金礦井下采礦技術(shù)及其方法的選擇

謝家旺 李建光

摘要：近年來，我國的井下開采技術(shù)得到迅速的發(fā)展，很多井下采礦的方法得以廣泛的運(yùn)用。本文針對國內(nèi)采礦實(shí)際，較詳細(xì)地探討了現(xiàn)有采礦技術(shù)與采礦方法，對于提高采礦技術(shù)水平具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：采礦、技術(shù)、方法

一、前言

作為自然資源的一部分，礦產(chǎn)資源是人類社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)保障。目前，由于國內(nèi)的井下采礦技術(shù)與方法迅速發(fā)展，在采礦的過程之中，相比以往，向著高效率以及高回采率的方向前進(jìn)，這種有利的發(fā)展方向，提高了我國采礦的工作效率。不僅如此，由于采礦技術(shù)與方法大幅度的提高，節(jié)約了采礦的成本，保障了開采過程中的安全問題，使得企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有所增長。

二、影響井下采礦技術(shù)方法合理選擇的因素

1、采礦方法

目前，空場采礦方法、充填采礦方法以及崩落采礦方法是國內(nèi)使用較為廣泛的方法。如果在井下采礦當(dāng)中出現(xiàn)了空場、深孔、大孔或者是呈現(xiàn)出階段性等特點(diǎn)的時(shí)候，一般都會(huì)使用空場采礦方法，并且這也是井下采礦環(huán)節(jié)最為常用的方法之一，在實(shí)際的使用環(huán)節(jié)，對于企業(yè)效益以及采礦工作質(zhì)量的提升都有極大的幫助。崩落采礦法指的是開采礦產(chǎn)資源當(dāng)中崩落的巖石，是實(shí)現(xiàn)與地面壓力之間的重要方式，因此，在不同的采礦業(yè)也得到了應(yīng)用，尤其是井下開采當(dāng)中，其應(yīng)用的總量占據(jù)了總產(chǎn)量的1/3左右。隨著礦產(chǎn)資源的開采，這一類方式的應(yīng)用范圍也得到了極大地拓展。不同方式的利用，可以為采礦企業(yè)帶來不同的便利，但是也會(huì)帶來一定的條件制約，如果無法將自身作用發(fā)揮出來，那么就需要考慮到采礦技術(shù)等方面的條件。

2、采礦技術(shù)條件

在開采礦產(chǎn)資源的時(shí)候，需要考慮到技術(shù)設(shè)備、環(huán)境以及技術(shù)管理等方面的條件，并且可以結(jié)合礦產(chǎn)資源的實(shí)際情況合理選擇。如果允許礦產(chǎn)資源地表塌陷，就可以選擇崩落法，如果不允許塌陷，則需要選擇充填法和空場法;在開采礦產(chǎn)資源時(shí)，采礦方法在各個(gè)工序的使用以及工藝過程的實(shí)施和采礦設(shè)計(jì)當(dāng)中，技術(shù)設(shè)備條件以及材料供應(yīng)狀況都會(huì)產(chǎn)生直接的影響。因此，這就需要根據(jù)實(shí)際的情況，根據(jù)技術(shù)裝備條件和材料供應(yīng)情況來進(jìn)行采礦方案設(shè)計(jì)的選擇;技術(shù)管理水平能否滿足采礦規(guī)定，直接對采礦方法的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生了影響。一般來說，對于中小型礦山和地方礦山來說，主要是選擇相對簡單的技術(shù)以及方便的管理措施來實(shí)現(xiàn)井下采礦，無須過于復(fù)雜的工藝。

三、地下開采方法

1、三種主要采礦方法

（1）空場采礦法

①VCR法。20世紀(jì)80年代，VCR法（大直徑深孔球狀藥包后退式崩落采礦法）首先在我國凡口鉛鋅礦試驗(yàn)成功。隨后，這一高效率的采礦方法先后在金川有色金屬公司、安慶銅礦、金廠峪金礦和獅子山銅礦等礦山得到推廣應(yīng)用。1980～1985年間，在凡口鉛鋅礦又試驗(yàn)成功了另一種具有代表性的大直徑深孔采礦方案，即階段深孔臺(tái)階崩落采礦法。該采礦方法的實(shí)質(zhì)是：將露天礦的臺(tái)階崩礦技術(shù)應(yīng)用到地下開采中，即在采場的局部面積上，先形成切割槽，然后以這一切割槽為自由面和補(bǔ)償空間，采用大直徑深孔裝藥進(jìn)行全階段高或臺(tái)階狀崩礦，崩落的礦石由采場下部的出礦系統(tǒng)運(yùn)出。

②地下金屬采礦連續(xù)化。地下金屬礦山連續(xù)開采主要包括：礦房的連續(xù)回采、礦體（床）的連續(xù)開采、礦石的連續(xù)運(yùn)送及全工藝過程的連續(xù)化。即在開采過程中一步化;回采過程中落礦、出礦、礦石運(yùn)搬工藝的連續(xù)作業(yè)化;井下礦石的轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、提升等環(huán)節(jié)礦石的連續(xù)化;掘進(jìn)、落礦、出礦、運(yùn)搬、運(yùn)輸?shù)热に囘^程的連續(xù)化。我國從“六五”至“九五”連續(xù)4個(gè)國家5年發(fā)展規(guī)劃中，連續(xù)開采技術(shù)始終被列為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行理論研究和科學(xué)試驗(yàn)，并取得了一些成果。

（2）崩落采礦法

①無底柱分段崩落法，大結(jié)構(gòu)參數(shù)。我國無底柱分段崩落法面臨著一個(gè)如何加大和優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)的問題。結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的主要方向是增大進(jìn)路間距。增大進(jìn)路間距將大幅度地減少采掘工程量，將減少采掘工作量25%，同時(shí)增大了一次崩礦量，提高采礦強(qiáng)度，降低礦石成本，提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益。由于增大進(jìn)路間距具有較強(qiáng)的可操作性，易于推廣應(yīng)用，目前程潮、桃沖、板石溝、北銘河等礦山都應(yīng)用了該技術(shù)，具有重要的實(shí)踐意義。低貧化放礦。低貧化放礦或無貧化放礦是指在放礦過程中當(dāng)?shù)V巖界面正常到達(dá)出礦口時(shí)便停止放出，以保持礦石界面的完整性，最大程度地減少礦巖的混雜性。低貧化放礦首先在鏡鐵山試驗(yàn)和應(yīng)用成功，由于其具有簡單、靈活、易于操作和無需對原采礦方法作重大改革等優(yōu)點(diǎn)且可降低貧化、減少巖石混入而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，低貧化放礦在程潮、桃沖、弓長嶺等礦山得到應(yīng)用。

②自然崩落法。自然崩落法是一種利用巖石自然應(yīng)力落礦的方法，具有生產(chǎn)能力大、采礦成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于礦體厚大、礦化均勻易于自然崩落的低品位礦床開采。其應(yīng)用原理是在礦塊大面積拉底后，破壞了礦塊內(nèi)礦體的應(yīng)力平衡，引起應(yīng)力重新分布，必然形成新的自然平衡拱，拱內(nèi)礦石因受重力作用而周期性脫落。

（3）充填采礦法

我國先后采用干式、分級(jí)尾砂膠結(jié)、全尾砂膠結(jié)、碎石水泥漿膠結(jié)等新工藝與新技術(shù)。最近，我國成功地試驗(yàn)了一批具有世界先進(jìn)技術(shù)水平的充填采礦工藝。具有代表性的是：高水全尾砂速凝固化膠結(jié)充填新工藝、高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填新工藝、粗粒級(jí)水砂充填新工藝、膏體泵送充填工藝與技術(shù)等。其中1994年在金川鎳礦建成了我國第1個(gè)膏體泵送充填系統(tǒng)，1999年又在銅綠山礦建成了第2個(gè)膏體泵送充填系統(tǒng)。

2、深部開采

我國除1969年閉礦的石嘴子礦山外，近年已有一批金屬礦山進(jìn)入深部開采，即垂直開采深度超過600m以上夾皮溝金礦已有2個(gè)坑口工作深度超過600m，其中二道溝坑口工業(yè)礦體延深至1050m，湘西金礦開拓38個(gè)中段，垂深超過850m。此外，還有壽王墳礦、凡口鉛礦、金川礦、乳山礦等許多礦山，本世紀(jì)將進(jìn)入深部開采。

國內(nèi)深部開采技術(shù)：石嘴子礦山是國內(nèi)深部開采礦山之一，共22個(gè)階段，最深達(dá)950m。曾使用各種不同結(jié)構(gòu)的淺孔留礦法，回采厚度1～35m、平均6.3m，平均傾角82°的矽卡巖型銅礦床，后期由于地壓大，上下盤巖石收斂，頂板管理復(fù)雜，以大量礦石損失與貧化而結(jié)束回采作業(yè)。可以說是一座不成功的深部開采礦山。近期已有一批金屬礦山相繼進(jìn)行深部開采，由于我國目前深部開采技術(shù)水平低，經(jīng)驗(yàn)不足，因此，在第9個(gè)五年國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃期間，國家把深部開采技術(shù)列入科技攻關(guān)研究項(xiàng)目，分別在有色金屬礦山的冬瓜山等3座礦山與黃金行業(yè)湘西金礦進(jìn)行多項(xiàng)目聯(lián)合攻關(guān)，通過研究與實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)其它深部金屬礦床開采。

3、原地溶浸采礦法

原地溶浸采礦是將采、選、冶技術(shù)結(jié)合起來的一種直接從地下提取金屬的開采工藝。鈾、銅、金、銀等20多種金屬礦床都有可能應(yīng)用溶浸采礦。

四、結(jié)束語

對于金礦井下開采而言，合理地運(yùn)用金礦采礦技術(shù)與方法，可以降低采礦的危險(xiǎn)指數(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文針對金礦井下采礦的技術(shù)與方法進(jìn)行了具體的分析，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采礦技術(shù)必定會(huì)增多，同時(shí)也可以滿足金礦采礦企業(yè)發(fā)展的需求。所以，金礦企業(yè)就應(yīng)該跟隨時(shí)代步伐，深入研究采礦技術(shù)與方法，才是企業(yè)發(fā)展之本。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐開民：《新城金礦深部采場支護(hù)參數(shù)及開采順序優(yōu)化研究》，《山東科技大學(xué)》，2011???? 年

[2]吳愛祥：《我國地下金屬礦山連續(xù)開采技術(shù)研究的發(fā)展》，《有色礦山》，2002年02期