地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探索

王福鑫

（西藏華泰龍礦業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，西藏 拉薩 850200）

調(diào)查研究顯示，我國(guó)礦山資源大部分集中在地下，并且地下金屬礦山的數(shù)量約占據(jù)了總礦山數(shù)量的90%，所以地下金屬礦山的開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越引起科研人員的關(guān)注。近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)發(fā)展迅速,很多采礦新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備被應(yīng)用到地下金屬礦山的開(kāi)采過(guò)程中。本文將對(duì)近幾年來(lái)我國(guó)地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、面臨的問(wèn)題、發(fā)展趨勢(shì)三方面進(jìn)行闡述。

1 地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究

（1）崩落采礦技術(shù)。在我國(guó)地下金屬礦山的開(kāi)采方法中，崩落采礦法是一種使用頻率非常高的開(kāi)采方法。崩落采礦法是通過(guò)在礦山開(kāi)采過(guò)程中，將價(jià)值不高或者沒(méi)有價(jià)值的礦石回填至采礦區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)的填埋，這樣可以避免這些礦石占用土地，還起到了重復(fù)利用的作用。在實(shí)際的礦山開(kāi)采過(guò)程中，該技術(shù)可以有效管理采空區(qū)，進(jìn)而對(duì)采礦過(guò)程中出現(xiàn)的坍塌事故進(jìn)行有效的預(yù)防和控制。與其他的采礦技術(shù)相比，崩落采礦法具有成本較低、使用安全、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)[1]。所以，崩落采礦法常用在礦體地質(zhì)不穩(wěn)的礦區(qū)。在崩落采礦法具體實(shí)施過(guò)程中，主要有三種常用的方法，分別為自然崩落法、有底柱分段崩落法及無(wú)底柱分段采礦法[2]。

（2）空?qǐng)霾傻V技術(shù)?？?qǐng)霾傻V法是一種應(yīng)用歷史久、技術(shù)最為成熟的金屬礦山地下開(kāi)采方法。空?qǐng)霾傻V法的工作機(jī)理是指在回采礦山資源的過(guò)程中，無(wú)需對(duì)礦場(chǎng)采空區(qū)進(jìn)行填埋等操作，在整個(gè)采礦的過(guò)程中保持空?qǐng)龅囊环N回采方法，其采空區(qū)需要利用礦柱對(duì)礦山進(jìn)行支撐。在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，首先要?jiǎng)澐值V塊，把礦塊分為礦房和礦柱，然后先開(kāi)采礦房，再開(kāi)采礦柱。空?qǐng)霾傻V技術(shù)，根據(jù)礦體的結(jié)構(gòu)及回采的特點(diǎn)，可分為房柱采礦法、全面采礦法、留礦法、階段礦房采礦法等，這些都是比較常見(jiàn)的采礦方法[3]。

（3）充填采礦技術(shù)。充填采礦法主要是利用相關(guān)填充材料對(duì)采空區(qū)進(jìn)行填充，或者形成支撐柱體，或?qū)⑻畛洳牧霞爸沃纬上嗷ヅ浜系闹误w系，從而達(dá)到對(duì)整個(gè)采空區(qū)支撐保護(hù)的作用。在實(shí)際開(kāi)采金屬礦山的過(guò)程中，充填采礦技術(shù)主要包括上向進(jìn)路充填采礦法、上向水平分層充填采礦法、下向分層進(jìn)路充填采礦法等，其比較適合于復(fù)雜的礦山。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到大型機(jī)械化的采礦效果，在落礦、支護(hù)以及出礦起到非常重要的作用，可以有效的保護(hù)地表環(huán)境。同時(shí)，充填采礦技術(shù)也具有一定的缺點(diǎn)，如實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中成本高、工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)效率較低等。

2 我國(guó)地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)中面臨的問(wèn)題

目前，在我國(guó)的一些老、小礦山中，當(dāng)?shù)氐牟傻V技術(shù)比較落后，機(jī)器設(shè)備也比較陳舊。在這些技術(shù)落后的礦山地區(qū)，使用不合理的地下金屬礦采礦技術(shù)，這不僅會(huì)嚴(yán)重破壞該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)，而且還會(huì)降低金屬礦產(chǎn)資源的開(kāi)采效率，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。另外，在礦山開(kāi)采的過(guò)程中，地下水資源也容易遭到破壞和污染，從而當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量也會(huì)遭到嚴(yán)重影響。所以，在開(kāi)采地下金屬礦山的過(guò)程中，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐V山環(huán)境的特點(diǎn)，選擇環(huán)境友好型的、技術(shù)水平先進(jìn)的地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)與環(huán)境綜合治理方案，從而避免影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量。

3 地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）數(shù)字化、智能化采礦技術(shù)。目前，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于不同的行業(yè)場(chǎng)景。

通過(guò)將這些先進(jìn)的技術(shù)與地下金屬礦山開(kāi)采應(yīng)用相結(jié)合，有利于推進(jìn)我國(guó)地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)朝著數(shù)字化和智能化的方向進(jìn)化和發(fā)展。數(shù)字礦山，指的是對(duì)礦山資源進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)識(shí)和數(shù)字化和智能化再現(xiàn)。數(shù)字礦山具有高度信息化、自動(dòng)化和高效率的優(yōu)點(diǎn)，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)智能采礦和無(wú)人采礦，對(duì)建設(shè)數(shù)字中國(guó)具有重要的促進(jìn)意義，

（2）無(wú)廢化、環(huán)?；木G色開(kāi)采。在地下金屬礦山的實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，連續(xù)化、無(wú)廢化、環(huán)保化將是我國(guó)地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)的另一發(fā)展趨勢(shì)。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，非常重視礦山的環(huán)境的綜合治理，并嚴(yán)格控制廢水、廢氣、廢渣和粉塵等污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，所以存在許多品味差的金屬礦山都因?yàn)橹卫沓杀咎叨鵁o(wú)法進(jìn)行開(kāi)采。因此，我國(guó)也開(kāi)始向西方發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)先進(jìn)的開(kāi)采理念，把金屬礦山的環(huán)?；途C合治理化放在非常重要的位置，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建無(wú)廢化、環(huán)?；木G色礦山。

（3）采礦設(shè)備大型、自動(dòng)與高效化。采礦設(shè)備作為地下金屬礦山開(kāi)采的一個(gè)重要組成，其將會(huì)呈現(xiàn)出大型、自動(dòng)和高效化的趨勢(shì)。研制中深孔全液壓鑿巖機(jī)具、高效率的打孔穿爆設(shè)備、井卷鉆進(jìn)機(jī)械、巷道鉆進(jìn)設(shè)備、輸運(yùn)設(shè)備、鏟運(yùn)設(shè)備等，致力于實(shí)現(xiàn)振動(dòng)出礦和連續(xù)采礦，并且盡可能的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效化。半自動(dòng)或者自動(dòng)化、無(wú)軌化，進(jìn)而極大的降低勞動(dòng)強(qiáng)度，增加礦山的開(kāi)采效率。

（4）礦山開(kāi)采深井化、高難度化。在我國(guó)，以前的礦山通常不會(huì)超過(guò)千米，一般在700米以下，近些年，伴隨我國(guó)淺部金屬礦源被漸漸的開(kāi)采殆盡，人們對(duì)礦井開(kāi)采深度的逐步增加。深井礦山的深度一般情況下都超過(guò)1000米。在這些礦井較深的地區(qū)，礦石的開(kāi)采條件比較差，地下巖層的壓力和溫度將會(huì)隨著開(kāi)采深度的增加而不斷的增大和升高，采礦區(qū)內(nèi)的排水與采空區(qū)的支護(hù)等將會(huì)遇到非常嚴(yán)峻的技術(shù)難題，開(kāi)采工作也因操作難度相對(duì)復(fù)雜而具有較大的困難。但隨著地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)的快速發(fā)展和采礦設(shè)備的顯著改進(jìn)，我們對(duì)礦山開(kāi)采也會(huì)逐漸朝著深井化、高難度化的方向發(fā)展。

4 小結(jié)

崩落采礦法、空?qǐng)霾傻V法和充填采礦法是目前主要的礦山開(kāi)采技術(shù)，本文介紹了其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。目前，我國(guó)地下礦山開(kāi)采存在著老舊、中小礦山采礦技術(shù)比較落后，對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境影響大和浪費(fèi)資源，開(kāi)采過(guò)程中對(duì)地下水資源容易造成污染等問(wèn)題。隨著地下采礦深度的增加、開(kāi)采難度也越來(lái)越大，從而對(duì)于地下金屬礦山開(kāi)采技術(shù)及設(shè)備的要求也會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格。因此，采礦技術(shù)和設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)是智能化、無(wú)廢化、環(huán)?；⒏咝Щ?、大型化、自動(dòng)化、數(shù)字化、深井化、高難度化。