深井金屬礦床高效開采及地壓監(jiān)控技術(shù)研究

王春龍，郝英杰

（山東黃金礦業(yè)（玲瓏）有限公司，山東 招遠(yuǎn) 265400）

今后我國(guó)金礦開采工作將逐漸向地下拓展，深井金屬礦床具有不易被探測(cè)且開采展難度大的特點(diǎn)。目前我國(guó)大部分埋藏較淺的金屬礦床已經(jīng)被開采，深井金屬礦山有利于提高我國(guó)的金屬礦產(chǎn)資源的產(chǎn)量。對(duì)深井金屬礦床進(jìn)行開采，可以更好地滿足我國(guó)市場(chǎng)對(duì)金屬礦產(chǎn)資源的需求。在深井金屬礦山的開采過程中，要想確保礦山開采工作的安全性、提高采礦效率，就要充分發(fā)揮低壓監(jiān)控技術(shù)的作用，這樣才能有效減少安全事故的產(chǎn)生。以下對(duì)深井金屬礦床開采的特征及開采現(xiàn)狀進(jìn)行分析[1]。

1 深井金屬礦床的特點(diǎn)及開采現(xiàn)狀分析

1.1 深井金屬礦床的特點(diǎn)分析

深井金屬礦床與露天礦床最大的區(qū)別就是礦床埋藏較深，開展工作在地下深部完成。我國(guó)礦山開采行業(yè)對(duì)深井金屬礦床的埋藏深度進(jìn)行了限定，礦床埋藏深度在900m以下的屬于深井采礦。與金屬礦床露天開采相比，深井金屬礦床開采環(huán)境更為復(fù)雜，礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境多變且地形較深。由于埋藏深度過深，也導(dǎo)致了深井低壓較大、而且礦床的溫度相對(duì)較高，礦井內(nèi)難以通風(fēng)。這些問題也增加了深井金屬礦床開采的危險(xiǎn)性。

1.2 我國(guó)深井金屬礦床的開采現(xiàn)狀分析

隨著我國(guó)采礦行業(yè)的繁榮發(fā)展，我國(guó)的采礦技術(shù)也越來越先進(jìn)，但是目前我國(guó)深井采礦技術(shù)仍然不夠完善，我國(guó)的采礦深度還十分有限。埋藏深度較深的礦床地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，對(duì)采礦技術(shù)要求也更高。這就要求礦山開采單位要制定出適合深井的礦山開采方式，并且要實(shí)時(shí)對(duì)地壓進(jìn)行監(jiān)控，避免在采礦過程中出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象。近年來我國(guó)在深井采礦過程中，因巖爆現(xiàn)象而威脅采礦人員生命安全的事故時(shí)有發(fā)生。當(dāng)下在深井金屬礦床開采過程中，最常用的是膠結(jié)充填采礦法，膠結(jié)充填采礦法能夠有效提高深井金屬礦產(chǎn)資源的回收率，從而能夠減少采礦過程中的礦石浪費(fèi)現(xiàn)象。以下對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)深井金屬礦床開采過程中常用的技術(shù)進(jìn)行分析[2，3]。

2 深井采礦的技術(shù)問題分析

2.1 采礦巷道容易變形

埋藏較深的金屬礦床在采礦過程中，其巷道圍巖受到了地應(yīng)力的影響容易變形，進(jìn)而導(dǎo)致巷道被破壞。由于深井的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，且深井礦道的構(gòu)造應(yīng)力較大，進(jìn)而會(huì)對(duì)巷道工程的適應(yīng)力造成影響。深井金屬礦床原巖應(yīng)力高，很容易導(dǎo)致礦床變形，倘若在開采過程中向下挖掘速度過快，會(huì)導(dǎo)致來壓過快，增加巷道早期的變形速度。長(zhǎng)期受地應(yīng)力的影響，也導(dǎo)致了巷道圍巖變軟，巷道容易變形、難以持久。

2.2 深井氣候條件惡劣

隨著金屬礦山開采深度的增加，在深井中采礦人員很容易受到熱害的影響。由于深井中空氣難以流通且溫度較高，在采礦巷道的掘進(jìn)過程中，工作溫度高達(dá)50°至60°，進(jìn)而影響了采礦人員的工作效率。長(zhǎng)期在這種高溫環(huán)境下作業(yè)，會(huì)對(duì)采礦人員的身體健康造成威脅，進(jìn)而會(huì)降低采礦的工作效率。

2.3 水害增加

在深井中，受到應(yīng)力變化的影響，導(dǎo)致了地下水流動(dòng)形態(tài)的變化。尤其是在一些濕潤(rùn)地區(qū)，地下水資源較為豐富，隨著礦山的延伸改變了地下水的流動(dòng)方向，形成了承壓水。在深井金屬礦山的開采過程中，很容易受到水害的影響。倘若地質(zhì)勘探工作存在問題，在礦山勘探時(shí)，沒有對(duì)礦井涌水量進(jìn)行正確的計(jì)算，就會(huì)導(dǎo)致采礦過程中出現(xiàn)水害事故，嚴(yán)重者將使礦山開采工作停滯。

2.4 高地應(yīng)力的影響

隨著礦山開采深度的增加，在深井采礦過程中，會(huì)受到高地應(yīng)力的影響，高地應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致金屬礦床的地質(zhì)力學(xué)環(huán)境被改變。進(jìn)而會(huì)增加巷道的掘進(jìn)難度，也會(huì)導(dǎo)致巷道圍巖的不穩(wěn)定性。在長(zhǎng)期高的應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行礦山開采工作，技術(shù)難度較大。

3 深井金屬礦床高效開采策略分析

3.1 圍巖控制技術(shù)

要想確保深井金屬礦床開采的順利進(jìn)行，就要提高巷道圍巖的穩(wěn)定性，這樣才能有效避免巷道在開采過程中變形。利用圍巖控制技術(shù)可以有效避免這一問題，圍巖控制技術(shù)具體可以分為、聯(lián)合支護(hù)、被動(dòng)支護(hù)和主動(dòng)支護(hù)三種方式。當(dāng)下聯(lián)合支護(hù)技術(shù)在深井礦山開采過程中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。聯(lián)合支護(hù)技術(shù)有利于維持深部圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而可以以起到對(duì)巷道進(jìn)行加固的作用，有利于給金屬礦床的開采工作提供安全的工作環(huán)境。

3.2 沖擊地壓防治技術(shù)

隨著我國(guó)深井礦山開采技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)在長(zhǎng)期的深井作業(yè)過程中，也積累了一些經(jīng)驗(yàn)。尤其是在防治沖擊地壓方面，目前我國(guó)針對(duì)沖擊地壓已經(jīng)形成了一套防沖體系。利用地壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)沖擊低壓進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，從而能夠更好地判斷出礦山開采工作存在的危險(xiǎn)，也有利于幫助礦山開采單位及時(shí)采取安全防護(hù)措施。這就要求礦山開采單位要重視起地質(zhì)勘探工作，要根據(jù)地質(zhì)勘探的相關(guān)資料，合理布局低壓監(jiān)控系統(tǒng)。這樣才能避免在采礦時(shí)應(yīng)受采動(dòng)的影響，使得地應(yīng)力向巷道圍巖轉(zhuǎn)移。

3.3 高溫控制技術(shù)

在深井基礎(chǔ)礦上的開采過程中，不論是掘進(jìn)巷道還是開采礦石，采礦人員都需要克服高溫的影響。目前大部分礦山開采單位在深井中采用的是非人工制冷降溫技術(shù)，通過安裝排風(fēng)系統(tǒng)加強(qiáng)空氣的流通，從而帶走巷道中的熱量。這樣一來雖然能夠達(dá)到局部降溫的效果，但是降溫效果十分有限。而利用人工制冷降溫的方式，可以彌補(bǔ)通風(fēng)降溫的不足。人工制冷降溫技術(shù)具體包括：制冷技術(shù)、輸冷技術(shù)以及熱排技術(shù)，主要借助了動(dòng)力裝置，人工降溫技術(shù)效率更高，也可以更好地控制深井巷道中的溫度。

3.4 水害治理技術(shù)

要想確保深井金屬礦床開采工作的順利進(jìn)行，就要預(yù)防水害，減少承壓水給金屬礦床開采工作帶來的影響。這就要求礦山開采單位要重視地質(zhì)勘探工作，在地質(zhì)勘探時(shí)，要對(duì)礦井水進(jìn)行充分的監(jiān)測(cè)，計(jì)算出準(zhǔn)確的礦井水涌出速率。尤其是在巷道的掘進(jìn)過程中，要遵循先勘探后掘進(jìn)的流程，并采取相應(yīng)的制水措施。在巷道中采取排水和節(jié)水的方式，做好相應(yīng)的預(yù)防工作。礦山勘探人員也要對(duì)井下水文環(huán)境的變化進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤觀測(cè)，這樣才能有效避免水害給礦山開采工作帶來的影響。

4 深井金屬礦床地壓監(jiān)控技術(shù)分析

隨著采礦深度的增加，地壓也隨之增大，要想確保深井采礦工作的安全性，就要解決地壓?jiǎn)栴}。深井地壓會(huì)對(duì)巷道圍巖的形狀以及采場(chǎng)造成影響，這就要求礦山開采單位要重視起地壓監(jiān)控技術(shù)。一方面礦山開采單位要做好巷道的支護(hù)工作，提高巷道的穩(wěn)定性。盡可能將向道保持成橢圓形，這樣才能有效提高巷道自身的承壓能力。此外礦山開采單位也要做好地壓監(jiān)控工作，要利用低壓監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)深井巷道中的低壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的、智能化的監(jiān)測(cè)。尤其要做好巷道圍巖的定應(yīng)力測(cè)量工作，這樣才能對(duì)巷道圍巖的狀態(tài)進(jìn)行正確的判斷，從而有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)巷道圍巖在使用過程中出現(xiàn)的變形現(xiàn)象。在低壓檢測(cè)過程中，要采取逐步檢測(cè)的方式，對(duì)圍巖的位移情況以及巷道的下沉量進(jìn)行監(jiān)測(cè)[4]。

5 結(jié)束語

隨著我國(guó)市場(chǎng)對(duì)金屬礦產(chǎn)資源需求量的增加，我國(guó)大部分埋藏淺、開采難度較小的金屬礦產(chǎn)資源已經(jīng)被開采。今后我國(guó)金屬礦山的開采將逐漸朝地下發(fā)展，開采深度將越來越深。這也對(duì)金屬礦山的開采技術(shù)有了更高的要求。在深井采礦中，要充分利用圍巖控制技術(shù)、沖擊地壓防治技術(shù)、高溫控制技術(shù)以及水害治理技術(shù)的作用。這樣才能為深井礦山開采工作提供安全的工作環(huán)境，有利于減少礦山開采事故的發(fā)生，從而能更好地保證工作人員的安全性。