淺析金屬礦地下連續(xù)開采技術(shù)

文/金文輝 張森森，嵩縣前河礦業(yè)有限責(zé)任公司

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的采礦技術(shù)不斷得到提高，使我國有能力進(jìn)行深層的地下金屬礦開采。連續(xù)開采技術(shù)在現(xiàn)階段地下開采中應(yīng)用較廣，它通過連續(xù)的機(jī)械化開采，提高了采礦的效率，降低了回采時(shí)間，方便對地下深層開采的管理。適合大型礦產(chǎn)的現(xiàn)代化開采。是今后地下采礦發(fā)展的主流方向。對我國采礦事業(yè)的發(fā)展具有明顯的促進(jìn)作用。

2 金屬礦地下連續(xù)開采技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

簡而言之，金屬礦開采即經(jīng)過“采準(zhǔn)—切割—回采”三個(gè)連續(xù)性的工藝環(huán)節(jié)，從地下原始礦床中開采獲取到金屬礦石的過程。近幾年來，受惠于業(yè)內(nèi)科學(xué)技術(shù)和知識結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化發(fā)展，我國采礦業(yè)逐漸實(shí)現(xiàn)了由純?nèi)斯は驒C(jī)械化、由手動控制向自動化的質(zhì)化突破，一方面大大增加了金屬礦開采工作的質(zhì)量和效率，另一方面也促使用著開采的金屬礦山基地?cái)?shù)量日益增多。現(xiàn)階段，地下連續(xù)開采技術(shù)是我國采礦業(yè)應(yīng)用較為廣泛的先進(jìn)技術(shù)，其工作方式主要有兩種：第一，當(dāng)金屬礦的體積較小、硬度較弱時(shí)，不同的開采環(huán)節(jié)可進(jìn)行連續(xù)同步施工；第二，當(dāng)金屬礦的體積較大、硬度較強(qiáng)時(shí)，整體開采過程應(yīng)被協(xié)調(diào)、有序地分為若干個(gè)工作節(jié)點(diǎn)，并由此進(jìn)行分段式、銜接式的施工活動，以保證在不影響金屬礦開采質(zhì)量的同時(shí)，盡可能地提升采礦活動的工作效率。從當(dāng)前來看，許多西方國家已實(shí)現(xiàn)了采礦技術(shù)、采礦裝備及其配套設(shè)備的齊全完整，并在探礦、鑿巖、裝藥、轉(zhuǎn)運(yùn)等多個(gè)工序中實(shí)現(xiàn)了全套的機(jī)械化配置。同時(shí)，隨著智能技術(shù)、液壓裝置技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域的不斷鉆研，一些西方國家已經(jīng)將無人駕駛設(shè)備、無軌設(shè)備等高新配備應(yīng)用到了金屬礦地下開采工作當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了采礦工作整體質(zhì)量的巨大突破。由此可見，我國的采礦業(yè)發(fā)展任重而道遠(yuǎn)，促使著業(yè)內(nèi)人員必須將借鑒國際先進(jìn)技術(shù)與迎合我國環(huán)境實(shí)際結(jié)合起來，積極實(shí)現(xiàn)我國由“礦業(yè)大國”向“礦業(yè)強(qiáng)國”的理想轉(zhuǎn)變。

3 金屬礦地下連續(xù)開采工藝技術(shù)

3.1 采礦的連續(xù)化與無廢化

近些年來，地下金屬礦山開采規(guī)模逐漸擴(kuò)大，開采的深度逐漸增加，而開采技術(shù)難題也日漸明顯，因此，需要實(shí)現(xiàn)采礦的連續(xù)化與無廢化采技術(shù)，來克服攻克開采難題。對于礦山生產(chǎn)的連續(xù)化以及現(xiàn)代化管理形式來看，從四個(gè)層次入手才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化與無廢化開采，即從礦房的連續(xù)回采、礦體(礦床)的連續(xù)回采、礦石的連續(xù)運(yùn)送、全工藝過程的連續(xù)化四個(gè)層次來實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)在的連續(xù)開采的發(fā)展階段主要就是對礦體、階段和礦塊整個(gè)回采過程進(jìn)行研究，從而協(xié)調(diào)落礦、出礦和運(yùn)礦三方面工序，從而讓工作人員在一個(gè)平行的空間下進(jìn)行作業(yè)，從而提高連續(xù)開采的工作效率。另外，無廢化采礦是實(shí)現(xiàn)采礦可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，能減少廢料的排出，提高礦產(chǎn)資源的利用率，減少甚至杜絕礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)。在具體工作的時(shí)候主要從兩個(gè)方面來講：第一就是在采礦工作中實(shí)現(xiàn)廢料最小化。在開采的時(shí)候就盡量的減少開采出廢料或者對其直接利用。比如在實(shí)際工作中可以采用采切比小的工作方法等。第二就是對采礦廢料的有效利用。比如可以把開采出的廢料用到生產(chǎn)建筑上或者地基的填充和路面建設(shè)上等。

3.2 智能數(shù)字化礦山

針對地下金屬礦山開采方面，在使用連續(xù)開采技術(shù)過程中，不但要引入先進(jìn)的信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，還要選用高效性及機(jī)械化的采礦設(shè)施，提升采礦的技術(shù)水平，進(jìn)而建立一個(gè)智能化及數(shù)字化的礦山采礦體系。為此，我們結(jié)合蘭德報(bào)告有關(guān)內(nèi)容，明確指出了未來采礦技術(shù)中，最重要的工藝技術(shù)有以下幾項(xiàng)。比如，傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、具有堅(jiān)固性及耐用性的電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)以及定位技術(shù)等。這些技術(shù)不僅能推動地下金屬礦山連續(xù)開采技術(shù)更迅速的發(fā)展，還可能有助于達(dá)到三維可視化的采礦環(huán)境目標(biāo)，從而改善地下金屬礦的采礦效果，進(jìn)一步更好的保證井下作業(yè)的穩(wěn)定安全性。在智能數(shù)字礦山建立的時(shí)候，主要就是在統(tǒng)一個(gè)時(shí)間坐標(biāo)和空間下，對各種礦山信息和資源進(jìn)行全面的和高效的數(shù)字管理整合。而且可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對其進(jìn)行有效的管理。而且在這樣的模型建立中，還會考慮到生產(chǎn)、經(jīng)營、資源和環(huán)境等多方面的因素，從而優(yōu)化采礦企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升其競爭力。

3.3 房式回采振動連續(xù)采礦工藝

在這一工藝中，整體的金屬礦區(qū)被分化成了多個(gè)采礦段，并不做任何的間柱設(shè)置，主要依靠分解震動運(yùn)輸車實(shí)現(xiàn)金屬礦石產(chǎn)品的運(yùn)送。通過這樣的過程，采礦、回采、充填、出礦、運(yùn)礦等工序環(huán)節(jié)將會處于即獨(dú)立又聯(lián)系的整體狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的施工銜接；第二，無間柱連續(xù)分層充填采礦工藝。在這一工藝中，礦區(qū)被看作是一個(gè)整體性的回采單元，要求采礦團(tuán)隊(duì)采取跳躍式的采切作業(yè)方式，相鄰或平行的采礦點(diǎn)不可作連續(xù)開采。第三，深井連續(xù)推進(jìn)采礦工藝。在這一工藝中，采礦團(tuán)隊(duì)主要采取沿固定路線連續(xù)開采的方式，從而在最大程度上避免礦產(chǎn)資源的損失和遺漏。同時(shí)，還應(yīng)在施工地點(diǎn)設(shè)置主動支護(hù)設(shè)備，為落礦、搬運(yùn)、充填等工作的安全性打好基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，我國的采礦技術(shù)也不斷進(jìn)步。其中金屬礦地下連續(xù)開采的技術(shù)已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平，基本實(shí)現(xiàn)了金屬礦地下連續(xù)開采的連續(xù)化和機(jī)械化。如何使我國的金屬礦地下連續(xù)開采技術(shù)取得更大的進(jìn)步，研究出更先進(jìn)的金屬礦地下連續(xù)開采技術(shù)，仍是廣大礦業(yè)技術(shù)人員今后的努力目標(biāo)。