采礦技術淺析及未來發展趨勢

■張東飛

（西部礦業股份公司錫鐵山鉛鋅礦 青海西寧 810000）

采礦技術淺析及未來發展趨勢

■張東飛

（西部礦業股份公司錫鐵山鉛鋅礦 青海西寧 810000）

在礦山開采過程中，加強對采礦技術的重視對于提高開采質量以及開采工作的效率有著極大的促進作用。研究采礦過程中存在的問題，采取行之有效的采礦方法加以解決，對于促進行業的發展意義重大。文章就對這一話題進行簡要的探討。

礦山采礦技術發展趨勢探討

1 引言

采礦是一項危險性非常高的作業，尤其是井下采礦，因此需要先進采礦技術的支持，在確保每個作業人員生命安全的前提下，盡可能的提高采礦效率，為企業提高生產效益。礦產開采企業和礦山研究院應當積極研發采礦新技術、新工藝，采礦作業人員必須時刻按照國家相關安全規范進行采礦作業。

2 采礦技術的主要特征

2.1 類型多樣

采礦方法總體劃分為三大塊，即空場法、崩落發、充填法，其每種采礦方法根據不同條件衍生出多種采礦方法。

2.2 技術工藝復雜

礦山開采是一項涉及多種行業交叉的作業，無論是露天開采，還是井下開采，對技術的安全性要求苛刻，技術工藝復雜。

3 采礦技術中的要點及難點

3.1 判斷地質構造

礦體和圍巖的穩固性是關系采礦安全的重要因素。首要步驟是探明地質構造，對礦體與圍巖的穩定性進行分級。弄清礦區地質構造，為采礦設計提供高質量的數據。

3.2 豎井的布置

豎井設計時盡量避免直接布置在礦體上。直接穿透礦體雖然能夠較快的收集礦體資料，但卻會給繼續揭露深部礦體造成困難，從而影響下部各中段的整體作業，還會對礦井排水、通風和運輸帶來不利影響。

3.3 斜井的布置

勘探時的斜井盡量避免布置于礦體中。為避免礦體丟失，掘進時不應沿視傾角掘進，而是沿真傾角掘進，或在礦體下盤掘進。

3.4 坑口的布置

坑口不應布置于谷底，而應設在高于洪峰處，坑口附近應盡量開闊，以便于布置其它地面設施，上下坑口的位置應錯開，尤其是陡坡地，避免上部滾石墜下造成意外傷害，坑口水平錯開不僅有利于安全，也有利于擴大對流區域，促進礦井通風。

4 采礦方法

4.1 空場法

空場采礦法在回采過程中，將礦塊劃分為礦房和礦柱，第一步驟先采礦房，第二步驟再采礦柱。在回采礦房時，采場以敞空形式存在，僅依靠礦柱和圍巖本身的強度來維護。礦房采完后，需及時回采礦柱和處理采空區。在一般情況下，回采礦柱和處理采空區同時進行；有時為了改善礦柱的回采條件，用充填料將礦房充填后，再用其它采礦法回采礦柱。

應用空場采礦法的基本條件，是礦石和圍巖穩固，采空區在一定時間內，允許有較大的暴露面積。根據目前國內外礦山實踐，空場采礦法中應用較廣泛的采礦方法有：全面采礦法、房柱采礦法、留礦采礦法、分段礦房法和階段礦房法。

4.2 崩落法

崩落采礦法是以崩落圍巖來實現地壓管理的采礦方法。即在回采單元中，與崩落礦石的同時或稍后，強制或自然崩落圍巖，用以填充采空區，來控制和管理地壓；在回采過程中，不再將回采單元劃分為礦房、礦柱，而是連續進行的單步驟回采，不但沒有回采礦柱的任務，也無需另行處理采空區。這類采礦法具有生產效率高、作業安全、使用靈活等優點，故在生產實踐中，使用也較廣泛。使用本法的前提條件，是地表允許陷落。

崩落采礦法的采場結構比較簡單，沿礦體邊界挖有環形運輸巷道；在礦體的上盤或下盤開挖切割巷道形成切割空間，在塹溝中向上鑿鉆扇形炮孔進行爆破，后退回采，其特征在于運輸巷道和塹溝巷道，通過切割槽連通環形運輸巷道和裝礦巷道，簡化了采場結構，實現了一巷道多種用途，減少了采掘工作量，降低了采礦成本，是科學管理地壓的一種新方法。

4.3 充填法

充填采礦法屬人工支護采礦法。在礦房或礦塊中，隨著回采工作面的推進，向采空區送入充填材料，以進行地壓管理、控制圍巖崩落和地表移動，并在形成的充填體上或在其保護下進行回采。本法適用于開采圍巖不穩固的高品位、稀缺、貴重礦石的礦體；地表不允許陷落，開采條件復雜，如水體、鐵路干線、主要建筑物下面的礦體和有自燃火災危險的礦體等；也是深部開采時控制地壓的有效措施。充填法的優點是適應性強，礦石回采率高，貧化率低，作業較安全，能利用工業廢料，保護地表等；缺點是工藝復雜，成本高，勞動生產率和礦塊生產能力都較低。

根據所用充填材料和輸送方式不同，充填采礦法可分三組：

①干式充填法，充填材料為專用露天采石場采出的碎石、露天礦剝離或地下礦采掘的廢石等。經破碎，用機械、人工或風力輸送至采場。

②水力充填法，充填材料為砂、碎石、選廠尾砂或爐渣等。用管道借水力輸送至采場。

③膠結充填法，充填材料為水泥等膠凝材料和砂石、爐渣或尾砂等配制的漿狀膠結物料，凝固后有一定強度，用管道借水力或機械輸送至采場。干式充填法應用最早，但其的生產效率低，勞動強度大，采礦成本高。

5 采礦技術的未來發展

5.1 溶浸采礦

溶浸采礦是根據某些礦物的物理化學特性，將工作劑注入礦層（堆），通過化學浸出、質量傳遞、熱力和水動力等作用，將地下礦床或地表礦石中某些有用礦物，從固態轉化為液態或氣態，然后回收，以達到低成本開采礦床的目的，適用于礦體品位低，多金屬半生礦藏。

5.2 深海礦產開采

深海技術（deep sea technology），是對深海環境和資源的調查、勘探和開發利用技術。海底之上覆蓋著厚厚的海水，因而深海環境條件的特點是高壓、黑暗、低溫、缺氧，加上海水腐蝕性和破壞性都很大，所以深海技術的要求比較高。常用的有潛水技術、勘探技術和資源開發利用技術等。

海洋礦產資源豐富，海洋中幾乎有陸地上有的各種資源，而且還有陸地上沒有的一些資源，能滿足現在工業需求。

5.3 深井采礦

隨著我國淺部資源的日益枯竭，需要不斷地向深部挖掘。由于礦藏埋藏較深，地壓增大，巖溫增高，所以，在開采的過程中會遇到不曾遇到過的技術難題，比如礦山深井開采的采礦工藝、巖爆防治和預測技術、巖層地壓控制技術、地壓測控系統、提升系統、深井通風及降溫技術等諸多方面的困難都會隨之增大，這樣就要求采礦工藝技術和機械設備必須適應這種變化只有不斷地提高采掘技術和礦山機械設備性能，發展安全高效低耗采礦技術，才能開采越來越多的深礦資源。

5.4 數字化礦山建設

所謂數字化礦山是采用現代信息技術、數據庫技術、傳感器網絡技術和過程智能化控制技術，在礦山企業生產活動的三維尺度范圍內，對礦山生產、經營與管理的各個環節與生產要素實現網絡化、數字化、模型化、可視化、集成化和科學化管理，從而將企業的安全生產與經營管理業務流程數字化，并加工成新的信息資源，及時準確地提供給管理者，以便及時掌握動態業務中的一切信息，做出正確的決策。

5.5 綠色礦山建設

在采礦的過程中，不但造成了自然環境的破壞，也會遺留許多廢氣、廢水、廢渣，這些廢物如果處理不好，將會給自然生態環境和社會經濟生活帶來了很大的負面影響。目前，國內外環保專家都呼吁對礦山環境采取綜合的治理措施，尋找廢物利用的方法，建立無廢料礦山和潔凈礦山。將無廢和少廢采礦技術納入采礦技術發展規劃，是國內外金屬采礦技術的一個重要發展方向。

6 結束語

采礦行業是我國的支柱行業，其對我國經濟的發展有著重要的作用。從整體上看，其發展勢頭良好，同時也受到相關部門的重視。相關的技術研究部門應當對采礦技術加強研究，積極發展新技術、新工藝，為社會主義的建設添磚加瓦。

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P57[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-5-2