金屬礦山開(kāi)采方法選擇與影響因素分析

廖永斌

（江西漂塘鎢業(yè)有限公司，江西 贛州 341515）

科學(xué)合理的開(kāi)采技術(shù)方法直接決定了礦山開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益，并影響著礦山開(kāi)采的安全、高產(chǎn)、高效，由于現(xiàn)階段的金屬礦山施工環(huán)境復(fù)雜，開(kāi)采難度較高，必須要深入分析影響其開(kāi)采質(zhì)量的諸多因素，有針對(duì)性的選擇合適的開(kāi)采方法，避免延誤施工進(jìn)度或者造成金屬礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)。

1 金屬礦山采礦現(xiàn)狀

（1）缺少優(yōu)質(zhì)礦源。現(xiàn)階段全世界都處于能源資源緊缺的狀態(tài)下，我國(guó)雖然地域遼闊，礦種資源豐富，但是前期的過(guò)度開(kāi)采也給金屬礦山造成了較大的壓力，導(dǎo)致我國(guó)如今正缺少優(yōu)質(zhì)礦源，尤其是大型的金屬礦源比較少，且金屬礦產(chǎn)存在著整體耗費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，導(dǎo)致開(kāi)采質(zhì)量低下。

（2）采礦技術(shù)落后。我國(guó)各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平并不平衡，因此在金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中所投入的財(cái)力以及技術(shù)條件等也存在較大的差異，與此同時(shí)，某一地區(qū)金屬礦產(chǎn)資源的多少也會(huì)影響其采礦技術(shù)，就目前來(lái)看，我國(guó)部分偏遠(yuǎn)地區(qū)由于技術(shù)落后導(dǎo)致的開(kāi)采質(zhì)量問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮，直接影響了金屬礦產(chǎn)資源的利用效果。

（3）環(huán)境破壞嚴(yán)重。礦產(chǎn)資源在開(kāi)發(fā)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生不同程度的環(huán)境破壞問(wèn)題，對(duì)于金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采來(lái)說(shuō)，其如果存在操作不當(dāng)?shù)膯?wèn)題就有可能會(huì)導(dǎo)致采礦地區(qū)出現(xiàn)坍塌，從而造成嚴(yán)重的環(huán)境破壞[1]。這主要是因?yàn)椴傻V企業(yè)以及相關(guān)環(huán)境保護(hù)人員在采礦期間沒(méi)有從其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度著手進(jìn)行環(huán)境保護(hù)，使得大自然遭受到嚴(yán)重的破壞，甚至?xí)绊懮鐣?huì)的和諧發(fā)展。

2 金屬礦山開(kāi)采方法

2.1 露天開(kāi)采

露天開(kāi)采用于埋藏較淺的礦藏中，在其實(shí)際應(yīng)用中需要?jiǎng)冸x礦體上方的大量巖土并將礦體揭露出來(lái)，因此在實(shí)際作業(yè)中需要重點(diǎn)關(guān)注礦藏的剝采比，當(dāng)其小于或者等于經(jīng)濟(jì)剝采比就可以使用露天開(kāi)采方法，具體包括以下幾種。

（1）露天陡幫開(kāi)采。露天陡幫開(kāi)采的理論最初源于前蘇聯(lián)學(xué)者，主要就是通過(guò)控制暫不工作臺(tái)階數(shù)，并縮短不工作臺(tái)階的寬度的方式來(lái)降低控制剝巖工作幫上的臺(tái)階占平盤(pán)的寬度，從而實(shí)現(xiàn)剝巖工作幫角度的增大，調(diào)整了礦境界內(nèi)采礦提與剝巖兩者之間的關(guān)系，平衡了生產(chǎn)剝采比，其具有基建剝巖量小、投資少、基建周期短、投產(chǎn)早、達(dá)產(chǎn)快等優(yōu)點(diǎn)。

（2）高臺(tái)階開(kāi)采。在露天開(kāi)采時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員會(huì)將礦巖按照厚度劃分成水平分層，然后再采用下行式從上層逐漸向下層開(kāi)采的方式，由于其在立體空間中會(huì)形成一個(gè)階梯，按照其高度又可以分為緩臺(tái)階和高臺(tái)階，其中高臺(tái)階是當(dāng)前露天金屬礦產(chǎn)中常見(jiàn)的一種，其高度在40m～50m之間，開(kāi)采效益也比較好，具有輔助作業(yè)少、主要作業(yè)集中、運(yùn)輸線(xiàn)路簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益好等諸多優(yōu)點(diǎn)[2]。目前，我國(guó)的機(jī)械化水平越來(lái)越高，各種先進(jìn)信息技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用大大提高了開(kāi)采工作的自動(dòng)化、智能化水平，因此高臺(tái)階開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用也有了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)和裝備保障，開(kāi)采水平也因此得到了大幅度的提升。

（3）間接-連續(xù)開(kāi)采。間接-連續(xù)開(kāi)采指的是生產(chǎn)過(guò)程中一部分工藝間斷，一部分工藝連續(xù)的開(kāi)采方法，其綜合了各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)際作用中能夠借助汽車(chē)運(yùn)輸和膠帶機(jī)運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，即采用電鏟裝載礦石，然后汽車(chē)運(yùn)輸?shù)侥z帶機(jī)站，經(jīng)過(guò)破碎后再由膠帶機(jī)統(tǒng)一集中運(yùn)輸離開(kāi)采場(chǎng)。這一開(kāi)采方法的機(jī)械化程度更高，因此生產(chǎn)效率也比較高，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 地下開(kāi)采

當(dāng)前我國(guó)的金屬礦藏開(kāi)發(fā)難度逐漸加大，主要表現(xiàn)在開(kāi)采規(guī)模的擴(kuò)大以及開(kāi)采深度的加深，一些露天開(kāi)采資源更是逐漸消失，在這種情況下，采礦企業(yè)也開(kāi)始尋求先進(jìn)的地下開(kāi)采方法，具體包括以下幾種。

（1）空?qǐng)霾傻V法。空?qǐng)霾傻V法指的是在回采的過(guò)程中需要在原有的基礎(chǔ)上將采場(chǎng)一分為二，按照礦房和礦柱的順序逐一進(jìn)行操作。在其實(shí)際操作過(guò)程中可以按照回采操作以及框壁構(gòu)造分為全面開(kāi)采、階段性開(kāi)采以及房柱開(kāi)采幾種類(lèi)型。該方法是我國(guó)礦山地下開(kāi)采過(guò)程中技術(shù)較為成熟的一種方法，機(jī)械化程度也比較高，具有成本低、生產(chǎn)率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于環(huán)境的要求比較高，只適用于礦石以及圍巖相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境中。

（2）崩落采礦法。崩落采礦法主要是利用回采中崩落的無(wú)價(jià)值的礦石及巖石來(lái)充填采空區(qū)，以此來(lái)達(dá)到管理開(kāi)采地壓的目的，而且隨著工作面的不斷推進(jìn)，可以逐步崩落圍巖充填采空區(qū)，因此在一些圍巖易崩落、地表允許塌陷的礦體中可以應(yīng)用這一方法。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，采礦技術(shù)人員應(yīng)該提前制定防范，預(yù)期規(guī)劃步驟，以便降低安全事故發(fā)生的概率，在作業(yè)中一旦將圍巖崩落就需要第一時(shí)間運(yùn)輸?shù)V石將采空區(qū)填滿(mǎn)，并且對(duì)圍巖做好支護(hù)工作，確保安全生產(chǎn)。

（3）充填采礦法。在金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采過(guò)程中，原本的采空區(qū)極易可能會(huì)因?yàn)閲鷰r崩落導(dǎo)致塌陷，這時(shí)候就需要使用充填法，在采空區(qū)中填入填充料，給予圍巖支撐，防止采空區(qū)崩落，從而保證開(kāi)采過(guò)程的安全與高效。該方法在一些開(kāi)采條件相對(duì)復(fù)雜的礦藏中可以得到有效應(yīng)用，比如受到外界水源、火災(zāi)以及交通等因素干擾嚴(yán)重等地區(qū)，并且具有環(huán)境污染較小的優(yōu)點(diǎn)。在充填采礦法的應(yīng)用中還根據(jù)填充料運(yùn)輸方式以及材料的不同分為三種類(lèi)型，一是干式充填，使用的填充料一般是砂石材料，但是成本高，操作也比較復(fù)雜；二是水力充填，主要是將填充料與水拌和而形成砂漿后用泵壓實(shí)現(xiàn)砂漿填充料向采空區(qū)的運(yùn)送，凝固后的輕度比較高，安全性更好；三是膠結(jié)充填，體是指在將碎石、砂子、石灰以及水泥混合起來(lái)之后，利用管道將其送到采空區(qū)中，這一方法比較常用，效率更高且方便操作。

（4）化學(xué)采礦法。化學(xué)采礦法指的是通過(guò)分析礦物的物理化學(xué)性質(zhì)，向礦體中注相應(yīng)化學(xué)溶侵液，通過(guò)礦物與溶侵液的化學(xué)反應(yīng)，使礦石中的=有價(jià)值成分由固態(tài)轉(zhuǎn)換成液態(tài)，再進(jìn)行回收的方法。在實(shí)際使用中需要嚴(yán)格分析礦石的性質(zhì)，針對(duì)性的選擇溶侵液，從而保證開(kāi)采質(zhì)量。

（5）深井開(kāi)采。深井開(kāi)采往往用于深度超過(guò)1000m的礦藏中，實(shí)際作用中需要重點(diǎn)考慮并處理相關(guān)高低壓與礦井高溫等問(wèn)題，嚴(yán)格控制好運(yùn)輸以及開(kāi)采場(chǎng)地地壓等問(wèn)題。

3 影響金屬礦山開(kāi)采方法選擇的因素

3.1 地質(zhì)因素

（1）埋藏深度。礦體的埋藏深度首先決定了采用露天開(kāi)采發(fā)還是地下開(kāi)采法，一般埋藏較淺選用露天開(kāi)采方法，其投入少，開(kāi)采安全性高；而埋藏過(guò)深就需要選用地下開(kāi)采方法，在準(zhǔn)確測(cè)量礦山地壓的基礎(chǔ)上選擇合適的低下開(kāi)采方法，需要注意的是，如果埋藏神速超過(guò)500m不宜采用空?qǐng)龇ā?/p>

（2）礦體傾角、厚度和形狀。一般情況下，如果礦藏礦體厚度小，埋藏深度又深，剝采比大就需要使用低下開(kāi)采方法，而礦體厚度大，埋藏深度較淺，剝采比小就可以使用露天開(kāi)采方法。同時(shí)，礦體傾角則會(huì)影響礦山巷道布置及運(yùn)輸方式，相關(guān)技術(shù)人員需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算后進(jìn)行布置，保證開(kāi)采過(guò)程的安全可靠。

（3）圍巖力學(xué)性質(zhì)。圍巖力學(xué)性質(zhì)指的是圍巖穩(wěn)定性和地應(yīng)力環(huán)境，其中圍巖穩(wěn)定性比較好的時(shí)候可以采用空?qǐng)龇ǎ缓玫膭t需要按照情況使用合理的開(kāi)采方法。而地應(yīng)力環(huán)境則是技術(shù)人員布置開(kāi)采巷道的主要依據(jù)。

（4）礦體條件。礦體自身的條件也會(huì)影響開(kāi)采方法，一般經(jīng)濟(jì)不可行的礦體則不易于開(kāi)采，經(jīng)濟(jì)可行的也會(huì)因?yàn)椴煌拈_(kāi)采方法體現(xiàn)出不同的經(jīng)濟(jì)效益。

（5）自燃傾向。一些自燃的礦體會(huì)影響開(kāi)采工人的生命安全，因此應(yīng)該適當(dāng)?shù)剡x擇開(kāi)采方法，比如含硫度高的礦石禁止使用崩落法進(jìn)行開(kāi)采。

3.2 礦體種類(lèi)及質(zhì)量因素

（1）礦體種類(lèi)。金屬礦產(chǎn)種類(lèi)豐富，可分為黑色金屬礦、有色金屬礦和貴金屬礦，比如鐵礦屬于黑色金屬礦，其價(jià)值不高，如果地質(zhì)條件復(fù)雜，開(kāi)采難度高，其往往會(huì)失去開(kāi)采價(jià)值。再比如鎢礦屬于貴金屬礦藏，其在冶金和金屬材料領(lǐng)域中屬高熔點(diǎn)稀有金屬或稱(chēng)難熔稀有金屬，應(yīng)用價(jià)值較高，開(kāi)采價(jià)值也比較高。

（2）礦體質(zhì)量。礦體質(zhì)量也會(huì)影響開(kāi)采方法的選擇，如果是雜質(zhì)含量高、選冶難度大的礦藏，其開(kāi)采價(jià)值也會(huì)比較低，但如果是緊俏程度高的礦藏則需要選擇合適的開(kāi)采方法進(jìn)行開(kāi)采。

3.3 環(huán)境及外在因素

礦產(chǎn)資源的開(kāi)采過(guò)程中會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境造成嚴(yán)重的負(fù)面影響，比如地表水流失、地下水污染、廢棄物污染等等。因此在選擇開(kāi)采方法的時(shí)候需要根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境以及礦產(chǎn)資源的實(shí)際情況合理選擇。

3.4 經(jīng)濟(jì)因素

經(jīng)濟(jì)效益是決定企業(yè)是否投資該礦石開(kāi)采的主要依據(jù)，同時(shí)不同的開(kāi)采方法也會(huì)影響礦藏的價(jià)值，因此需要開(kāi)率此次開(kāi)采過(guò)程中，需要重點(diǎn)考慮礦山的儲(chǔ)量、生產(chǎn)能力、礦石損失率和貧化率、人工、設(shè)備和材料成本等經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等等各方面。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采與我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)息息相關(guān)，其開(kāi)采方法的選擇更是與其開(kāi)采質(zhì)量息息相關(guān)。通過(guò)上述分析可以明確影響金屬礦山開(kāi)采方法選擇的因素有地質(zhì)因素、礦體種類(lèi)及質(zhì)量因素、環(huán)境及外在因素以及經(jīng)濟(jì)因素等，因此采礦企業(yè)在開(kāi)采之前有必要詳細(xì)分析待開(kāi)采礦體的礦石種類(lèi)、礦石含量、礦石質(zhì)量、地質(zhì)條件等因素，結(jié)合當(dāng)?shù)氐恼摺⑵髽I(yè)的投資能力、經(jīng)濟(jì)可行性分析和環(huán)境可行性分析等選擇科學(xué)合理的開(kāi)采方法，以此來(lái)提高金屬礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的安全、高效以及經(jīng)濟(jì)性。