地下金屬礦山開采技術發展趨勢探索

王福鑫

（西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩 850200）

調查研究顯示，我國礦山資源大部分集中在地下，并且地下金屬礦山的數量約占據了總礦山數量的90%，所以地下金屬礦山的開采技術的發展越來越引起科研人員的關注。近年來，隨著社會的發展和技術的進步，國內外地下金屬礦山開采技術發展迅速,很多采礦新技術、新工藝、新設備被應用到地下金屬礦山的開采過程中。本文將對近幾年來我國地下金屬礦山開采技術的發展現狀、面臨的問題、發展趨勢三方面進行闡述。

1 地下金屬礦山開采技術發展現狀研究

（1）崩落采礦技術。在我國地下金屬礦山的開采方法中，崩落采礦法是一種使用頻率非常高的開采方法。崩落采礦法是通過在礦山開采過程中，將價值不高或者沒有價值的礦石回填至采礦區，實現對采空區的填埋，這樣可以避免這些礦石占用土地，還起到了重復利用的作用。在實際的礦山開采過程中，該技術可以有效管理采空區，進而對采礦過程中出現的坍塌事故進行有效的預防和控制。與其他的采礦技術相比，崩落采礦法具有成本較低、使用安全、生產效率高的特點[1]。所以，崩落采礦法常用在礦體地質不穩的礦區。在崩落采礦法具體實施過程中，主要有三種常用的方法，分別為自然崩落法、有底柱分段崩落法及無底柱分段采礦法[2]。

（2）空場采礦技術。空場采礦法是一種應用歷史久、技術最為成熟的金屬礦山地下開采方法。空場采礦法的工作機理是指在回采礦山資源的過程中，無需對礦場采空區進行填埋等操作，在整個采礦的過程中保持空場的一種回采方法，其采空區需要利用礦柱對礦山進行支撐。在實際開采過程中，首先要劃分礦塊，把礦塊分為礦房和礦柱，然后先開采礦房，再開采礦柱。空場采礦技術，根據礦體的結構及回采的特點，可分為房柱采礦法、全面采礦法、留礦法、階段礦房采礦法等，這些都是比較常見的采礦方法[3]。

（3）充填采礦技術。充填采礦法主要是利用相關填充材料對采空區進行填充，或者形成支撐柱體，或將填充材料及支撐柱形成相互配合的支撐體系，從而達到對整個采空區支撐保護的作用。在實際開采金屬礦山的過程中，充填采礦技術主要包括上向進路充填采礦法、上向水平分層充填采礦法、下向分層進路充填采礦法等，其比較適合于復雜的礦山。該技術優點是可以達到大型機械化的采礦效果，在落礦、支護以及出礦起到非常重要的作用，可以有效的保護地表環境。同時，充填采礦技術也具有一定的缺點，如實際開采過程中成本高、工藝流程復雜、生產效率較低等。

2 我國地下金屬礦山開采技術中面臨的問題

目前，在我國的一些老、小礦山中，當地的采礦技術比較落后，機器設備也比較陳舊。在這些技術落后的礦山地區，使用不合理的地下金屬礦采礦技術，這不僅會嚴重破壞該地區的生態環境質，而且還會降低金屬礦產資源的開采效率，造成嚴重的資源浪費。另外，在礦山開采的過程中，地下水資源也容易遭到破壞和污染，從而當地居民的生活質量也會遭到嚴重影響。所以，在開采地下金屬礦山的過程中，要根據當地礦山環境的特點，選擇環境友好型的、技術水平先進的地下金屬礦山開采技術與環境綜合治理方案，從而避免影響當地居民的生活質量。

3 地下金屬礦山開采技術發展趨勢

（1）數字化、智能化采礦技術。目前，我國互聯網技術、大數據技術、人工智能技術開始應用于不同的行業場景。

通過將這些先進的技術與地下金屬礦山開采應用相結合，有利于推進我國地下金屬礦山開采技術朝著數字化和智能化的方向進化和發展。數字礦山，指的是對礦山資源進行統一認識和數字化和智能化再現。數字礦山具有高度信息化、自動化和高效率的優點，甚至能夠實現智能采礦和無人采礦，對建設數字中國具有重要的促進意義，

（2）無廢化、環保化的綠色開采。在地下金屬礦山的實際開采過程中，連續化、無廢化、環保化將是我國地下金屬礦山開采技術的另一發展趨勢。在西方發達國家，非常重視礦山的環境的綜合治理，并嚴格控制廢水、廢氣、廢渣和粉塵等污染物的排放標準，所以存在許多品味差的金屬礦山都因為治理成本太高而無法進行開采。因此，我國也開始向西方發達國家學習先進的開采理念，把金屬礦山的環保化和綜合治理化放在非常重要的位置，通過引進國外先進技術，構建無廢化、環保化的綠色礦山。

（3）采礦設備大型、自動與高效化。采礦設備作為地下金屬礦山開采的一個重要組成，其將會呈現出大型、自動和高效化的趨勢。研制中深孔全液壓鑿巖機具、高效率的打孔穿爆設備、井卷鉆進機械、巷道鉆進設備、輸運設備、鏟運設備等，致力于實現振動出礦和連續采礦，并且盡可能的實現設備的高效化。半自動或者自動化、無軌化，進而極大的降低勞動強度，增加礦山的開采效率。

（4）礦山開采深井化、高難度化。在我國，以前的礦山通常不會超過千米，一般在700米以下，近些年，伴隨我國淺部金屬礦源被漸漸的開采殆盡，人們對礦井開采深度的逐步增加。深井礦山的深度一般情況下都超過1000米。在這些礦井較深的地區，礦石的開采條件比較差，地下巖層的壓力和溫度將會隨著開采深度的增加而不斷的增大和升高，采礦區內的排水與采空區的支護等將會遇到非常嚴峻的技術難題，開采工作也因操作難度相對復雜而具有較大的困難。但隨著地下金屬礦山開采技術的快速發展和采礦設備的顯著改進，我們對礦山開采也會逐漸朝著深井化、高難度化的方向發展。

4 小結

崩落采礦法、空場采礦法和充填采礦法是目前主要的礦山開采技術，本文介紹了其相應的優缺點。目前，我國地下礦山開采存在著老舊、中小礦山采礦技術比較落后，對周圍生態環境影響大和浪費資源，開采過程中對地下水資源容易造成污染等問題。隨著地下采礦深度的增加、開采難度也越來越大，從而對于地下金屬礦山開采技術及設備的要求也會越來越嚴格。因此，采礦技術和設備發展趨勢將會是智能化、無廢化、環保化、高效化、大型化、自動化、數字化、深井化、高難度化。