馬玉龍

（甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730050）

在社會生產(chǎn)生活需求下，使得采礦事業(yè)不斷發(fā)展，縱觀目前我國金屬礦山開采情況，絕大部分的金屬礦山都是地下開采，而地下開采過程中，由于受到密閉空間，復(fù)雜環(huán)境等多種因素影響，很難充分利用技術(shù)優(yōu)勢，導(dǎo)致金屬礦山開采整體效率不高，與此同時，開采安全問題也尤為突出。因此，為保證金屬礦山開采效率、安全，應(yīng)當(dāng)深入分析金屬礦山開采技術(shù)和工藝，明確各類技術(shù)方法的適用條件，進(jìn)而保證在礦山開采過程中提升技術(shù)利用率，提高開采效率。由此可見，本文針對金屬礦山采礦技術(shù)與工藝的發(fā)展探討顯得尤為重要。

1 目前我國金屬礦山采礦發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)代社會的逐漸發(fā)展，推動采礦事業(yè)不斷發(fā)展，這使得采礦技術(shù)在很大程度上取得了一定突破。也正是受到不斷更新的采礦技術(shù)影響，促使我國礦業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營理念發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，無論是投資還是運(yùn)行，都使得礦山效益、發(fā)展活力得到提升。但從當(dāng)前實(shí)際情況看，在采礦方式上依然沿用過往模式，導(dǎo)致礦山采礦工作問題頗多，而本身就緊缺的礦產(chǎn)資源，得不到良好的技術(shù)管理，進(jìn)而造成組織生產(chǎn)困難，具體問題總結(jié)如下：

第一，隨著采礦事業(yè)的發(fā)展，采礦企業(yè)之間的競爭也越發(fā)激烈，但采礦企業(yè)自身的核心競爭力明顯不足。相比于露天采礦，地下采礦具有較大難度，這對采礦工作人員提出較高要求，可目前礦山采礦專業(yè)技術(shù)人員較為匱乏，再加上企業(yè)不具備完善且科學(xué)的開采管理，開采設(shè)備較為落后，只停留在控制低成本層面，嚴(yán)重阻礙了企業(yè)發(fā)展發(fā)展[1]。

第二，地下采礦作業(yè)由于受到諸多因素影響，具有超負(fù)擔(dān)、高強(qiáng)度特點(diǎn)。但目前我國礦山采礦作業(yè)一般都以計(jì)量結(jié)算方式為主，超負(fù)擔(dān)工作現(xiàn)象非常常見。在井下生產(chǎn)過程中，容易出現(xiàn)交叉作業(yè)，無論是人員、設(shè)備還是具體的作業(yè)點(diǎn)都非常多，容易引發(fā)諸多安全問題。

第三，目前我國多數(shù)礦山企業(yè)開采所需設(shè)備不夠先進(jìn)，而且很多小型開采團(tuán)隊(duì)多為掛靠，具備的開采技術(shù)難以迎合當(dāng)前開采工作需求，也缺乏專業(yè)的技術(shù)人員對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)管，進(jìn)而引發(fā)開采現(xiàn)場安全問題。而設(shè)備方面，由于企業(yè)資金投入不足，沒有及時引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，直接影響了礦山開采工作效率和進(jìn)度，也容易引發(fā)諸多安全問題。

第四，多數(shù)礦山企業(yè)并未真正意義上落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制度，即便是企業(yè)已經(jīng)結(jié)合實(shí)際情況制定了相應(yīng)的井建工作、礦山采礦挖掘工作的安全管理細(xì)則，也未能嚴(yán)格執(zhí)行、落實(shí)。事實(shí)上，采礦作業(yè)本身涉及到多個環(huán)節(jié)，屬于一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，再加上開采規(guī)模大，工作復(fù)雜困難，只有保證各個工作環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)、平衡，才能有效避免較多安全生產(chǎn)隱患[2]。

第五，現(xiàn)有采礦工作人員存在流動性較大的問題。從多數(shù)采礦企業(yè)用工制度看，一般都是以輪換制、長短期合同制度等方式為主，但專業(yè)的工程技術(shù)人員、具備采礦技能人員缺乏足夠的穩(wěn)定性，而能長期工作的絕大部分都是礦山周圍、貧困人群，這類人員無論是安全意識還是職業(yè)修養(yǎng)，都存在較多不足，進(jìn)而導(dǎo)致采礦作業(yè)安全隱患較大。

2 金屬礦山開采工藝方法分析

通過對目前我國金屬礦山采礦發(fā)展現(xiàn)狀的分析看，不難得知，技術(shù)方法在金屬礦山開采過程中具有重要作用。只有開采作業(yè)人員掌握相應(yīng)的金屬礦山開采技術(shù)與方法，才能從根本上提升開采效率，與此同時，也能確保開采作業(yè)的安全性。因此，非常有必要深入分析各類開采方法，了解并掌握具體適用條件，助力金屬礦山開采事業(yè)順利發(fā)展。

2.1 崩落采礦

崩落采礦法，分為無底柱分段崩落法、自然崩落法兩種，是我國金屬礦山開采中非常常用的方法之一[3]。其中無底柱分段崩落法，最早起源于20世紀(jì)60年代的瑞典，而后逐步引進(jìn)我國，在不斷實(shí)踐、驗(yàn)證后才逐漸在我國金屬礦山開采作業(yè)中廣泛應(yīng)用。就目前實(shí)踐應(yīng)用情況看，在采礦作業(yè)中若想應(yīng)用無底柱分段崩落法，前提基礎(chǔ)就是必須優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，只有保證結(jié)構(gòu)參數(shù)合理才能保障無底柱分段崩落法作用得以發(fā)揮。相比之下，自然崩落法在實(shí)際應(yīng)用過程中，主要是利用了巖石本身具備的自然應(yīng)力，達(dá)到落礦的目的，從此方法實(shí)踐應(yīng)用效果看，具備較大的生產(chǎn)能力，同時，在采礦成本方面也不需要投入過多，該種方法針對礦體厚大、礦化均勻、易于崩落的礦床開采凸顯出了非常明顯的優(yōu)勢，具有較大應(yīng)用價值。綜合來看，崩落采礦在采礦實(shí)踐中的應(yīng)用發(fā)揮了重要價值，對此，采礦企業(yè)以及相關(guān)技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)掌握無底柱分段崩落法、自然崩落法具體的利用條件，而后結(jié)合礦山具體情況進(jìn)行針對性的應(yīng)用，從而有效發(fā)揮技術(shù)價值，提升采礦效率[4]。

2.2 空場采礦

現(xiàn)階段，我國金屬礦山開采作業(yè)中，也常使用空場采礦法，具體劃分為兩種，即連續(xù)化開采、大直徑深孔采礦法。第一種，地下金屬礦山的連續(xù)化開采。該種方法在礦山開采作業(yè)中，主要就是連續(xù)回采礦房、連續(xù)開采礦體，從實(shí)踐應(yīng)用情況看，無論開采工藝還是礦石運(yùn)送都必須保證連續(xù)性[5]。采用連續(xù)化開采方式，在很大程度上提升了金屬礦山的開采效率，為保證這種方法能夠有效發(fā)揮作用，采礦作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)預(yù)先做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，確保實(shí)現(xiàn)連續(xù)化。而第二種方法，大直徑深孔采礦法的實(shí)踐應(yīng)用，主要就是將露天采礦中的臺階崩礦技術(shù)引用到了地下采礦中，在實(shí)踐操作中，需要采礦技術(shù)人員先對采礦局部面積范圍內(nèi)做切割槽，在此基礎(chǔ)上，將切割槽作為自由面和補(bǔ)償空間，利用這種大直徑深孔裝藥，進(jìn)而完成全階段或臺階狀的崩礦，而后，采礦作業(yè)人員需要從采場的下部運(yùn)出崩落的礦石，最終完成采礦工作，可見，大直徑深孔采礦法在具體應(yīng)用中表現(xiàn)出了一定高效性?？偟膩碚f，對于金屬礦山的開采，應(yīng)用空場采礦法可以很好的提升采礦效率，是目前采礦企業(yè)應(yīng)用較多的方法[6]。

2.3 原地溶浸采礦

對于金屬礦山的開采，應(yīng)用原地溶浸采礦法凸顯出了實(shí)效性。從該方法實(shí)踐應(yīng)用情況看，能夠直接從地下提取金屬，主要是因?yàn)槿诤狭瞬傻V、選礦、冶煉幾個方面，能夠?qū)崿F(xiàn)一體化采礦作業(yè)。從我國目前實(shí)踐應(yīng)用情況看，絕大部分的金屬礦床都能夠適用原地溶浸采礦法，直接提取礦山中的金屬，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，該方法的有效利用突顯出了一定優(yōu)勢，可以總結(jié)為四點(diǎn)：其一，原地溶浸采礦法在實(shí)踐應(yīng)用中由于直接提取地下礦山金屬，省略礦石運(yùn)送地面環(huán)節(jié)，因此，整個礦山開采工作效率更高，采礦周期更短，同時，也無需投入較多的成本，在經(jīng)濟(jì)效益方面優(yōu)勢較為明顯[7]；其二，由于此方法應(yīng)用不需要取出地下礦石，減少了運(yùn)送環(huán)節(jié)產(chǎn)生的尾砂、廢石等情況，進(jìn)而凸顯出一定的環(huán)保優(yōu)勢；其三，對于那些無法正常使用常規(guī)開采方法的礦床，可以通過利用原地溶浸采礦法完成開采作業(yè)，可見這種方法的實(shí)用性、廣泛性；其四，因?yàn)橹苯犹崛〉叵碌V山金屬，所以減少了諸多勞動力，也很大程度上改善了勞動條件，有利于保障采礦人員安全?？傊?，對于金屬礦山的開采，應(yīng)用原地溶浸采礦法具備非常明顯的優(yōu)勢，有利于提升金屬礦山開采效率，提升開采水平。

2.4 充填采礦

除了上述幾種方法之外，充填采礦法的應(yīng)用也非常廣泛，在我國金屬礦山開采實(shí)踐中發(fā)揮了重要作用。就目前采礦方法實(shí)踐應(yīng)用情況看，我國一直在探索多種新工藝，引進(jìn)新技術(shù)，比如干式、分級尾砂膠結(jié)、全尾砂膠結(jié)、碎石水泥漿膠結(jié)等，為礦山開采積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，積攢了不少技術(shù)資料，這為我國金屬礦山開采技術(shù)的研究提供了充足支持。而對于充填采礦法的應(yīng)用情況看，一些具有世界先進(jìn)水平的充填采礦工藝得到了我國眾多采礦企業(yè)的青睞，比如高水全尾砂速凝固化膠結(jié)充填新工藝，高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填新工藝。這些新工藝的利用，促使我國金屬礦山充填采礦法的利用發(fā)揮了一定優(yōu)勢，不僅提升了礦山開采有效性，同時也保障了礦山開采安全性[8]。

3 金屬礦山技術(shù)主要研究方向

縱觀我國地下金屬礦山實(shí)際開采情況看，隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在日后金屬礦山發(fā)展中，必然逐步朝向?qū)I(yè)化、機(jī)械化、環(huán)保化方向發(fā)展，因此，針對地下金屬礦山技術(shù)的研究也會逐步向這個方向發(fā)展。

3.1 技術(shù)化、環(huán)保化采礦

金屬礦山開采技術(shù)，會逐步朝向技術(shù)化、環(huán)?；较虬l(fā)展。這里的指的技術(shù)化，意在通過發(fā)揮技術(shù)作用和優(yōu)勢，有效提升我國現(xiàn)代采礦整體水平，在先進(jìn)技術(shù)作用下，促使采礦作業(yè)更加標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、規(guī)范化，切實(shí)保證采礦安全性。環(huán)保化則主要注重開采作業(yè)過程中體現(xiàn)的環(huán)保效益，應(yīng)當(dāng)促使金屬礦山技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中，發(fā)揮保護(hù)環(huán)境作用，最大程度上降低礦山開采作業(yè)造成的環(huán)境問題?？偟膩碚f，金屬礦山開采技術(shù)的研究，應(yīng)當(dāng)充分迎合現(xiàn)階段我國綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展主題，符合現(xiàn)代化和專業(yè)化發(fā)展要求，在技術(shù)、環(huán)保方面，助力金屬礦山開采事業(yè)良好發(fā)展。

3.2 專業(yè)化、機(jī)械化采礦

在研究金屬礦山開采技術(shù)過程中，專業(yè)化、機(jī)械化也是未來研究工作的重要方向。所謂的專業(yè)化，主要目的在于提升礦山開采作業(yè)統(tǒng)一性、標(biāo)準(zhǔn)性，從而最大程度上避免開采作業(yè)沒有約束而過于隨意，從而引發(fā)諸多安全隱患問題。而機(jī)械化的研究，主要就是提升采礦作業(yè)效率，從而切實(shí)增強(qiáng)礦山開采經(jīng)濟(jì)效益，使采礦企業(yè)獲得更多利潤。因此，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我國該領(lǐng)域的研究人員應(yīng)當(dāng)立足當(dāng)前實(shí)際情況，分析出當(dāng)前存在的技術(shù)問題，找出具備的優(yōu)勢，從而有針對性的彌補(bǔ)不足，發(fā)揮優(yōu)勢，形成更為專業(yè)的技術(shù)體系。除此之外，也需要從采礦大型設(shè)備、器械的研究設(shè)計(jì)入手，保證礦山開采工作逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化[9]。

4 未來我國金屬礦山采礦技術(shù)發(fā)展趨勢

綜合來看，目前我國金屬礦山采礦技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中已經(jīng)取得一定成績，但整體上與西方發(fā)達(dá)國家相比，還存在諸多不足。隨著科技、采礦技術(shù)日益提升下，在未來我國金屬礦山開采技術(shù)會逐步朝向新的方向發(fā)展，下文就此展開討論。

4.1 鑿巖爆破技術(shù)

鑿巖爆破技術(shù)的快速發(fā)展，極大的提升了鑿巖速度，也增強(qiáng)了精度，這對金屬礦山整體開采作業(yè)而言，能夠提升整體采礦質(zhì)量、效率。此外，鑿巖爆破技術(shù)的應(yīng)用為采礦企業(yè)提供極大便利，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，同時也可以實(shí)現(xiàn)礦山現(xiàn)場加工炸藥，這對推進(jìn)鑿巖工作的開展具有重要作用。鑿巖技術(shù)的有效發(fā)揮需要借助鑿巖設(shè)備支持，而設(shè)備自動化、全面控制化發(fā)展能夠?yàn)榧夹g(shù)提供強(qiáng)大支撐，也很好的保障了鑿巖作業(yè)安全性。

4.2 采礦設(shè)備自動智能化

采礦設(shè)備為采礦技術(shù)應(yīng)用提供強(qiáng)大支持，因此，為促使采礦技術(shù)充分發(fā)揮作用，應(yīng)當(dāng)促使采礦設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)高效、完善、可靠，進(jìn)而助力采礦作業(yè)效率得以提升，同時，還要保證設(shè)備配套更加完善，全面提升采礦設(shè)備機(jī)械化、自動化程度。

首先，未來發(fā)展中，采礦設(shè)備將逐步實(shí)現(xiàn)大型化。從目前我國露天采礦情況看，一般會使用到大型設(shè)備，相比之下，地下采礦作業(yè)由于受到空間、環(huán)境等因素的影響，使用大型設(shè)備會受到一定限制，因此，在日后發(fā)展研究中應(yīng)當(dāng)加大力度推進(jìn)地下開采設(shè)備大型化。例如，充分應(yīng)用汽車、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備，其中可以借助汽車實(shí)現(xiàn)遙控開采作業(yè)，這可以很大程度上提升裝機(jī)容量；而應(yīng)用液壓挖掘機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的開采作業(yè)。

其次，采礦設(shè)備智能化發(fā)展。所謂的智能化就是減少人為操作，可以利用遙控技術(shù)，提升采礦設(shè)備操作性能，提高作業(yè)效率。比如借助遙控技術(shù)操控鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行采礦作業(yè)，而遙測技術(shù)與數(shù)據(jù)通訊的發(fā)展下，必然會進(jìn)一步推進(jìn)遙控技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

最后，采礦設(shè)備將逐步自動化發(fā)展。自動化技術(shù)、信息技術(shù)作用下，必然會革新采礦工藝。從當(dāng)前我國自動化技術(shù)應(yīng)用情況看，雖然金屬礦山開采過程中已經(jīng)有所運(yùn)用，但對于其潛在的效益，多數(shù)企業(yè)并未充分挖掘、應(yīng)用，目前只是停留在輔助操作控制層面，例如，自動化定位鉆機(jī)鉆頭，實(shí)現(xiàn)自動化控制鉆速、鏟運(yùn)機(jī)挖掘等。當(dāng)自動化技術(shù)并未全面實(shí)施于采礦作業(yè)中，在未來研究、發(fā)展中還需要進(jìn)一步完善。

4.3 采礦生產(chǎn)系統(tǒng)日益完善

開采工藝和采礦方法對金屬礦山采礦工程具有重要影響，隨著我國科技水平的提升，這使得礦山設(shè)備機(jī)械化程度有所提高，所以，以往的采礦工藝、開采方法難以滿足當(dāng)前礦山開采作業(yè)需求，這就需要不斷轉(zhuǎn)變采礦觀念，從各個采礦作業(yè)環(huán)節(jié)入手，從安全、效率等方面加以提升，逐步朝向更加健康的方向發(fā)展。而對于生產(chǎn)安全系數(shù)的提升、采礦系統(tǒng)的逐步完善，建議采礦企業(yè)積極引入現(xiàn)代化開采監(jiān)控系統(tǒng)，通過實(shí)時監(jiān)控、定位系統(tǒng)，發(fā)揮自動化技術(shù)、通信技術(shù)等作用，助力礦山開采企業(yè)各項(xiàng)工作能夠順利開展。同時，在監(jiān)控系統(tǒng)作用下，管理人員能夠根據(jù)監(jiān)控開采實(shí)際情況，遙控操作地下開采裝備、開采系統(tǒng)，有效提升開采自動化水平，逐步實(shí)現(xiàn)無人作業(yè)，切實(shí)提高采礦面積產(chǎn)量，為采礦企業(yè)獲得更多效益。

4.4 礦山開采數(shù)字化無人化

在未來金屬礦山采礦發(fā)展中，該領(lǐng)域研究人員應(yīng)當(dāng)加大力度發(fā)展全新的采礦觀點(diǎn)，逐步構(gòu)建出智能化、數(shù)字化的開采模式，朝向無人采礦模式發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)礦山開采數(shù)字化作業(yè)，企業(yè)首要任務(wù)就是構(gòu)建出符合實(shí)際需求的生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)，保證能夠準(zhǔn)確、全面、快速、自動的完成采礦各個環(huán)節(jié)的信息收集，而后在系統(tǒng)的作用下對信息加以處理，并依托通訊平臺實(shí)時傳輸各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)，全面提升采礦工作管理水平，提高工作效率。而礦山智能化開采，同樣需要構(gòu)建出現(xiàn)代化采礦調(diào)度系統(tǒng)，同時，還有滿足設(shè)備智能化，確保工藝技術(shù)等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化收集。當(dāng)中采礦調(diào)度系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用，該系統(tǒng)主要就是利用計(jì)算機(jī)、GPS、無線數(shù)據(jù)通信等，全面優(yōu)化采礦調(diào)度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對礦產(chǎn)的合理控制、管理。

5 結(jié)語

總而言之，就目前我國金屬礦山資源看，不僅分布復(fù)雜，而且礦產(chǎn)資源嚴(yán)重不足。因此，非常有必須要深入研究當(dāng)前我國采礦事業(yè)發(fā)展情況，加深采礦技術(shù)研究，而后結(jié)合實(shí)際情況，選用適宜的工藝方法，不斷提升采礦技術(shù)水平，切實(shí)提高我國金屬礦山開采技術(shù)效率，逐步實(shí)現(xiàn)采礦設(shè)備智能化、技術(shù)環(huán)保科學(xué)化發(fā)展，同時，在未來發(fā)展中，也要積極推進(jìn)礦山開采數(shù)字化無人化，逐步完善采礦生產(chǎn)系統(tǒng)，從而推動經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展。