金屬礦地下連續(xù)開采技術(shù)探討

熊詩強(qiáng)

摘 要：經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，我國的金屬礦山開采取得了巨大進(jìn)步，開采工藝不斷優(yōu)化，開采設(shè)備不斷更新，當(dāng)前金屬礦的地下連續(xù)開采技術(shù)被廣泛應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)的開采工藝能獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，但是地下連續(xù)開采技術(shù)也存在一些不足之處需要改進(jìn)，當(dāng)前地下金屬礦山連續(xù)大量開采工藝成為國內(nèi)外普遍關(guān)注的研究課題。

關(guān)鍵詞：金屬礦山;地下連續(xù)開采

連續(xù)開采技術(shù)是地下采礦應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)工藝，可以實(shí)現(xiàn)金屬礦的機(jī)械化連續(xù)作業(yè)，相較于傳統(tǒng)的采礦工藝的生產(chǎn)能力更高，可以滿足大規(guī)模、高強(qiáng)度的集中化采礦作業(yè)需求，因此深入了解地下連續(xù)開采技術(shù)工藝的優(yōu)勢和特點(diǎn)，解決潛在弊端，有利于推動(dòng)采礦業(yè)的技術(shù)發(fā)展。

采礦就是通過采準(zhǔn)——切割——回采這三種技術(shù)對礦體進(jìn)行開采的過程，通常分為地上開采和地下開采，當(dāng)前地下開采需求增多，開采技術(shù)也是趨向于機(jī)械化、自動(dòng)化發(fā)展，地下連續(xù)開采是迄今為止最先進(jìn)的采礦技術(shù)，地下連續(xù)開采也分為兩種形式，一是針對硬度比較小的礦體，比如煤礦、鹽礦、鉀礦等礦床采掘工藝，比如切割、落礦、裝載、搬運(yùn)等工序，在同一空間內(nèi)平行連續(xù)作業(yè)，第二種是針對硬度比較高的金屬礦，在開采的過程中將采礦過程分為多個(gè)階段，在礦體、階段或礦塊的回采過程中落礦、出礦、運(yùn)礦三大工序各自相對獨(dú)立地進(jìn)行作業(yè)，各個(gè)工序之間相互協(xié)調(diào)，在不同的空間連續(xù)平行作業(yè)，以提高開采效率。

1 金屬礦地下連續(xù)開采技術(shù)優(yōu)勢

1）工作環(huán)境得到顯著改善。地下礦產(chǎn)開采工作存在很大的風(fēng)險(xiǎn)性和不安全的因素，傳統(tǒng)采礦施工需要很多人工的介入，在礦井、坑道、采場中施工作業(yè)，采用地下連續(xù)開采工藝進(jìn)行采礦后很多施工環(huán)節(jié)可以由機(jī)器代勞，而工作人員只需要在平臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行操作就可以完成，很大程度上降低了作業(yè)的壓力和安全風(fēng)險(xiǎn)，采礦工作環(huán)境大有改善。

2）礦產(chǎn)開采效率提高。以往傳統(tǒng)的人力采礦作業(yè)效率相對較低，而且常會(huì)出現(xiàn)一些工作協(xié)調(diào)性差、工序信息不對等的現(xiàn)象，由此致使采礦的效率不高，工作時(shí)間被浪費(fèi)，而當(dāng)前采用地下連續(xù)開采工藝后，極大提高了各個(gè)工序之間的銜接性，能夠形成環(huán)環(huán)相扣的工作流程模式，減少了中間工序協(xié)調(diào)溝通的時(shí)間，另外地下連續(xù)采礦工藝還可以在信息技術(shù)的幫助下對開采作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，根據(jù)不同情況下的開采施工及時(shí)調(diào)整機(jī)械設(shè)備的工作參數(shù)，為地下礦產(chǎn)開采提供有力的機(jī)械支持，極大提高了生產(chǎn)開采效率。

3）采礦工作安全性提高。一直以來金屬礦山開采都是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)，爆破、火災(zāi)、粉塵、有毒物質(zhì)等不安全因素一直困擾著礦山開采工作人員的安全，給工作人員帶來極大的健康隱患，而通過連續(xù)開采工藝進(jìn)行采礦能使用機(jī)械替代很大一部分人工去操作比較危險(xiǎn)的工序，減少了采礦人員與地下環(huán)境的接觸，有效提高了礦山開采的安全性，減少事故的發(fā)生。

4）金屬礦產(chǎn)品的回收率提高。傳統(tǒng)金屬礦山開采的爆破、鉆孔等方法對于礦床的破壞性較大，也在一定程度上造成了金屬礦石資源的浪費(fèi)，現(xiàn)代化的連續(xù)開采工藝可以通過切割、落礦、搬運(yùn)的方式就完成礦石的開采工作，有效避免了“硬性”采礦施工模式造成的礦石浪費(fèi)，提高了金屬礦產(chǎn)品的整體利用價(jià)值，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

5）礦產(chǎn)開采更加綠色環(huán)保。地下連續(xù)開采技術(shù)工藝中比較常用的一種是充填式采礦工藝來處理采空區(qū)，充填的物料一般會(huì)選用廢石、尾砂等，充分利用采礦過程中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物，減少了固廢排放，能有效降低礦山開采對周邊環(huán)境帶來的損害，另外對采空區(qū)進(jìn)行充填可以有效防止地表沉降和塌陷，降低生態(tài)破壞影響，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2 金屬礦地下連續(xù)開采技術(shù)工藝

1）金屬礦地下連續(xù)開采技術(shù)的內(nèi)涵。狹義的連續(xù)開采是基于單一采礦機(jī)的連續(xù)采礦，當(dāng)前的廣義連續(xù)開采是指采裝運(yùn)機(jī)組與一步驟回采方法配套的連續(xù)采礦，開采工藝是對礦塊或者礦房回采保證其連續(xù)性，主要有四個(gè)層面的含義：一是礦房的連續(xù)回采，是指在開采過程中對落礦、出礦、礦石搬運(yùn)一系列的工作連續(xù)進(jìn)行，其目的是實(shí)現(xiàn)高能力、高效率的采場連續(xù)回采;二是礦床的連續(xù)開采，對礦床的開采施工過程中盡可能采用一步驟回采的模式進(jìn)行開采，盡量不留或者少留礦柱，將一系列工作流程連續(xù)完成，主要關(guān)注點(diǎn)在于開采方式、采場回采的推進(jìn)順序、開拓采準(zhǔn)形式以及地壓管理;三是礦石的連續(xù)運(yùn)送，是對井下礦石的轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、提升，是地下開采礦石的后處理工藝，在近幾年取得了一定的研究成果，國外很多礦山用特殊的膠帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)了地下礦山的連續(xù)運(yùn)送，極大的提高了礦石運(yùn)輸效率;四是全工藝過程的連續(xù)化，是指對礦石開采全過程的連續(xù)性工作，在掘進(jìn)、落礦、出礦、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)都能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、相互銜接的施工作業(yè)，在一定程度上來說是最高層次的連續(xù)開采工藝。

2）無間柱連續(xù)開采工藝。在傳統(tǒng)的地下金屬采礦作業(yè)中，房式采礦技術(shù)的整個(gè)采礦流程會(huì)分為礦房回采和礦柱回采兩個(gè)部分，在完成礦房的開采作業(yè)后才進(jìn)行礦柱的回收開采，這種工藝在作業(yè)施工時(shí)有一定的缺陷，首先預(yù)留的礦柱形態(tài)受外界環(huán)境影響大，礦柱的規(guī)則性差，對外力的抗壓能力差，比較脆弱，容易出現(xiàn)變形、損壞等現(xiàn)象，造成礦柱回采難度增大，比如礦柱回采的安全問題，回采工藝復(fù)雜，而且難以管理，造成回采成本增加;其次由于礦柱的回采技術(shù)難度提高，一些金屬礦石無法得到有效開采利用，回收率低，效益減少，而且浪費(fèi)資源，另外礦柱回采難度影響工期進(jìn)度，會(huì)給后面的施工作業(yè)帶來阻礙，嚴(yán)重影響整體工程的經(jīng)濟(jì)效益。

無間柱連續(xù)開采工藝調(diào)整了采礦流程，能很好地對上述問題進(jìn)行解決，在這一工藝中，礦體被劃分成多個(gè)階段，階段內(nèi)又劃分礦段，以礦段為回采單元，且礦段間不留間柱，采切、回采、充填三大工序分別在相鄰的3個(gè)礦段中平行進(jìn)行;礦段回采采用采場連續(xù)工藝，礦段回采結(jié)束后，隨即轉(zhuǎn)入快速充填;3個(gè)礦段的作業(yè)相互銜接，階段采礦工作連續(xù)推進(jìn)。主要施工流程是：采用下向平行深孔側(cè)向崩礦，無二次破碎水平的組合式振動(dòng)出礦機(jī)底部結(jié)構(gòu)，用分節(jié)式振動(dòng)運(yùn)輸列車來運(yùn)搬礦石，在崩礦過程中，靠充填空區(qū)一側(cè)留臨時(shí)隔離礦壁，待本礦段出礦工作將結(jié)束時(shí)再一次崩礦，強(qiáng)采強(qiáng)出，并隨即快速充填空區(qū)，待一分區(qū)出礦完畢準(zhǔn)備充填時(shí)，再開始二分區(qū)的崩礦出礦。采切、回采、充填工序可以在相鄰礦段間平行進(jìn)行作業(yè)，相互獨(dú)立又相互銜接，分別轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)連續(xù)推進(jìn)，最終形成一條連續(xù)的作業(yè)線，達(dá)到連續(xù)采礦的效果。

3 金屬礦地下連續(xù)開采工藝發(fā)展趨勢

雖然地下連續(xù)開采工藝相比傳統(tǒng)開采技術(shù)具有一定優(yōu)勢，但是仍舊存在一些問題需要改進(jìn)，一是加強(qiáng)連續(xù)開采的采礦方法和工藝的精進(jìn)研究，雖然我國當(dāng)前在連續(xù)出礦、運(yùn)礦、設(shè)備等方面發(fā)展迅速，但是在開采工藝的創(chuàng)新上十分缺乏，過度依賴設(shè)備無法從根本上解決開采問題，要發(fā)展高端開采技術(shù)，讓技術(shù)與設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)作，加強(qiáng)連續(xù)開采工藝的合理運(yùn)用，促使其發(fā)揮出更大的能效;二是礦石破碎的質(zhì)量問題，在連續(xù)開采作業(yè)中雖然提高了落礦量，但同時(shí)也增大了大塊礦石的產(chǎn)出率，大塊落礦會(huì)給開采工作帶來困擾，礦石運(yùn)輸增加了難度，因此要加強(qiáng)對巖石力學(xué)的研究，需要在開采過程中加強(qiáng)對爆破礦巖的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，要最大程度的控制礦石爆破塊度，提高礦石的破碎質(zhì)量;三是加強(qiáng)對無間柱一步驟連續(xù)開采工藝的推廣以及配套流程工藝和設(shè)備的研究，結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)，發(fā)展高端智能化開采，實(shí)現(xiàn)高階段、大礦段、高質(zhì)量的連續(xù)回采，促進(jìn)全礦系統(tǒng)的連續(xù)開采向智能化、自動(dòng)化推進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭茂興.淺析金屬礦山地下開采方法選擇及其影響因素[J].世界有色金屬，2017（7）.

[2]丁祥.淺談地下金屬礦山開采中連續(xù)開采關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用[J].智能城市，2017（8）.