在開采一些礦石品質(zhì)不高的礦區(qū)，提高生產(chǎn)效率。崩落采礦法憑著采礦速度高效快捷，礦井的安全性能也比較高的優(yōu)勢，在世界范圍內(nèi)的采礦工作中都得到了廣泛地應用。我國引進崩落采礦法已經(jīng)有很多年，由于采礦技術人員的不斷改進，崩礦的參數(shù)正在慢慢增加，參數(shù)越大，一次性崩落的礦石就越多，采礦的生產(chǎn)效率也就越高，成本損耗下降，安全性能提升，從而獲得更大的生產(chǎn)效益。我國目前崩礦法的最大結(jié)構(gòu)參數(shù)是20m×20m。

2 采礦自動化技術的發(fā)展

在礦石的開采過程中，一些空間位置比較狹小，人工開采存在一定困難，還有一部分礦石承受應力較高的危險地方，都需要的自動化的機器來運作，以保障采礦人員的安全，并向著遠程操控無人機器，實現(xiàn)智能采礦的方向邁進。

（1）自動化鑿巖技術的發(fā)展。自動化鑿巖技術最開始是在視線范圍以內(nèi)，控制機器進行鑿巖作業(yè)，慢慢發(fā)展到控制機器到礦井內(nèi)的硐室作業(yè)，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到人站在地面上，遠程遙控機器進入礦井自動進行鑿巖作業(yè)。一般情況下機器可以自動化進行一個循環(huán)工作面的鑿巖作業(yè)，或者是自動完成一排深孔鑿巖，大大節(jié)省了人力和物力的損耗，但是礦井內(nèi)機器的維護仍然需要技術人員親自動手進行維修。

（2）局部遙控作業(yè)的發(fā)展。局部遙控是說不讓機器完全自動化作業(yè)，而是操作人員也參與其中，完成一部分作業(yè)工作。操作人員在地面上遠程遙控鏟車進入比較危險的開礦區(qū)承裝礦石，裝完之后，控制鏟車開出礦區(qū)，開到自己面前。然后操作人員進入駕駛室，親自把鏟車開到卸載貨物的地方，將礦石全部卸載下來，然后將鏟車開回，下車，繼續(xù)遙控鏟車進入礦區(qū)裝載礦石。這個過程中有效避免了人員進入危險地帶，降低了危險系數(shù)，但是如果操作不當，依然存在發(fā)生意外的可能。

（3）采礦自動化技術的應用情況。露天開采時所用的鏟車運輸不再是人工操作，而是完整的自動化流程，一部分比較大型的機車和電鏟也實現(xiàn)了自動化作業(yè)。在一些發(fā)達國家，地下礦山的開采也實現(xiàn)了自動化，由一名操作人員，遠程操控幾臺鏟車同時進行地下鑿巖作業(yè)。我國的地下采礦技術也在向著自動化發(fā)展，遠程遙控微型的鏟車進入地下礦井作業(yè)，在不久的將來，也許會實現(xiàn)礦井下的作業(yè)完全由機器自動化完成。

3 我國采礦技術及自動化技術的未來發(fā)展趨勢

我國的采礦技術已經(jīng)在最近幾年快速發(fā)展起來，一些采礦技術的引進和創(chuàng)新已經(jīng)取得了顯著的進步，但是整體的技術水平與世界高端技術相比，仍然還有很長的路要走。如礦山的開采規(guī)模不夠大、生產(chǎn)效率比較低、開采裝備比較陳舊落后等有待改進的地方。未來礦山的開采需要符合環(huán)保標準，向著機械化開采、原地溶浸開采、深海開采、深井水壓開采等方向發(fā)展。機械化開采有利于解決由裝備老套引起的生產(chǎn)效率低下的問題；為了響應環(huán)保的號召，符合環(huán)保的標準，保護所開采礦山周圍的環(huán)境，減少污染，采用直接在原有的礦山內(nèi)采取溶浸采礦的方法代替原來的爆破采礦法；陸地的礦產(chǎn)資源日漸趨于衰竭，未來將逐步開發(fā)海底的礦產(chǎn)資源，以緩解資源短缺的問題。

4 結(jié)語

隨著全世界工業(yè)化現(xiàn)代化進程的步伐加快，人們對于金屬礦產(chǎn)資源的需求也越來越大，開采礦石的總量也越來越多，人們開始尋求越來越先進的采礦技術，用以大規(guī)模開采。我國也應該不斷學習發(fā)達國家高端的采礦技術，改進生產(chǎn)設備，改變被動落后的局面，同時注意采礦的環(huán)保問題，使采礦產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。