金屬礦地下開采的開采效率及提升建議分析

李克冰

金屬礦地下開采的開采效率及提升建議分析

李克冰

（金川集團股份有限公司三礦區 甘肅省金昌市 737100）

金屬礦是一種不可再生資源，其一般采用地下開采方式來提高生產效率。但金屬礦地下開采具有開采環境復雜及開采效率影響因素多等特點，因此如何提升金屬礦地下開采效率成了社會普遍關注的焦點。在本案，筆者以金川二礦區為例，淺析金屬礦地下開采效率的提升措施。

金川二礦區；地下開采；效率

金川鎳礦是國內最大的稀貴金屬資源基地，而作為金川集團的主礦山，二礦區的產能約占55%。金川礦區的礦巖破碎及其地應力多為應力值較高的水平構造應力，且礦體的傾斜度非常大。可見，金川二礦區的地下開采難度非常大。為了提高金川二礦區地下開采的效率，應先查明影響地下開采效率的因素，然后再據此提出提升地下開采效率的措施。一般來講，金屬礦地下開采效率的影響因素包括：①開采設備的先進性，具體可應用遠程自動化控制等高新技術來提高開采設備的先進性；②開采過程的安全性，具體應采取措施保證人員及設備在地下開采過程的安全；③礦物運輸方式。針對這一問題，本文結合金川二礦區的實際情況，分別從如下方面淺析如何提升金屬礦地下開采的效率。

1 選擇合適的巷道開鑿方式

一般來講，地下礦石的堆積將遮蓋礦體。因此，在金屬礦地下開采中，應先通過開鑿巷道的方式挖掘和開采礦石，其中巷道的形式分為斜坡巷和平巷兩種，且巷道的開鑿流程為：開拓→采切→回采。其中，開拓一般指的是礦床開拓，即經井筒從地面深入地下礦體，以實現礦床與地表連接通風及為金屬礦地下開采提供運輸與排水通道，同時這也方便了金屬礦地下開采前期準備工作的開展。在實際工程中，一般可采取下列三種開拓方式：①豎井開拓，其在金屬礦山開拓的使用頻度最高，約占80%，且豎井開拓的效率隨礦山開拓深度的加深而增高；②斜井開拓，其按井田的劃分及在不同階段的布設可組合成斜井單水平分帶式、分區式及斜井多水平分帶式、分區式；③聯合開拓，其指的是在同一類井田中采用兩種（或以上）的井巷進行開拓。針對金川二礦區而言，可采用從上到下的方式進行地下礦床的開采，具體按礦床的走向將其劃分成相應的礦塊，用以作為礦采的開采單位。

2 選用先進的開采設備

在金屬礦地下開采中，開采設備落后無疑會降低礦床的開采效率。因此，通過提高開采設備的先進性來提高金屬礦地下開采效率具有非常必要。在開采設備方面，金川二礦區的做法包括如下幾點：①選用一種以計算機操控平臺為基礎的遠程開采控制設備，以提升二礦區地下開采的效率；②為了提高測量的精度，用到了全測儀，而所謂全測儀，其是一種電子速測儀及其不僅集光、電為一體，還應用了先進的測繪技術，因此與傳統的測量方式相比，全測儀具有下列優點：測繪功能強大、對通視和天氣的要求低、縮短了測量的時間及改變了“先控制、后碎部”的作業流程；③在測量中應用了GPS全球定位系統，這將有助于對礦床開采位置進行精確定位，且其中裝設的遠程探測裝置可精確定位礦區，如此可將操控性開采設備成功應用在地下開采中，進而提升了地下開采的效率。

3 完善開采的安全保障措施

在金屬礦地下開采中，一旦發生安全事故，將直接中斷開采工作，且會破壞開采地段。對此，若重新開采，則將在修復損壞工作上耗費大量的時間。因此，為了提高金屬礦地下開采的效率，應完善地下開采的安全保障措施。在金川二礦區，其采取的安全保障措施包括如下幾點：①裝設地下防護預警裝置，以便全天候檢查地下的情況，且一旦出現有塌方的可能性，防護預警裝置將會在第一時間發出警報，以提醒管理人員及時處理，排除潛在危險；②隨時檢查地下支撐防護系統，即在鎳礦地下開采中，塌方事故不僅偶有發生，且危害極其嚴重，因此應隨時檢查井下安全防護裝置，并及時解決其中存在的問題，從而提高井下作業環境的安全性；③在鎳礦礦地下開采中，引進高科技的傳輸設備，其中礦物運輸是在礦物開采后最為重要的環節，但在傳統的礦物開采中，一般通過人工裝箱與搬運的手段來將礦物運至地面，因此存在運輸效率低的問題，而為了解決這一問題，金川二礦區通過運輸履帶來運輸金屬礦物，從而完善可鎳礦的開采流程及提高了其開采效率。

4 選擇合理的開采方法

近年來，國內采礦技術實現了質的飛躍，即已從淺空采礦發展到了類型多樣的采礦技術，其中在金屬礦地下開采中，最為常見的三種技術為：

（1）自然開采技術。自然開采技術（或稱空場開采）指的是在回采的維護上，借助圍巖的穩定性來建立一種采空區，并以支架為臨時支護。換而言之，在礦石堅硬、圍巖穩定且耐震動的礦區，若礦房安全開闊，便可在礦柱支撐的環境中安全開采。研究表明，自然開采技術是一種結構簡單且工藝要求低的金屬礦地下開采方法，因此具有開采成本低的優點，特別適合用在礦石與圍巖穩定性較好的礦區，但其同時也具有如下局限性：當礦體的厚度達到中厚層水平時，自然開采技術所能實現的回采率將會降低。

（2）人工支撐開采技術。若采用人工支撐開采技術，則在采空區的維護上，一般會用到碎石、爐渣等充填材料，同時還通過地壓管理來對地表移動進行控制。據此，人工支撐開采技術的原理是通過充填體來實現地壓管理及控制地表下沉。實踐證明，人工支撐開采技術的應用可不斷擴大回采的工作面及采空區，從而改善了金屬礦地下開采與回采的工作環境。

（3）崩落采礦技術。崩落采礦技術是通過用崩落的圍巖來充填采空區，進而實現對地壓的掌控，其適合用在圍巖易崩落或地表易塌陷的礦體中。

金川礦區先后經歷了多次地質構造運動，因此其構造行跡以斷裂為主，其中主要的斷裂包括NW走向的壓性斷裂、NEE斜向的扭性斷裂、NE橫向的張扭性斷裂，詳見圖1。

圖1 金川礦區的地質構造示意圖

如圖1所示，經過多次的地質構造運動，金川礦區形成了斷裂縱橫交錯的格局，因此金川礦區的礦巖表現出整體穩定性差、巖體破碎、巖體強度低級巖塊強度高的特點。另外，金川礦區的構造具有非常明顯的地應力作用。由于金川礦區的地應力大且礦巖的穩固性差，故采用了下向分層水平進路膠結充填采礦法。實踐證實，這一開采方法能在保證人員及設備安全的條件下，提升金川二礦區地下開采的效率。

5 結語

綜上，在金屬礦地下開采中，為了提升開采效率，具體應做到如下幾點：①選擇合適的巷道開鑿方式，以便為地下開采工作的順利推進提供前提條件；②根據礦區的地質條件，選擇合理的開采方法；③選擇先進的開采設備；④完善地下開采的安全保障措施。總之，在金屬礦地下開采中，任何提升開采效率的措施都應以保證人員的安全為前提條件，而在正式進行地下開采以前，必須嚴格按照相關規定及要求進行地質勘查，以實現金屬礦地下開采工作的順利推進。

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TD853

A

1004-7344（2016）27-0185-02

2016-9-6

李克冰（1969-），男，漢族，甘肅永昌人，工程師，本科，主要研究方向為金屬礦地下開采。