談井下采礦方法及技術

韋優(yōu)揚（廣西岑溪市龍灣礦業(yè)有限責任公司，廣西 岑溪 543200)

談井下采礦方法及技術

韋優(yōu)揚
（廣西岑溪市龍灣礦業(yè)有限責任公司，廣西 岑溪 543200)

隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，人們對礦產的需求量越來越高。然而井下采礦因為地質情況較為復雜，且環(huán)境惡劣，不同的礦產有不同的采礦技術，導致出現(xiàn)了越來越多的礦井安全事故，給企業(yè)的經濟效益帶來了影響。論文就有色金屬的采礦方法和技術控制進行分析，希望對提高采礦工作的安全性，保證采礦企業(yè)的經濟效益和社會效益具有借鑒意義。

井下；采礦；技術；方法

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.053

1 引言

在我國國民經濟的發(fā)展中，礦產是最為重要的物質基礎，如果礦產資源枯竭，我國的工業(yè)化水平乃至整個國民經濟將會受到重大打擊。目前,我國的深井采礦工作事故頻發(fā)，且礦產日益枯竭，更需要保證采礦技術的先進性。本文就有色金屬的井下采礦方法和技術進行分析。

2 有色金屬開采中深井采礦技術的意義

隨著我國工業(yè)化和現(xiàn)代的化的不斷發(fā)展，人們提高了對金屬的需求，從而導致我國礦產資源逐漸面臨枯竭，很多有色金屬淺表礦床已被開采殆盡，人們不得不將視角轉入到深部礦床的開采當中，這就需要對深井采礦技術加以應用。另外，我國部分深井采礦工作中存在著較多技術不成熟的情況，難以滿足有色金屬礦床轉深的實際，而且深井開采工作其地溫較高，地應力較大，這就導致涌水和巖噴情況的不斷出現(xiàn)，給施工帶來了較多的安全隱患。采礦的效率不僅難以保證，采礦人員和設備反而存在安全威脅。因此，研究有色金屬深井采礦已迫在眉睫。

3 有色金屬開采中深井采礦技術存在的問題

1）在采礦工作中，雖然對巖爆機理及預測技術非常重視，然而卻缺乏有效防護巖爆傾向性開挖的空間技術和理論。從而導致在開采過程中出現(xiàn)雖然對不穩(wěn)定圍巖的巖爆可以采取措施避免，然而對于穩(wěn)定圍巖轉向不穩(wěn)定圍巖的情況卻束手無策，造成巖爆的出現(xiàn)[1]。

2）雖然在采礦工作中，對高應力誘發(fā)巖爆地質災害加強了防范，但是對于采場礦巖破碎中高應力承載硬巖的優(yōu)勢卻認識不足。另外，對于立足于此的誘導裂變技術的價值也缺乏了解。因此，必須采用矛盾分析法來看待高應力，不能只看重其負作用，對其正面價值也要有所發(fā)揮。

3）在研究深井巖爆和熱害問題的時候，沒有重視采礦工藝，且沒有將兩者結合，達到革新采礦技術的結果。在采礦工作中，巖爆和熱害雖然發(fā)生負作用的概率較大，但是在某種情況下，其能有效推動采礦工作的發(fā)展，所以必須要把采礦技術和地質災害有效結合，提高研究的效果。

4）目前，我國各礦山的技術裝備差異較大，雖然很多礦山具有如遙控鏟運機、液壓鑿巖臺車等智能化、現(xiàn)代化設備，但是有部分礦山采用的還是人工搬運礦石和氣腿式鑿巖機等方式[2]。

4 有色金屬深井采礦的主要技術

4.1 充填采礦技術

我國目前在對有色金屬進行開采時，主要采用充填采礦技術。雖然在水固結重填技術階段，因為材料性能較差，價格較高等因素，導致發(fā)展前景并不好。然而隨著技術的改善，重填技術向高尾砂及高濃度發(fā)展，膠結材料使用量極大減少。現(xiàn)如今的膠結充填技術已經不再具有過去分級尾砂的特點，存在高濃度和全尾砂，從而形成了不脫水、不濃縮的井下膠結充填技術。它不僅對井下環(huán)境進行了改善，而且盡量避免了生產對環(huán)境帶來的危害，經濟性也得到相應保證。我國目前已經將其用作有色金屬深井采礦工作中，諸如粗粒級水砂充填技術、泵壓輸送充填技術、膏體泵送充填技術等。

4.2 盤區(qū)房柱采礦技術

它是一種源自美國的新型采礦技術，被廣泛應用。美國白松銅礦屬于緩傾斜大礦體，埋藏深度較深，過去應用普通房柱法，但是隨著開采不斷加深，礦柱尺寸加大，礦石的回采率也逐漸降低。因此，采用了盤區(qū)房柱采礦法。該方法主要是：如果盤區(qū)寬度低于1/3采深，盤區(qū)留寬高比為7的剛性礦柱來充當永久損失，并對頂板巖層不冒透地面進行控制。在盤區(qū)中間留寬高比為2的柔性礦柱，當盤區(qū)內礦石逐漸回踩，柔性礦柱隨之片落，上部巖體將壓力向盤區(qū)剛性礦柱轉移，但盤區(qū)內開采在壓力拱內，壓力減少，回采不僅更加安全，礦石回收率也得到了提高[3]。

4.3 深部巷道圍巖支護技術

要想對礦山深部巷道的穩(wěn)定性進行控制，就要按照深部巷道圍巖的應力環(huán)境以及巖石力學特性，應用無論是強度還是剛度都較好的預應力錨桿支護系統(tǒng)，來對圍巖變形破壞有效控制，從而防止出現(xiàn)巷道返修或者二次支護導致工程量的增加。未來礦山深部巷道支護技術將會對預應力錨桿等支護技術加以應用來促進自身的發(fā)展。另外，要應用符合深部巷道支護的設備，從而落實支護技術并對支護質量進行保障。要注意到，井下采礦工程一定要立足于安全性，要保證井下開采充分安全，就要采用井下支護技術。我國現(xiàn)在的支護技術已經日臻熟練，其中在支護技術中最為先進的構造工藝是強度較高的剛架以及漲殼式錨桿組成的錨桿桁架，它的安全性能夠得到保證，且在井下采場和硐室中應用最為廣泛。除此之外，還可以應用起爆系統(tǒng)，它能夠防止井下采礦出現(xiàn)安全事故，兼顧企業(yè)的經濟效益以及社會效益。

5 有色金屬深井采礦技術的控制

5.1 巖爆控制

在采礦工程中，巖爆控制是最為重要的一個方面。導致巖爆出現(xiàn)的原因非常復雜，而且?guī)r爆具有不可控制性。我國目前對于巖爆控制的研究還不足，難以滿足深井采礦工作的實際要求。但對其研究主要從以下4個方面出發(fā)：（1）有色金屬礦山巖爆的機理；（2）采場地壓以及巖爆預測技術；（3）采場巖層可控制與巖爆航道支護；（4）巖爆防治措施。

5.2 高溫環(huán)境控制

在深井采礦過程中，熱害問題也較為常見，礦井下溫度最高能達到40℃。因此，必須對高溫加以控制。（1）爆堆與礦巖中的不穩(wěn)定熱傳遞性質；（2）連續(xù)爆堆及礦巖與風流的不穩(wěn)定熱溫復合換熱機制；（3）礦井中風流熱學性質變化的規(guī)律。最后是深井巖層支護隔熱材料[4]。

5.3 低廢控制

在深井采礦技術中低廢控制是較為重要的一個環(huán)節(jié)，它能夠將深部礦井中存在的低品位有色金屬礦化成以礦塊形式存在的主要單元，屬于原地破碎溶浸采礦技術。要想讓該技術發(fā)揮出巨大的價值，就必須對鉆孔的精度進行控制，并且還要控制溶浸液的滲透以及極小補償空間的礦塊。它也可以分為4個方面：（1）極小自由空間致裂和爆破技術；（2）深井高應力環(huán)境下礦塊的致裂爆破理論；（3）是多相介質和溶浸液流動規(guī)律的耦合關系；（4）原地爆破溶浸采礦的采準布置以及環(huán)境監(jiān)控[5]。

5.4 穩(wěn)定性控制

采場的開采順序以及回采順序會對采場地壓顯現(xiàn)規(guī)律造成影響，并最終影響到巖層移動的速度和范圍。要做好無間柱連續(xù)開采的穩(wěn)定性控制與變形監(jiān)測，采取安全措施，保證深部礦體安全回采。另外，要對不同回采工藝以及采礦方案的巖層移動規(guī)律進行揭示，有效預測巖移對豎井的穩(wěn)定性造成的影響。

6 結語

對于井下采礦方法和技術進行研究非常必要。井下采礦較為危險和復雜，必須要保證技術和工藝的成熟和先進性，積極應用新型技術，做好控制工作，從而提升采礦的安全性。

【1】古德生,李夕兵.有色金屬深井采礦研究現(xiàn)狀與科學前沿[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2003(S1):1-5.

【2】付春杰,劉程城.有色金屬礦山深井采礦技術研究[J].技術與市場, 2016(5):227.

【3】魏建中,張保,楊福波.銅陵有色采礦技術與裝備水平創(chuàng)新實踐[J].采礦技術,2011(1):6-10.

【4】王運敏.金屬礦采礦工業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn)及技術對策[J].現(xiàn)代礦業(yè),2011(1):1-14.

【5】李夕兵,姚金蕊,宮鳳強.硬巖金屬礦山深部開采中的動力學問題[J].中國有色金屬學報,2011(10):2551-2563.

Introduction to theUnderground MiningMethodand Technology

WEIYou-yang
(GuangxiCenxiCityLongwanMiningCo.Ltd.,Cenxi,543200，China)

Alongwith the accelerating processof industrialization, people demand for itsminerals, ismore andmore high.However,the underground mining because of the complex geological situation and conditions, different mineral mining technology, there aremore andmoremine safety accidents, to the enterprise economic benefit. In this paper, the non-ferrous metal miningmethod and thetechnical control were analyzed, and the hope to enhance the security of a mining operation, to ensure that the mining enterpriseeconomicbenefit and socialbenefit.

underground;mining;technology;methods

TD853

B

1007-9467（2016）12-0176-02

2016-09-19

韋優(yōu)揚（1987～），男，廣西都安人，助理工程師，從事井下金屬礦山采礦技術研究。