金屬礦山井下開采采礦方法研究

摘 要：金屬礦山井下采礦工作主要是持續(xù)采礦技術(shù)。中國在金屬礦山井下持續(xù)采礦方面已經(jīng)幾乎達(dá)到和處在全球先進(jìn)水平，初步實現(xiàn)了井下操作的智能化、機(jī)械化、持續(xù)化。文章介紹了金屬礦山井下采礦的現(xiàn)狀，然后詳細(xì)闡述了常見的金屬礦山井下采礦方法，并制定出了科學(xué)的管理策略，以期可以為業(yè)界帶來一定借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：金屬礦山;井下開采;采礦方法

中圖分類號：TD853 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0149-02

0 引言

金屬礦山是人民生存及發(fā)展期間比較重要的部分，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計表明，金屬礦山在礦產(chǎn)資源方面占有較大比重，促使我國市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，對資源需求量日益增加，所以，國家在開采金屬礦產(chǎn)時，采礦力度很大，如此就對金屬礦山采礦技術(shù)提出了較高要求。

1 金屬礦山采礦現(xiàn)狀

21世紀(jì)背景下，隨著科技水平的不斷提高，在井下連續(xù)采礦技術(shù)探究方面獲取了顯著成果，多項井下連續(xù)采礦方法已經(jīng)用于金屬礦山內(nèi)。與世界先進(jìn)國家比較，依舊有明顯差別。當(dāng)前，金屬礦山采礦過程還有許多問題急需處理，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1優(yōu)質(zhì)礦源較少

當(dāng)前，針對國家金屬礦山采礦的實際情況來說，國內(nèi)資源較為豐富的金屬礦源很少，而且中型金屬礦在國家礦產(chǎn)資源方面占有的比重很大，小型金屬礦源總量很多，而比較大型的金屬礦源總量很少，很多礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)一般只重視本身在采礦期間可以獲得的利潤，這種情況的出現(xiàn)，極易導(dǎo)致國家礦產(chǎn)資源耗費(fèi)，而且導(dǎo)致資源能源消耗情況比較明顯。

1.2采礦技術(shù)不先進(jìn)

中國地域十分遼闊，各個區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r都不一樣，而且在經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，其外界條件有明顯差別，在礦業(yè)發(fā)展期間，也有明顯不同。礦產(chǎn)資源較為豐富的地區(qū)，采礦技術(shù)較為成熟。據(jù)了解，在我國偏遠(yuǎn)區(qū)域采礦技術(shù)不先進(jìn)，而這些區(qū)域采礦過程成本較高，且效率偏低，礦產(chǎn)單位在該階段可以獲取的利潤很少。

1.3對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重破壞

在地下采礦時，其操作不合理或是受外界環(huán)境干擾易引起坍塌問題，而且還會導(dǎo)致地形變化，造成礦山在繼續(xù)開采時產(chǎn)生礦山資源耗費(fèi)問題。環(huán)境污染容度存在一定界限，于金屬礦山采礦期間，若對其長遠(yuǎn)發(fā)展的規(guī)律無法提供較大的支撐，將會使之受到嚴(yán)重影響，期間會產(chǎn)生較大的大自然反噬現(xiàn)象，對于社會的發(fā)展造成阻礙。

2常見的金屬礦山井下采礦方法

采礦方法主要指怎樣采取安全、經(jīng)濟(jì)的方式將處在礦塊、礦柱和礦房中的礦石開挖出來的手段，主要涉及對礦塊的采準(zhǔn)切割、礦石回采和對采礦區(qū)的處置等方方面面的工作。根據(jù)回采礦石過程對采場地壓的控制方法差異，金屬和非金屬礦山井下采礦方式主要包含以下幾種。

2.1充填開采

在金屬礦山采礦持續(xù)進(jìn)行的基礎(chǔ)上，原來采空區(qū)將極易產(chǎn)生圍巖崩落情況。對此，要求采取充填法把填充料充進(jìn)采空區(qū)，用作支持采空區(qū)避免出現(xiàn)崩落。其是保證礦山安全順利工作的關(guān)鍵舉措。在開挖稀缺礦體，但圍巖并不可靠的礦山時，充填開采是一種較好的方法。充填開采一般用在開采條件很復(fù)雜的地方，如容易受到交通、火災(zāi)以及水源干擾的狀態(tài)下，都能夠采取這種方法。充填開采可以大幅度提高金屬礦山井下采礦的安全性，另外這種采礦方法針對環(huán)境污染很小。按照填充料和填充料運(yùn)輸方式差異，通常把充填開采分成三種形式。第一種形式是干式充填，是指把砂石材料通過風(fēng)力運(yùn)送或者機(jī)械運(yùn)送帶形式送進(jìn)礦區(qū)，該種方法常用在不發(fā)達(dá)地區(qū)。但是，在開采技術(shù)越來越先進(jìn)的如今，這種開采方法顯得比較落后且非常復(fù)雜，操作成本很高，促使人們在近幾年已經(jīng)不再選擇這種方法。第二種形式是水力充填，是指把水和填充料充分拌合制成沙漿，然后用泵壓把砂漿填充料送進(jìn)采空區(qū)，在填充料固結(jié)后就能夠給采空區(qū)提供比較堅硬的載體。第三種形式是膠結(jié)充填，指把水泥、石灰、砂子以及碎石混合在一起，然后用管道把混合物送進(jìn)采空區(qū)。膠結(jié)充填不但流程簡便，而且工作迅速，因此是當(dāng)前礦產(chǎn)開發(fā)企業(yè)最常使用的方法。

2.2空場開采

空場開采方法指回采時，把采場分成兩部分逐一開采。先采礦的部分是礦房，另外一個部分是礦柱。該種開采方法按照礦塊、礦壁的構(gòu)造差別和回采操作的特征，能夠分成房柱開采、階段性開采、全面開采。這種開采方法最大的特征就是回采礦房存在的空場并沒有及時處置，而是利用這個空場展開出礦、回采作業(yè)。在完成礦房開采后，按照礦房的采礦順序，在空場展開礦柱回采作業(yè)?？請龅V柱的布置形式和是否留設(shè)礦柱要按照礦巖性質(zhì)與采礦形式?jīng)Q定。通常情況下，這種開采方法只可以作用在圍巖和礦石比較穩(wěn)定的環(huán)境下，這種采礦方法允許開采區(qū)在特殊時間內(nèi)大面積暴露。值得注意的是，由于這種開采方法存在一定的危險性，所以安全處理要引起高度重視。首先，加強(qiáng)頂板控制。對開采中產(chǎn)生的頂板、圍巖、空間檢測和觀察，掌握以上內(nèi)容的移動、變形規(guī)律與變化狀況，便于在產(chǎn)生冒落前就提出科學(xué)的應(yīng)對預(yù)防措施，保證開采作業(yè)人員和設(shè)施安全[1]。其次，按照監(jiān)測信息、巖石力學(xué)、礦體地質(zhì)選擇爆破形式、回采順序減小冒落危害。另外，還要按照礦石品位大小、破碎帶部位、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、采場面積和結(jié)構(gòu)選取科學(xué)的巖柱和礦柱管理，以及地壓與頂板維護(hù)。最后，回采礦房時，禁止損壞頂板。在采取深孔爆破時，需要嚴(yán)格把控炮眼深度、方位，不能穿過暫不回采的礦柱。實際上，我國在常年發(fā)展過程早就可以熟練使用這種方法，我國對這種方法的理解和使用能力已十分成熟，因此具有比較大的使用范圍。

2.3深井開采法

在國內(nèi)淺層金屬礦山資源持續(xù)削減的狀態(tài)下，人們將在這種情況下逐步把金屬開采方向瞄向大地深處的部位。而在國內(nèi)礦山開采處理環(huán)節(jié)，一般會把深度處在1000m以上的礦山稱作深井。于金屬礦山井下采礦環(huán)節(jié)，其深井采礦是較為關(guān)鍵的部分，其采礦工作在實際開展中也有很大的難度，而且采礦時也比較困難，主要是因為這些礦山在正式開采時采礦難度很高，而且作業(yè)順序也比較復(fù)雜。而且，深井采礦時，在實際開采過程既要充分處理礦井高溫與高地壓等方面出現(xiàn)的問題，還要保證在礦山開采時嚴(yán)格控制開采場地地壓和運(yùn)輸問題等情況的出現(xiàn)。

2.4崩落開采

該種開采方法的使用旨在嚴(yán)格管理地壓。采取多種多樣的方法使圍巖崩落充填采空區(qū)，該種采礦方法大都用在礦體圍巖不穩(wěn)固、地面狀態(tài)比較穩(wěn)定的狀態(tài)下[2]。值得注意的是，在采取這種方案與開采方法前，需要制定規(guī)范詳細(xì)的計劃，在具體操作中，必須嚴(yán)格根據(jù)預(yù)期規(guī)劃步驟處理，防止出現(xiàn)安全事故。在圍巖崩落后，應(yīng)當(dāng)立即運(yùn)輸?shù)V石，把廢石填滿采空區(qū)。最后圍巖支護(hù)操作也要引起高度重視，如此方可保證金屬礦山采礦的正常開展。

另外，還有很多開采方法，比如留礦開采法等均是相對而言技術(shù)指標(biāo)較為顯著，收益很高的開采方法。在選取開采方法之前，開采方應(yīng)當(dāng)提前詳細(xì)調(diào)研開采技術(shù)條件與地質(zhì)環(huán)境，便于采取最恰當(dāng)?shù)牟傻V方法展開礦山開采，提升礦山回采效率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)利潤。

3 金屬礦山井下采礦管理策略

礦山開采形式包括露天開采與井下開采兩類。井下開采是經(jīng)過礦床的拓展、礦塊的采準(zhǔn)、切割與回采四個順序把礦石從井下采集出來的過程。近些年，我國井下采礦的金屬礦山不斷增加，井下開采的每個工序大致實現(xiàn)了從機(jī)械化操作替代人工操作，開采智能化水平明顯提升。

由此，在金屬礦山井下采礦管理過程中，首先，在開采時應(yīng)當(dāng)把采場作為其主要內(nèi)容進(jìn)行處理，為了可以有效提高采礦效率，就必須科學(xué)借鑒我國最先進(jìn)的科技和經(jīng)驗，而且，還要嚴(yán)格遵循相關(guān)工作步驟。其次，應(yīng)當(dāng)把策劃的采礦回收率和開采貧化率作為核心依據(jù)，而且還要科學(xué)分配采場的策劃內(nèi)容，科學(xué)劃分相應(yīng)的格局，按照安全法規(guī)要求進(jìn)行必要的處理[3]。最后，在采場的策劃設(shè)計過程中，具體實施以前應(yīng)當(dāng)全面采集礦產(chǎn)信息，主要涉及礦體賦存條件、工程地質(zhì)條件和施工條件等，而且采集到的相關(guān)內(nèi)容要求進(jìn)行仔細(xì)審核與內(nèi)容確定以后，才可以進(jìn)行充分使用處理，采場在規(guī)劃處理時，應(yīng)當(dāng)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等要求相一致。

金屬礦山井下開采管理階段，工作人員是非常關(guān)鍵的組成部分，在后續(xù)管理時，應(yīng)當(dāng)對數(shù)據(jù)測量與地質(zhì)勘察等負(fù)起責(zé)任的員工組織專業(yè)的培訓(xùn)，而且使之可以在這項工作中更為深入的了解作業(yè)現(xiàn)場，并且對開采數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性可以提供保證，促使開采質(zhì)量得到提升。此外，在開采指導(dǎo)過程中，其指令和工作分配所涉及的內(nèi)容可以達(dá)到更為精準(zhǔn)的程度。而且礦體條件產(chǎn)生變動時，有利于工作人員及時找到問題，使得相關(guān)部門可以及時解決，讓工作得以順利開展。

4 金屬礦山井下采礦今后的發(fā)展

國內(nèi)的金屬礦山井下采礦方法與原來相比盡管有了明顯的進(jìn)步，但要趕上且超過全球先進(jìn)水平還有很長的路要走，井下金屬礦山開采的大型化、信息化、持續(xù)化會是今后發(fā)展的重要趨勢[4]。在采礦技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上要兼顧社會價值與經(jīng)濟(jì)利益，研究并使用適合井下金屬礦山持續(xù)采礦的工藝，讓礦山采礦和周圍生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)。相關(guān)部分還要安排專家仔細(xì)探究礦、巖應(yīng)力，提高圍巖的穩(wěn)固性，由此提升井下采礦的安全性。同時還需加強(qiáng)對充填采礦工藝的推廣力度，而且堅持向建設(shè)綠色礦山的趨勢發(fā)展。

5 結(jié)語

金屬礦山井下開采資源本身就是非常關(guān)鍵的資源，金屬礦山資源對國家發(fā)展有較大作用，而且金屬礦山資源還可以滿足人類發(fā)展階段的基礎(chǔ)需求。此外，我國目前的金屬礦山采礦工作也逐步朝著大型化與智能化等趨勢演變，開采技術(shù)在實際使用時，也有連續(xù)化和半連續(xù)化等特點(diǎn)。在電子計算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，對礦山管理和生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，也是使得金屬礦山資源獲得充分使用的基本形式，在時間推移的同時，促使金屬采礦技術(shù)更為成熟，進(jìn)而使得開采效率不斷提高，讓國家獲得進(jìn)步及發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮華.礦山井下開采采礦方法分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（4）：92.

[2] 李建國.金屬礦山井下開采采礦技術(shù)[J].世界有色金屬，2018（5）：81-82.

[3] 宋金國.金屬礦山井下開采采礦方法分析[J].中國金屬通報，2018（4）：207+210.

[4] 王洪喜.金屬礦山井下開采采礦方法分析[J].世界有色金屬，2017（2）：143-144.

收稿日期：2020-02-26

作者簡介：陳旭（1989—），男，河南安陽人，大專，工程師，研究方向：采礦工程。