有色金屬礦山資源狀況及其開(kāi)采方法

李福艷

（長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院，吉林長(zhǎng)春　130000）

有色金屬礦山資源狀況及其開(kāi)采方法

李福艷

（長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院，吉林長(zhǎng)春130000）

我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源分布不均，且因上世紀(jì)的不合理開(kāi)采以及經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，礦山中有色金屬資源嚴(yán)重不足，因此，改變傳統(tǒng)的開(kāi)采方法，轉(zhuǎn)變單一、浪費(fèi)的開(kāi)采模式，利用現(xiàn)代化設(shè)備及成熟的現(xiàn)代化手段綜合利用礦產(chǎn)資源，優(yōu)化開(kāi)采方法，達(dá)到有色金屬礦山資源開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的統(tǒng)一。

有色金屬資源狀況開(kāi)采方法

我國(guó)有色金屬礦山貧礦多，富礦少；小礦多，大型、特大型礦少，礦產(chǎn)資源缺口嚴(yán)重，金屬礦開(kāi)采技術(shù)的高低直接影響到我國(guó)國(guó)防安全和全面小康社會(huì)的建設(shè)［1］?，F(xiàn)階段我國(guó)部分礦山采掘設(shè)備實(shí)現(xiàn)了大型化、自動(dòng)化和智能化，采礦工藝實(shí)現(xiàn)連續(xù)或半連續(xù)化，礦山生產(chǎn)與管理廣泛應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)［2］，有力地促進(jìn)了金屬礦開(kāi)采工業(yè)的發(fā)展。

1　我國(guó)有色金屬礦山狀況

1.1我國(guó)有色金屬礦藏總況

我國(guó)的礦產(chǎn)資源豐富，在華夏大地上均能找到世界上已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源種類，已探明的礦種就有148種，大大小小共計(jì)一萬(wàn)六千多處礦產(chǎn)地，是世界第三大礦產(chǎn)大國(guó)。相對(duì)于其他國(guó)家而言，我國(guó)的鉛、鋅、銻、鎳、錫、鎂、汞以及稀土等有色金屬在質(zhì)量、產(chǎn)量上有相對(duì)優(yōu)勢(shì)；部分有色金屬礦藏則處于劣勢(shì)，如銅鋁資源量不足、質(zhì)不好，開(kāi)采出的有色金屬不能滿足冶煉的需要，因此我國(guó)每年的有色金屬產(chǎn)品生產(chǎn)有四分之一需要依靠原材料的進(jìn)口。

我國(guó)有色金屬礦山的分布不均衡，中小型居多、大型礦少；貧礦多、富礦少；邊遠(yuǎn)山區(qū)多、沿海地區(qū)少；礦產(chǎn)資源共生礦多、單一礦產(chǎn)少，這些資源的分布特征使得我國(guó)的礦業(yè)開(kāi)采難度大。

1.2我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備現(xiàn)狀

我國(guó)的采礦業(yè)主要發(fā)展在上世紀(jì)五六十年代，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平有限，我國(guó)大部分有色金屬礦山在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)幾十年的開(kāi)采之后，資源大幅度減少甚至枯竭。現(xiàn)存的有色金屬礦山中，有大部分礦藏開(kāi)采進(jìn)入中、晚期成為末期礦山。近年來(lái)，我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)品進(jìn)口量逐年加大，而我國(guó)的工業(yè)化仍然處于迅速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展伴隨著工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)對(duì)有色金屬的消費(fèi)量仍然會(huì)大量的增加，本土礦產(chǎn)資源不足以維持經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

其次，有色金屬礦山開(kāi)采的品位下降，有些礦山經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)采，資源品位下降迅速，加上上世紀(jì)五六十年代經(jīng)濟(jì)體制的制約以及科技發(fā)展水平的限制，造成了以往礦山開(kāi)采的資源浪費(fèi)、規(guī)模小等問(wèn)題。

1.3有色金屬礦山資源開(kāi)采利用水平

國(guó)家在上世紀(jì)中后期對(duì)礦產(chǎn)資源消耗使用量大，由于我國(guó)礦產(chǎn)資源分布不均等情況，有的礦山因有色金屬采礦條件的惡化或受技術(shù)制約，開(kāi)采者會(huì)采易棄難、采富棄貧，只采品質(zhì)高的礦種而將其他礦產(chǎn)丟棄，加上礦區(qū)采礦準(zhǔn)入要求不高，有些小企業(yè)或者集體，未經(jīng)合理設(shè)計(jì)甚至沒(méi)有高水平的設(shè)備就進(jìn)入礦區(qū)采礦，造成礦區(qū)管理失控、資源浪費(fèi)以及有色金屬的采礦行業(yè)發(fā)展受限。

有色金屬的礦藏是不可再生資源，原來(lái)開(kāi)采中造成的浪費(fèi)以及開(kāi)采之后深加工的利用率低等因素，不僅危害周邊的環(huán)境，帶來(lái)一系列的環(huán)境污染與破壞，也使得礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用水平未能提高。在已經(jīng)開(kāi)發(fā)的礦區(qū)中，由于技術(shù)水平受限，以及設(shè)備管理與工藝缺乏系統(tǒng)高效地研究，使得老礦區(qū)二次回采、多次回采水平亦較低。而有些有色金屬礦產(chǎn)需要在特定的環(huán)境或特定的工藝下才會(huì)分離開(kāi)采出來(lái)，因而現(xiàn)有的科技水平下無(wú)法深度利用，對(duì)資源也是一種浪費(fèi)。

1.4經(jīng)濟(jì)效益低和污染破壞嚴(yán)重

由于礦山的投資周期長(zhǎng)，礦山開(kāi)采有時(shí)需要幾年甚至十幾年的時(shí)間，投資成本高，有色金屬開(kāi)采的難度大，加上道路運(yùn)輸成本費(fèi)用的增加以及機(jī)器設(shè)備和人工成本，經(jīng)濟(jì)效益低下。

在采礦生產(chǎn)中，固體廢棄物堆放不僅占用了大量的農(nóng)田與耕地，也造成地表植被破壞，進(jìn)而引發(fā)水土流失等后果。且空氣粉塵污染和酸性污水在有色金屬開(kāi)采的整個(gè)過(guò)程中，會(huì)造成水資源與空氣的污染。以上因素危害到了當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活和農(nóng)牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2　有色金屬資源的開(kāi)采方法

2.1露天采礦

在我國(guó)的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，露天采礦適用于有色金屬礦產(chǎn)資源地表埋藏淺的情形，也可以用于低品位的有色金屬礦產(chǎn)礦床和已經(jīng)開(kāi)采過(guò)的地下殘礦，依賴于礦床的基本賦存條件，通過(guò)物理爆破等方法來(lái)剝離地表巖土。露天采礦要求地質(zhì)工作者做好地質(zhì)勘探工作，設(shè)計(jì)最佳優(yōu)化方案，結(jié)合道路運(yùn)輸體系，綜合考慮地表狀況進(jìn)行開(kāi)采工作。其中，最主要的應(yīng)用技術(shù)是穿孔爆破，在露天礦區(qū)內(nèi)，根據(jù)最佳設(shè)計(jì)方案選取對(duì)應(yīng)深度與直徑的定點(diǎn)進(jìn)行定向爆破，再使用炸藥將附近巖壁破碎來(lái)達(dá)到剝離大量巖土的目的。

但是露天開(kāi)采有色金屬礦產(chǎn)資源仍然存在著一系列的問(wèn)題，更明顯的是表現(xiàn)在技術(shù)與管理的問(wèn)題上，比如露天采礦境界的判定、邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、露天開(kāi)采工藝、道路運(yùn)輸系統(tǒng)管理以及資源的重復(fù)利用率和礦山區(qū)域土地復(fù)用問(wèn)題。道路運(yùn)輸系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)不僅能減少成本的投入，也可以提高采礦工作效率，縮短工期。綜合考慮礦區(qū)的地形地貌、開(kāi)采時(shí)的氣候條件以及露天開(kāi)采技術(shù)能力和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)選擇經(jīng)濟(jì)、合理的運(yùn)輸方式。多通過(guò)鐵路、公路、輸送機(jī)將礦區(qū)的礦石及巖土分別運(yùn)輸至不同的地方，并將設(shè)備及原材料運(yùn)輸至礦區(qū)，在特殊的地形中也可能會(huì)用到水力或索道運(yùn)輸。

露天開(kāi)采會(huì)造成廢棄物堆放，因此排土工作顯得尤為重要。排土工作要將從礦床上剝離的表土與巖石配送到不同的場(chǎng)地，對(duì)礦石進(jìn)行深加工，對(duì)廢土進(jìn)行排棄工作。露天開(kāi)采中盡量充分利用土地資源，提高資源的重復(fù)利用率，做好植被恢復(fù)工作，盡可能地還原生態(tài)平衡，減少因礦業(yè)開(kāi)采帶來(lái)的環(huán)境破壞與污染，提高社會(huì)效益。

2.2地下開(kāi)采

地下開(kāi)采是我國(guó)有色金屬礦山開(kāi)采的重要方法，占據(jù)較大的比重。這種方法是通過(guò)地下礦床的切割與回采工作采出礦石，但是地下開(kāi)采工作量大，工作方法繁多，以下幾種方法使用較多。

2.2.1采用自然支護(hù)的礦產(chǎn)采集方法

這種方法主要依賴于圍巖自身的穩(wěn)固性和礦區(qū)礦柱的作用，通過(guò)支架作為臨時(shí)支護(hù)輔助來(lái)支撐在回采工作中造成的采空區(qū)?，F(xiàn)階段在我國(guó)有色金屬開(kāi)采行業(yè)中使用普遍，但是要求礦區(qū)的圍巖與礦石相對(duì)穩(wěn)固。這是一種結(jié)構(gòu)比較單一的采礦方法，簡(jiǎn)單的回采工藝，機(jī)械化程度較高，采礦過(guò)程中各項(xiàng)成本低，適用于穩(wěn)定性較好的礦體。如果要開(kāi)采較厚大的礦體時(shí)，需要留大量的礦柱，回采率較低，所以在此種情況下應(yīng)用較少。以敞空方式存在的回采礦房，必須依靠礦柱與圍巖的強(qiáng)度來(lái)維護(hù)支撐，礦房作業(yè)完成后要及時(shí)處理好后續(xù)工作，將礦房填滿再回到采礦柱的區(qū)域。

2.2.2物理崩落采礦法

崩落采礦法是通過(guò)物理作用來(lái)管理地壓的采礦方法，通過(guò)崩落的礦石來(lái)填充控制采礦區(qū)域，這種方法多用在圍巖易崩落、地表允許塌陷的礦山礦體。通常，有色金屬開(kāi)采過(guò)程中，物理崩落這一采礦方法可以按回采方式劃分為：壁式崩落法、無(wú)底柱分段式崩落法、分層分區(qū)崩落法、有底柱分段式崩落法以及階段崩落法。

2.2.3礦區(qū)開(kāi)采人工支護(hù)法

人工支護(hù)法是將需要充填的原材料或其他可以支撐的物體用來(lái)維護(hù)采空區(qū)的穩(wěn)定。這種方法以充填為主，在礦區(qū)采礦作業(yè)中根據(jù)回采面的推進(jìn)，將碎石水泥等填充原材料運(yùn)輸至采空區(qū)用于充填，從而控制地表移動(dòng)，預(yù)防圍巖崩落，實(shí)現(xiàn)地壓管理。

支護(hù)法按照充填方式的不同，有不同的分類。較為單一的單層次采礦充填法，按充填方向劃分的上向與下向的分層充填法，以及分采充填法。按照不同的充填料以及輸出的方式，又可分劃成干式充填法、水力充填法和膠結(jié)充填法。該方法可控制礦區(qū)圍巖的崩落和礦房地表下沉，為礦區(qū)回采工作提供了安全保障，同時(shí)也可用于自燃礦石的火災(zāi)預(yù)防。因其開(kāi)采適應(yīng)性強(qiáng)，礦區(qū)礦石的回采率高，礦區(qū)作業(yè)比較安全，能高效利用礦產(chǎn)資源以及保護(hù)地表植被等優(yōu)勢(shì)而被重視，但工藝要求高、成本投入大使得使用率不是很高。

3　結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的深入，對(duì)有色金屬的需求量只增不減，因此，要進(jìn)一步提高礦產(chǎn)資源的利用率，克服因采礦技術(shù)有限造成的礦體開(kāi)采浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí)，要在采礦系統(tǒng)完善、采礦作業(yè)安全、采礦效益提高的基礎(chǔ)上，注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)，不能以環(huán)境為代價(jià)片面發(fā)展經(jīng)濟(jì)，從而打造生態(tài)和諧的礦山資源開(kāi)采系統(tǒng)。

［1］劉榮，李事捷，盧才武.我國(guó)全屬礦山采礦技術(shù)進(jìn)展及趨勢(shì)綜述［J］.金屬礦山.2007（10）：14-17，46.

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