金礦井下采礦技術及其方法的選擇

謝家旺 李建光

摘要：近年來，我國的井下開采技術得到迅速的發展，很多井下采礦的方法得以廣泛的運用。本文針對國內采礦實際，較詳細地探討了現有采礦技術與采礦方法，對于提高采礦技術水平具有一定的參考價值。

關鍵詞：采礦、技術、方法

一、前言

作為自然資源的一部分，礦產資源是人類社會發展的物質保障。目前，由于國內的井下采礦技術與方法迅速發展，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，這種有利的發展方向，提高了我國采礦的工作效率。不僅如此，由于采礦技術與方法大幅度的提高，節約了采礦的成本，保障了開采過程中的安全問題，使得企業經濟效益有所增長。

二、影響井下采礦技術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使用較為廣泛的方法。如果在井下采礦當中出現了空場、深孔、大孔或者是呈現出階段性等特點的時候，一般都會使用空場采礦方法，并且這也是井下采礦環節最為常用的方法之一，在實際的使用環節，對于企業效益以及采礦工作質量的提升都有極大的幫助。崩落采礦法指的是開采礦產資源當中崩落的巖石，是實現與地面壓力之間的重要方式，因此，在不同的采礦業也得到了應用，尤其是井下開采當中，其應用的總量占據了總產量的1/3左右。隨著礦產資源的開采，這一類方式的應用范圍也得到了極大地拓展。不同方式的利用，可以為采礦企業帶來不同的便利，但是也會帶來一定的條件制約，如果無法將自身作用發揮出來，那么就需要考慮到采礦技術等方面的條件。

2、采礦技術條件

在開采礦產資源的時候，需要考慮到技術設備、環境以及技術管理等方面的條件，并且可以結合礦產資源的實際情況合理選擇。如果允許礦產資源地表塌陷，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;在開采礦產資源時，采礦方法在各個工序的使用以及工藝過程的實施和采礦設計當中，技術設備條件以及材料供應狀況都會產生直接的影響。因此，這就需要根據實際的情況，根據技術裝備條件和材料供應情況來進行采礦方案設計的選擇;技術管理水平能否滿足采礦規定，直接對采礦方法的實現產生了影響。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以及方便的管理措施來實現井下采礦，無須過于復雜的工藝。

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用。1980～1985年間，在凡口鉛鋅礦又試驗成功了另一種具有代表性的大直徑深孔采礦方案，即階段深孔臺階崩落采礦法。該采礦方法的實質是：將露天礦的臺階崩礦技術應用到地下開采中，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償空間，采用大直徑深孔裝藥進行全階段高或臺階狀崩礦，崩落的礦石由采場下部的出礦系統運出。

②地下金屬采礦連續化。地下金屬礦山連續開采主要包括：礦房的連續回采、礦體（床）的連續開采、礦石的連續運送及全工藝過程的連續化。即在開采過程中一步化;回采過程中落礦、出礦、礦石運搬工藝的連續作業化;井下礦石的轉載、運輸、提升等環節礦石的連續化;掘進、落礦、出礦、運搬、運輸等全工藝過程的連續化。我國從“六五”至“九五”連續4個國家5年發展規劃中，連續開采技術始終被列為國家重點科技攻關項目，投入了大量的人力、物力和財力進行理論研究和科學試驗，并取得了一些成果。

（2）崩落采礦法

①無底柱分段崩落法，大結構參數。我國無底柱分段崩落法面臨著一個如何加大和優化結構參數的問題。結構參數優化的主要方向是增大進路間距。增大進路間距將大幅度地減少采掘工程量，將減少采掘工作量25%，同時增大了一次崩礦量，提高采礦強度，降低礦石成本，提高礦山的經濟效益。由于增大進路間距具有較強的可操作性，易于推廣應用，目前程潮、桃沖、板石溝、北銘河等礦山都應用了該技術，具有重要的實踐意義。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礦巖界面正常到達出礦口時便停止放出，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和應用成功，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點且可降低貧化、減少巖石混入而帶來巨大的經濟效益，因此，具有廣闊的應用前景。目前，低貧化放礦在程潮、桃沖、弓長嶺等礦山得到應用。

②自然崩落法。自然崩落法是一種利用巖石自然應力落礦的方法，具有生產能力大、采礦成本低的優點，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。其應用原理是在礦塊大面積拉底后，破壞了礦塊內礦體的應力平衡，引起應力重新分布，必然形成新的自然平衡拱，拱內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、分級尾砂膠結、全尾砂膠結、碎石水泥漿膠結等新工藝與新技術。最近，我國成功地試驗了一批具有世界先進技術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、粗粒級水砂充填新工藝、膏體泵送充填工藝與技術等。其中1994年在金川鎳礦建成了我國第1個膏體泵送充填系統，1999年又在銅綠山礦建成了第2個膏體泵送充填系統。

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個坑口工作深度超過600m，其中二道溝坑口工業礦體延深至1050m，湘西金礦開拓38個中段，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，本世紀將進入深部開采。

國內深部開采技術：石嘴子礦山是國內深部開采礦山之一，共22個階段，最深達950m。曾使用各種不同結構的淺孔留礦法，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，頂板管理復雜，以大量礦石損失與貧化而結束回采作業。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行深部開采，由于我國目前深部開采技術水平低，經驗不足，因此，在第9個五年國民經濟發展計劃期間，國家把深部開采技術列入科技攻關研究項目，分別在有色金屬礦山的冬瓜山等3座礦山與黃金行業湘西金礦進行多項目聯合攻關，通過研究與實踐，積累經驗，指導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、冶技術結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用溶浸采礦。

四、結束語

對于金礦井下開采而言，合理地運用金礦采礦技術與方法，可以降低采礦的危險指數，實現環境效益、經濟效益和社會效益。本文針對金礦井下采礦的技術與方法進行了具體的分析，隨著科學技術的發展，采礦技術必定會增多，同時也可以滿足金礦采礦企業發展的需求。所以，金礦企業就應該跟隨時代步伐，深入研究采礦技術與方法，才是企業發展之本。

參考文獻：

[1]徐開民：《新城金礦深部采場支護參數及開采順序優化研究》，《山東科技大學》，2011???? 年

[2]吳愛祥：《我國地下金屬礦山連續開采技術研究的發展》，《有色礦山》，2002年02期