礦山井下開采采礦方法分析

摘 要：當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)正在從高速度增長轉(zhuǎn)向高質(zhì)量增長，而采礦工程技術(shù)也在不斷發(fā)展、創(chuàng)新。為提高回產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)在井下開采作業(yè)中積極采用新技術(shù)。本文將分析礦山井下開采采礦方法。

關(guān)鍵詞：礦山;井下開采;采礦方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.080

改革開放以來，我國礦業(yè)生產(chǎn)經(jīng)歷了世所罕見的飛速發(fā)展。——1995年，國內(nèi)礦產(chǎn)資源開采總量達(dá)到40.85億噸，2001年達(dá)到44億噸，2014年達(dá)到110.82億噸[1]。盡管近年來宏觀經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了一些波折，一些礦業(yè)企業(yè)出現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)營上的暫時困難，但我國積極推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，市場供求關(guān)系明顯改善，國內(nèi)市場對礦產(chǎn)資源的需求穩(wěn)定增長，礦產(chǎn)品價格已進(jìn)入上行通道。在這樣的大背景下，礦業(yè)企業(yè)應(yīng)當(dāng)以安全與高效為目標(biāo)，從實際情況出發(fā)，研究采礦技術(shù)，選擇合理的采礦方法與采礦工藝，以提升井下開采的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與環(huán)境效益。

1 礦山開采存在的問題

（1）優(yōu)質(zhì)礦源日益減少。由于我國礦業(yè)生產(chǎn)歷史悠久，加之開采的規(guī)模大、范圍廣，國內(nèi)大型優(yōu)質(zhì)富礦礦山基本被采盡。現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)找不到資源豐富的大型礦山，剩下的只有數(shù)量多、品位低（鐵礦原礦品位已經(jīng)低于30%）、地理位置分散的小型金屬礦產(chǎn)[2]。礦山屬于不可再生資源，因此優(yōu)質(zhì)礦源減少的趨勢將一直持續(xù)下去。而礦業(yè)生產(chǎn)的難度也將隨之增大，資金投入與技術(shù)投入亦水漲船高。

（2）采礦技術(shù)落后。雖然近些年來，國有大型礦山企業(yè)初步實現(xiàn)了井下作業(yè)的自動化、連續(xù)化、機(jī)械化，但從總體上來看，我國采礦技術(shù)依然落后，仍然以勞動力密集型模式為主，集約化程度不高，經(jīng)營粗放，與發(fā)達(dá)國家存在著巨大的差距。采礦技術(shù)落后，不僅造成了大量的資源、能源浪費(fèi)，而且對礦山附近環(huán)境造成了較大的破壞與污染。

2 礦山常用井下開采方法

（1）充填采礦。充填采礦，指的是在礦房中，隨著回采工作面的推進(jìn)，向采空區(qū)送入充填材料，以進(jìn)行地壓管理、控制圍巖崩落、地表移動，并在充填體上方或下方進(jìn)行回采。這種方法適用于開采圍巖不穩(wěn)定的高品位、稀缺、貴重礦石的礦體;其優(yōu)點是適應(yīng)性強(qiáng)，回采率高，貧化率低，作業(yè)安全，能有效利用工業(yè)廢料;缺點是工藝復(fù)雜，成本高，生產(chǎn)率低。

（2）空場采礦。空場采礦，指的是在礦房回采過程中，主要依靠圍巖自身的穩(wěn)定性或少量礦柱來支撐采空區(qū)的采礦方法。這種方法適用于礦石及圍巖非常穩(wěn)固，允許有相當(dāng)大暴露面積的礦床。其優(yōu)點是成本低、生產(chǎn)效率高;缺點是會在采空區(qū)留下大量礦柱，難以進(jìn)行回采。

（3）崩落采礦。崩落采礦，指的是在回采過程中，不分礦房與礦柱，隨著回采工作面的推進(jìn)，以自然崩落或人工崩落的圍巖充填采空區(qū)，以實現(xiàn)地壓管理。這種方法適用于上盤圍巖能呈塊狀自然崩落，礦石品位中等以上的穩(wěn)固、急傾斜原礦體，而不適用于開采高價值、高品位的礦床;其優(yōu)點是貧化率低，回采率高，其缺點是工序復(fù)雜，生產(chǎn)率低，成本高。目前，國內(nèi)90%以上的地下鐵礦開采，40%的有色金屬礦山開采都應(yīng)用了崩落采礦法[3]。

3 采礦技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）深井充填技術(shù)。主要包括液體充填（水砂充填）、膏體充填、干式充填。目前，德國、美國、加拿大、南非等國的深井都采用膏體充填技術(shù)。

水砂充填利用水力將河砂、砂石通過管理輸送到需要充填的采空區(qū)，再進(jìn)行脫水處理形成非膠結(jié)的充填體，但輸送深度低、耗水量大，成本高，充填能力較小。

膏體充填將粗骨料、全尾砂、絮凝劑、粉煤灰、廢石、水泥加工成膏狀漿體，再用充填泵或采用重力加壓，通過管道將膏狀漿體輸送到需要充填的采空區(qū)進(jìn)行充填，漿料不沉淀、不泌水、不離析，充填后不需要進(jìn)行排水作業(yè)，節(jié)約大量成本。

干式充填用井下掘進(jìn)中產(chǎn)生的廢石為充填集料，再以水泥漿作膠結(jié)介質(zhì)，淋濕混合后充填進(jìn)采空區(qū)，這種方法應(yīng)用靈活，適應(yīng)范圍廣，還可以修復(fù)礦山周邊環(huán)境。

（2）深井開采技術(shù)。近年來，我國千米深井?dāng)?shù)量越來越多，20多個礦井深度已經(jīng)超過1000米。且礦井開采深度每年仍在以10米左右的速度增長。而礦井深度每增加100米，礦井內(nèi)的地溫會上升2.2～2.7℃[4]。千米以下的礦井，溫度往往超過30℃，會造成人體大量出汗、脫水，引發(fā)疾病;礦井越深，圍巖失穩(wěn)越劇烈，地應(yīng)力越大，水害威脅越大;因此，必須加快創(chuàng)新深井開采技術(shù)。

深井開采技術(shù)是一個系統(tǒng)性工程，需要研究土層、石層壓力變化，提高井下作業(yè)機(jī)械化水平（在條件允許的情況下要盡量應(yīng)用遙控采礦技術(shù)，力求實現(xiàn)無人礦井）;要采用圍巖支護(hù)技術(shù)、圍巖加固技術(shù)、聯(lián)合加固技術(shù)支護(hù)巷道;要采用綜合技術(shù)進(jìn)行礦體切割作業(yè);要采用分級提升方式進(jìn)行排水（礦井越深，地下水突出越嚴(yán)重）;要通過加大通風(fēng)量來改善深井通風(fēng);為治理深井熱害，要采用氣冷式降溫技術(shù)或冰冷式降溫技術(shù)進(jìn)行人工降溫;要采用大直徑鉆孔卸壓、頂板深孔爆破等方法防治沖擊地壓;還要采用三維地震勘探、槽波地震勘探等技術(shù)完善深井的災(zāi)害監(jiān)測。

4 結(jié)束語

礦業(yè)資源是現(xiàn)代工業(yè)社會的基石，我們必須緊跟時代前進(jìn)的步伐，不斷學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家先進(jìn)采礦技術(shù)，立足實際條件，從實際情況出發(fā)，不斷創(chuàng)新、研究新的井下開采技術(shù)，以努力實現(xiàn)礦山安全、高效、長期、經(jīng)濟(jì)開采。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋金國.金屬礦山井下開采采礦方法分析[J].中國金屬通報， 2018（04）：207+210.

[2]王洪喜.金屬礦山井下開采采礦方法分析[J].世界有色金屬， 2017（02）：143-144.

[3]劉洪均，彭平安，王李管.自然崩落法礦山井下大規(guī)模開采綜合評價及模擬技術(shù)[J].中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，46（02）：617-624.

[4]周華平，林浩偉，孫克雷.虛擬礦山井下環(huán)境系統(tǒng)分析及其模型構(gòu)建技術(shù)研究[J].電腦知識與技術(shù)，2012，8（27）：6628-6629.

作者簡介：馮華（1977-），男，山西晉城人，本科，副總工程師，研究方向：礦山機(jī)電技術(shù)應(yīng)用。