地下金屬礦山采礦技術(shù)進(jìn)展及研究方向

曹貞兵

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655000）

金屬礦是我國(guó)開(kāi)采最多的一類礦山之一，人們生活質(zhì)量的提升帶動(dòng)著對(duì)金屬制品需求量的增加，以至于需要加大對(duì)我國(guó)地下金屬礦山的開(kāi)采，但是在開(kāi)采過(guò)程中破壞了地表環(huán)境，施工周圍的植物也遭到破壞，使得我們的自然環(huán)境逐漸處于一種不平衡的狀態(tài)；雖然金屬礦資源被大量開(kāi)發(fā)，但實(shí)際上有很多都是沒(méi)有被利用到的因此就會(huì)浪費(fèi)掉。筆者認(rèn)為無(wú)論是自然環(huán)境遭到破壞還是金屬礦資源的大量浪費(fèi)，其根本原因還是在于開(kāi)采技術(shù)的不完善，所以為了能夠減少金屬礦資源的浪費(fèi)、增加有效利用率。為了改善自然環(huán)境，我們需要從傳統(tǒng)的開(kāi)采技術(shù)出發(fā)對(duì)其改進(jìn)并創(chuàng)新，以達(dá)最優(yōu)目的。

1 有關(guān)地下金屬礦山開(kāi)采過(guò)程中的各類技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 有關(guān)露天開(kāi)采的現(xiàn)狀

1.1.1 有關(guān)分期開(kāi)采的分析

分期采礦技術(shù)是露天開(kāi)采技術(shù)中最常見(jiàn)的一種，一般來(lái)說(shuō)應(yīng)用這種技術(shù)的開(kāi)采環(huán)境旨在開(kāi)采量較大的狀況下，分期開(kāi)采可以有效提升開(kāi)采效率，相對(duì)一次性開(kāi)采而言其占有剝采比小的優(yōu)勢(shì)，從資金投入上得到一定減少進(jìn)而可以提升前期的開(kāi)采收益，由于投入小那么其風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)相對(duì)較小。露天開(kāi)采無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都是一種比較常用的一種開(kāi)采方式，在我國(guó)有許多大型的金屬礦山也使用這種技術(shù)進(jìn)行開(kāi)采。

1.1.2 關(guān)于陡幫開(kāi)采的分析

陡幫開(kāi)采的提出相對(duì)來(lái)說(shuō)比較早，最早是在20 世紀(jì)的六七十年代由一名蘇聯(lián)教授提出的，而我國(guó)也是在同個(gè)時(shí)間段進(jìn)行了相關(guān)開(kāi)采技術(shù)的探討分析，經(jīng)過(guò)我國(guó)專家對(duì)其的長(zhǎng)時(shí)間研究也是小有所得，在我國(guó)當(dāng)前階段的金屬礦開(kāi)采中有時(shí)也會(huì)應(yīng)用到這種技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于工程量不大、施工周期也沒(méi)有很長(zhǎng)，一般這種技術(shù)被應(yīng)用在像我國(guó)弓長(zhǎng)嶺金屬礦這樣處于比較惡劣、海拔高、地勢(shì)險(xiǎn)的地方。

1.1.3 關(guān)于高臺(tái)階開(kāi)采的分析

我國(guó)整體地勢(shì)呈臺(tái)階狀分布，從西到東依次遞減，正因如此處于兩節(jié)地勢(shì)交接處的金屬礦山開(kāi)采難度更大、環(huán)境更加惡劣、地勢(shì)更加險(xiǎn)峻，所以我國(guó)針對(duì)這一現(xiàn)狀也開(kāi)始對(duì)高臺(tái)階開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行深入了解并逐漸運(yùn)用到這種狀況下的礦山開(kāi)采中，其主要開(kāi)采設(shè)備是以露天開(kāi)采設(shè)備為主，在我國(guó)不斷研究下也對(duì)其開(kāi)采設(shè)備做出不斷地改進(jìn)，進(jìn)而才使得我國(guó)在高臺(tái)階開(kāi)采技術(shù)上也取得了最大高度達(dá)1400 多米的成就。

1.2 有關(guān)地下開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)狀

有關(guān)金屬礦開(kāi)采技術(shù)的大部分作業(yè)都在露天進(jìn)行，但隨著技術(shù)的改進(jìn)和時(shí)代、環(huán)境的發(fā)展，為了保護(hù)環(huán)境也逐漸從地上轉(zhuǎn)入地下進(jìn)行，以下是我們對(duì)有關(guān)一些地下開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)狀分析。

1.2.1 關(guān)于空?qǐng)霾傻V的分析

這種開(kāi)采技術(shù)在有關(guān)金屬礦開(kāi)采中的應(yīng)用也比較多，尤其是在有色金屬和黃金開(kāi)采中，但是這種開(kāi)采技術(shù)也有一定的局限性，比如對(duì)開(kāi)采地區(qū)周圍的環(huán)境有一定要求，這種技術(shù)多被應(yīng)用在巖石多且穩(wěn)固的礦山開(kāi)采中而且對(duì)淺部開(kāi)采有一定的成效，如果向下深部開(kāi)采可能就會(huì)產(chǎn)生一定困難；另外這種開(kāi)采技術(shù)也不是沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的，這種技術(shù)前期的資金投入不會(huì)很高，其建設(shè)施工的時(shí)間也沒(méi)有很長(zhǎng)，生產(chǎn)率相對(duì)其他開(kāi)采技術(shù)來(lái)說(shuō)也比較高。

1.2.2 關(guān)于崩落采礦的分析

分段崩落采礦是整個(gè)技術(shù)中應(yīng)用相對(duì)比較廣泛的一種地下金屬礦開(kāi)采技術(shù)，這種技術(shù)主要被用于有色金屬的開(kāi)采中，在有色金屬開(kāi)采中運(yùn)用這種開(kāi)采技術(shù)的金屬種類也不少且占比總體來(lái)說(shuō)也很大，我國(guó)目前一直致力于對(duì)這種開(kāi)采技術(shù)的研究，已經(jīng)研究出來(lái)了無(wú)底注分段崩落開(kāi)采技術(shù)，同時(shí)也在我國(guó)許多金屬礦山開(kāi)采中被應(yīng)用，相關(guān)研究部門也以這些應(yīng)用為基礎(chǔ)進(jìn)行對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步研究于改良。針對(duì)無(wú)底柱分段崩落開(kāi)采技術(shù)，在國(guó)外的相關(guān)專業(yè)公司中會(huì)被廣泛應(yīng)用，比如瑞典的LK 公司，這種開(kāi)采方式是將自動(dòng)化與機(jī)械化緊密結(jié)合起來(lái)，其產(chǎn)生的目的也是為了能夠與露天采礦技術(shù)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，維持地下礦其經(jīng)濟(jì)有利的生產(chǎn)能力，迫使該公司采用大量崩礦分段崩落采礦法，通稱為深孔崩礦采礦法，是地下礦的生產(chǎn)率可以得到很大的提升，該公司也對(duì)其他方面進(jìn)行了研究，比如巖石力學(xué)研究、計(jì)算機(jī)模擬和數(shù)據(jù)處理等，其目的都是為了能夠?qū)υ摷夹g(shù)進(jìn)行深層研究與開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新。

1.2.3 關(guān)于充填采礦的分析

地下開(kāi)采的難度相對(duì)較大，在平常所開(kāi)采的金屬礦山中許多所處位置的地勢(shì)都不是很平坦，加上礦山周圍的巖石、碎石的不穩(wěn)定，在對(duì)礦山的回采過(guò)程中都因?yàn)檫@些原因造成坍塌事故的發(fā)生，所以充填開(kāi)采技術(shù)就是因此而生的。充填開(kāi)采技術(shù)對(duì)于整個(gè)地下開(kāi)采中的回采環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)是重要的一部分，充填法在國(guó)外相關(guān)項(xiàng)目開(kāi)采中的應(yīng)用率還是比較高的，甚至在二十世紀(jì)的七八十年代其應(yīng)用比例達(dá)到百分之三千以上，隨著時(shí)代發(fā)展和開(kāi)采技術(shù)的創(chuàng)新就目前來(lái)說(shuō)利用充填法的材料也是越來(lái)越多，干式到水式再到現(xiàn)在的膏體、膠體充填是一個(gè)發(fā)展的全過(guò)程。該開(kāi)采技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于施工方式多樣，可以根據(jù)不同情況進(jìn)行填充。

1.2.4 關(guān)于露天改地下開(kāi)采的分析

雖然露天和地下是兩種傳統(tǒng)且常見(jiàn)的金屬礦開(kāi)采方向，但是隨著開(kāi)采技術(shù)的不斷發(fā)展，我們也將二者結(jié)合起來(lái)采用一種新的結(jié)合技術(shù)來(lái)進(jìn)行開(kāi)采，我國(guó)的有關(guān)部門因此也做出了一些調(diào)查研究，探訪國(guó)內(nèi)國(guó)外的相關(guān)技術(shù)專家并對(duì)這種結(jié)合技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)前這種技術(shù)也被應(yīng)用到許多大型礦上開(kāi)采中。

1.3 采礦設(shè)備進(jìn)展

世界上先進(jìn)的地下礦山開(kāi)采技術(shù)在各個(gè)方面都有創(chuàng)新，采用膠輪設(shè)備向大型化發(fā)展，向無(wú)軌化、大型化、液壓化、自動(dòng)化發(fā)展。目前我國(guó)對(duì)于不同采礦技術(shù)的采礦設(shè)備有穿孔設(shè)備、裝運(yùn)設(shè)備、輔助設(shè)備等。目前我國(guó)對(duì)該方面的創(chuàng)新與發(fā)展還是比較重視，所以可以考慮向這些方面進(jìn)行發(fā)展。

2 關(guān)于出現(xiàn)在金屬礦開(kāi)采中的問(wèn)題

雖然相關(guān)開(kāi)采技術(shù)得到了改進(jìn)與發(fā)展，同時(shí)也被應(yīng)用到實(shí)際開(kāi)采中去，但實(shí)際在其應(yīng)用期間出現(xiàn)了許多問(wèn)題，我們對(duì)其也作出了一些總結(jié)得出了這些問(wèn)題：①我國(guó)地域遼闊，金屬資源豐富，但是貧富礦差距較大，相關(guān)礦山資源利用率不高加上對(duì)其資源的過(guò)度開(kāi)采和浪費(fèi)。②雖然目前來(lái)看我國(guó)的相關(guān)開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的很好了，但是有些技術(shù)不能被全國(guó)普及，所以在我國(guó)許多地方的開(kāi)采技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較落后，進(jìn)而導(dǎo)致該地的開(kāi)采率低、資源有效利用率也不高。③由于長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)度開(kāi)采對(duì)我國(guó)的自然環(huán)境造成了很大的破壞，地下開(kāi)采有時(shí)也會(huì)影響到地下水的純凈度。④隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速提升導(dǎo)致人們對(duì)金屬制品的需求量大幅度上升，所以許多相關(guān)的金屬礦開(kāi)采企業(yè)過(guò)度消費(fèi)自然資源為滿足人民需求，雖然能對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的提升帶來(lái)一點(diǎn)好處，久而久之就會(huì)反其道而行就不利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而開(kāi)采技術(shù)水平在一時(shí)間也很難再次得到提升。

3 關(guān)于地下金屬礦開(kāi)采技術(shù)發(fā)展方向的研究

雖然我國(guó)作出了有關(guān)傳統(tǒng)開(kāi)采技術(shù)的創(chuàng)新，但還沒(méi)有達(dá)到理想的目標(biāo)，對(duì)于未來(lái)的礦山開(kāi)采技術(shù)發(fā)展還有很大的進(jìn)步空間，我們將從其發(fā)展方向作出一些總結(jié)。

3.1 信息化開(kāi)采技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)著AI 技術(shù)的發(fā)展，在礦山開(kāi)采設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)也未嘗不可，通過(guò)對(duì)設(shè)備的改進(jìn)，將設(shè)備制造的更精細(xì)化使得在開(kāi)采過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都可以變得更加精細(xì)化，使每一個(gè)開(kāi)采的重要點(diǎn)都可以關(guān)注到，使得增加更大的開(kāi)采效益和資源利用率；另外，AI 技術(shù)由總控臺(tái)圈圈控制，通過(guò)機(jī)器設(shè)備控制整個(gè)開(kāi)采工程，可以有效實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、智能化的開(kāi)采技術(shù)創(chuàng)新。

3.2 大規(guī)模開(kāi)采模式

一般來(lái)說(shuō)，我國(guó)的金屬礦山開(kāi)采模式都不會(huì)小，因?yàn)榫湍壳拔覈?guó)人群對(duì)金屬制品的消費(fèi)量及需求量來(lái)看就需要大規(guī)模的開(kāi)采，十多年來(lái)我國(guó)金屬礦山在崩落采礦技術(shù)方面的發(fā)展主要體現(xiàn)在高分段大間距的無(wú)底柱分段崩落法和無(wú)軌出礦的高階段自然崩落法，而近年來(lái)分段高度和階段高度不斷加大，也正因如此大規(guī)模開(kāi)采技術(shù)也將成為一種開(kāi)采發(fā)展趨勢(shì)而且也會(huì)融入更多信息化、科技化、自動(dòng)化的因素來(lái)進(jìn)行。

3.3 無(wú)廢開(kāi)采方向的發(fā)展

近年來(lái)由于對(duì)自然資源的大量開(kāi)采給自然制造了許多廢物、污染物，進(jìn)而是我們生活的環(huán)境受到威脅，而改進(jìn)這一現(xiàn)象也將成為未來(lái)我國(guó)礦山開(kāi)采技術(shù)上的一種發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)提出的“金山銀山就是綠水青山”也正是我們要順應(yīng)的一個(gè)理念，所以未來(lái)將以改進(jìn)技術(shù)為前提、創(chuàng)造出無(wú)廢開(kāi)采為目標(biāo)進(jìn)行，以促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與自然的和諧，營(yíng)造出一個(gè)人與自然雙和諧的社會(huì)環(huán)境。為了順應(yīng)我國(guó)生態(tài)文明新理念，無(wú)廢開(kāi)采技術(shù)也將成為二十一世紀(jì)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題之一。

3.4 關(guān)于地下金屬礦山采礦技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

未來(lái)與創(chuàng)新是當(dāng)前我國(guó)整體發(fā)展的一個(gè)大方向，所以在采礦技術(shù)上也應(yīng)該有一定的創(chuàng)新，筆者認(rèn)為有關(guān)金屬礦采礦技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)該是科技創(chuàng)新，所以對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新要順應(yīng)當(dāng)前我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向進(jìn)行，創(chuàng)新意識(shí)在該產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也有很大的作用。金屬礦開(kāi)挖產(chǎn)業(yè)作為當(dāng)前比較特殊的一門新型產(chǎn)業(yè)，其特殊性和新穎程度就決定了其需要多年才能找到適合自己發(fā)展的方向并建立起一個(gè)目標(biāo)，由于采礦技術(shù)的傳統(tǒng)性，這就使我們?cè)诩夹g(shù)開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新上需要下足了功夫。就現(xiàn)代化設(shè)施的應(yīng)用避免了采礦行業(yè)，需要不斷引進(jìn)專業(yè)人員并進(jìn)行有效創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，當(dāng)然創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)并不是一朝一夕就能完成的，因此為了能夠保證創(chuàng)新技術(shù)與時(shí)代的相融合，我們需要找到新的創(chuàng)新方法。

3.5 有關(guān)無(wú)軌采礦方面的發(fā)展

技術(shù)創(chuàng)新也需要有設(shè)備創(chuàng)新來(lái)輔助完成，無(wú)軌采礦技術(shù)是當(dāng)前該行業(yè)研究的一個(gè)重點(diǎn)，由于無(wú)軌采礦可以不受空間限制進(jìn)行作業(yè)。目前有關(guān)無(wú)軌采礦設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)已經(jīng)加快了進(jìn)度，該設(shè)備用深孔鉆探機(jī)和刮板全，震動(dòng)對(duì)金礦進(jìn)行開(kāi)采，同時(shí)利用輔助機(jī)械不斷挖掘和開(kāi)采，這樣不僅加快了采礦的速度，還提高了工作效率，自動(dòng)化和半自動(dòng)化的功能是大型無(wú)軌采礦設(shè)備的主要特點(diǎn)，也是采礦過(guò)程中必須用到的一種工具。礦用激光測(cè)量?jī)x可實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制的鑿巖機(jī)，可自動(dòng)去除高性能連續(xù)荷載，自卸車運(yùn)輸和微機(jī)控制刮板，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化方向發(fā)展，已明確其主要發(fā)展方向。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)的不斷進(jìn)步，在礦山開(kāi)采技術(shù)上的改進(jìn)也需要跟上時(shí)代的腳步，雖然當(dāng)前我們的生活質(zhì)量有所提升但也要保證開(kāi)采時(shí)能夠保護(hù)到自然，避免對(duì)資源的濫采和過(guò)度浪費(fèi)，所以我國(guó)相關(guān)部門要以提升金屬礦資源的利用率為目標(biāo)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)升級(jí)，以確保能夠得到更好的回報(bào)。