金屬礦山采礦技術(shù)與工藝的發(fā)展

何瑞琦

摘 要：工業(yè)快速發(fā)展的今天對(duì)金屬資源的消耗量不斷增加，為能夠更好地滿足市場(chǎng)需求，需要提高礦石的開采力度，提升冶煉的工作效率。在這種背景下，采礦工藝需要充分利用現(xiàn)代技術(shù)和現(xiàn)代理念的優(yōu)勢(shì)，不斷朝著高效率、高安全性能、低污染的方向發(fā)展。基于此，本文將重點(diǎn)闡述現(xiàn)代金屬礦山采礦技術(shù)與工藝的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：金屬礦山;采礦技術(shù);工藝發(fā)展

引言

隨著先進(jìn)的國外技術(shù)和設(shè)備的不斷引入，我國的采礦工業(yè)技術(shù)也取得了重大進(jìn)步。在市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)的今天，傳統(tǒng)的采礦模式已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需要，采礦業(yè)也面臨著一定的挑戰(zhàn)。因此結(jié)合各自的實(shí)際情況與市場(chǎng)的需求變化，推動(dòng)采礦技術(shù)的進(jìn)步，才能不斷提升作業(yè)水平，助力我國采礦業(yè)的健康發(fā)展。

1、金屬礦山開采遇到的問題

1.1優(yōu)質(zhì)礦源稀少

就我國而言，豐富型金屬礦源非常少，中型金屬礦在我國的資源分布中占有較大比例，小型金屬礦的數(shù)量較多，因此在開采過程中呈現(xiàn)出過于分散，技術(shù)水平低、規(guī)模小的特點(diǎn)[1]。部分開采單位過分關(guān)注利潤(rùn)，導(dǎo)致在開采過程中造成了一定程度的資源浪費(fèi)與損耗。

1.2應(yīng)用的采礦技術(shù)相對(duì)落后

我國幅員遼闊，不同地區(qū)的礦業(yè)發(fā)展也呈現(xiàn)出較大的差異。相對(duì)而言，礦產(chǎn)資源相對(duì)豐富的地區(qū)采礦技術(shù)更加完備成熟，其開采工藝在國際上也有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。但偏遠(yuǎn)地區(qū)的采礦技術(shù)相對(duì)落后，導(dǎo)致這些區(qū)域的開采成本較高，工作效率較低，效益非常不理想[2]。

1.3資源回收率低，使用效果差

隨著資源的進(jìn)一步消耗和綠色發(fā)展理念的提出，節(jié)約型生產(chǎn)模式逐漸受到人們的重視。其中，礦物回收加工工作也變得十分重要。但該項(xiàng)工作相對(duì)于發(fā)達(dá)國家，我國還有很大差距，具體表現(xiàn)為資源回收率低，使用的效果較差。

1.4金屬礦山開采對(duì)周邊的環(huán)境損壞相對(duì)嚴(yán)重

對(duì)于金屬礦山資源的開采，容易造成地層坍塌、地形破壞以及資源浪費(fèi)等問題。需要注意的是，開采礦產(chǎn)造成的環(huán)境破壞問題并不是都能得到修復(fù)，如果破壞程度過高，將會(huì)遭受到大自然的懲罰。

2、金屬礦山開采技術(shù)

2.1空?qǐng)霾傻V法

長(zhǎng)期以來，我國最常用的一種金屬開采方法就是空?qǐng)霾傻V法。這種方法具體有兩種形式：第一種是采用大直徑深孔采礦法。具體是將露天采礦使用的臺(tái)階崩礦技術(shù)應(yīng)用到地下采礦流程中，具體而言就是在采礦的局部范圍先進(jìn)行割槽處理，之后以割槽作為自由面和補(bǔ)償空間，使用大直徑深孔裝藥全階段或者臺(tái)階狀崩礦的方式，將得到的礦石運(yùn)出[3]。在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法的效率較高，因此應(yīng)用范圍交廣。第二種是采用地下金屬礦山的連續(xù)化開采方式。具體指的是礦房的連續(xù)回采和礦體的連續(xù)開采，在具體運(yùn)行時(shí)，礦石的運(yùn)送和工藝流程具備非常明顯的連續(xù)性特征，因此這種采礦技術(shù)有利于提升開采效率。但需要注意的是，連續(xù)性開采需要提前做好較多的準(zhǔn)備工作，這對(duì)于施工技術(shù)設(shè)備以及礦源的實(shí)際情況都有一定的要求。

2.2崩落采礦法

崩落采礦法是我國金屬礦山采礦是常用的一種方法。就具體形式而言，有無底柱分段崩落法和自然崩落法兩種。無底柱分段崩落法是上世紀(jì)60年代從瑞典引進(jìn)的，在我國的礦山開采過程中取得了成功實(shí)踐后，才開始廣泛應(yīng)用到金屬礦山的開采工作中。就應(yīng)用情況而言，無底柱分段式崩落法存在一個(gè)非常明顯的問題就是需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，參數(shù)的優(yōu)化也會(huì)影響技術(shù)應(yīng)用效果。自然崩落法指的是利用巖石的自然應(yīng)力實(shí)現(xiàn)落礦的目的。這種方法在具體工程應(yīng)用中生產(chǎn)能力較強(qiáng)，采礦成本較低，因此在礦體厚大、礦化均勻并且易于崩落的低品位礦床開采工程中具有非常重要的應(yīng)用[4]?？偠灾?，不管是無底柱分段崩落法還是自然崩落法，在具體應(yīng)用時(shí)需要結(jié)合礦山的實(shí)際情況，在控制成本，提升開采效率的同時(shí)，還需要將安全生產(chǎn)工作落到實(shí)處。

2.3充填采礦法

充填采礦法在我國金屬礦山開采中也具有非常廣泛的應(yīng)用。就具體情況而言，充填采礦法在我國礦山開采中經(jīng)過了干式、分級(jí)尾砂膠結(jié)、全尾砂膠結(jié)、碎石水

泥漿膠結(jié)等新工藝和新技術(shù)。在開采經(jīng)驗(yàn)不斷積累和技術(shù)的推動(dòng)下，我國對(duì)于充填采礦法的研究進(jìn)一步深入，也取得了一定的成果，當(dāng)前我國的充填采礦工藝也逐步達(dá)到世界先進(jìn)水平。最具代表性的便是高水全尾砂速凝固化膠結(jié)充填新工

藝和高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填新工藝。這些新的工藝技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中，進(jìn)一步提升了礦山開采效果，也明顯改善了礦山開采工作的安全水平[5]。

2.4原地溶浸采礦法

原地溶浸采礦法是也是一種具有實(shí)效性的金屬礦山開采方法。這種方法綜合采礦、選礦、冶煉等流程，能夠直接完成金屬的提取。就實(shí)際應(yīng)用而言，銅、金等二十多種金屬礦床都能通過這種方法完成提取。原地溶浸采礦法的優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，這種方法不需要將礦山運(yùn)出，因此不會(huì)產(chǎn)生尾砂與廢石，因此符合當(dāng)前我國對(duì)于環(huán)保工作的相關(guān)要求。第二，這種方法由于省去了將礦石提出到地面的流程，因此整個(gè)采礦的周期減少，投入的采礦成本也相對(duì)較少，取得的經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。第三，這種方法能夠才常規(guī)方法無法開采的礦床中應(yīng)用，因此應(yīng)用范圍更廣，實(shí)用性更強(qiáng)，對(duì)于提升金屬資源的供應(yīng)具有非常積極的作用。第四，這種方法能夠改善勞動(dòng)條件，這對(duì)于保障施工人員的人身安全具有重大意義?？梢娫厝芙傻V法在現(xiàn)代金屬礦山開采工作中具有明顯優(yōu)勢(shì)，相關(guān)部門需要結(jié)合實(shí)際情況，重視新方法的應(yīng)用，不斷提升金屬礦山開采的效益[6]。

2.5 提高固體礦產(chǎn)找礦中的地質(zhì)勘查技術(shù)

借助先進(jìn)的地質(zhì)勘查技術(shù)能夠有效提升工作效率和勘查的安全性，對(duì)于推動(dòng)我國地質(zhì)礦產(chǎn)開采事業(yè)的發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。就目前而言，我國的地質(zhì)勘查專業(yè)技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。相對(duì)于發(fā)達(dá)國家，我國的勘查水平相對(duì)落后，尤其是數(shù)據(jù)處理方面，不管是從數(shù)據(jù)的全面性還是數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性都發(fā)展較慢，這對(duì)地質(zhì)勘查工作造成了不利影響。

借助地球物理學(xué)數(shù)據(jù)方法，能夠?qū)⒛M環(huán)境與數(shù)據(jù)結(jié)合起來，將其應(yīng)用到地質(zhì)勘查工作中，能夠進(jìn)一步提升對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的糞便能力，從而提升勘查結(jié)果的有效性，改善測(cè)量數(shù)據(jù)的精度，從而有效避免安全事故的發(fā)生幾率。因此地質(zhì)勘查單位應(yīng)該就當(dāng)前的應(yīng)用技術(shù)對(duì)員工進(jìn)行及時(shí)培訓(xùn)，助力員工改進(jìn)工作方法，提升工作效率。對(duì)于高校的人才培養(yǎng)工作而言，還需要在課程設(shè)計(jì)方面與實(shí)際情況向結(jié)合，提升學(xué)生的應(yīng)用水平。通過對(duì)電勘探技術(shù)的應(yīng)用，能夠促進(jìn)勘探過程的市場(chǎng)化，對(duì)于提升勘查的整體效率也具有重要意義。這種電磁勘查方法的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)量，改善我國地質(zhì)勘探的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3、金屬礦山采礦的發(fā)展趨勢(shì)

金屬礦山采礦的發(fā)展趨勢(shì)具體如下：第一，采礦設(shè)備朝著大型化、自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展;第二，金屬礦床會(huì)逐步使用無廢開采技術(shù);第三，深井采礦技術(shù)將會(huì)得到發(fā)展并被應(yīng)用到實(shí)際中;第四，復(fù)雜難采礦床的開采技術(shù)將會(huì)得到突破;第五，連續(xù)性采礦技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步應(yīng)用。

3.1采礦設(shè)備更大型化、自動(dòng)化、智能化

普通型牙輪轉(zhuǎn)機(jī)和挖掘機(jī)是傳統(tǒng)露天金屬礦開采時(shí)常用的工具，其開采效率較低，并且存在一定的安全隱患。為進(jìn)一步提升開采質(zhì)量和開采效率，當(dāng)前，超大型設(shè)備、無人汽車等機(jī)器開始被應(yīng)用到金屬礦山的開采工作中。牙輪轉(zhuǎn)機(jī)和挖掘機(jī)、礦用汽車都需要利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)完成對(duì)礦山的監(jiān)管、勘測(cè)以及評(píng)判工作。露天礦開采設(shè)備今后會(huì)在更多技術(shù)的推動(dòng)下，尤其是電子管控系統(tǒng)的影響下，發(fā)生巨大變化。地下金屬礦開采設(shè)備將會(huì)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備和智能化設(shè)備表現(xiàn)出一定的依賴性，智能化設(shè)備的應(yīng)用不僅會(huì)提升設(shè)施的工作效率和平穩(wěn)性，同時(shí)還能有效減少危險(xiǎn)作業(yè)人員參與，降低安全事故的發(fā)生，從而創(chuàng)造出更大的綜合效益。

3.2金屬礦床使用無廢開采技術(shù)

資源浪費(fèi)、地表塌陷以及垃圾廢物的排放是當(dāng)前金屬礦床開采過程中面臨的幾大問題。這種開采模式不符合我國當(dāng)前節(jié)約型、環(huán)保型生產(chǎn)模式的實(shí)際需要。因此這種局面也會(huì)隨著新技術(shù)和新設(shè)備的出現(xiàn)而發(fā)生改變。礦山工作人員在礦床開采過程中會(huì)產(chǎn)生固體廢棄物，因此根據(jù)廢棄物的種類，做好廢棄物的處理才能進(jìn)一步提升采礦的綜合收益。具體可以利用工業(yè)生態(tài)學(xué)原理，研發(fā)能夠高效降低廢石出產(chǎn)量的露天和地下聯(lián)合的開采技術(shù)、能夠完成礦山廢棄材料資源化的高濃度全尾礦填充技術(shù)、赤泥膠結(jié)充填技術(shù)與自然級(jí)配廢石膠結(jié)填充技術(shù)，解決廢棄物問題。經(jīng)過相關(guān)的試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，這些新型的無廢開采技術(shù)，能夠最大程度降低金屬礦山廢氣材料的產(chǎn)生，能夠有效緩解金屬礦山采礦工作中造成的環(huán)境破壞問題，符合我國綠色生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展的理念，因此這也將成為我國金屬礦山采礦的重要發(fā)展趨勢(shì)。

3.3深井采礦技術(shù)

隨著資源的不斷開采，我國淺部金屬礦源的開采逐漸消耗殆盡，為更好地滿足市場(chǎng)發(fā)展的需要，研究人員開始將關(guān)注點(diǎn)放在大地深處，深井采礦將會(huì)成為金屬資源供給的重要手段。通常情況下，我國將深度超過1km的礦山稱為深井。深井的開采工作與淺部的開采工作相比，工作難度較大，面臨的未知因素、不可控因素較多。在具體作業(yè)時(shí)需要充分考慮高溫、高壓?jiǎn)栴}，這些方面也是金屬礦山采礦技術(shù)需要逐步突破的難題。

3.4復(fù)雜難采礦床的開采技術(shù)

當(dāng)前我國大部分的金屬礦山開采難度不大，并且地質(zhì)位置相對(duì)優(yōu)越。但此類礦源最終也會(huì)被消耗殆盡，到時(shí)需要將金屬采礦工作轉(zhuǎn)移到地質(zhì)條件繁雜、工作環(huán)境惡劣的礦床。對(duì)此，相關(guān)人員需要提前做好技術(shù)準(zhǔn)備工作，通過加強(qiáng)勘探，做好模擬工作，實(shí)時(shí)監(jiān)控巖層變形問題、巷道保護(hù)問題以及采礦現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)排水工作。提升科研轉(zhuǎn)化率，不斷研發(fā)新技術(shù)、新設(shè)備為我國的金屬礦山開采提供動(dòng)力[9]。

3.5連續(xù)采礦技術(shù)

連續(xù)采礦技術(shù)指的是將整個(gè)采礦場(chǎng)分為多個(gè)礦段，將各個(gè)礦段作為大型采場(chǎng)，通過合理通常分配的方式，提升管理水平，改善開采效率。連續(xù)采礦技術(shù)的應(yīng)用能夠進(jìn)一步提升產(chǎn)出效率。為保證工作效率，需要全面做好外部的傳輸工作、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配工作以及礦場(chǎng)總體的監(jiān)控工作等，確保每個(gè)工作環(huán)節(jié)的質(zhì)量，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4、結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國的金屬礦山采礦技術(shù)發(fā)展迅速，在新技術(shù)和新設(shè)備的推動(dòng)下，我國的開采系統(tǒng)以及采礦數(shù)字化都取得了一定成果。但我國的金屬采礦依然面臨一定的挑戰(zhàn)，對(duì)此需要加大技術(shù)研究投入，加快科研成果轉(zhuǎn)化，充分利用現(xiàn)代技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提升開采效率，降低對(duì)環(huán)境的破壞，提高安全生產(chǎn)水平。

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