金屬礦山地下開采方法選擇及策略

康志強

（中建二局安裝工程有限公司，北京 100000）

近年來隨著礦山開采深度及規(guī)模不斷加大，露天開采資源逐漸消失，礦山地下開采也面臨嚴(yán)重生態(tài)問題。要解決金屬礦石地下開采所面臨的問題，連續(xù)開采工藝方法為一條有效途徑。地下連續(xù)開采能實現(xiàn)機械連續(xù)作業(yè)，改善作業(yè)條件及作業(yè)環(huán)境，提高開采能力，縮短回采周期，利于對礦山進行深部低壓管理控制[1，2]。

1 金屬礦山地下開采概述

金屬礦產(chǎn)深埋地下，露天開采礦石剝離系數(shù)高，成本大，因此對于金屬礦山多采用地下開采方法。地下開采分挖掘及礦石開采兩步。礦石開采時需要對挖掘中開通的想到進行開鑿，在開鑿中多經(jīng)過開拓、采切、回采幾個步驟[3]。

在礦石開采時，多是分階段進行開采的，開采多按照先上后下的開采順序，并沿著礦床將礦體劃分成幾個礦塊，礦塊高度多在60米左右。對金屬礦石地下采礦方法多分三類[4，5]：①礦柱支撐采礦法：當(dāng)?shù)V區(qū)中圍巖穩(wěn)固，礦石堅硬，礦房比較開闊，采礦安全性比較好的情況下多采取礦柱支撐采礦法。②人工支撐采礦法：金屬礦山開采中如對回采工作面需要不斷拓展，對采空區(qū)需要不斷加大情況下，需要采取人工支撐采礦法。③崩落采礦法。金屬礦山開采中，如果開采中出現(xiàn)礦石崩落，此時需要對采礦區(qū)利用崩落的巖石進行充填，通過充填保持圍巖穩(wěn)定，通過充填來掌握地壓，這種方法為崩落采礦法。在具體開采過程中，需結(jié)合不同礦山種類、地應(yīng)力、工程地質(zhì)條件等因素選擇最適合的開采方法。

2 金屬礦山采礦方法選擇及影響因素分析

2.1 礦體種類

金屬礦山按礦石顏色可分為黑色、有色、貴金屬三種礦產(chǎn)，黑色礦以鐵礦為主，有色礦以鉗、鋅、銅、鋁等為主，貴金屬礦以金、銀為主。

金屬礦體不同，采礦方法也不一樣，鐵礦因價值低，多采取空場開采法及崩落開采法；有色金屬礦還有貴金屬礦因價值高，多采取填充開采法，這樣按照礦體種類選擇開采方法可提高開采效益。

2.2 地應(yīng)力

地應(yīng)力指的是采礦時導(dǎo)致低下巖體及采礦結(jié)構(gòu)破壞變形的根本作用力。

地下開采時只有對開采區(qū)地應(yīng)力狀態(tài)條件充分掌握，才能對礦山中金屬總體分布合理確定，并獲取正確的開采方法，可依據(jù)開采方法及地應(yīng)力確定開挖步驟，支護結(jié)構(gòu)參數(shù)及支護的形式，這樣才能在開采時確保圍巖穩(wěn)定，才能對礦山礦產(chǎn)最大限度開采，提高開采效益。之所以說地應(yīng)力參數(shù)在地下開采中比較重要主要是因為地應(yīng)力為確定礦山開采巷道及采場最佳形狀的主要參數(shù)，巷道及采場走向應(yīng)同最大主應(yīng)力方向保持平行。

2.3 工程地質(zhì)條件

礦山開采前需對礦山工程地質(zhì)條件進行充分考察，只有對礦山地質(zhì)條件充分了解，才能確定礦山采場構(gòu)成要素，才能對礦山巖石物理力學(xué)性質(zhì)掌握清楚，只有掌握這些才好根據(jù)這些條件來判定礦山開采方法[6]。工作人員在進行礦山工程地質(zhì)條件考察時需從巖體結(jié)構(gòu)、巖體分布、巖體裂縫、斷層，礦山地下水等著手，做好每項調(diào)查，因為這些項目條件都會對采礦方法選擇造成影響[7]。

3 金屬礦山開采時存在的主要問題

我國金屬礦山開采在先進科學(xué)技術(shù)下取得了較大發(fā)展，但也存在一些問題，主要為[8]：①我國金屬礦山盡管資源多，但是富礦少，大型金屬礦產(chǎn)少，較多的都是貧礦，所以說，盡管礦山不少，但是礦產(chǎn)資源還是比較缺乏的。②金屬礦山開采技術(shù)不平衡。

我國地域廣闊，各個地域礦業(yè)發(fā)展水平不一，礦山開采技術(shù)也不平衡，發(fā)達地區(qū)擁有媲美國際先進水平的采礦技術(shù)，但是在偏遠(yuǎn)地區(qū)，采礦設(shè)備及采礦技術(shù)還是比較落后的，使得這些地區(qū)礦山開采的效率普遍偏低。③資源利用率低。社會不斷發(fā)展下，人們更重視環(huán)境保護，重視可持續(xù)發(fā)展，因此在金屬礦山開采特別是有色金屬礦石開采上很重視礦石利用回收，但是我國在有色金屬利用回收技術(shù)上還存在很大不足，有色金屬資源利用率低。④地下開采引發(fā)環(huán)境問題。金屬礦石地下開采會使礦山地面塌陷，不僅對原有地形地貌造成影響，也會對該地區(qū)土地及地下水資源造成破壞，惡化礦山地質(zhì)環(huán)境，礦山開采所引發(fā)的環(huán)境問題使得開采地區(qū)不能適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展要求。

4 金屬礦山地下連續(xù)開采技術(shù)的實際應(yīng)用

金屬礦山地下開采時通過度礦床開拓及對礦塊采準(zhǔn)、切割及回采這些開采步驟將礦石自礦山地下開采出來的整個過程[9]。

近年來我國金屬礦山地下開采已經(jīng)實現(xiàn)了開采工序機械化操作，地下開采的自動化程度獲得了明顯提高。而地下連續(xù)開采技術(shù)是金屬礦山地下采礦中所應(yīng)用的一種先進采礦技術(shù)。

綜上所述，我國金屬礦山地下開采技術(shù)盡管已經(jīng)取得了較大進步，但同世界先進水平相比還有較大差距。未來連續(xù)化、數(shù)字化、大型化是金屬礦山地下開采的主要方向。金屬礦山地下開采時需在考慮經(jīng)濟效益及社會效益下，研制更加適宜的地下連續(xù)開采技術(shù)，讓金屬礦山開采同周邊環(huán)境能夠更加諧調(diào)。

開采中還需對礦山礦巖應(yīng)力進行研究，開采中提高圍巖穩(wěn)定性，提高金屬礦山地下開采安全性，讓金屬礦山地下開采朝著環(huán)?；?、快速化、安全化方向發(fā)展。