鐵礦采礦工藝技術探討

孔磊 楊宇

摘要：創新鐵礦采礦工藝技術，不僅能夠滿足我國現代工業發展對礦產的需要，還能夠保證礦產資源的可持續發展。所以，不斷積極優化和完善鐵礦采礦工藝技術，有利于改善生產安全條件，降低生產成本。

關鍵詞：鐵礦;采礦工藝技術;探索

一、前言

在進行鐵礦采礦時，會受到地域，技術，氣候等因素的影響，通過鐵礦開采實踐得知，對于傾斜或者是緩傾斜中厚高硫礦床的開采，應選用爆力運搬分段空場嗣后一次充填采礦法進行開采，能夠有效提升采場的生產能力，降低采場的損失貧化率。另外，合采礦塊淺孔留礦法、鉆孔水利采礦技術等也是現代采礦常用方法。

二、地下鐵礦資源開采的設備選擇

在進行鐵礦開采中通常會有兩種作業形式，一種是地下采礦，一種是露天采礦。這兩種采礦形式因為受到地質，地形，氣候，環境的影響，所需要的技術設備和開采方法也會不同。在進行地下鐵礦開采時，要綜合考慮回采率，勞動生產率，成本安全和生態環境等問題。地下礦產開采設備為了更加適應地下礦產開采的需要，微型化地下礦產開采設備，大型化地下礦產開采設備，自動化以及無軌化地下礦產開采設備應運而生。微型化地下礦產開采設備能夠適應小空間、小容量的地下礦產開采，相較于大型化地下礦產開采設備，它更加靈活和方便。在地下礦產開采中常見的大型化地下礦產開采設備有井下載重汽車，電動鏟運機等，如圖1所示左為井下載重汽車右為電動鏟運機，井下載重汽車最大可容納80噸的礦產承載量，而電動鏟運機最高可載重25噸，是大型地下礦井開采中的常用大型設備。采用自動化和無軌化地下礦產開采設備，不僅節省了企業資源，也大大解放了人力，提高了采礦人員工作環境的安全性。

隨著科技的發展，我國的采礦設備已經實現機械化鑿巖、機械化爆破的功能。比如，在地下鐵礦開采時，前期的鑿巖、裝巖，到后期的裝運，已經實現了全過程機械化操作。這意味著井下開采的安全性得到了充分的提升，并且在推動我國地下礦產開采工作中起到了積極作用[1]。

三、鐵礦資源開采的工藝技術研究

（一）新型地下礦產開采工藝技術

在地下礦產資源開采中，礦產的回采率、勞動生產率、成本、安全和生態環境等方面，是在地下礦產開采中的考慮因素，所以，在進行地下礦產開采技術選擇時，也要以滿足以上生產問題作為創新方法和選擇方法的前提，并且也要不斷結合礦產地的地質條件，氣候環境等因素，“因地制宜”的進行開采。比如，鉆孔水利采礦技術是地下采礦工作中常用到的采礦方法，鉆孔水利采礦主要是用高壓水射流通過礦層的鉆孔，對礦層進行破碎，然后再利用提升設備將礦漿輸送到地面完成開采工作[2]。鉆孔水利采礦技術的應用，不僅讓采礦人員無需進入到礦井下操作，并且開采的深度也得到了提升，相較于傳統的地下礦井開采技術，鉆孔水利開采減少了前期建設的投資、時間、成本，大大地提升了安全度，降低了勞動強度和對環境的污染，在瓦斯富集、地下水豐富的礦區尤為適用鉆孔水力采礦技術。鉆孔水利采礦技術不僅適用于地下鐵礦的開采，對于鈦鋯、海蘭柱石、褐煤、含金砂、建筑砂、磷灰巖、黏土鈾等礦產開采也同樣適用[3]。

（二）充填采礦法

我國現階段地下礦山開采工作中除了會使用鉆孔水利采礦技術，還會使用充填采礦法，這也是現代礦采工藝中使用較為普遍的一種方法。充填技術的應用能夠有效地減少對土地資源的破壞，并解決固體礦山垃圾隨意堆放的問題，充填技術在現代礦山開采中具有重要作用。將固定廢料進行回填不僅能夠消除地表下沉的問題，還能夠在一定程度上降低固體廢料的排放率，改善礦區環境。在進行鐵礦開采的過程中，利用回填技術在一定程度上還能擴大鐵礦的開采范圍。除了將開采廢料進行回填，膠結充填在現代采礦技術中的應用也較為廣泛，它能夠有效地礦體的穩固性，尤其適用于復合礦體，能夠最大限度的保護礦區綜合環境，提高出礦品位。比如，新疆哈密的阿拉塔格鐵礦因為其地質條件復雜，含硫量高，并且隨著開采礦體的坡角逐漸變緩，礦山的厚度也漸漸變薄，傳統的合采礦塊淺孔硫礦法已經不適用于鐵礦的開采，技術人員根據阿拉塔格鐵礦的實際情況和礦產環境，選擇了爆力運搬后一次充填法進行后續的開采。爆力運搬后一次充填法是適用于坡度較小，坡體厚度較薄的礦山開采方法，通過爆力運搬后一次充填法能夠有效地降低采切比和采礦的成本，并且縮短采礦作業的時間，提高采礦單位的經濟效益和工作效率。隨著社會發展的需要采礦的深度在不斷地增加，這就會導致采場內的地溫、地壓也隨之增大，有可能會出現采場突變，采場失穩的風險發生，所以在開采時就要采用充填法進行，尤其是對于高應力礦區采用充填法能夠有效地解決采場應力不均衡的問題。對于采場礦床較深，處于水下、建筑物下或者是構筑物下的礦床，甚至是有自燃傾向的礦床都可以利用充填法進行開采[4]。

（三）空場采礦法，崩落采礦法

空場采礦法通常分為兩種形式，一種是VCR法，另一種是連續開采法。VCR法是通過將采場的局部面積進行切割分槽，然后裝入大直徑深孔炸藥進行爆破，爆破后的礦石在有采場的下部運出礦場的方法進行作業。而連續開采法是通過對礦房、礦體連續開采，并對礦石進行連續續運送，使得整個礦產采礦工藝過程更為連續化的工作方法。崩落采礦法分為無底柱分段崩落法和自然崩落法。在選擇無底柱分段崩落法時，要注意增大進路間距，才能取得良好的采礦效果。自然崩落法是通過破壞礦塊內的應力平衡，使得礦區內的礦石受到重力作用而產生崩落的方法。自然崩落法具有生產能力大，采礦成本低的優點，在現代采礦工藝中應用較為廣泛[5]。

（四）溶浸采礦技術

溶浸采礦技術的出現能夠有效地減少低品位礦床的開采成本，提高采礦單位的經濟效益，溶浸采礦技術的發明對于地下礦區的開采有著重大的推動作用，它不僅能夠減少和免去采礦工程中的開拓、剝離、采掘、搬運等工作內容，還能夠讓選冶工藝更加簡單、高效、便捷。溶浸采礦技術的核心是運用化學手段實現低成本開采礦床的目的，它通過將化學劑注入礦層內使得地下礦床內的有用礦物由固態轉為液態或氣態，然后采礦人員再進行有效的回收完成對地下礦床的開采工作。溶浸采礦技術也分為許多種方法，比如，地表堆浸法，原地浸出法，細菌化學采礦法等，地表堆浸法主要適用于地下殘留礦石、礦體、礦柱又或者是化學成分較為復雜，并且含有有害物質的低品位礦區的處理，必要時還可將松動爆破與之進行結合，加強地表堆浸法的實施效果。原地浸出法主要包含兩種方式，一種是地下就地破碎進出法，另一種是地下原地鉆孔進出法。地下就地破碎進出法主要是通過爆破的方式形成礦堆，然后再將溶浸液均勻的布撒在礦堆上，從而實現金屬物質的開采，而原地鉆孔溶浸采礦方法主要是通過對礦區內的礦層進行鉆孔并注入溶浸液達到開采的目的。細菌化學采礦法主要是利用微生物及微生物的代謝產物對金屬礦區內的礦物進行氧化、還原、溶解、吸附、吸收等工作達到開采的目的。在實際應用中，溶浸采礦技術不僅可以對鐵礦進行開采和處理，還能夠對銅礦、鈾礦、金礦、銀礦、錳礦、鉛礦、鋅礦、鎳礦、鉻礦、汞礦、砷礦等20多種金屬礦進行有效的開采和處理，大大加強了我國采礦業的發展[6]。

（五）無人化采礦技術

無人化采礦技術是目前采礦行業內正在研發的技術，也是未來采礦行業的發展方向。無人化采礦技術的應用能夠大大的降低人力的需要，并且能夠為地下采礦的大型設備提供智能化、遙控化和自動化的發展需求。因為礦業開采深度的加大，地壓、高溫、提升、回采、排水、通風、環境保護等工作內容都將面臨嚴峻的考驗，這也為我國的礦業開采技術帶來了難題。為了能夠有效地應對這些技術情況、生產工具就需要不斷的革新，加大了企業的資金投入。而采用無人化采礦技術不僅能夠大大降低生產工具的更新周期，而且也為采礦單位減少了資金投入有利于提高企業效益。無人化采礦技術雖然是正在形成的技術，但在現在礦區部分作業中也得到了廣泛地應用，比如，地下礦鉆機的鉆頭定位、鉆頭的鉆進速度控制、壓力控制、鉆孔深度的控制等工作內容均是應用了無人化采礦技術。未來在無人化采礦技術的研究中，還將會繼續擴大無人化技術的應用范圍，不斷提升地下礦井開采的質量和經濟效益，加大采礦行業的發展和市場前景，爭取實現全自動化礦井作業的目標[7]。

（六）無廢開采技術的應用

在進行無廢開采時要遵循最大限度減少廢料產出，減少廢石排放提高礦區資源的綜合利用率，達到綠色開采無廢開采可持續發展的目的為主要原則。減少尾礦量，減少廢石量的產出，利用尾礦和廢石當做建筑材料或者是充填材料，是無廢開采技術的主要核心內容。比如：將礦山在掘進和剝離過程中產生的廢石用于道路的鋪設和建筑房屋的應用。

四、采礦過程中的事故預防

在進行礦井開采作業時，常常會發生冒頂片幫事故、墜井事故、溜礦井、放礦漏斗卡礦事故。在預防和處理冒頂片幫事故時，要對采礦地的礦床地質進行詳細的勘察和了解，并通過合理的采礦方法選擇和采礦現場布置，減少和預防冒頂片幫事故的發生概率。

（一）冒頂片幫事故

是采礦作業中最常見的事故，所以，要不斷提高作業人員的思想安全意識，嚴格按照采礦流程規范進行工作，加強對現場頂板的管理，確保采場頂板沒有松動的現象。

（二）墜井事故

通常會發生在天井和溜井中，這是因為工作人員進出礦場途中會經常路過天井和溜井，導致天井和溜井墜井事故頻發。所以，為防止墜井事故的發生，應設立安全標志，防護欄桿等安全設施，加強對工作人員的安全管理，有助于減少和避免墜井事故的發生。天井內要搭設梯子、扶手，搭設距離為3到4米為一層平臺，溜井上方除了要設置警示標牌和照明設施，還要在溜井口留有人行通道、圍欄和鏈條，保障人員安全。

（三）處理溜礦井、放礦漏斗卡礦的問題

要確保溜井的坡道沒有死彎，并且確保溜井內沒有雜物、鋼管、木材的堆放，在雨天要減少礦產儲存量。礦漏斗卡礦可以選用撬棍撬動或者是爆破震動的方式，在選用爆破震動方式時要注意炸藥的用量，以震動為目的，而不是為了起到爆破的作用，以上兩種方法能夠有效地解決礦漏洞堵塞問題[8]。

五、結語

在進行礦產開采時對于礦產埋藏較深的礦區，需要使用地下開采方法，要注意開采的安全性以及降低對地下礦區的破壞程度。在傳統地下開采中通常會使用充填采礦法，空場采礦法和崩落采礦法，隨著時代的進步鉆孔水力采礦技術的出現不僅能夠深入地下開采范圍，并完美地解決了人力在井下的操作，在進行礦區開采時，開采單位應根據礦區的實際需求和條件進行方法的選擇。

參考文獻：

[1]張玉盛.現代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用初探[J].石化技術， 2020，27（01）：276+278.

[2]郭帥.孫美霞.現代采礦技術在采礦工程中的應用[J].當代化工研究， 2020，11（01）：82-83.

[3]孫堯.向燁明.匡秋.現代化工藝技術在采礦工程中的應用分析[J].西部探礦工程， 2020，32（01）：107-108.

[4]楊帆.煤礦采礦工藝及技術探析[J].價值工程， 2020，39（01）：129-130.

[5]羅維.王春紅.現代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用[J].世界有色金屬， 2019，21（24）：54-55.

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[8]王洪山房艷.王傳歷.淺談鐵礦采礦工藝技術改造[J].新疆有色金屬， 2018，35（01）：47-48.