關于金屬礦山井下開采采礦方法分析

陳吉祥，邵永鵬

（甘肅新洲礦業(yè)有限公司，甘肅 張掖 735108）

金屬礦石的作用是顯而易見的，但是由于礦石主要存在的位置是地下，在開采過程中容易出現各種安全事故，例如地面坍塌、瓦斯的泄出造成爆炸等，對施工人員的生命與財產安全都有著巨大的威脅。雖然目前我國的金屬礦山開采技術已經很先進了，但是仍然存在一些不足之處，優(yōu)化井下金屬礦的開采技術，有利于實現資源利用的最大化，為我國的可持續(xù)發(fā)展做出一定的貢獻。將現代化信息化技術應用到礦石的開采中，研發(fā)新的勘測技術與開采技術，保證金屬礦石開采施工的順利進行[1]。

1 金屬礦山井下開采的現狀

1.1 采礦技術相對落后

由于金屬礦山的地理位置，導致我國仍然存在一些偏遠地區(qū)的礦產企業(yè)在采礦過程中技術相對落后，沒有專業(yè)的大型開采設備，導致采礦成本過高而且效率比較低，造成資源的浪費，企業(yè)的利潤也很少。采礦工作的施工人員流動性較大，對施工技術的掌握與了解不是特別熟練，甚至一部分施工人員憑借工作經驗進行施工，不重視施工安全，在金屬礦開采的過程中容易造成安全事故的發(fā)生。采礦企業(yè)規(guī)模小，不重視人才的培養(yǎng)與施工的安全，導致技術人才的流失，在施工中欠缺技術指導，造成企業(yè)的發(fā)展遲緩，采礦工作開展的十分困難[2]。

1.2 對環(huán)境破壞比較嚴重

由于我國采礦技術的相對落后，在采礦過程中容易對周圍的環(huán)境造成破壞。例如水污染、空氣污染、水土流失、地面沉降、生物多樣性的破壞等。水污染主要是由于在采礦過程中，使地表水或地下水中含有重金屬和有毒元素，造成礦山水的污染。水污染容易造成周圍的河道、土壤甚至整個水系統(tǒng)的破壞，影響周圍居民的生活用水與農業(yè)灌溉用水，給人們的生活帶來潛在的威脅。金屬礦的開采還容易造成固體廢棄物的污染，很多礦山周圍出現隨意傾倒的固體排棄物導致河道淤塞，泄洪不斷。金屬礦山爆破后的粉塵以及廢石的氧化釋放出大量的有毒氣體，造成該區(qū)域的空氣污染，對周圍的居民以及生物造成嚴重的傷害。

2 金屬礦山井下開采的方法

2.1 空場開采法

空場開采法應用的主要條件是金屬礦山中的礦石特別穩(wěn)固，在回采時主要依靠自身的穩(wěn)固性進行支撐，并且在開采過程中，允許有大露面的礦床?？請霾傻V法的成本比較低，而且采礦率很高，是很多采礦企業(yè)的首選。它主要是將礦場分為礦房與礦柱兩部分，在開采過程中，先進行礦床開采，后開采礦柱。由于空場采礦法不需要進行人工支撐，因此在施工前務必要監(jiān)測好礦山的地質條件，保證其支撐強度。在施工過程中要做好頂板的施工與管理，保證其穩(wěn)定性，使用空場采礦法，一定要正確地確定回采順序和礦塊的結構與尺寸，保證施工的順利進行以及生產安全。

2.2 留礦采礦法

留礦采礦法是將礦塊分成礦房和礦柱，在礦房回采時要進行分層處理，并且按照從下而上的順序，將崩出的礦石放出一部分，其余的則存放在礦房中，作為繼續(xù)開采工作的平臺。留礦采礦法的生產成本低，而且生產能力大，早期的很多礦場開采都有所使用。但是由于留存的礦石量較多，堆放的時間比較長，造成礦石暴露在空氣中的時間過長、面積過大，導致空氣被有毒氣體所污染，因此該方法沒有被大力的推廣。后期人們逐漸地改善了施工工藝，降低了污染系數，很多采礦企業(yè)又開始對其進行使用。在留礦采礦法的施工時，要注意頂板與圍巖的支撐加固，保證施工安全[3]。

2.3 充填采礦法

充填采礦法是指在開采與搬運礦石的同時，將空區(qū)進行填充的方法，它的目的是加強礦山中巖石的支護，為礦石的上層回采做好堅實的底板。充填采礦法適合在圍巖基礎不穩(wěn)固、礦床不能暴露太多的情況下使用，在施工中要對礦床進行保護。充填采礦法在應用中是非常廣泛的，尤其是尾砂充填和膠結充填技術。充填采礦法的優(yōu)勢是可以在最大限度地將礦產資源回收，保護環(huán)境，可以減少由于礦床開采而造成內因火災的情況，在有色金屬和貴重金屬礦石的開采中應用特別廣泛。在施工期間務必做好礦石的清理工作，保證施工安全。

2.4 支柱采礦法

支柱采礦法是地下金屬礦山與非金屬礦山開采的常用方法，在進行礦山開采時，首先要對地質條件進行勘測，符合支柱采礦法的情況下才可以開始施工。首先要將支撐支柱鋸切成幾段可以移除的部位，保留其支撐部分，并將其從底部延伸到壁頂，起到支撐的作用。支柱采礦法主要適用于礦體與圍巖不穩(wěn)固的情況下，為了防止由于回采而造成坍塌事故，要做好工作面礦壁的維護工作，在回采過程中不斷地進行支架的搭設，加強施工安全，保證采礦工作的順利進行。

2.5 崩落采礦法

崩落采礦法是在礦石回采的過程中，以強制或自然的崩落方法用圍巖進行充填，實現地壓的管理。崩落采礦法通過對運輸巷道的切割，將采場結構進行簡化，降低施工人員的工作量與采礦成本，是科學管理地壓的一種新方式。崩落采礦法的使用前提是地表允許塌落，對礦巖的物理力學性質有廣泛的使用范圍。該方法不需要將礦區(qū)進行劃分，在回采的過程中是不斷地進行施工，無需對采空區(qū)進行額外的處理。崩落采礦法的生產效率高，而且使用靈活，作業(yè)更加安全，因此在實際生產中，應用也十分廣泛。在施工時要注意由于崩落而引起的地表塌陷區(qū)的匯水問題，避免災害的發(fā)生[4]。

3 優(yōu)化金屬礦山井下開采施工技術

3.1 機械的連續(xù)掘進技術

考慮到金屬礦山開采的長期發(fā)展，可以采用機械掘進的方法來替代傳統(tǒng)的爆破采礦技術。爆破采礦技術會破壞圍巖的穩(wěn)定性，容易出現安全事故，而且爆破把礦石和廢石都震落下來，增加了施工人員的工作量，對礦山周圍的環(huán)境也會造成破壞。機械設備的連續(xù)切割可以準確地開采出所需要的礦石，降低礦石貧化率，還可以實現切割落礦、裝載、運輸等施工項目連續(xù)進行，為連續(xù)采礦創(chuàng)造了條件。

3.2 采選一體化開采技術

采選一體化技術是指根據金屬礦產的資源特點，在地下深部建立選礦廠，實現礦石短距離的提升，對金屬礦的選擇與輸送采用一體化的方法，不需要在地面建設礦庫，減少礦庫的管理費用，對周圍的環(huán)境起到一定的保護作用。金屬礦石開采時，直接在井下做好預選，將廢石篩去，降低礦石的提升量。在井下篩選完成后，直接進行破碎與研磨，將其輸送到選礦廠，不僅投資低，適應能力強，還不受外界環(huán)境的干擾，自動化施工程度高，技術可靠。而且廢石與尾礦留在井下，還可以原地利用，進行采空區(qū)的充填，降低了對周圍環(huán)境的污染與破壞，是實現無廢開采的重要前提。

3.3 無廢物礦山開采技術

無廢開采技術是指在金屬礦山井下開采的過程中，盡量減少廢物的產出與排放，提高資源的利用率，減少環(huán)境污染。

無廢物礦山開采技術是指在金屬礦山井下開采時采用無污染的材料進行充填，比較常見的充填方式是干式充填、水力輸送充填、高濃度膠結充填、膏體充填等。無污染充填方式可以有效地保護耕地，有效地避免第四系及風化帶的水涌入井下，降低涌水的威脅，減少排水的費用，對周圍的環(huán)境也起到了保護作用。創(chuàng)建綠色礦山一直是我國礦產資源戰(zhàn)略保障的必然要求，今年我國的無廢害開采技術已經獲得了很大的進步，是我國的礦山開采發(fā)展的關鍵。

3.4 激光掘進開采技術

激光掘進技術是利用激光束所發(fā)出的熱量對金屬礦山的局部進行迅速地加熱，實現礦石的破碎與分解。激光掘進技術解決了金屬礦井下施工的錨桿定位不準確的問題，提升巷道掘進時的成形效果，為頂板支護提供參照依據，提高掘進質量，為標準化作業(yè)提高技術保障。激光掘進技術可以替代傳統(tǒng)的金屬刀具，提升了破巖效率，如果遇到特殊的地質情況時，還可以避免地質出現上軟下硬的情況，解決了金屬刀具容易出現異常損壞的難題，節(jié)約了刀具成本以及換刀的風險，提高了金屬礦山井下開采的施工效率，降低施工成本。

3.5 數字化與智能化開采技術

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，金屬礦的開采中也可以應用數字化與智能化技術。在金屬礦開采的過程中實現設備及作業(yè)自動化、智能化，對礦石的開采管理與決策進行數字化改革。金屬礦山數字化可以實現地質環(huán)境的可視化，結合計算軟件，能夠準確地描述出礦山的活動范圍以及內在礦巖地質的構造，對礦巖挖開后的應力變化及時更新。通過GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行指揮，指導礦山的爆破、運輸以及設備的運轉，提高鉆機定位的精準度，減少井下人員，提高施工的安全性與可靠性。金屬礦開采技術的智能化改革，可以有效地對作業(yè)現場的環(huán)境、設備、人員進行全方位的控制，通過終端設備掌握施工狀況與技術參數，結合歷史數據，建立適合當時施工狀態(tài)的安全生產模型，實現危險意識識別，災害提前預警，節(jié)約能源消耗。智能化生產可以實現少人化甚至無人化開采礦山，精確的定位系統(tǒng)與通信系統(tǒng)，綜合提升施工人員的安全意識與防護能力[5,6]。

4 結語

目前金屬礦產資源出現全球性的緊缺，是每個國家經濟發(fā)展都需要的重要資源。傳統(tǒng)的開采技術與設備已經不能滿足我國當前的資源開采要求，因此我們必須將新的技術與礦石開采相結合，提高礦產企業(yè)的核心競爭力，促進其相關產業(yè)的發(fā)展，努力提升我國的數字化礦山建設。將數字化礦山技術研究開發(fā)與應用的經驗融入到教學當中，實現智能化開采金屬礦與綠色安全的開采目標，減少采礦中的安全事故。