井下采礦技術及井下采礦的發展趨勢

文/楊志剛 馬邊南方礦業有限責任公司 四川樂山 614699

我國磷礦資源總量較為豐富，但是，低品位磷礦較多，在開采過程中，開采難度較大，傾斜至緩傾斜、薄至中厚礦體多，適宜大規模高強度開采的少。而且，我國大部分磷礦成礦時代久遠，埋藏較深，巖化作用強，礦石膠結致密，且約有75%以上的礦層呈傾斜至緩傾斜產出，為薄至中厚層。上述特征給磷礦開采工作帶來了技術性難題，為此，加強井下開采技術研究具有重要意義。

1、我國磷礦分布特點及主要開采技術

1.1　我國磷礦分布特點

我國磷礦產資源主要特點為資源儲量較大、分布不集中，南方多，北方少，主要分布在云南、貴州、湖北、湖南、四川等地，其磷礦儲存量分別為39.59億噸、27.33億噸、27.13億噸、20.30億噸、16.54億噸。經過調查分析，上述幾個省市磷礦產資源占全國總量的76%，北方和東部地區可供利用的儲量很少，資源“豐而不富”，南多北少，形成了“南磷北運，西磷東調”的產銷格局。此外，我國磷礦產資源主要為中低品位磷礦，富礦資源少。磷礦保有儲量中品位大于30%的富礦僅占總儲量的70%，幾乎都集中于云、貴、川、鄂。

易選礦少，難選膠磷礦多。除少數富礦可直接深加工利用外，絕大部分礦石需經選礦才能被利用。這類礦石中有害雜質的含量一般較高，礦石顆粒細，膠結共生普遍，嵌布緊密，選別較困難。開采難度大。大部分磷礦床呈傾斜至緩傾斜產出，這種產出特征無論是露天開采還是地下開采都有一定的技術難度，會造成損失率高、貧化率高、資源回收率低以及地下開采難以實現大型化、機械化開采等問題。磷礦主要以沉積型磷巖塊為主，類型較多，礦石性質差異較大。我國磷礦中，巖漿巖型磷灰石占總儲量的7%，屬易選磷礦；沉積變質巖型磷灰巖占總儲量的23%，礦石可浮性較好；沉積型磷塊巖（俗稱膠磷礦）占總儲量的70%，屬難選磷礦。而沉積型磷塊巖中的混合型磷礦選礦難度最大，在云南最具代表性，占到全省的81%。

1.2　磷礦開采井下技術

磷礦井下開采方法通常采用空場法和崩落法，其中又以房柱法和分段崩落法為主，如貴州開磷集團采用錨桿護頂分段空場法。空場法主要是采場布置和結構參數采場主要分布于裝礦穿脈之間，裝礦穿脈垂直礦體走向布置，間距50－60m，采場長度等于穿脈間距，亦為50－60m。其主要適用于礦體厚度＞6m、傾角＞45°，礦石和圍巖中等穩定層；崩落法的主要特點是在回采過程中，不分設礦房礦柱，隨著回采工作面推進，以強制或自然崩落的圍巖充填采空區，以實現采場地壓管理的采礦法。這一采礦方法簡化了采場結構，增加了巷道的用途，減少了開采工作量，降低了開采成本。

當前，我國磷礦開采利用率較高的幾家大型磷礦開采企業已經接近國際先進水平，例如云南磷化集團、貴州甕福磷礦、湖北黃麥嶺磷礦等，其中，貴州開磷集團地下開采回采率可達70%以上甚至80%，其它中小型礦山的資源回采率相比要低得多。在開采技術、裝備、管理、企業規模和集中度方面水平參差不齊，與國外相比還有差距。

2、井下采礦發展趨勢

2.1　智能化發展趨勢

隨著科技水平的不斷提高，勞動力投入大幅度較少，井下采礦井實現智能化。未來礦產資源開采中，無需大量人員進行，機械設備可以進行操作，并高效運行。現階段，智能化技術已經逐漸顯現出其優勢所在，可以預見，其必將成為各行各業生產活動中的主要手段。將其運用于井下采礦的工藝之中，并與自動化技術、科學的開采技術、信息通訊技術、井下定位技術相結合，提高工作效率。當前，部分礦產資源開采企業采用集數據通訊、衛星定位等新興技術于一身的采礦調度系統，能夠實時觀測井下開采動態，針對出現的問題，及時應對，提高礦產資源開采安全和效率。

2.2　設備大型化

就井下采礦設備來說，為了順應我國采礦行業中井下作業規模化發展趨勢，今后采礦設備必將朝著大型化方向發展。比如，目前在作業穿孔爆破中使用的設備，應該以逐步提升其工作效率，鉆進機械設施應以逐步實現規模化，只有這樣，才能在各設備的綜合利用基礎上，順應井下采礦作業對設備在自動化與高效化等方面的要求。

2.3　機械化生產技術

為了提高采礦效率，要不斷優化采礦生產效率，根據實際情況，采用不同的開采設備、工藝等，最大限度擴大生產技術、生產設備的應用放哪位，提高礦產開采行業的機械化水平。

2.4　井下充填技術應用

井下填充技術在有色金屬礦開采中得到了廣泛的應用，但是，考慮到施工成本，磷礦山主要靠留設礦柱支撐頂板，造成了大量資源浪費。磷礦屬于不可再生資源，隨著不斷開發和利用，我國儲存量逐漸減少，當前，我國富礦儲量越來越少，其占有量不到總儲量的十分之一。在前期磷礦開發利用時，大都不重視中低品位資源的利用，大量的不可再生磷礦資源被浪費。隨著磷礦的價值不斷提高，磷礦企業應積極探索和研究充填技術在磷礦開采企業的運用，貴州開磷集團采用磷石膏、水泥、粉煤灰等充填體對采空區頂板巖體的支撐，提高了資源回收率，也減少磷石膏和廢石占用大量的耕地和對周圍環境的污染。

結語：

總而言之，井下開采作業是一項系統性、復雜性、危險性較高的工程，在追求經濟效益的同時，相關企業要結合開采區域的實際情況，靈活選擇合理的開采技術，同時秉著技術、效益、成本相協調的原則，引領開采技術朝著更加機械化、自動化與安全化的方向發展。

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