金屬礦地下連續開采技術探討

熊詩強

摘 要：經過多年的技術發展，我國的金屬礦山開采取得了巨大進步，開采工藝不斷優化，開采設備不斷更新，當前金屬礦的地下連續開采技術被廣泛應用，相較于傳統的開采工藝能獲得更高的經濟效益，但是地下連續開采技術也存在一些不足之處需要改進，當前地下金屬礦山連續大量開采工藝成為國內外普遍關注的研究課題。

關鍵詞：金屬礦山;地下連續開采

連續開采技術是地下采礦應用比較廣泛的技術工藝，可以實現金屬礦的機械化連續作業，相較于傳統的采礦工藝的生產能力更高，可以滿足大規模、高強度的集中化采礦作業需求，因此深入了解地下連續開采技術工藝的優勢和特點，解決潛在弊端，有利于推動采礦業的技術發展。

采礦就是通過采準——切割——回采這三種技術對礦體進行開采的過程，通常分為地上開采和地下開采，當前地下開采需求增多，開采技術也是趨向于機械化、自動化發展，地下連續開采是迄今為止最先進的采礦技術，地下連續開采也分為兩種形式，一是針對硬度比較小的礦體，比如煤礦、鹽礦、鉀礦等礦床采掘工藝，比如切割、落礦、裝載、搬運等工序，在同一空間內平行連續作業，第二種是針對硬度比較高的金屬礦，在開采的過程中將采礦過程分為多個階段，在礦體、階段或礦塊的回采過程中落礦、出礦、運礦三大工序各自相對獨立地進行作業，各個工序之間相互協調，在不同的空間連續平行作業，以提高開采效率。

1 金屬礦地下連續開采技術優勢

1）工作環境得到顯著改善。地下礦產開采工作存在很大的風險性和不安全的因素，傳統采礦施工需要很多人工的介入，在礦井、坑道、采場中施工作業，采用地下連續開采工藝進行采礦后很多施工環節可以由機器代勞，而工作人員只需要在平臺設備上進行操作就可以完成，很大程度上降低了作業的壓力和安全風險，采礦工作環境大有改善。

2）礦產開采效率提高。以往傳統的人力采礦作業效率相對較低，而且常會出現一些工作協調性差、工序信息不對等的現象，由此致使采礦的效率不高，工作時間被浪費，而當前采用地下連續開采工藝后，極大提高了各個工序之間的銜接性，能夠形成環環相扣的工作流程模式，減少了中間工序協調溝通的時間，另外地下連續采礦工藝還可以在信息技術的幫助下對開采作業進行實時監測，根據不同情況下的開采施工及時調整機械設備的工作參數，為地下礦產開采提供有力的機械支持，極大提高了生產開采效率。

3）采礦工作安全性提高。一直以來金屬礦山開采都是一個高風險的行業，爆破、火災、粉塵、有毒物質等不安全因素一直困擾著礦山開采工作人員的安全，給工作人員帶來極大的健康隱患，而通過連續開采工藝進行采礦能使用機械替代很大一部分人工去操作比較危險的工序，減少了采礦人員與地下環境的接觸，有效提高了礦山開采的安全性，減少事故的發生。

4）金屬礦產品的回收率提高。傳統金屬礦山開采的爆破、鉆孔等方法對于礦床的破壞性較大，也在一定程度上造成了金屬礦石資源的浪費，現代化的連續開采工藝可以通過切割、落礦、搬運的方式就完成礦石的開采工作，有效避免了“硬性”采礦施工模式造成的礦石浪費，提高了金屬礦產品的整體利用價值，提高了經濟效益。

5）礦產開采更加綠色環保。地下連續開采技術工藝中比較常用的一種是充填式采礦工藝來處理采空區，充填的物料一般會選用廢石、尾砂等，充分利用采礦過程中產生的工業固體廢棄物，減少了固廢排放，能有效降低礦山開采對周邊環境帶來的損害，另外對采空區進行充填可以有效防止地表沉降和塌陷，降低生態破壞影響，保護生態環境。

2 金屬礦地下連續開采技術工藝

1）金屬礦地下連續開采技術的內涵。狹義的連續開采是基于單一采礦機的連續采礦，當前的廣義連續開采是指采裝運機組與一步驟回采方法配套的連續采礦，開采工藝是對礦塊或者礦房回采保證其連續性，主要有四個層面的含義：一是礦房的連續回采，是指在開采過程中對落礦、出礦、礦石搬運一系列的工作連續進行，其目的是實現高能力、高效率的采場連續回采;二是礦床的連續開采，對礦床的開采施工過程中盡可能采用一步驟回采的模式進行開采，盡量不留或者少留礦柱，將一系列工作流程連續完成，主要關注點在于開采方式、采場回采的推進順序、開拓采準形式以及地壓管理;三是礦石的連續運送，是對井下礦石的轉載、運輸、提升，是地下開采礦石的后處理工藝，在近幾年取得了一定的研究成果，國外很多礦山用特殊的膠帶運輸機實現了地下礦山的連續運送，極大的提高了礦石運輸效率;四是全工藝過程的連續化，是指對礦石開采全過程的連續性工作，在掘進、落礦、出礦、運輸等各個環節都能實現連續的、相互銜接的施工作業，在一定程度上來說是最高層次的連續開采工藝。

2）無間柱連續開采工藝。在傳統的地下金屬采礦作業中，房式采礦技術的整個采礦流程會分為礦房回采和礦柱回采兩個部分，在完成礦房的開采作業后才進行礦柱的回收開采，這種工藝在作業施工時有一定的缺陷，首先預留的礦柱形態受外界環境影響大，礦柱的規則性差，對外力的抗壓能力差，比較脆弱，容易出現變形、損壞等現象，造成礦柱回采難度增大，比如礦柱回采的安全問題，回采工藝復雜，而且難以管理，造成回采成本增加;其次由于礦柱的回采技術難度提高，一些金屬礦石無法得到有效開采利用，回收率低，效益減少，而且浪費資源，另外礦柱回采難度影響工期進度，會給后面的施工作業帶來阻礙，嚴重影響整體工程的經濟效益。

無間柱連續開采工藝調整了采礦流程，能很好地對上述問題進行解決，在這一工藝中，礦體被劃分成多個階段，階段內又劃分礦段，以礦段為回采單元，且礦段間不留間柱，采切、回采、充填三大工序分別在相鄰的3個礦段中平行進行;礦段回采采用采場連續工藝，礦段回采結束后，隨即轉入快速充填;3個礦段的作業相互銜接，階段采礦工作連續推進。主要施工流程是：采用下向平行深孔側向崩礦，無二次破碎水平的組合式振動出礦機底部結構，用分節式振動運輸列車來運搬礦石，在崩礦過程中，靠充填空區一側留臨時隔離礦壁，待本礦段出礦工作將結束時再一次崩礦，強采強出，并隨即快速充填空區，待一分區出礦完畢準備充填時，再開始二分區的崩礦出礦。采切、回采、充填工序可以在相鄰礦段間平行進行作業，相互獨立又相互銜接，分別轉移來實現連續推進，最終形成一條連續的作業線，達到連續采礦的效果。

3 金屬礦地下連續開采工藝發展趨勢

雖然地下連續開采工藝相比傳統開采技術具有一定優勢，但是仍舊存在一些問題需要改進，一是加強連續開采的采礦方法和工藝的精進研究，雖然我國當前在連續出礦、運礦、設備等方面發展迅速，但是在開采工藝的創新上十分缺乏，過度依賴設備無法從根本上解決開采問題，要發展高端開采技術，讓技術與設備協調運作，加強連續開采工藝的合理運用，促使其發揮出更大的能效;二是礦石破碎的質量問題，在連續開采作業中雖然提高了落礦量，但同時也增大了大塊礦石的產出率，大塊落礦會給開采工作帶來困擾，礦石運輸增加了難度，因此要加強對巖石力學的研究，需要在開采過程中加強對爆破礦巖的參數進行優化處理，要最大程度的控制礦石爆破塊度，提高礦石的破碎質量;三是加強對無間柱一步驟連續開采工藝的推廣以及配套流程工藝和設備的研究，結合當前網絡信息技術、數字技術，發展高端智能化開采，實現高階段、大礦段、高質量的連續回采，促進全礦系統的連續開采向智能化、自動化推進。

參考文獻

[1]鄭茂興.淺析金屬礦山地下開采方法選擇及其影響因素[J].世界有色金屬，2017（7）.

[2]丁祥.淺談地下金屬礦山開采中連續開采關鍵技術的應用[J].智能城市，2017（8）.