井下采礦技術(shù)及井下采礦的發(fā)展趨勢(shì)解析

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦，山東 萊州 261400）

我國(guó)是一個(gè)礦產(chǎn)資源相對(duì)豐富的國(guó)家，也是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，但是許多礦山地域地理氣候特征不一，面對(duì)較高的金礦需求，如果僅以小礦井小規(guī)模方式開(kāi)采，產(chǎn)量將難以保證，而且由于技術(shù)和管理原因，過(guò)度開(kāi)采現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，開(kāi)采過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境污染等負(fù)面因素也不可小覷，將嚴(yán)重威脅人類社會(huì)的和諧與穩(wěn)定發(fā)展。面對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用中存在諸多的問(wèn)題，采礦企業(yè)開(kāi)始注重資源的節(jié)約與環(huán)境的保護(hù)，對(duì)安全、技術(shù)、質(zhì)量的要求也在不斷提高，井下采礦技術(shù)也進(jìn)行了改進(jìn)和完善，在對(duì)不同的礦山進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，結(jié)合地形、氣候、環(huán)境，礦井的形狀、深度等，在遵循安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等原則的基礎(chǔ)上選擇或組合最佳的開(kāi)采方式來(lái)更好地挖掘金礦價(jià)值，并使我國(guó)的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用朝可持續(xù)發(fā)展方向靠近。

1 井下采礦概述

（1）井下采礦特點(diǎn)。①開(kāi)采環(huán)境復(fù)雜。我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的礦山開(kāi)采環(huán)境差異性較為明顯，例如地質(zhì)條件、氣候條件、礦產(chǎn)量、礦源分布等，即便同一地區(qū)不同地塊礦產(chǎn)賦存也很復(fù)雜，而且受限于當(dāng)?shù)氐某鞘幸?guī)劃和開(kāi)發(fā)計(jì)劃等政府監(jiān)管原因，井下開(kāi)采作業(yè)需要考慮眾多的內(nèi)在和外在因素，在遵循基本行業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)上才能安全、高效地進(jìn)行[1]。②開(kāi)采技術(shù)復(fù)雜。井下開(kāi)采過(guò)程中除了要挖掘金礦，還要考慮其輸出和采礦人員的安全、設(shè)備的工作狀態(tài)，因此整個(gè)技術(shù)操作流程包括回采、掘進(jìn)、排風(fēng)、排水、供電、運(yùn)輸、提升等多道程序，由此建立的完整的開(kāi)采技術(shù)體系才能發(fā)揮協(xié)同作用，而由于各工藝的復(fù)雜性，要充分考慮設(shè)備類型、開(kāi)采技術(shù)以及安全管理的影響，制定科學(xué)合理的開(kāi)采施工方案，采取更為有效的技術(shù)管理措施，促使整個(gè)開(kāi)采順利進(jìn)行，從而提高效率。

（2）采礦技術(shù)選擇原則。①安全第一原則。井下采礦與露天采礦相比由于作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜不明，安全隱患較多，因而存在更大的風(fēng)險(xiǎn)性，對(duì)作業(yè)人員的安全防護(hù)意識(shí)要求更高，在技術(shù)的選擇上也要考慮盡量避免引起安全事故，例如采用崩落采礦法很有可能會(huì)引起地表塌陷，在廢石區(qū)與采空區(qū)容易產(chǎn)生泥石流現(xiàn)象，這些都是井下采礦時(shí)需要重點(diǎn)、妥善處理的問(wèn)題，確保采礦技術(shù)、采礦設(shè)備的安全性。②生態(tài)環(huán)保原則。當(dāng)前人們的環(huán)保意識(shí)非常高，各行業(yè)的也建立了新的綠色施工標(biāo)準(zhǔn)，而在井下開(kāi)采過(guò)程中設(shè)備運(yùn)行會(huì)排放廢氣，還會(huì)產(chǎn)生粉塵、廢氣渣石、生活垃圾等，這些污染物會(huì)嚴(yán)重破壞礦上整體及其周圍的生態(tài)環(huán)境，此外雖然我國(guó)金礦儲(chǔ)存量豐富，但不合理的開(kāi)采會(huì)降低其利用率，造成資源浪費(fèi)，因此在制定井下開(kāi)采技術(shù)方案時(shí)要考慮降低廢棄料量，提高資源的利用率，保證開(kāi)采效率，使得采礦行業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)同步友好進(jìn)行。③技術(shù)可靠原則。技術(shù)更新具有快速化、現(xiàn)代化的特征，而井下作業(yè)復(fù)雜多變，因此金礦井下采礦要以高效生產(chǎn)力為指導(dǎo)方向，并結(jié)合可持續(xù)發(fā)展理念來(lái)創(chuàng)新開(kāi)采技術(shù)，盡量采用強(qiáng)度大、損害小的采礦技術(shù)來(lái)保障生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，此外為了保證生產(chǎn)效率和安全，需要提高井下開(kāi)采的自動(dòng)化操作水平，并輔助遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，從而為井下采礦提供可靠的技術(shù)保障，以此來(lái)全面發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

2 井下采礦技術(shù)介紹

（1）空?qǐng)霾傻V法?？?qǐng)龇ㄊ侵富夭梢院蟛蓤?chǎng)暴露不作處理，適用于礦體上盤(pán)圍巖中等穩(wěn)固以上礦山，其中又可細(xì)分為多種方式，一是全面采礦法，適宜開(kāi)采傾斜薄礦體及極薄礦體，需要在采礦現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定礦柱當(dāng)作支撐來(lái)減少礦石貧化率，產(chǎn)量和質(zhì)量難以保證，但是以人工操作為主，采礦便利，分采分運(yùn)，二是留礦采礦法，主要應(yīng)用于二次回采過(guò)程中，在全面采礦法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)改良，施工操作變得復(fù)雜，工作強(qiáng)度高，但是可有效減少金礦采礦不必要的損失，為了彌補(bǔ)其在安全性上的缺失，留礦全面組合采礦法結(jié)合了兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，采用人工混凝土柱方式當(dāng)作支撐，降低了損耗率，也保證了開(kāi)采安全，具體應(yīng)用時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。

（2）填充采礦法。填充采礦法在我國(guó)的金屬礦山具體開(kāi)采實(shí)踐中利用也較為廣泛，一般是在回采結(jié)束后，在采空區(qū)域內(nèi)利用廢石或者尾砂進(jìn)行回填施工，其中削壁充填采礦法操作強(qiáng)度較大、操作繁瑣，但是采礦效率高、廢石利用率高，而向上分層干式充填采礦法多應(yīng)用在采礦厚度超過(guò)80cm的礦體中，這兩種采礦方式都需要建設(shè)充填系統(tǒng)和管道系統(tǒng)，建設(shè)成本和維護(hù)成本較高，比較適用于金礦質(zhì)量好且產(chǎn)量豐富，能創(chuàng)造較大經(jīng)濟(jì)效益的礦體[2]。充填采礦是國(guó)家鼓勵(lì)使用的環(huán)保型采礦技術(shù)，對(duì)土地和地表水體起到很好的保護(hù)作用，而且一直在進(jìn)行研究創(chuàng)新，目前開(kāi)發(fā)應(yīng)用了高水全尾砂速凝固化膠結(jié)充填和高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填新工藝，極大地提高了礦山開(kāi)采的有效性和安全性。

（3）崩落采礦法。該方式廣泛運(yùn)用于金礦井下采礦中，特別對(duì)厚大礦體的開(kāi)采效果更加顯著，主要是在回采結(jié)束后，利用崩落的圍巖填充采場(chǎng)，降低對(duì)采礦的影響，適宜開(kāi)采急傾斜的任意工業(yè)厚度礦體。根據(jù)落礦的不同，可以利用側(cè)向崩礦法或者無(wú)二次破碎法實(shí)施采礦工作，還可以由上至下分層崩落、由高至低有底柱分段崩落、無(wú)底柱分段崩落，其中無(wú)底柱分段崩落技術(shù)的機(jī)械化水平更高，無(wú)需進(jìn)行底柱設(shè)計(jì)，資源浪費(fèi)較少因而更受歡迎。但崩落法也有安全隱患，由于采空區(qū)大，暴露時(shí)間長(zhǎng)，地表容易塌陷，對(duì)采場(chǎng)周圍的安全防護(hù)要求較高，布置也要合理，還要進(jìn)行嚴(yán)格的安全管理。

3 井下采礦的發(fā)展趨勢(shì)

（1）井下采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。鑒于現(xiàn)今社會(huì)面臨著嚴(yán)重的資源短缺、環(huán)境污染等問(wèn)題，當(dāng)今時(shí)代對(duì)于采礦技術(shù)有著綠色化、低碳化、高科技化的要求，而且現(xiàn)代礦產(chǎn)事業(yè)強(qiáng)調(diào)高效化、可持續(xù)化的發(fā)展，因此井下采礦技術(shù)要向著更深層、更安全、更環(huán)保的方向積極發(fā)展：①深部開(kāi)采發(fā)展。隨著我國(guó)的發(fā)展，礦山資源需求缺口不斷擴(kuò)大，礦體表層資源開(kāi)發(fā)以及不能滿足當(dāng)下的社會(huì)供應(yīng)需求，為了更好地對(duì)礦山內(nèi)部資源進(jìn)行合理開(kāi)發(fā)，礦業(yè)企業(yè)需要不斷提高技術(shù)水平。而深部開(kāi)采面臨著壓力高、溫度高、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等因素，開(kāi)采難度更大，需要在提升、排水、支護(hù)等技術(shù)的實(shí)施上進(jìn)行深入研究，使未來(lái)的采礦技術(shù)適應(yīng)深部環(huán)境。②深海采礦技術(shù)發(fā)展。我國(guó)的海洋面積較大，但深海礦井開(kāi)采處于初級(jí)階段，受海洋環(huán)境影響，在有限的技術(shù)水平下海底資源還存在很大的開(kāi)采空間，因此深海采礦技術(shù)是我國(guó)金屬礦產(chǎn)開(kāi)采需重點(diǎn)研究的技術(shù)，需要在采礦船的定位、深海礦物的采集、海底礦物運(yùn)輸和礦物提升等關(guān)鍵環(huán)節(jié)來(lái)提高技術(shù)水平，建設(shè)完善的深海礦產(chǎn)開(kāi)采系統(tǒng)，使深海資源安全高效開(kāi)采成為可能。③綠色開(kāi)采技術(shù)發(fā)展。綠色化的采礦工藝符合我國(guó)對(duì)于工業(yè)發(fā)展的要求，而無(wú)廢開(kāi)采技術(shù)是金礦井下采礦響應(yīng)高效、綠色、環(huán)保、低碳發(fā)展理念的重要體現(xiàn)，滿足了采礦綠色生產(chǎn)的要求，成為了金礦開(kāi)采的主要發(fā)展方向。地下采礦過(guò)程的綠色化有助于改進(jìn)采礦技術(shù)和規(guī)范采礦作業(yè)，使未來(lái)的礦山開(kāi)采實(shí)現(xiàn)廢物利用、資源與環(huán)境治理多重功效。④智能信息化技術(shù)發(fā)展。信息智能化主要是指在采礦工藝、生產(chǎn)調(diào)度、無(wú)人采礦系統(tǒng)等各個(gè)方面將當(dāng)前的先進(jìn)新型技術(shù)與井下采礦技術(shù)體系相結(jié)合，進(jìn)行技術(shù)和工藝上的改革與創(chuàng)新發(fā)展，使未來(lái)的采礦事業(yè)呈現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、產(chǎn)業(yè)化高能生產(chǎn)形式。

（2）井下采礦設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。井下開(kāi)采技術(shù)需要借助設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此在改進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也要不斷升級(jí)設(shè)備，完善其功能性，使之向數(shù)字化、智能化、精密化及生態(tài)化方向不斷發(fā)展，這樣才能有效提高井下開(kāi)采效率，為開(kāi)采作業(yè)提供良好的基礎(chǔ)保障。因此可從幾下幾方面來(lái)發(fā)展采礦設(shè)備：

①積極融入自動(dòng)化技術(shù)。當(dāng)前的采礦作業(yè)機(jī)械設(shè)備越來(lái)越大型化、規(guī)?；瑸榱耸乖O(shè)備能高效運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)微機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大型鏟運(yùn)機(jī)等機(jī)械設(shè)備與自動(dòng)化控制技術(shù)的有效結(jié)合，進(jìn)一步提升開(kāi)采過(guò)程的科技水平，以此減少人力投入，同時(shí)也避免了因?yàn)槿藶槭д`、不規(guī)范的行為活動(dòng)造成的不良影響，此外鑒于自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，開(kāi)采作業(yè)可以深入人力不可達(dá)到之處，并且提高了設(shè)備的反應(yīng)速度和產(chǎn)能水平，更為礦山企業(yè)的優(yōu)化管理創(chuàng)造了條件，提高了企業(yè)的發(fā)展實(shí)力[3]。②應(yīng)用立體化安全監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)。井下采礦需要在完善的管理體系下監(jiān)督執(zhí)行才能最大化保持效率和安全，因此要基于礦山開(kāi)采與經(jīng)營(yíng)活動(dòng)現(xiàn)狀開(kāi)展技術(shù)管理和安全管理工作，保證安全監(jiān)控和預(yù)警工作的有效性，而強(qiáng)化礦山安全監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，形成完善的技術(shù)管理網(wǎng)絡(luò)，促使管理人員可以對(duì)開(kāi)采活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、全面的監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，對(duì)各項(xiàng)安全指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化管理，對(duì)各類礦山開(kāi)采資源進(jìn)行合理的配置，并且還能及時(shí)獲知危險(xiǎn)預(yù)警，快速啟動(dòng)應(yīng)急處理機(jī)制，降低安全事故損傷，從而提高采礦管理與經(jīng)營(yíng)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鑒于井下采礦在我國(guó)的重要地位，面對(duì)其開(kāi)采過(guò)程中的各種問(wèn)題，只有合理選擇采礦技術(shù)，提高企業(yè)的采礦水平，才能在保證安全的前提下切實(shí)提升金礦采礦效率，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。此外為了使金礦井下采礦更為深入、安全高效，在這個(gè)交替更新的時(shí)代，井下采礦技術(shù)要緊跟時(shí)代發(fā)展，致力于新技術(shù)、新設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)，不斷提高井下采礦技術(shù)的整體水平，朝著可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)不斷前進(jìn)，促使采礦業(yè)更好地滿足現(xiàn)代市場(chǎng)發(fā)展需求，為企業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。