有色金屬礦山深井采礦技術探討

滕 飛

（長春黃金設計院有限公司，吉林 長春130012）

近幾年，在各行各業(yè)發(fā)展中，針對有色金屬的需要量日益增加，但是有色金屬的開采量卻表現(xiàn)出了逐年削減的現(xiàn)狀，主要原因是處在礦山淺層的資源已被開采殆盡，稀少的資源數(shù)量無法滿足社會較高的資源需要量。而且，通過勘查有色金屬資源布局狀況發(fā)現(xiàn)，礦山深部有許多有色金屬，但挖掘難度很大，常規(guī)技術不能夠直接開挖資源。對于這個問題，要求礦產(chǎn)技術人員著重探究深井資源開采方法，根據(jù)開采難點研制最好的有色金屬礦山深部開采方法，進一步提高這種礦山開采效果及效率，基于開采獲得的許多資源迎合市場需求，促進有色金屬行業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

1 深井采礦方法介紹

深井采礦方法主要指針對深度大于800米的礦山展開開采活動的方法，相較于淺井與中深井，深井開采方法面臨著許多問題，像技術問題、經(jīng)濟問題以及安全問題等。相較于淺井開采方法，深井開采于采礦方式上基本一樣，也有充填法、空場法以及崩落法三種，但是在開采過程，針對結構參數(shù)、回采步驟與回采方法等，均要根據(jù)深井礦山特征進行合理調(diào)節(jié)。

當前，考量深井礦山的獨特性，充填開采法使用最為普遍。深井采礦存在幾個比較的特征：①地壓很大，原巖應力高，礦山壓力的呈現(xiàn)比較強烈，巖體塑性大；②地溫大，一般情況下，地溫和深度是線性關系，它的增高率能夠通過溫度梯度代表（℃/hm，hm=100m），當?shù)刭|(zhì)環(huán)境不一樣時，地溫梯度也將不同，通常情況下式4℃/hm。③瓦斯?jié)舛雀?，有些含瓦斯礦山，深部開采過程，瓦斯絕對涌出量將隨著開挖深度的加大而增多，瓦斯突出頻度高，吐出量也比較大。

2 有色金屬礦體中深井開采技術的作用

2.1 高地應力去荷

深部開采中，高地應力現(xiàn)象是影響采礦順利開展的一個重要因素，必須引起高度重視。在礦體回采規(guī)劃中，要采取采場布局弱化法，積極整合，調(diào)節(jié)巖石應力布局狀況，保證應力集中位置可以由淺部轉移至深部。為完成這個目標，技術人員需要根據(jù)實際情況，合理調(diào)節(jié)需要承擔應力荷載的巖塊，保證其可以處在三向受力狀態(tài)，防止應力太過聚集造成巖體損壞，而且還可以明顯提高巖體本身承受水平。另外，技術人員還要采取科學規(guī)范的措施及手段，把巖層巖塊承擔的負荷和應力轉移至深井巖石上，降低巖層承擔的壓力，進而符合高地應力去荷的基本需求。

2.2 保證結構可靠

深部采礦法可以基于相關的鋼纖維砼支護來保障巷道結構的可靠性，保證生產(chǎn)安全。一般情況下，鋼纖維砼支護方法多用在基礎條件較好，但砼結構開始產(chǎn)生開裂現(xiàn)象的位置，經(jīng)妥善處理，可以提高砼基體框架的強度與韌性，管理深部采礦期間的高地應力巖爆問題。在使用鋼纖維砼支護方法支護處置砼結構時，需要使用很多機械設備，如砼攪拌器、運輸機械、噴砼工作臺等，可以提高作業(yè)面穩(wěn)固性，管理危險巖層松動，保障生產(chǎn)安全。

3 有色金屬礦體深部開采方法介紹

3.1 常用方法

（1）深井充填開采方法。這種方法最早出現(xiàn)在英國，隨后被我國積極引入，目前在有色金屬開采中使用普遍。深井充填開采方法應用過程選擇的充填物時膠結材料，通過常年發(fā)展材料應用量和標準已通過反復改進，符合大型有色金屬開采要求，常常采取全尾砂形式進行充填，由此能夠提高材料固結性能，避免脫水和濃縮等問題的出現(xiàn)，還能明顯減少采礦成本，完善了采礦階段深井工作環(huán)境，使得采礦者能夠在安全的操作環(huán)境下工作，進一步降低了井下各種安全事故的出現(xiàn)率，因此該技術具有顯著的礦山深井應用價值，要求有色金屬礦山單位在后期采礦過程積極使用這種方法開采金屬資源[1]。實際使用時，采礦者要按照礦山結構的走勢，明確需要挖掘的礦塊，而且設立間柱、底柱，預留值是6米，回采高度要維持在2米左右，根據(jù)確定的比例分割礦塊。在操作中運送巷道、充填井等操作地方要有效銜接起來，在貫通時提高工作效率，爆破過程，要在爆破周圍設置雷管、鑿巖機等設備。

（2）盤區(qū)房柱法。盤區(qū)房柱法是目前一種先進科技，在使用時應當在操作場地建立一個礦房，在其中進行回采工作。修建礦房時，要根據(jù)礦山深井的方向進行合理劃分，促使該位置能夠形成礦柱、礦房[2]。采礦階段要保證不能處置采礦區(qū)，然后對作業(yè)范圍頂板、下板面的礦層展開檢查，通過檢查如果礦石具有一定的穩(wěn)定效果，頂板和下板質(zhì)地較硬，并且頂板位置形成了厚巖層時才能夠開始采礦工作。使用盤區(qū)房柱方法時，礦山中間柱的支撐性能很強，井底作業(yè)比較安全，可以有效減少采準任務，金屬開采量多，但是開采時要掌握好潛孔全部切頂針對開采效率造成的嚴重影響。

（3）其他技術。①巷道中圍巖支護法，有色金屬礦體深井開采存在較高的文獻性，因為井底礦石塌陷、跌落造成的礦體開采事故率較高，由此要求礦山企業(yè)基于井底開采的安全性，針對開挖的礦井巷道進行圍巖支護處置，由此保障圍巖可靠性，避免在采礦過程產(chǎn)生巖石層松動、石塊掉落等現(xiàn)象。因此，巷道圍巖支護法時當前礦井開挖需要使用的一項關鍵技術，需要礦山企業(yè)事前配備錨桿桁架支撐巷道內(nèi)部，依靠錨桿的支撐作用管理圍巖變形現(xiàn)象，使得間柱承載性能得到明顯提升，保證井下工作的安全性。②高地應力卸載法，指作業(yè)時如果礦山是高地地形，回采時需要弱化作業(yè)場地上局部，針對回采順序根據(jù)高低地形特征再次調(diào)整，然后檢驗巖石應力狀況，如果滿足規(guī)定的分布條件就要求轉移應力，由此把集中于井口的應力迅速傳送到礦山深井處，防止了應力始終在井口集中引起的開采效率低的情況。③排熱通氣法，采礦者在高溫高壓井底開挖有色金屬，常常會出現(xiàn)安全問題，嚴重的會引起采礦者傷亡，因此礦山企業(yè)必須重視井底溫度調(diào)控，采用排熱通氣方法就能夠保障井下采礦工作溫度合適[3]。調(diào)控溫度時操作者應當分析大氣巖石熱交替機理，且監(jiān)測井底開采環(huán)境中溫度狀況，然后才去先進的通風設施調(diào)整井底溫度，保障溫度能夠下降到安全開采的標準范圍；也能夠采用隔熱效果較好的支護材料，將之設置在井底巷道的巖石表層，這種材料導熱性較低，用在深井巖層能夠有效避免高溫散出，確保井底溫度合適。④安全保障方法，采礦過程要爆破巖石，科室爆破質(zhì)量極易受到各種因素干擾，會產(chǎn)生爆破事故，因此礦山企業(yè)要采取低壓微震檢測方式、巖體可靠性檢測方式等檢測巖體、礦石的可靠狀況，保障爆破順序能夠正常應用，防止在爆破時產(chǎn)生意外現(xiàn)象。

3.2 技術運用要點

以上技術使用期間，操作者要了解運用要點，保證技術運用價值能夠得以實現(xiàn)。

第一，管理浪費現(xiàn)象，有色金屬礦山開采中經(jīng)常會采取低廢控制方法管理產(chǎn)能浪費現(xiàn)象，由此使采礦得到的所有資源都能夠用于需要的地方。通常情況下，對于一些品位不高的礦山會選擇傳統(tǒng)開采方法來開挖資源，但因為采礦技術不先進，造成資源被大量耗費，最后開采得到的資源數(shù)量遠遠低于預期值[4]。為降低資源耗費，礦山企業(yè)能夠基于原地碎化溶浸法開挖有色金屬，這種方法能夠?qū)澏ǖ牡V塊展開標準化處理，利用鉆入機械時具有很高的精準度，能夠科學管理溶浸液體、礦塊，最后的低廢管理效果較好。

第二，管理巖爆問題，采礦過程因為巖體內(nèi)部應力改變，巖體將突發(fā)性的產(chǎn)生巖爆問題，碎化的巖石將四散崩開，針對井底采礦者生命安全具有較大威脅，這種情況的出現(xiàn)率很低，但一旦發(fā)生并沒有規(guī)律可循且引起的后果嚴重，要求礦山企業(yè)工作團隊的關注，進一步探究巖爆問題，采用科學措施管理該問題的突發(fā)性出現(xiàn)。巖爆問題管理的常用方法是：針對巖爆問題的成因、表現(xiàn)和后果展開深入探究，掌握好引起這種問題的深井地壓、地貌等情況，在采礦過程能夠有效避免各項因素。比如，能夠采取采礦地壓法、巖爆問題預測法檢測工作環(huán)境，根據(jù)測出的巖體聲發(fā)射有關參數(shù)就能夠科學預測將會出現(xiàn)的風險情況[5]。而且還要做好井底巷道內(nèi)部支護防護工作，等支護錨桿都安裝在指定位置以后，操作人員應檢查支護效果，確定巷道圍巖比較可靠、巖爆問題的損壞性影響很小時，能夠基于支護結構挖掘有色金屬。也能夠根據(jù)調(diào)研的礦山地質(zhì)、地壓等信息，對巖爆問題展開預測模擬，明確這種問題出現(xiàn)以后將會影響的位置，就能對受影響區(qū)域的采場基本架構、布設狀況進行完善改進，針對誘發(fā)巖爆問題的開采順序，必須在減小風險的基礎上，重新修改。

4 結束語

總之，當前國內(nèi)礦山深井開采方法盡管獲得了良好的效果，但在具體使用時仍然有很多缺陷與問題，要求深度探究相關技術。近些年，伴隨工業(yè)化進度的推進，促使社會針對有色金屬資源需求逐漸增加，有色金屬礦體深部開采方法也面臨諸多挑戰(zhàn)。對此，技術人員需要深入探究深井開采技術，基于現(xiàn)有的科技進行創(chuàng)新，在保障深井采礦安全性的基礎上，不斷提高礦山深部采礦效率，為時代進步提供大量優(yōu)質(zhì)資源。