金屬礦山采礦技術(shù)與工藝的發(fā)展探討

喬德元，李之強

（西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司，西藏 拉薩 850200）

當前，我國金屬礦山開采方式分為兩個方面，一種是地上開采，一種是地下開采，兩者之間的比例約為1:4。地上開采與地下開采相比而言優(yōu)勢較大，地上空間開闊，有利于采礦工作的開展，且安全性相對較高，而地下開采金屬礦難度大，空間范圍窄，開采環(huán)境封閉，復雜度高，若開采技術(shù)使用不合理，則會給開采工作帶來不利的影響，因此，急需優(yōu)化現(xiàn)有開采技術(shù)和開創(chuàng)新的礦山開采技術(shù)，降低地下開采的難度和提高安全系數(shù)，確保采礦工作的順利開展。根據(jù)我國當前廣泛使用的幾種采礦的技術(shù)分析來看，若在適用的條件下進行合理使用，采礦的效果還較為理想，但隨環(huán)保和安全要求的不斷提高，現(xiàn)有技術(shù)已無法滿足相關(guān)要求。隨著科技的進一步發(fā)展，智能化、信息化、數(shù)字化的開采礦技術(shù)在金屬礦山開采中的逐步有效應(yīng)用，將極大的提升采礦工作的效率，為未來金屬礦山開采工作的順利開展奠定堅實的基礎(chǔ)[1]。

1 金屬礦山開采工作常見問題

1.1 優(yōu)質(zhì)金屬礦山資源稀缺

當前，我國各類礦產(chǎn)資源較為豐富，且分布廣泛，然而，在金屬礦山的實際開采過程中發(fā)現(xiàn)，我國的優(yōu)質(zhì)金屬礦產(chǎn)資源短缺，且我國小型金屬礦山數(shù)量巨大，中型金屬礦山的占比較大，大型金屬礦山占比小、數(shù)量少，且多數(shù)礦山開發(fā)企業(yè)不愿意開采小型礦山，多愿意花資金開采中大型礦山，因為中大型礦山資源的投資回報率高，這種采富棄貧的開發(fā)方式，導致我國金屬礦山資源的嚴重浪費。

1.2 金屬礦山開采技術(shù)較落后

我國地域遼闊、地大物博，區(qū)域之間差異巨大，金屬礦產(chǎn)資源差異大，且針對資源開發(fā)利用的技術(shù)也各不相同，對于金屬礦山資源較多的區(qū)域，其開采技術(shù)較為先進，可以與國際上接軌，而對于金屬礦山資源較少且經(jīng)濟發(fā)展較為落后的區(qū)域，其金屬礦山開采技術(shù)較為落后，開采成本高、效率低、利潤低，成為這些區(qū)域資源開發(fā)利用與技術(shù)發(fā)展的主要制約因素。

1.3 資源回收與再利用效率低

當前，我國針對開采后金屬礦的回收與再利用效率低，沒有對可再利用的礦物資源進行回收的習慣，也不重視，而國外發(fā)達國家已經(jīng)有對于這些資源的回收與再利用技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新，與發(fā)達國家相比，我國在資源回收與再利用方面還處于起始階段，差異巨大。

1.4 開采后對周邊環(huán)境影響較大

金屬礦山的的開采工作一般都會對其周邊環(huán)境造成一定程度上的影響，特別是針對地下開采工作的執(zhí)行，比較容易引發(fā)地形的破壞，造成地面塌陷等情況，導致周邊環(huán)境遭到嚴重破壞，若依然執(zhí)行無序、無規(guī)則的開發(fā)，導致環(huán)境被破壞和引起資源的浪費，這違背我國綠色可持續(xù)發(fā)展原則[2]。

2 常見的金屬礦山的開采工藝

2.1 空場采礦工藝

空場采礦技術(shù)這類采礦方法在我國應(yīng)用最早、最廣泛，在技術(shù)上也最成熟，工藝簡單，成本低，適用于礦體圍巖自身穩(wěn)固的礦體開采，采礦工作結(jié)束后，允許采空區(qū)在一定時間內(nèi)有較大的暴露面積，該方法留設(shè)大量的保護礦柱，一般情況對礦柱不再進行回收利用，損失率較大，隨著礦山資源的不斷開發(fā)利用，資源儲量不斷減少，礦產(chǎn)品價格逐步提高，空場法損失資源太多，資源回收利用率低，在大中型礦山應(yīng)用逐步減少，在一些小的礦山中仍有使用。隨著各種采礦技術(shù)的改革進步及國家對安全環(huán)保要求的控制，空場法和充填法結(jié)合的方法在大中型礦山開采中的應(yīng)用占比逐步增加，有效的提高了礦產(chǎn)資源的利用。

2.2 崩落采礦工藝

崩落采礦法是借助自然力崩落采場頂板和兩幫圍巖充填采空區(qū)，達到控制地壓消除危險的目的，相對空場法，崩落法克服了礦柱回收是危險性大、資源浪費多的缺點，但崩落法放礦是在圍巖下進行的，損失和貧化率都比較高，適用于礦體厚大、品位低、圍巖條件較好的礦體回采，生產(chǎn)能力較大，采礦成本較低。隨著環(huán)保問題和安全生產(chǎn)的日益重視，地表不允許陷落，該采礦方法逐步被淘汰，使用比重越來越小。

2.3 充填采礦工藝

該技術(shù)在我國金屬礦山開采中也較為常見，該技術(shù)包括干式、分級尾砂膠結(jié)、全尾砂膠結(jié)、碎石水泥漿膠結(jié)等多種充填方式，這些技術(shù)是隨著我國金屬礦山資源開發(fā)和利用的技術(shù)發(fā)展上逐步發(fā)展而來的，逐步取得重大進展。當前，我國充填采礦技術(shù)水平已經(jīng)與國際接軌，達到較為先進的的工藝技術(shù)水平。高水全尾砂速凝固化膠結(jié)充填、高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填這兩種新的工藝技術(shù)代表了我國充填采礦的最新、最先進研究技術(shù)，極大的改善了我國在該技術(shù)上的研究進展，提升我國利用該技術(shù)的采礦水平，實現(xiàn)高效采礦、安全采礦兩不誤。

2.4 原地溶浸采礦工藝

原地溶浸采礦技術(shù)是一種較為實用的綜合性技術(shù)，該技術(shù)將選礦、采礦與冶煉工藝結(jié)合，直接從選礦到金屬成分的提取一步到位，銅、金、銀等20 余種金屬礦床均適用此技術(shù)。該技術(shù)的突出優(yōu)勢是不需從地下取出礦石，因此，在其工藝過程中不會產(chǎn)生對環(huán)境有危害的尾砂或廢石等材料，具有較為突出的環(huán)保優(yōu)勢。其工藝一步到位，縮短了金屬從開采的時間周期，投資低，經(jīng)濟效益高，且使用范圍廣，有利的改善了采礦條件，節(jié)約了勞動力，并對采礦工的安全性得到有效的保證，優(yōu)勢明顯。

3 金屬礦山開采技術(shù)未來的發(fā)展方向

3.1 技術(shù)專業(yè)化

未來，隨著我國科技的發(fā)展，各技術(shù)領(lǐng)域的研究更加趨向?qū)I(yè)化的方向，金屬礦山的開采業(yè)不例外，金屬礦山開采技術(shù)專業(yè)化是表明在礦山開采中需要執(zhí)行統(tǒng)一的和標準的作業(yè)流程，避免隨意開采帶來的安全隱患，為礦山開采工作的順利開展奠定良好的基礎(chǔ)。針對當前金屬礦山的開采，需要從當前的開采技術(shù)中發(fā)現(xiàn)問題，通過對問題的分析，提出解決問題的方法，使開采技術(shù)體系走向標準化之路。

3.2 開采機械大型化與智能化

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，其在各行業(yè)得到充分的應(yīng)用，開采機械逐步朝著大型化、智能化、自動化的方向發(fā)展。以前，多數(shù)開采機械設(shè)備都采用普通的挖掘機等傳統(tǒng)機械設(shè)備技術(shù)，傳統(tǒng)的機械設(shè)備效率低，現(xiàn)機械設(shè)備逐步被大、新機械設(shè)備替代，加上工業(yè)智能化技術(shù)的發(fā)展，其在采礦行業(yè)中也得到了很好的應(yīng)用，機械智能化、自動化，極大的改善了我國采礦工作的效率。如利用局部區(qū)域遠程遙控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等于井下鑿巖臺車、鏟運機等大型設(shè)備，可以很好的實現(xiàn)開采設(shè)備的自動定位與遙控，可以安全高效實現(xiàn)采礦作業(yè)。機械智能化、自動化技術(shù)不斷發(fā)展，有利于清晰掌控整個開采工作的進展，有利于環(huán)境監(jiān)測工作的開展，采用機器人、無人機等技術(shù)裝備，充實未來采礦機械系統(tǒng)的隊伍，為科學采礦、高效采礦、安全采礦與平穩(wěn)采礦奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。因此，智能化與自動化是未來采礦技術(shù)發(fā)展的主方向，我國需要加強這方面的科研力度，更好的為礦山開采工作服務(wù)。

3.3 環(huán)保化

金屬采礦工作趨向環(huán)?；?，其主要是指在具體的采礦工作中，明確重視環(huán)保指標，確保采礦中的環(huán)保效益，使采礦過程對環(huán)境的影響降至最低，避免采礦完畢環(huán)境受到不可逆的破壞無法復原，資源不能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。采礦工作的環(huán)?；才c我國綠色經(jīng)濟發(fā)展的方向相適宜，且緊密聯(lián)系，因此，未來采礦企業(yè)必定會在該方向上得到極大的重視，確保采礦工作的有序開展。

3.4 數(shù)字化

未來，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各行業(yè)中的地位會越來越重要，利用大數(shù)據(jù)分析，可以為各項工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)，而金屬礦山開采業(yè)會趨向數(shù)字化的方向，成為發(fā)展的主流。數(shù)字化技術(shù)在金屬礦山開采中的應(yīng)用，有利于實現(xiàn)礦業(yè)行業(yè)發(fā)展信息化的方向，通過空間信息構(gòu)件的信息技術(shù)體系建設(shè)，有利于開采工作的信息化發(fā)展，支撐開采工作的順利開展。數(shù)字化技術(shù)是對各種礦業(yè)資源進行數(shù)字集合，構(gòu)建完整的數(shù)字信息化系統(tǒng)，這樣的數(shù)字信息化系統(tǒng)可以確保礦山的基礎(chǔ)信息、探測信息、最適合的采礦技術(shù)、礦石運輸技術(shù)與冶煉技術(shù)得到有效的指導，全程實現(xiàn)數(shù)字化管理控制，提升開采工作的完整性、一致性與控制力。

3.5 監(jiān)控技術(shù)

礦山開采需要綜合分析各種因素，包括地質(zhì)條件、氣候、地理位置等，因此，需要對各種因素進行監(jiān)測，從監(jiān)測反饋的數(shù)據(jù)來反應(yīng)礦山開采的難度和適合的開采技術(shù)，目前，各種監(jiān)測類儀器的開發(fā)與應(yīng)用很好的解決了這些問題，包括環(huán)境探測儀、溫度監(jiān)控儀、流水監(jiān)控 儀、地質(zhì)結(jié)構(gòu)鑒定儀、地質(zhì)條件分析儀等，這些設(shè)備的綜合應(yīng)用，可以及時的將各種監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給中央控制器，通過對詳細數(shù)據(jù)的處理，分析礦山開采的可能性與具體實施方案，為開采指明了方向。各類綜合設(shè)備還需要專業(yè)化的技術(shù)人才，對這些技術(shù)人才進行的培訓，提升人員綜合素質(zhì)，適應(yīng)多方面的工作，提升工作效率與專業(yè)度，為指導礦山開采工作奠定良好的基礎(chǔ)。

3.6 無廢開采技術(shù)

礦山資源浪費、地表塌陷與環(huán)境廢棄物無序排放是金屬礦山開采過程中的三大危險因素，其中環(huán)境廢棄物主要是廢石、尾礦與赤泥，采用工業(yè)生態(tài)學原理技術(shù)，開創(chuàng)高效開采技術(shù)，降低廢石產(chǎn)出，是未來金屬礦山開采的一種發(fā)展方向。該方向包括幾種新的無廢開采技術(shù)，如高濃度全尾礦填充技術(shù)，該技術(shù)可以有效完成礦山廢棄材料資源化利用，如赤泥膠結(jié)充填、自然級配廢石膠結(jié)填充等技術(shù)，這些技術(shù)能夠在一定范圍內(nèi)，有效的降低的金屬礦山開采過程中的環(huán)境廢棄物的產(chǎn)生，避免開采過程中對環(huán)境的大肆破壞，保護環(huán)境。

3.7 深井采礦技術(shù)

當前，我國淺表金屬礦產(chǎn)資源被大量挖掘，呈現(xiàn)出逐年遞減的趨勢，因此，金屬礦物開采企業(yè)轉(zhuǎn)向深部開采的方向，深部開采的范圍是指地面以下1km 的礦山，因為范圍較深，開采的難度大，操作困難，需要極高的技術(shù)，還需要面對深部的壓力、溫度等影響因素，成為制約深井開采工作的重要條件，如何通過技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)出深井開采新技術(shù)，確保深部開采的溫度、壓力、運輸、通風等各種問題得到有效的解決，為我國深部資源的有效利用提供方向，成為未來金屬礦山開采的研究方向。

4 金屬礦山采礦技術(shù)管理

做好金屬礦山的采礦技術(shù)管理，是提升采礦效率的基礎(chǔ)。首先，借鑒發(fā)達國家的先進的采礦技術(shù)與經(jīng)驗，制定適合企業(yè)發(fā)展的采礦工藝流程，并嚴格遵照其執(zhí)行采礦工作。其次，根據(jù)開采回采比率、采礦貧化比率，制定科學的采礦計劃，合理布局，安全作業(yè)。第三，做好采礦前的各項參數(shù)的監(jiān)測與數(shù)據(jù)收集工作，現(xiàn)場勘察的各項數(shù)據(jù)必須準確可靠，實地勘察給出結(jié)果，并根據(jù)收集的資料進行分析，制定規(guī)范的作業(yè)標準，并審核，為順利開展采礦工作奠定基礎(chǔ)。第四，針對開采過程中遇到的問題或條件變動，及時溝通并處理。第五，對采礦工作進行全程監(jiān)管，制定科學的管理機制，確保工作按照既定的計劃執(zhí)行，不打折扣。

5 結(jié)語

總之，金屬礦山的順利開采，有利于采礦行業(yè)的有序發(fā)展，對工業(yè)發(fā)展也具有積極的推動作用，通過積極開發(fā)礦山開采新技術(shù)，利用信息化、智能化技術(shù)的發(fā)展，提升礦山開采的效率，為未來礦山產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)，為我國經(jīng)濟的高速發(fā)展提供源源不斷的動力，助力我國金屬礦山開采技術(shù)的國際化發(fā)展。