冶金礦山采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢及科技發(fā)展戰(zhàn)略

葉雨雷

（江西省地礦資源勘查開發(fā)有限公司，江西 南昌 330030）

礦產(chǎn)資源是我國國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)性能源資源，對于國家戰(zhàn)略發(fā)展而言起到至關(guān)重要的安全保障作用，持續(xù)穩(wěn)定的礦業(yè)發(fā)展，能夠有效地保障我國國民經(jīng)濟的提升。所以隨著全球科學(xué)技術(shù)的日新月異，我國冶金礦山采礦技術(shù)也在不斷的尋求新的發(fā)展路徑，目前已經(jīng)獲得了巨大的成績，為我國基礎(chǔ)建設(shè)、工業(yè)發(fā)展、鋼鐵行業(yè)都做出了巨大的貢獻(xiàn)?？茖W(xué)技術(shù)是未來社會發(fā)展的重大引擎，是礦產(chǎn)資源有效利用的關(guān)鍵，我們必須不斷地吸收積累國內(nèi)外的采礦新技術(shù)、新經(jīng)驗，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，對傳統(tǒng)礦業(yè)進(jìn)行改革升級，從而進(jìn)一步的推動我國冶金礦產(chǎn)資源的開發(fā)使用[1]。

1 國內(nèi)外冶金礦山采礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)冶金礦山采礦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

其一，我國冶金礦產(chǎn)資源存在貧礦多、富礦少的問題，礦產(chǎn)資源缺乏問題嚴(yán)重，許多礦山為了獲得良好的經(jīng)濟效益，往往更傾向于采集富礦，放棄貧礦，造成的礦產(chǎn)資源的不合理開發(fā)和浪費。

其二，冶金礦山采礦技術(shù)發(fā)展不平衡。由于我國各個城市區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展水平不均衡，導(dǎo)致了礦業(yè)的發(fā)展水平也存在著極大的不平衡性。在經(jīng)濟發(fā)達(dá)的城市區(qū)域，采礦技術(shù)甚至已經(jīng)達(dá)到了國際的領(lǐng)先水平；而在欠發(fā)達(dá)地區(qū)，冶金礦山采礦技術(shù)和設(shè)備都非常落后，采礦效率極低，也導(dǎo)致了采礦貧化率的提升。

其三，資源利用率低于國際領(lǐng)先水平。對于資源的綜合利用和回收利用我國表現(xiàn)得較差，國外許多金屬綜合回收利用技術(shù)和水平都已經(jīng)獲得了顯著的成績，但是在我國行業(yè)內(nèi)卻普遍缺乏對于資源綜合利用和回收的重視，從而導(dǎo)致了資源的浪費。

其四，冶金礦山地下開采引起地面坍塌。在進(jìn)行冶金礦山開采過程中，導(dǎo)致了對地形地貌的嚴(yán)重破壞，土地資源被占用，地下水資源被破壞，礦山的開發(fā)與周邊的地質(zhì)環(huán)境出現(xiàn)了嚴(yán)重的矛盾，從而引起了礦山環(huán)境的惡化，當(dāng)出現(xiàn)地面坍塌的問題時，往往會造成較為嚴(yán)重的經(jīng)濟財產(chǎn)損失[2]。

1.2 外國冶金礦山采礦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

其一，露天礦開采工藝先進(jìn)，運輸方式多樣高效。國內(nèi)外露天礦開采工藝，國內(nèi)外進(jìn)展大致相同，但是國外相關(guān)的工藝將表現(xiàn)的更為先進(jìn)，利用組合臺階開采和分期開采、分區(qū)開采等技術(shù)有效地縮短了建設(shè)的周期，提高了開采的經(jīng)濟效益。而且，在國外一些地區(qū)也采用了采礦工藝連續(xù)化或半連續(xù)化方式，隨著露天礦開采向深部發(fā)展，該工藝的表現(xiàn)越發(fā)優(yōu)異，國外積極研究了管道輸送技術(shù)以及集裝箱運輸技術(shù)，使連續(xù)運輸工藝在資源運輸上得到了進(jìn)一步的保障。

其二，地下礦采礦方法大型化，采礦作業(yè)更高效。國外許多金屬礦山主要采用的采礦方法為崩落法、空場法和填充法。崩落法會實現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)逐漸大型化，而設(shè)備大型化和結(jié)構(gòu)參數(shù)大型化將為生產(chǎn)效率的提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。隨著礦山設(shè)備的發(fā)展變化，國外許多開采設(shè)備也體現(xiàn)出了向大型化和智能化的發(fā)展趨勢，導(dǎo)致了空場法和填充法也向著更為高的階段發(fā)展。

其三，低廢甚至無廢的開采技術(shù)普及。低廢甚至無廢的開采技術(shù)能夠極大限度的降低在進(jìn)行冶金礦山開采過程中廢物的產(chǎn)出量，或者使廢物得到循環(huán)利用，從而降低資源的浪費。采礦無廢料工藝技術(shù)已經(jīng)在加拿大、美國和德國等發(fā)達(dá)國家得到了普遍的應(yīng)用，該技術(shù)實現(xiàn)了礦石運輸費用的節(jié)約和尾礦返回到井下采空區(qū)的填充費用的節(jié)約，同時也能夠有效的凈化地表環(huán)境。目前我國也在積極向這一方向發(fā)展。

1.3 部分國內(nèi)先進(jìn)大型設(shè)備技術(shù)分析

表1 露天礦所用大型設(shè)備

表2 地下礦所用大型設(shè)備

2 冶金礦山采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢及科技發(fā)展戰(zhàn)略

2.1 更加精細(xì)的開采水平

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的助推下，會導(dǎo)致我國各行各業(yè)的社會分工越發(fā)精細(xì)，專業(yè)化程度不斷提升，對于冶金礦山采礦技術(shù)而言，也將面臨精細(xì)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。尤其是露天礦的間隙開采，精細(xì)化開采能夠有效的改善露天采礦環(huán)境、破壞問題，使礦巖運輸工作量、邊坡開挖量和維護的工作量等都得到有效的降低，從而更好的實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益和社會效益[3]。

2.2 大規(guī)模采礦相關(guān)技術(shù)將得到不斷研發(fā)提升

作為大規(guī)模采礦技術(shù)的核心，大直徑深孔崩礦技術(shù)將得到進(jìn)一步的提高。相關(guān)的分段崩落法、分段空長法、VCR 法等都屬于大規(guī)模開采的相關(guān)技術(shù)，在未來會得到進(jìn)一步的提高和應(yīng)用。我國金屬礦山采礦技術(shù)的發(fā)展將主要表現(xiàn)在無軌出礦的高階段自然崩落法和高分段大間距無底柱分段崩落法，隨著技術(shù)水平的提升，將不斷的提高采礦的經(jīng)濟效益、降低成本、提高采礦強度，相關(guān)的工作流程也會得到有效的簡化，將真正的踐行機械化和自動化的開采理念[4]。

2.3 針對資源較差的礦床采礦技術(shù)發(fā)展

由于我國礦產(chǎn)資源的貧礦較多，針對這些資源較差的礦床，運用傳統(tǒng)的采礦技術(shù)往往難以實現(xiàn)有效的經(jīng)濟效益，會導(dǎo)致采礦成本提升，采礦難度增加。但是為了進(jìn)一步的提高資源的利用率，我國將逐漸的攻堅克難，發(fā)展相關(guān)采礦技術(shù)，解決貧礦問題。目前來看溶浸采礦技術(shù)也許會獲得良好的效果，溶浸采礦技術(shù)是通過將選、采、冶技術(shù)相結(jié)合，將地下提取的金屬直接進(jìn)行開采和利用，從而實現(xiàn)了較好的回收水平，提高了我國地下礦產(chǎn)資源的利用能力。

2.4 無廢料開采技術(shù)的研發(fā)

行業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了無廢開采相關(guān)技術(shù)，其優(yōu)秀的節(jié)能減排效果已經(jīng)獲得了世界各地的廣泛認(rèn)可。隨著環(huán)境友好型的政策發(fā)展，我國將進(jìn)一步的提高無廢開采相管技術(shù)，從而最大限度的減少開采過程中廢物的產(chǎn)出和排放，提高資源的利用能力。減輕礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中對于環(huán)境的負(fù)面影響，無廢開采技術(shù)將成為我國未來礦產(chǎn)開采研發(fā)的重要課題之一。

2.5 無人化智能采礦技術(shù)的發(fā)展

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，促使了信息技術(shù)的普及運用，對于冶金礦山開采而言也帶來了全新的發(fā)展變化。我國許多重點領(lǐng)域的金屬礦山已經(jīng)逐漸運用了半自動智能操控技術(shù)，作為一種緩沖的技術(shù)手段已經(jīng)為我國的冶金礦山開采工作帶來了顯著的便利和成本的節(jié)約，而這也將為未來進(jìn)一步發(fā)展無人化智能開采技術(shù)奠定堅實的基礎(chǔ)。而在智能采礦技術(shù)發(fā)展上，主要是指通過利用信息采集、收集、處理和傳輸?shù)确绞?，將勘探、開采、生產(chǎn)、運輸?shù)冗M(jìn)行相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)機械化自動控制，所涉及的領(lǐng)域?qū)⒎浅V泛，需要各個學(xué)科的技術(shù)參與，比如地理地質(zhì)學(xué)、信息技術(shù)學(xué)、現(xiàn)代采礦學(xué)等等，未來隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步加強，以及我國5G 技術(shù)的推廣運用，相信我國智能采礦技術(shù)的發(fā)展會邁向更高的階梯[5，6]。

3 結(jié)語

總體而言，目前我國的冶金礦山采礦技術(shù)已經(jīng)相較于上個世紀(jì)有了顯著發(fā)展進(jìn)步，許多領(lǐng)域上甚至達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，但是我們?nèi)匀粦?yīng)該看到，這其中還是存在著諸多差距，并且主要體現(xiàn)在技術(shù)設(shè)備方面，已經(jīng)在很大程度上制約著我國冶金礦山采礦行業(yè)的進(jìn)步。所以，為了縮小差距，提高我國冶金礦山采礦技術(shù)能力，一方面我們要積極采納、引進(jìn)外來技術(shù)手段，并結(jié)合我國實際進(jìn)行自主技術(shù)研發(fā)，促進(jìn)我國礦山設(shè)備的進(jìn)步；另一方面，要提高對于科技的重視，加強創(chuàng)新建設(shè)，堅持技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和制度創(chuàng)新，堅持科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，推動我國冶金礦山采礦的科技進(jìn)步，迎合未來發(fā)展趨勢，實現(xiàn)我國冶金礦山行業(yè)的跨越式發(fā)展。