我國金屬礦山采礦技術(shù)進(jìn)展及趨勢綜述

高 靜

（榮達(dá)礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021300）

我國金屬礦產(chǎn)緊缺，其開采量根本無法滿足鋼鐵企業(yè)的發(fā)展需求，從而在一定程度制約了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我國礦產(chǎn)資源的分布區(qū)域比較廣，而且基本都是小礦，且富礦較少。在這樣的資源現(xiàn)狀下，急需要提升采礦技術(shù)，以此來適當(dāng)填補(bǔ)礦產(chǎn)資源不足的缺陷，從而保證經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)增長。所以，對金屬礦山采礦技術(shù)進(jìn)展及趨勢展開剖析研究，意義深遠(yuǎn)。

1 我國金屬礦山采礦技術(shù)進(jìn)展

通過分析近幾年來的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：露天采礦在我國金屬礦山采礦中占據(jù)了80% 的位置，其中，對于鐵礦石的開采，基本上有90% 都是露天開采。不過，在采礦技術(shù)的發(fā)展下，按照礦產(chǎn)資源的分布情況來看，地下開采技術(shù)也得以廣泛運(yùn)用。所以，筆者主要從地下和露天開采兩方面，進(jìn)行了深入分析。具體如下。

1.1 露天采礦技術(shù)進(jìn)展

在我國金屬礦山開采技術(shù)中，露天采礦技術(shù)從始至終都處于領(lǐng)導(dǎo)地位，可以說，該技術(shù)的發(fā)展在一定程度上也代表了我國礦山采礦技術(shù)的發(fā)展。我國露天采礦技術(shù)歷經(jīng)以下階段。

露天采礦技術(shù)的第一發(fā)展階段是上世紀(jì)70 年代，相關(guān)技術(shù)部門深入分析了陡幫開采，這一理論最早是有蘇聯(lián)學(xué)者提出的，對該理論的深入分析標(biāo)志著該技術(shù)在露天采礦中的第一次試用。在陡幫開采應(yīng)用初期，在開采時需要剝除的廢石量小、工期短、工程量小。在這些優(yōu)勢下，獲得國家高度重視，并列入需要創(chuàng)新的項目之中。在陡幫開采應(yīng)用中期，得到了全面試用，在這一階段中，積累了一定經(jīng)驗，金屬礦山采礦技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。目前，我國礦山采礦中都充分運(yùn)用了陡幫開采技術(shù)，比如紫金山等[1]。第二階段是80 年代，間斷——連續(xù)開采技術(shù)得以應(yīng)用而生。該技術(shù)在開采過程中，首先采用了電鏟裝載，其次汽車運(yùn)輸，然后破碎機(jī)破碎，最后借助膠帶運(yùn)輸機(jī)把礦石送到開采場。在深凹露天采礦中，該技術(shù)十分適用，取得充分運(yùn)用，比如東鞍山礦山。在1997 年，我國一些礦山已建立了移動式破碎機(jī)與運(yùn)輸系統(tǒng)，比如齊大山鐵礦。該系統(tǒng)的建立，標(biāo)志著我國采礦技術(shù)不如世紀(jì)先進(jìn)水平。隨著露天采礦中，所選用的設(shè)備大型化，國外廣泛運(yùn)用了高臺階采礦這一技術(shù)，同時，該技術(shù)的應(yīng)用，代表我國進(jìn)入金屬礦山采礦第三階段。不過，我國對高臺階采礦技術(shù)的研究相對較晚，因此并沒有獲得廣泛的應(yīng)用。不過，在大型化采礦設(shè)備的應(yīng)用中，該技術(shù)也獲得良好發(fā)展，為該技術(shù)的全面實施提供了保障。

1.2 地下采礦技術(shù)進(jìn)展

在我國金屬礦山采礦中，地下采礦技術(shù)的應(yīng)用相對來手較少。不過由于礦山資源分布方面的變化，以及開采進(jìn)程神話的情況下，該技術(shù)引起相關(guān)部門的重視，被廣泛應(yīng)用于開采中，地下采礦技術(shù)的發(fā)展基本體現(xiàn)在以下三種類型。

首先是無廢開采技術(shù)。該技術(shù)在開采礦山資源的同時，最大程度上縮小了廢料的排放量。該技術(shù)開展的宗旨就是提高資源利用率，減少礦產(chǎn)資源帶來的環(huán)境污染，保證開采同自然環(huán)境之間的和諧發(fā)展。其次是大規(guī)模采礦技術(shù)。其中，會用到嗣后充填法、分段崩落法、空場法、階段崩落法、空場法等眾多方法。最后是連續(xù)開采技術(shù)，該技術(shù)是針對間斷連續(xù)技術(shù)來說，主要體現(xiàn)為持續(xù)不斷的開采運(yùn)輸工作。

2 我國金屬礦山采礦發(fā)展現(xiàn)狀

自進(jìn)入21 世紀(jì)以來，我國采礦技術(shù)取得了重大突破，在日新月異的采礦技術(shù)下，我國礦業(yè)在投資、運(yùn)行等方面的理念也出現(xiàn)了很大改變，可以說，新理念下帶動了礦山效益和發(fā)展活力，不過由于受到以往采礦方式的限制，礦山采礦工作依舊有一定問題存在。再加上我國礦產(chǎn)資源緊缺、分布情況小而雜，且技術(shù)管理落后困難、組織生產(chǎn)困難復(fù)雜，礦山采礦工作的安全問題較為明顯。筆者通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦山采礦公司現(xiàn)存以下問題：

第一，礦山企業(yè)的采礦資質(zhì)主要是掛靠，而且開采所需設(shè)備較為落后。小型的開采團(tuán)隊一般情況下都是掛靠，其開采技術(shù)欠缺，與當(dāng)前需求根本不相符合，礦山開采現(xiàn)場經(jīng)常會有安全問題發(fā)生。而且，在監(jiān)管過程中，也沒有專業(yè)技術(shù)人員跟進(jìn)。至于礦山專用設(shè)備這一方面，缺乏相應(yīng)的資本投資，導(dǎo)致設(shè)備也相對落后?？偟膩碚f，礦山企業(yè)發(fā)展的總趨勢就是缺乏有效的企業(yè)管理方案、缺乏對安全生產(chǎn)的考慮、缺乏綜合利用資源。

第二，礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)責(zé)任制度沒能得以實現(xiàn)，井建工作和礦山采礦挖掘工作在安全管理方面，存在沒秩序、沒紀(jì)律、失去監(jiān)管控制等問題。采礦是一項系統(tǒng)性工作，規(guī)模大且復(fù)雜，其涉及到多項工作，且不同環(huán)節(jié)之間還要協(xié)調(diào)、平衡進(jìn)行，但是采礦生產(chǎn)組織工作存在較難的協(xié)調(diào)性，導(dǎo)致礦山采礦作業(yè)存在較多安全生產(chǎn)隱患。

第三，采礦工作的人員流動性很大。礦山采礦企業(yè)一般情況下都是采用的較為靈活的用工制度，比如輪換制、長短期合同制度等，不過工程技術(shù)人員以及具備采礦工作所需技能的一些操作工的流動性較大，能留下來的往往都是礦山周圍或是偏遠(yuǎn)地區(qū)較為貧困的人群，其安全意識差、職業(yè)修養(yǎng)差，從而為采礦作業(yè)帶來一定的安全隱患。

第四，采礦企業(yè)的核心競爭力相對較差。露天采礦與地下采礦相比，地下采礦的難度要大的多，但是礦山采礦單位所擁有的專業(yè)技術(shù)人員不足，并且缺乏科學(xué)的開采管理以及先進(jìn)的開采設(shè)備，單單憑借低成本來獲得利潤，其發(fā)展會越來越困難。

第五，合同管理具有較大難度。基本體現(xiàn)在考核、結(jié)算、變更合同等方面，必須要有專業(yè)團(tuán)隊進(jìn)行管理、調(diào)度，若沒有健全的管理體制，合同管理自是混亂不堪。

第六，采礦作業(yè)存在超負(fù)擔(dān)、高強(qiáng)度現(xiàn)象。礦山采礦一般情況下都是采用的計量結(jié)算方式，在開采工作中，超負(fù)擔(dān)工作是時有發(fā)生的，井下生產(chǎn)交叉影響大，人員、設(shè)備、作業(yè)點多，存在著種種不安全因素。

3 金屬礦山采礦技術(shù)發(fā)展趨勢

當(dāng)前，我國金屬礦山采礦技術(shù)取得一定成績，不過從整體水平來看，還相對較低。在科技的進(jìn)步下、采礦技術(shù)要求的復(fù)雜下，采礦技術(shù)將實現(xiàn)自動化、智能化。下面筆者就采礦技術(shù)發(fā)展趨勢展開深入剖析。

3.1 采礦設(shè)備大型化、自動化、智能化

采礦設(shè)備的發(fā)展趨勢體現(xiàn)為設(shè)備更加高效、完善、可靠，大大提升了效率。發(fā)展特點設(shè)備配套完善，機(jī)械化、自動化程度高，而且無人機(jī)技術(shù)也廣泛運(yùn)用其中[2]。

首先，是采礦設(shè)備大型化發(fā)展趨勢。在露天采礦中，大型設(shè)備廣泛運(yùn)用，雖然，地下采礦受到一定的空間影響，不過地下開采設(shè)備也朝著大型化方向發(fā)展。大型化的采礦設(shè)備主要體現(xiàn)在汽車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等方面。未來發(fā)展中，汽車實現(xiàn)遙控作業(yè)，且裝機(jī)容量大大提升。裝載機(jī)的發(fā)展速度遠(yuǎn)超汽車速度，且功率會大大提升。在挖掘機(jī)方面，液壓挖掘機(jī)廣泛運(yùn)用，且數(shù)量大范圍內(nèi)提高。其次，是設(shè)備智能化發(fā)展趨勢。智能化主要體現(xiàn)在對遙控技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前，在金屬礦山中，一些技術(shù)先進(jìn)的單位已融入了遙控技術(shù)，以遙控技術(shù)操控鏟運(yùn)機(jī)工作，在將來，該技術(shù)會得到更加充分的利用。在遙測技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊處理的發(fā)展下，遙控技術(shù)會成為日后采礦的主流趨勢。最后，是自動化發(fā)展趨勢。如果說礦山機(jī)械的發(fā)展推動了采礦工藝的進(jìn)步，那么礦山自動化以及信息技術(shù)發(fā)展勢必決定采礦工藝改革創(chuàng)新。當(dāng)前，自動化技術(shù)得到一定運(yùn)用，不過多數(shù)礦山都沒有認(rèn)識到其隱藏的效益，只是單單將重點放在輔助操作控制方面，比如，定位鉆機(jī)鉆頭，控制鉆速、控制鏟運(yùn)機(jī)挖掘等都應(yīng)用了自動化技術(shù)[3]。并且，在定位系統(tǒng)以及激光技術(shù)的應(yīng)用下，測量露天礦山和鉆孔工作也實現(xiàn)了自動化。不過自動化在采礦中的全面實施，當(dāng)前還有一定困難。需要進(jìn)一步研發(fā)、完善，從而推動采礦全面發(fā)展，提升采礦技術(shù)水平。

3.2 鑿巖爆破技術(shù)發(fā)展趨勢

近幾年來，鑿巖爆破技術(shù)取得較快發(fā)展，從而保證了鑿巖速度和精度。在速度和精度的提升下，整體采礦質(zhì)量、效率也有了大范圍內(nèi)的提升。并且，鑿巖爆破技術(shù)還實現(xiàn)了由用戶自主設(shè)計和進(jìn)行礦山現(xiàn)場加工的炸藥，便于鑿巖開展。至于鑿巖設(shè)備這方面，會連續(xù)不斷的朝自動化、全面控制化發(fā)展。自動遙控式鑿巖的應(yīng)用可大大提升工作效率，在炮孔鑿巖精度的提升下，同時帶來的式破碎質(zhì)量的提升，并且，開展鑿巖工作時的安全性也會大有保障。

3.3 生產(chǎn)安全系數(shù)提高，采礦系統(tǒng)完善

開展采礦工作時，最關(guān)鍵的便是開采工藝和方法。在科技發(fā)展下，礦山設(shè)備機(jī)械化程度明顯提升，基于此，原本所采用的采礦工藝以及方法等也會發(fā)生適當(dāng)?shù)母淖?，同時，在一定程度上也改變了采礦結(jié)構(gòu)和觀念，各個環(huán)節(jié)的采礦工藝向更安全、更高效、更可靠等方向發(fā)展。至于安全系數(shù)提升、采礦系統(tǒng)完善主要體現(xiàn)在兩方面，首先是現(xiàn)代化開采監(jiān)控手段。在定位系統(tǒng)、自動化技術(shù)以及通信技術(shù)的發(fā)展下，對礦山開采工作也帶來了一定影響。根據(jù)監(jiān)挖開采過程，可遙控操作地下開采裝備以及開采系統(tǒng)。自動化無人工作面系統(tǒng)將逐漸成為現(xiàn)實。然后是采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化完善。結(jié)合開采技術(shù)以及采礦設(shè)備，可一步步增加采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而提高采礦面積產(chǎn)量，最終提升效益。

3.4 礦山數(shù)字化、智能化與無人化采礦

在未來的金屬礦山采礦工作中，需要發(fā)展全新的采礦觀點，建立全新的數(shù)字化、智能化開采模式，或者實現(xiàn)無人采礦模式。

至于數(shù)字礦山的實現(xiàn)，需要滿足多個條件，比如：建立有效的生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)、建立精準(zhǔn)、快速、完全自動化的信息收集、處理系統(tǒng)、建立容量大，能傳輸各項相關(guān)數(shù)據(jù)的信息通訊網(wǎng)絡(luò)平臺等等。至于礦山智能化，主要是實現(xiàn)只能開采，這一目標(biāo)的滿足，需要滿足三個條件，分別為：現(xiàn)代化采礦調(diào)度系統(tǒng)、設(shè)備智能化、數(shù)字化收集與工藝技術(shù)相關(guān)的重要數(shù)據(jù)[4]。其中，采礦調(diào)度系統(tǒng)式最為關(guān)鍵的，當(dāng)前，美國已成功開發(fā)，是借助計算機(jī)、GPS、無線數(shù)據(jù)通信以及調(diào)度優(yōu)化，對露天礦產(chǎn)的計算機(jī)進(jìn)行控制、管理的系統(tǒng)。在礦山設(shè)備智能化、自動化的基礎(chǔ)上，一步步實現(xiàn)礦山系統(tǒng)的智能化以及實現(xiàn)無人化采礦。

4 結(jié)語

總之，我國金屬礦山資源本就缺乏，在加上其分布情況，導(dǎo)致礦產(chǎn)資源嚴(yán)重不足?；诖?，必須要對相關(guān)的采礦技術(shù)進(jìn)行研究，在技術(shù)進(jìn)步下，彌補(bǔ)資源緊缺的不足。通過對我國金屬礦山開采技術(shù)的進(jìn)程分析，也能發(fā)現(xiàn)取得顯著進(jìn)步，不過跟世界先進(jìn)國家比還存在一定落后性。因此，必須要加大采礦設(shè)備智能化、技術(shù)環(huán)?？茖W(xué)化的發(fā)展進(jìn)程。從根源環(huán)節(jié)資源緊缺問題，從而推動經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展。