金屬礦山開采中現(xiàn)代化采礦工藝與技術(shù)解析

（銅源國際工程設(shè)計研究有限公司，河北 秦皇島 066000）

在當(dāng)前金屬礦山開采情況中主要以地下開采為主，會形成較為封閉和復(fù)雜的開采環(huán)境，不利于開采作業(yè)質(zhì)量和安全保障。這就需要開采工藝與技術(shù)必須嚴(yán)格按照技術(shù)要就進(jìn)行開采，才能夠既滿足開采需求又滿足安全需求[1]。為了更好的促進(jìn)金屬礦山開采的質(zhì)量和效率，還需要不斷加強對采礦工藝與技術(shù)的研究，尤其是結(jié)合現(xiàn)代化的技術(shù)手段，更好的提高采礦工藝與技術(shù)水平。

1 金屬礦山開采中存在的問題

（1）優(yōu)質(zhì)礦源稀少。金屬礦山具有一定的稀缺性，尤其是優(yōu)質(zhì)礦源的稀缺性更高。且我國目前開采的金屬礦山產(chǎn)量也較低，以中型金屬礦山的占比更大，小型金屬礦山的數(shù)量更多。所以在進(jìn)行金屬礦山開采時，會更注重開采所得的經(jīng)濟(jì)收益，造成其他資源耗能過高和固定資產(chǎn)浪費情況。

（2）采礦技術(shù)較為落后，由于金屬礦山的分布具有較大的差異性，在部分礦產(chǎn)資源豐富、采礦經(jīng)驗豐富的區(qū)域中，往往能夠掌握更加先進(jìn)的采礦技術(shù)和設(shè)備，吸引更加專業(yè)的采礦技術(shù)人才。而部分礦產(chǎn)資源較少的區(qū)域中，往往采用更加落后的采礦技術(shù)和設(shè)備，由于開采收益較低，不愿意對采礦技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行升級，使開采效率和質(zhì)量更加降低。

（3）造成生態(tài)環(huán)境的破壞。當(dāng)前我國的金屬礦山開采主要采取地下開采模式，很容易造成地下結(jié)構(gòu)的破壞。還會在開采的過程中產(chǎn)生大量的垃圾和污水，對金屬礦山周圍的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。并且隨著不斷的開采，會導(dǎo)致礦產(chǎn)資源的枯竭。

2 金屬礦山開采中現(xiàn)代化采礦工藝與技術(shù)分析

（1）深部開采與原地溶浸采礦技術(shù)。對于超過地下600m深度的礦產(chǎn)資源需要采用深部開采技術(shù)進(jìn)行開采，隨著深部開采技術(shù)的不斷研究和加強，開采深度也在不斷加深，如今已經(jīng)能夠?qū)Φ叵?50m以下的礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采，使過去無法開采的礦產(chǎn)資源等到更加充分的利用。

原地溶浸采礦技術(shù)中包含了采礦、選礦、冶煉等多種技術(shù)，能夠?qū)鹘y(tǒng)的礦產(chǎn)資源開采模式改進(jìn)為直接金屬提取的開采模式。還具有較為廣泛的應(yīng)用性，能夠?qū)Χ喾N金屬礦山進(jìn)行開采，包括銅礦和金礦在內(nèi)的二十多種金屬礦山[2]。通過對原地溶浸采礦技術(shù)的分析能夠?qū)⑵鋬?yōu)勢總結(jié)為以下四點：第一點是能夠減少開采礦石的工作量，也減少了尾砂和廢石的產(chǎn)生，對于金屬礦山周圍生態(tài)環(huán)境的保護(hù)有著突出的優(yōu)勢；第二點是減少了開采礦石后的提出過程，能夠使整個開采過程得以縮短，減少開采作業(yè)的成本，進(jìn)而具有促進(jìn)經(jīng)濟(jì)收益提高的優(yōu)勢；第三點是能夠在常規(guī)開采技術(shù)無法開采的金屬礦山中進(jìn)行開采，具有更高的適應(yīng)性優(yōu)勢；第四點是能夠有效改善惡劣的開采環(huán)境，對于開采的安全性有著較大的保護(hù)優(yōu)勢。

（2）空場采礦技術(shù)。留礦技術(shù)或采礦技術(shù)以外的自然采礦技術(shù)都可以稱作空場采礦技術(shù)，主要是在規(guī)劃的采礦區(qū)域內(nèi)，預(yù)留出進(jìn)行礦石提煉的場地后進(jìn)行礦石的深入開采，然后再對礦石進(jìn)行提煉。在實際的開采作業(yè)中，采用空場采礦技術(shù)需要滿足一定的基本條件，包括圍巖和礦石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較高、規(guī)定時間內(nèi)的采空區(qū)中能夠存在大面積暴露等?？請霾傻V技術(shù)是我國應(yīng)用歷史較長的采礦技術(shù)，已經(jīng)形成較為成熟和完善的技術(shù)模式，在當(dāng)前的金屬礦山開采作業(yè)中，空場采礦技術(shù)的應(yīng)用比例也能夠達(dá)到55%左右。在當(dāng)前對采礦技術(shù)要求不斷提高的情況下，對于采礦技術(shù)也不斷進(jìn)行改進(jìn)，并借鑒國外的空場采礦技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，最終形成了更加科學(xué)化的空場采礦技術(shù)。主要是在傳統(tǒng)空場采礦技術(shù)的基礎(chǔ)之上，先將大塊的礦物資源進(jìn)行礦柱堆砌后再進(jìn)行開采，能夠在保障開采質(zhì)量和效率的基礎(chǔ)之上，使礦物資源的利用率得到更大程度的提高。

（3）充填技術(shù)。對于充填技術(shù)的研究有著國內(nèi)外豐富的研究資料，使充填技術(shù)具有更為豐富的技術(shù)可能性。比如在研究資料中，根據(jù)充填體的基礎(chǔ)支護(hù)作用，延伸出表面支護(hù)、局部支護(hù)和總體支護(hù)作用；在充填體和圍巖相互作用的基礎(chǔ)之上，通過時間和空間尺度進(jìn)行階段性的力學(xué)作用機(jī)理分析，也就是在圍巖產(chǎn)生位移的情況下，當(dāng)與充填體接觸形成支撐關(guān)系后，充填體會隨著圍巖位移程度的加重表現(xiàn)出更高的擠密性，從而促進(jìn)支撐作用的強化，能夠?qū)鷰r的位移情況進(jìn)行抑制，當(dāng)圍巖離層受到破壞時，與充填體產(chǎn)生的支撐關(guān)系能夠促進(jìn)圍巖新壓力拱的形成。通過對充填技術(shù)研究成果的總結(jié)能夠概括出相互產(chǎn)生的力學(xué)作用機(jī)理，也就是充填體的密度和剛度更低于圍巖、孔隙率更大于圍巖，能夠?qū)?yīng)力形成更加強勁的吸收和轉(zhuǎn)移作用，并對應(yīng)力進(jìn)行隔離，保持穩(wěn)定的共同支撐關(guān)系。所以采用充填技術(shù)時，也就是通過充填體和圍巖之間的力學(xué)作用，能夠在抑制圍巖變形和位移的同時不造成應(yīng)力分布的改變，并提供圍巖穩(wěn)定的支撐作用力，使圍巖的受力狀態(tài)和承載能力都得到提高，避免發(fā)生巖體剝落的問題。

（4）崩落采礦技術(shù)。崩落采礦技術(shù)還能夠分為無底柱分段崩落技術(shù)與自然崩落技術(shù)兩種技術(shù)類型，區(qū)分的主要依據(jù)就在于具體的使用方式存在較大的差異。其中無底柱分段崩落技術(shù)是從瑞典引進(jìn)，經(jīng)過我國金屬礦山開采的實際應(yīng)用驗證后逐漸在開采作業(yè)中推廣應(yīng)用。在進(jìn)行無底柱分段崩落技術(shù)應(yīng)用時，需要做好對結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，如果優(yōu)化存在問題將會直接導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生問題。自然崩落技術(shù)主要是通過巖石的自然應(yīng)力作用形成落礦，能夠發(fā)揮出更大的生產(chǎn)能力，降低開采的成本。在實際的金屬礦山開采作業(yè)中，自然崩落技術(shù)更適用于礦化均勻、礦體厚大和易于崩落的低品位礦山的開采應(yīng)用。

3 金屬礦山開采中現(xiàn)代化采礦工藝與技術(shù)的安全措施

（1）加強采礦工藝與技術(shù)的安全保障。在進(jìn)行金屬礦山開采時，需要采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行，對于機(jī)械設(shè)備的正常操作和日常維護(hù)就要格外重要。也要對操作人員的操作水平進(jìn)行嚴(yán)格要求，并積極開展相關(guān)的培訓(xùn)和考核工作，確保操作人員能夠正確操作機(jī)械設(shè)備，避免錯誤操作造成安全事故的發(fā)生。對于機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)、檢修、故障等情況也要做到充分的了解，避免機(jī)械設(shè)備的高負(fù)荷運行，每次操作機(jī)械設(shè)備前要對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢查，如果存在異常及時進(jìn)行處理。還需要定期對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行深入的全面檢查，及時更壞老化、破損等組件，保障機(jī)械設(shè)備的良好狀態(tài)。對于爆破作業(yè)中采用的爆破器材必須要采用責(zé)任制進(jìn)行專人監(jiān)管，由專業(yè)人員對爆破器材進(jìn)行維護(hù)，并由專業(yè)人員進(jìn)行爆破作業(yè)，降低爆破事故的發(fā)生風(fēng)險，提高金屬礦山的開采安全保障。

（2）加強開采技術(shù)和設(shè)備的升級優(yōu)化。金屬礦山的開采質(zhì)量和效率會受到開采技術(shù)和設(shè)備的直接影響，所以需要不斷加強技術(shù)的熟練程度，可以通過開采經(jīng)驗的分析和總結(jié)，以及對其他優(yōu)秀開采經(jīng)驗的借鑒和學(xué)習(xí)，對開采技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，促進(jìn)開采技術(shù)水平的提高。且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，需要加強對開采質(zhì)量和效率提高程度更大的先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)和學(xué)習(xí)，同時對相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行更新，能夠始終保持開采技術(shù)的高水平狀態(tài)。對于開采技術(shù)的應(yīng)用和管理也要不斷優(yōu)化，對存在問題的管理模式進(jìn)行調(diào)整，對于技術(shù)人員的責(zé)任意識也要不斷加強，形成具有高技術(shù)水平和高素質(zhì)能力的開采隊伍，能夠有效提高金屬礦山開采的經(jīng)濟(jì)收益。

4 金屬礦山開采中現(xiàn)代化采礦工藝與技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新

（1）構(gòu)建現(xiàn)代化生態(tài)礦業(yè)。在進(jìn)行金屬礦山開采時，由于會造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境的破壞，容易發(fā)生山體倒塌、雨季滑坡、泥石流等災(zāi)害。如果坍塌范圍與地表大面積相連，還會導(dǎo)致地表的泥石和積水大量涌入開采礦洞中，對開采人員的生命安全造成嚴(yán)重威脅?，F(xiàn)代化生態(tài)礦業(yè)能夠更加注重金屬礦山開采和生態(tài)環(huán)境的和諧性，降低開采過程中造成的破壞性影響，既能夠保障生態(tài)環(huán)境的安全，也能夠保障開采人員的生命安全。需要對金屬礦山所在區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)、氣候環(huán)境、地理環(huán)境的情況進(jìn)行充分的了解，并結(jié)合礦山的開采沉陷理論和地都表的下沉情況進(jìn)行科學(xué)的計算分析，在對開采作業(yè)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，由于主開采的順利進(jìn)行。

（2）保持開采作業(yè)的清潔性。傳統(tǒng)的單一礦山開采方式會對礦山周圍造成嚴(yán)重的污染，隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強，也必須充分意識到清潔的重要性。為了滿足開采作業(yè)的清潔性要求，可以采用以下三種措施進(jìn)行開采：第一種是對開采人員進(jìn)行嚴(yán)格管理，避免在開采作業(yè)期間對生活垃圾或廢水進(jìn)行的隨意排放，可以采取集中堆放的方式，定期進(jìn)行統(tǒng)一處理；第二種是對開采流程進(jìn)行規(guī)范管理，尤其是對開采技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用流程以及材料的生產(chǎn)流程，通過規(guī)范性的管理制度控制整個環(huán)節(jié)的整潔程度，也使開采流程更加有序；第三種是采用更加綠色環(huán)保的開采技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行開采，減少污染的產(chǎn)生，也降低資源的過度消耗，形成綠色環(huán)保的開采模式。

（3）分區(qū)規(guī)劃發(fā)展方向。我國幅員遼闊，不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢、礦產(chǎn)資源產(chǎn)量、氣候和地理條件等都具有較大的差異性，所以為了更好的促進(jìn)礦業(yè)的發(fā)展，也促進(jìn)各區(qū)域的發(fā)展平衡，需要根據(jù)實際情況進(jìn)行分區(qū)規(guī)劃，制定具有針對性的發(fā)展方向，也能夠使經(jīng)濟(jì)效益得到更好的保障，同時還有利于新型礦業(yè)模式的推廣，更好的融入到各地區(qū)不同條件下的礦業(yè)中。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較好、礦產(chǎn)資源豐富的區(qū)域中，可以加大對礦業(yè)的投入，加強對現(xiàn)代化采礦工藝與技術(shù)的應(yīng)用，總結(jié)更多的開采應(yīng)用經(jīng)驗，有利于其他區(qū)域的借鑒學(xué)習(xí)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展較差、礦產(chǎn)資源匱乏的區(qū)域中，要注重對開采的監(jiān)測和管控，避免過度開采造成的不良影響等。

5 結(jié)語

在金屬礦山的開采中，需要通過現(xiàn)代化采礦工藝與技術(shù)滿足開采的需求，也是滿足我國在資源能源產(chǎn)業(yè)方面的需求。本文就對現(xiàn)代化采礦工藝與技術(shù)進(jìn)行了深入的分析和充分的探討，期望能夠為現(xiàn)代化采礦工藝與技術(shù)的提高起到參考作用。