我國(guó)金屬礦山采礦技術(shù)現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)淺談

張華

摘要：近年來(lái)，世界性開(kāi)采礦物總量大約為兩百億噸，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)礦物開(kāi)采絕大多數(shù)均是有色金屬地下礦山，這可以說(shuō)是占據(jù)著金屬礦山總量的90%。隨著自然資源的持續(xù)緊缺化，以及要實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家提出了綠色礦山的概念。因此煤礦企業(yè)務(wù)必要提升采礦技術(shù)水平，促使中國(guó)從礦業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)型為礦業(yè)強(qiáng)國(guó)。本文分析了我國(guó)金屬礦山采礦技術(shù)現(xiàn)狀，并就未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：金屬礦山；采礦技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

前言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，促使國(guó)內(nèi)外地下金屬礦山采礦技術(shù)以及設(shè)備發(fā)展飛速，這也就為礦山開(kāi)采量提升提供了充分的條件，更是有效提升了礦山開(kāi)采能力及開(kāi)采率與勞動(dòng)生產(chǎn)率，也降低了在開(kāi)采中存在的各個(gè)方面損失或者是貧化指標(biāo)。國(guó)內(nèi)露天開(kāi)采中鐵礦石占據(jù)90%以上，有色金屬礦石大概是占據(jù)50%。地下開(kāi)采對(duì)金屬礦山開(kāi)采來(lái)講是極為重要的，特別是有色金屬以及黃金開(kāi)采，大約90%的礦山是使用地下開(kāi)采。為了充分實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的穩(wěn)固發(fā)展，不管是發(fā)展中國(guó)家或者是發(fā)達(dá)國(guó)家都是在積極找尋高效率及安全低成本的采礦技術(shù)及方式。

一、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

中國(guó)屬于一個(gè)礦產(chǎn)資源大國(guó)，因此發(fā)展采礦工業(yè)能夠適應(yīng)建材工業(yè)及其他所有工業(yè)的各方面需求。各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)于礦物原料需求或者是依賴性持續(xù)提升，礦山的開(kāi)采深度也是在持續(xù)加深。開(kāi)采條件呈現(xiàn)復(fù)雜化且成本也是不斷提升，這可謂是國(guó)家工業(yè)化及現(xiàn)代化關(guān)鍵制約因素?，F(xiàn)階段，各國(guó)礦床地下開(kāi)采基本方式均是豎井開(kāi)拓，該方式因?yàn)闆](méi)有軌道自行設(shè)備被廣泛運(yùn)用，以至于礦床的開(kāi)拓方式也是出現(xiàn)了變化。礦床埋藏深度較小的新建礦山均是使用斜坡道開(kāi)拓方式，運(yùn)用鏟車(chē)機(jī)或者是自卸卡車(chē)和帶式輸送方式來(lái)運(yùn)輸?shù)V石。在礦床埋藏偏深卻在五百至六百米范圍之內(nèi)，通常是使用豎井來(lái)提升相關(guān)礦石，斜坡道運(yùn)送作業(yè)人員及材料和設(shè)備開(kāi)拓方式。在礦床埋藏較深且通過(guò)技術(shù)改造之后的老礦山，關(guān)鍵是使用豎井開(kāi)拓，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)均是使用輔助式斜坡道進(jìn)行聯(lián)通，這樣有助于各類(lèi)無(wú)軌道自行設(shè)備有效運(yùn)行。

二、金屬礦山采礦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1、露天開(kāi)采

分期開(kāi)采，通常露天礦的分期開(kāi)采是礦山儲(chǔ)量偏多的，并且開(kāi)采時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)所使用的開(kāi)采方式。一般在分期開(kāi)采初期剝采較小，這就降低了初期投資及提升了開(kāi)采總體經(jīng)濟(jì)效益。并且，該方式還能夠充分降低因?yàn)樽罱K境界不能確定帶來(lái)的投資風(fēng)險(xiǎn)性。該項(xiàng)開(kāi)采技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用極為廣泛，國(guó)內(nèi)某些露天礦也有應(yīng)用；陡幫開(kāi)采，上世紀(jì)六十年代該開(kāi)采技術(shù)理論被提出，國(guó)內(nèi)上世紀(jì)七十年代開(kāi)始研究該開(kāi)采技術(shù)。至今已經(jīng)積累了更多經(jīng)驗(yàn)。陡幫開(kāi)采初期的剝離量偏小且其基建工程量較小及構(gòu)建時(shí)間短；高臺(tái)階開(kāi)采，國(guó)內(nèi)開(kāi)始研究高臺(tái)階開(kāi)采技術(shù)較晚，現(xiàn)階段臺(tái)階高度可以達(dá)到十四至十五米，并且隨著露天礦大型挖掘設(shè)備各方面水平的不斷提升，促使國(guó)內(nèi)使用較大臺(tái)階開(kāi)采也成為可能，該開(kāi)采技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用非常廣泛。

2、地下開(kāi)采

空?qǐng)霾傻V方式，空?qǐng)霾傻V方式近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于有色金屬礦山及黃金礦山，使用該方式的基本前提就是礦石及對(duì)應(yīng)圍巖都是穩(wěn)固的。該類(lèi)采礦方式最大優(yōu)勢(shì)就是成本偏低且生產(chǎn)能力較大，勞動(dòng)生產(chǎn)率偏高且基建時(shí)間較短。該類(lèi)方式近幾年有擴(kuò)大應(yīng)用范圍的態(tài)勢(shì)，某些礦山圍巖或者是礦石狀態(tài)不穩(wěn)定時(shí)使用長(zhǎng)錨索以及錨桿和注漿等諸多礦巖加固技術(shù)，在進(jìn)行礦巖加固之后使用空?qǐng)霾傻V方式施以開(kāi)采。不過(guò)該技術(shù)在深部開(kāi)采運(yùn)用中會(huì)有一定限制；崩落采礦方式，崩落采礦方式可以說(shuō)在國(guó)內(nèi)地下開(kāi)采礦山中運(yùn)用非常廣泛，并且分段崩落方式占比例最大。國(guó)內(nèi)有色金屬地下礦山使用崩落采礦方式的能夠占到總產(chǎn)量45%，關(guān)鍵是用來(lái)開(kāi)采銅礦，黑色金屬地下礦山占據(jù)94%，這關(guān)鍵是用來(lái)開(kāi)采鐵礦?，F(xiàn)階段無(wú)底柱式分段崩落方式用于冶金礦山開(kāi)采也是極為廣泛的，或者說(shuō)在未來(lái)其運(yùn)用也會(huì)更為廣泛；充填采礦方式，此方式關(guān)鍵是充填工序是回采工序中的關(guān)鍵，充填體是用來(lái)控制采場(chǎng)地壓，或者是支撐圍巖及降低與阻止采后空區(qū)域圍巖破壞及移動(dòng)。

3、露天轉(zhuǎn)地下采礦方式

該方式與傳統(tǒng)是采礦方式不同，屬于一種露天及地下有機(jī)結(jié)合開(kāi)采的新方式。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者關(guān)于該方式開(kāi)采礦山所存在的問(wèn)題及對(duì)應(yīng)技術(shù)進(jìn)行了大量研究，也得到了較好的科研成果。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)也正在展開(kāi)露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采聯(lián)合式開(kāi)采。

三、金屬礦山開(kāi)采技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)金屬礦山開(kāi)采技術(shù)整體水平偏低，針對(duì)于國(guó)內(nèi)金屬礦山開(kāi)采技術(shù)水平偏低的現(xiàn)狀，未來(lái)采礦技術(shù)必定是要看齊大規(guī)模機(jī)械化以及采礦深井化和采礦溶浸化等方面發(fā)展，持續(xù)提升采礦技術(shù)水平，進(jìn)而有效降低采礦成本并達(dá)到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升。

1、礦業(yè)數(shù)字化

數(shù)字化礦山概念，在礦業(yè)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球化，采用空間信息作為基本基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)礦山信息系統(tǒng)就是數(shù)字化礦業(yè)概念。數(shù)字化礦業(yè)的組成，數(shù)字礦業(yè)可謂是數(shù)字礦山集合，DM及數(shù)字礦業(yè)構(gòu)建非常復(fù)雜且工程量偏大、時(shí)間長(zhǎng)，為了充分實(shí)現(xiàn)數(shù)字礦山集合，務(wù)必要采用分階段逐步建設(shè)?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)正處在礦產(chǎn)品消耗高峰時(shí)期，礦山企業(yè)應(yīng)該緊抓這次機(jī)遇，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)充分提升采礦產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平。將數(shù)字化礦山技術(shù)研究及人事管理等巨大潛能充分發(fā)揮。

2、開(kāi)采智能化

實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)采自動(dòng)化，該過(guò)程有著極大的困難，特別是把露天礦中所運(yùn)用的推土機(jī)及裝藥車(chē)或者是汽車(chē)等相關(guān)設(shè)備均實(shí)現(xiàn)遙控，這有利于處理各類(lèi)惡劣環(huán)境下的各方面開(kāi)采問(wèn)題。遙控開(kāi)采系統(tǒng)投資偏低且技術(shù)含量極高。設(shè)備上均是裝有攝像頭，可以全面掌控設(shè)備周?chē)a(chǎn)狀況。

3、精細(xì)開(kāi)采

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，社會(huì)各個(gè)方面分工也是更加精細(xì)，專業(yè)化程度更是不斷加強(qiáng)，采掘業(yè)也逐漸面臨著精細(xì)化生產(chǎn)。諸多學(xué)者提出了露天礦山精細(xì)化開(kāi)采，該方面關(guān)鍵是呈現(xiàn)露天礦山環(huán)境破壞或者是礦巖有效運(yùn)輸和邊坡位置開(kāi)挖量以及其圍護(hù)工作等方面最小化。經(jīng)過(guò)持續(xù)改善精細(xì)化開(kāi)采工藝并配合有效的精細(xì)化生產(chǎn)管理，得到較好的礦山開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益和社會(huì)效益。

4、金屬礦山尾砂綜合運(yùn)用

礦山開(kāi)采施工企業(yè)在進(jìn)行作業(yè)中并未充分考慮環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，導(dǎo)致礦山開(kāi)采之后環(huán)境受到了極大破壞，并伴隨著一系列問(wèn)題的出現(xiàn)，這給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了危害。礦山資源開(kāi)采中使用尾砂填充技術(shù)能夠盡可能的避免地壓?jiǎn)栴}，并且能夠避免開(kāi)采對(duì)環(huán)境所帶來(lái)的影響。尾砂充填技術(shù)是在二十世紀(jì)初期開(kāi)始發(fā)展的，最主要的目的是要作為回采時(shí)工作臺(tái)。在七十年代的中葉后期，國(guó)內(nèi)外研究并發(fā)展了某些全尾砂充填技術(shù)。

5、較大型、高效及無(wú)軌化礦山設(shè)備研發(fā)

研發(fā)高效率大孔穿爆設(shè)備和鏟運(yùn)機(jī)等較大型設(shè)備為主體的裝運(yùn)設(shè)備，以便于呈現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化及無(wú)軌化，礦山資源開(kāi)采中應(yīng)該科學(xué)有效的利用激光測(cè)位設(shè)備，促使鑿巖臺(tái)車(chē)運(yùn)作微機(jī)化控制。大型礦山開(kāi)采要實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，運(yùn)用高效率設(shè)備展開(kāi)各類(lèi)作業(yè)。

6、無(wú)廢開(kāi)采技術(shù)

無(wú)廢開(kāi)采技術(shù)是要盡可能降低廢料產(chǎn)出以及排放，并充分提升資源綜合使用率，減緩和杜絕礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)所帶來(lái)的負(fù)面影響工藝。國(guó)內(nèi)的無(wú)廢害采礦近年來(lái)獲得了很大進(jìn)步，無(wú)廢害礦山開(kāi)采可以說(shuō)是二十一世紀(jì)礦山穩(wěn)固發(fā)展的關(guān)鍵。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升及工業(yè)進(jìn)程加快，各個(gè)方面對(duì)礦物資源需求量更是持續(xù)增多，所以關(guān)于礦山開(kāi)采方面就涌現(xiàn)出了諸多高效且安全、成本偏低的采礦技術(shù)或者方式，充分結(jié)合先進(jìn)技術(shù)以更好的開(kāi)發(fā)礦山資源。注重礦山開(kāi)發(fā)中的采礦設(shè)備及采礦系統(tǒng)等各個(gè)方面數(shù)字化及智能化程度，促進(jìn)國(guó)內(nèi)金屬礦產(chǎn)資源高效率開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

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