金屬礦山露天轉(zhuǎn)地下開采的發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策

李 洋

（肅北縣霍勒扎德蓋北東礦業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 酒泉 735000）

一般而言，露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山存在延伸性較好、礦山的覆蓋層不厚、并且大多數(shù)為中厚以及特厚的急傾斜礦床，這種礦山在經(jīng)過露天開采階段之后，自身具有生產(chǎn)快、在開采前期需要投入的成本少、貧損指標(biāo)優(yōu)等特點(diǎn)。在二十世紀(jì)之前一般都是采用露天開采的形式進(jìn)行工作，不過伴隨著露天開采深度的不斷提升，露天開采最終都會(huì)轉(zhuǎn)換為地下開采階段。針對(duì)此種情況，在進(jìn)行露天開采轉(zhuǎn)入地下開采之后，需要進(jìn)行精密的設(shè)計(jì)，并且對(duì)開采礦區(qū)進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃與落實(shí)，在即將要轉(zhuǎn)到地下開采的后期需要考慮到低下巷道的設(shè)計(jì)，在過度段時(shí)，地下開采應(yīng)當(dāng)盡可能利用露天開采所使用的相關(guān)設(shè)備以及安全措施，促使金屬礦山能夠安全穩(wěn)定的轉(zhuǎn)移到地下開采階段，保證礦山開采的競(jìng)技性以及安全性的穩(wěn)定。

1 國(guó)內(nèi)露天轉(zhuǎn)地下開采的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)露天開采轉(zhuǎn)到地下開采的金屬礦山不在少數(shù)，其中包含有山東的金嶺鐵礦、江西的良山鐵礦等等，在進(jìn)入二十世紀(jì)以來，雖然國(guó)內(nèi)露天開采轉(zhuǎn)化成為地下開采的鐵礦數(shù)量并不多，但是這些鐵礦的成功轉(zhuǎn)化帶來了一定的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)以及技術(shù)積累，為相關(guān)的工作人員對(duì)我國(guó)露天轉(zhuǎn)地下開采的研究奠定了良好的基礎(chǔ)[1]。

其中金屬礦山露天轉(zhuǎn)地下開采最具代表性的為銅陵有色金屬旗下的兩座銅山銅礦，均是在露天開采的后期成功轉(zhuǎn)化為了地下開采。以其中一座銅山銅礦為例，該礦的主要運(yùn)輸巷道的位置在-40m的礦層，在實(shí)際的開采過程中所使用的技術(shù)為：露天爆破，不過該技術(shù)能夠人為的控制對(duì)地下礦層的影響，并且使用了多排孔微差爆破技術(shù)，每一次爆破的劑量都控制在500kg，那么在該種爆破劑量的控制之下，巷道的頂板不會(huì)出現(xiàn)開裂以及錯(cuò)誤的現(xiàn)象，更不會(huì)影響到開采人員的安全性，并且也把爆破所產(chǎn)生的地震波計(jì)算在安全范圍之內(nèi)，爆破完成之后進(jìn)行清點(diǎn)作業(yè)，盡可能的保障人員安全。更為重要的是礦山在進(jìn)行轉(zhuǎn)地下開采之前與相關(guān)的研究院進(jìn)行合作研究，對(duì)于礦場(chǎng)在露天轉(zhuǎn)地下的過程中可能會(huì)出現(xiàn)的危險(xiǎn)性技術(shù)問題進(jìn)行了探討與分析；研究結(jié)果認(rèn)為，在實(shí)際的地下開采轉(zhuǎn)化的過程中應(yīng)當(dāng)使用邊坡臨界爆破技術(shù)，對(duì)低下的空區(qū)層位等進(jìn)行了檢測(cè)并且對(duì)轉(zhuǎn)地下開采之前的露天開采后期工程進(jìn)行了規(guī)劃，其保證露天開采后期安全性的同時(shí)，既保障了地下開采的安全性，兩者同步進(jìn)行是一個(gè)經(jīng)典的露天轉(zhuǎn)地下開采的案例[2]。

2 金屬礦山露天轉(zhuǎn)地下開采的技術(shù)問題與對(duì)策

2.1 合理確定露天開采的極限深度

選擇進(jìn)行露天開采的礦山以及礦區(qū)，在實(shí)際的開采設(shè)計(jì)的過程中一般都遵循境界剝采比大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的原則進(jìn)行開采境界的劃分。在露天開采境界以外的其他礦床，露天開采水平線以上的礦床都應(yīng)當(dāng)使用掛幫形式進(jìn)行地下開采，不過露天開采水平線之下的礦床應(yīng)當(dāng)進(jìn)行地下開采技術(shù)的擬定。當(dāng)?shù)V山與礦區(qū)計(jì)劃開始將露天開采轉(zhuǎn)化成為地下開采時(shí)，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)遵循以上兩種工藝相互結(jié)合的特點(diǎn)。針對(duì)此種情況，露天開采的深度設(shè)計(jì)就不能夠用原本的第一方法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的方法應(yīng)當(dāng)使露天開采每噸礦石的成本與地下開采每噸礦石成本相當(dāng)?shù)墓?，并且根?jù)礦區(qū)礦山的不同露天開采的極限有所差別[3]。

2.2 露天轉(zhuǎn)地下開采過渡時(shí)期的產(chǎn)量銜接

當(dāng)計(jì)劃進(jìn)行露天開采轉(zhuǎn)為地下開采的階段，其中都存在有一個(gè)重要的問題那就是產(chǎn)量無法正常銜接，既需要使露天礦場(chǎng)的產(chǎn)量逐漸的下降，地下開采的礦區(qū)產(chǎn)量不斷的提升，最后全部轉(zhuǎn)化為地下開采時(shí)，地下開采的產(chǎn)量應(yīng)當(dāng)與露天開采的產(chǎn)量相持平，并且保證產(chǎn)量的穩(wěn)定性。為了能夠進(jìn)一步保證金屬礦山露天開采轉(zhuǎn)地下開采過程中產(chǎn)量不會(huì)產(chǎn)生大幅度的變化，那么就應(yīng)當(dāng)從以下幾點(diǎn)內(nèi)容出發(fā)：①首先在規(guī)劃階段應(yīng)當(dāng)對(duì)露天開采的產(chǎn)量以及地下開采的產(chǎn)量進(jìn)行合理的劃分，并且根據(jù)規(guī)劃合理的進(jìn)行地下開采設(shè)施的檢視；②在進(jìn)行地下開采轉(zhuǎn)化的過程中建設(shè)的時(shí)間不能過短，要充分的考慮到露天開采轉(zhuǎn)化過程中出現(xiàn)的產(chǎn)量變化，國(guó)內(nèi)地下設(shè)施建設(shè)的速度以及相關(guān)資金的注入等等，預(yù)定一個(gè)較為合理且寬松的地下開采建設(shè)時(shí)間段。在進(jìn)行地下開采建設(shè)的過程中應(yīng)當(dāng)盡可能使用露天開采的排水井以及疏干巷道等設(shè)施加快建設(shè)。③需要正確的選擇露天開采轉(zhuǎn)化成為地下開采過程中的開采方式。因?yàn)樵趯?shí)際的轉(zhuǎn)化過程中露天開采的產(chǎn)量將會(huì)逐漸被地下開采的產(chǎn)量所替代，那么在過渡時(shí)間段內(nèi)采礦方法的選擇成為了一個(gè)至關(guān)重要的問題，根據(jù)現(xiàn)階段我國(guó)絕大多數(shù)礦山礦區(qū)所采用的地下開采轉(zhuǎn)化方式，可以總結(jié)為以下三種類型：首先第一種為房柱式開采方法[4]。其中包含有礦區(qū)空?qǐng)龇?、露天留礦法等等，使用以上兩種采礦方法，可以保證露天開采與地下開采的工作保持在同一個(gè)垂直面，但是在露天開采以及地下開采的礦層中需要留下足夠厚的房柱類支撐性結(jié)構(gòu)，除此之外對(duì)地下開采的實(shí)際暴露面積、房柱的規(guī)格和間隙以及設(shè)計(jì)、露天雨滴下的爆破劑量與技術(shù)都有著非常嚴(yán)格的要求，與傳統(tǒng)的單一形式地下開采技術(shù)與非常大的區(qū)別，并且難度要更大，礦區(qū)的實(shí)際情況也有著較大的區(qū)別，其中最大的區(qū)別為地壓顯現(xiàn)；第二種方法是崩落采礦法。其中包含有分段式崩落采礦法以及階段式崩落采礦法，使用該種采礦方法都需要在開采地區(qū)的上部進(jìn)行緩沖地區(qū)的設(shè)置，其他的技術(shù)與地下開采相同；第三種方法為聯(lián)合采礦法。就是講以上兩種方法同時(shí)結(jié)合使用，集合了兩者之間的優(yōu)點(diǎn)，不過實(shí)際的采礦區(qū)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、回采工藝都與一般的采礦方法有著一定的差別，這種方法非常適合礦區(qū)周圍巖石穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)可靠的礦區(qū)進(jìn)行。

2.3 地下開采的通風(fēng)系統(tǒng)與防洪排水措施

面對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)境內(nèi)金屬礦區(qū)的特殊性，當(dāng)?shù)V區(qū)由露天開采轉(zhuǎn)化成為地下開采的過程中，所采用的地下開采的通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的地下開采一樣，不過在實(shí)際的地下開采通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，要充分的考慮到露天結(jié)構(gòu)與地下結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成貫通這一特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。并且還需要考慮到防洪排水的措施。在地下開采轉(zhuǎn)化的過程中有可能會(huì)受到地下水以及大氣壓的影響可能會(huì)造成大量的水分滲入到礦場(chǎng)中來。一般情況而言地下水量的大小與礦區(qū)的靜置儲(chǔ)存量和外部補(bǔ)給所帶來的活動(dòng)儲(chǔ)蓄量有著較為密切的關(guān)系，如果礦區(qū)的涌水量較為穩(wěn)定，但是事實(shí)的露天坑內(nèi)滲入的水量較大，那么該礦區(qū)可能受到大氣自然降水的影響較大，想要進(jìn)一步控制礦區(qū)的涌水量，一般而言應(yīng)當(dāng)采取以下兩種措施：①在露天開采的礦區(qū)境外進(jìn)行防水排水溝的設(shè)立，在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)充分的考慮到全年最大季節(jié)的涌水量，并且在礦區(qū)內(nèi)設(shè)立緊急排水裝備，防止意外情況的出現(xiàn)；②在露天礦場(chǎng)的天坑內(nèi)也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行儲(chǔ)水池的設(shè)計(jì)，并且進(jìn)行抽水設(shè)備的安防。

2.4 地下轉(zhuǎn)露天或露天與地下聯(lián)合開采的地下空間問題

對(duì)于露天開采礦區(qū)轉(zhuǎn)化成為地下露天開采礦區(qū)的過渡期，因?yàn)殚_采的礦區(qū)有著地下空區(qū)的存在，所以有可能會(huì)存在地下壓的活動(dòng)，這將會(huì)在很大程度上影響露天開采邊坡的穩(wěn)定性，除此之外，相關(guān)的采礦設(shè)備以及采礦人員都在地下礦區(qū)內(nèi)進(jìn)行工作，因?yàn)樵趯?shí)際礦區(qū)開采的過程中經(jīng)常會(huì)有采礦設(shè)備以及人員進(jìn)入到空區(qū)的情況，這將會(huì)造成人員以及相關(guān)設(shè)備的損失以及威脅生命安全。那么針對(duì)礦區(qū)露天開采轉(zhuǎn)化成為地下開采的過渡期間內(nèi)，應(yīng)當(dāng)采取以下這種措施：在露天礦區(qū)的最終境界下與地下礦區(qū)的交界處，進(jìn)行一個(gè)設(shè)計(jì)合理的水平礦柱的留置；并且在露天開采過程中所造成的空區(qū)進(jìn)行填充，避免出現(xiàn)財(cái)產(chǎn)損失以及人員傷亡的情況；露天開采與地下開采同步進(jìn)行的過程中，露天開采的速度應(yīng)該相對(duì)于地下開采的速度呈現(xiàn)超前性；并且使用控制爆破技術(shù)，人為控制露天爆破對(duì)地下礦區(qū)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

露天開采礦區(qū)轉(zhuǎn)化成為地下開采礦區(qū)在國(guó)外有著較為系統(tǒng)且成熟的技術(shù)，并且通過較多礦區(qū)的實(shí)踐積累了直接經(jīng)驗(yàn)，但是在我國(guó)國(guó)內(nèi)不論是相關(guān)理論技術(shù)還是實(shí)際的操作方面上都還有著很多空白的領(lǐng)域，但是相關(guān)的研究單位以及礦場(chǎng)在不斷地探索研究?，F(xiàn)階段我國(guó)即將要從露天礦場(chǎng)轉(zhuǎn)化成為地下開采的礦場(chǎng)較多，針對(duì)此種情況，應(yīng)當(dāng)針對(duì)這些礦區(qū)進(jìn)行實(shí)踐性的研究，自主地尋找到露天開采轉(zhuǎn)化成為地下開采的方法與路徑，這將會(huì)是一段時(shí)間以內(nèi)包括筆者在內(nèi)相關(guān)的礦業(yè)專家以及研究人員工作的重點(diǎn)。