我國金屬礦山采礦技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

鄭要偉

（河南金源黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，河南 洛陽471000）

1 露天開采

露天開采在金屬礦山開采中曾經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，就目前而言，我國鐵礦石總產(chǎn)量的90%都是通過露天開采獲得的。露天開采技術(shù)主要有以下4種方式：

1）露天陡幫開采。采用這種開采方式時，開采初期的巖層剝離量相對較小，基礎(chǔ)建設(shè)少，而且建設(shè)的速度快，周期短，優(yōu)勢明顯，因此，得到了迅猛發(fā)展。

2）間斷-連續(xù)開采。這種開采方式是利用電鏟裝載礦石，由汽車將工作面采出的礦石運(yùn)輸?shù)狡扑闄C(jī)位置進(jìn)行破碎，再結(jié)合膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出，比較適用于深凹露天礦的開采。1997年，齊天大山鐵礦建立了礦巖破碎-膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在采場區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)自由靈活移動，提高了開采效率。

3）高臺階采礦。以科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為驅(qū)動，露天采礦設(shè)備的大型化使高臺階采礦技術(shù)得以出現(xiàn)，對比發(fā)達(dá)國家，我國對高臺階開采技術(shù)的研究起步較晚，臺階高度一般約為14～15m，但是最近幾年，隨著裝備技術(shù)水平的提高，使10m3以上的大型采掘設(shè)備得到了推廣，也為高臺階采集技術(shù)的應(yīng)用提供了良好的技術(shù)保障。

4）穿爆技術(shù)。在露天采礦中，一般情況下會使用淺鉆或者牙輪鉆，在設(shè)計位置鉆孔，埋入炸藥后，進(jìn)行爆破開采。比較常用的爆破技術(shù)有擠壓爆破、孔內(nèi)微差爆破、大爆區(qū)尾插爆破等，能夠?qū)Ρ茰p振以及難爆破礦巖的破碎塊度問題進(jìn)行解決。

2 地下開采

2.1 無廢開采技術(shù)

在我國，無廢開采技術(shù)應(yīng)用較好的金屬礦山有不少，采用該技術(shù)時，可以在強(qiáng)化邊坡穩(wěn)定性的同時，將邊坡角盡量提高，這樣能夠減少開采出的廢石量，而且并采出的廢石可以用于建筑材料，選礦尾礦依照不同的大小作為建筑材料使用，基本實(shí)現(xiàn)無廢開采[1]。

2.2 大規(guī)模采礦技術(shù)

大規(guī)模采礦技術(shù)在金屬礦產(chǎn)開采中同樣有比較廣泛的應(yīng)用，其包含了分段崩落法、分段空場法、階段空場法以及垂直深孔落礦階段礦房法（VCR法）等，大直徑深孔崩礦技術(shù)是大規(guī)模采礦技術(shù)的核心。

2.3 連續(xù)開采技術(shù)

在金屬礦山地下開采中，連續(xù)開采技術(shù)包括礦房連續(xù)回采、礦床連續(xù)開采、礦石連續(xù)運(yùn)輸以及全部工藝流程的連續(xù)化，能夠顯著提升礦山開采的效率。

3 計算機(jī)在金屬礦山開采中的運(yùn)用

計算機(jī)在金屬礦山開采中的應(yīng)用體現(xiàn)在很多方面，能夠為金屬礦產(chǎn)開采的自動化提供可靠支撐。這里對其在自動化開采系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行簡單分析。在金屬礦山自動化系統(tǒng)中，可以將計算機(jī)技術(shù)與機(jī)械設(shè)備相配合，實(shí)現(xiàn)自動化開采。在應(yīng)用過程中，需要注意以下3點(diǎn)：

1）需要完整的自動化運(yùn)行程序，保證采礦工作流程的完整性，避免出現(xiàn)細(xì)節(jié)的遺漏；

2）應(yīng)確保控制命令的有效執(zhí)行，借助相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的高效傳遞；

3）應(yīng)有相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備作為輔助和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分析，主要是借助計算機(jī)編程的方式設(shè)置完整且流暢的運(yùn)行體系，同時，編寫各個執(zhí)行環(huán)節(jié)的控制程序，利用程序?qū)崿F(xiàn)自主控制。當(dāng)設(shè)備對控制系統(tǒng)的命令做出響應(yīng)后，控制動作就可以順利實(shí)現(xiàn)。

4 采礦環(huán)境控制

4.1 巖體支護(hù)

在現(xiàn)代支護(hù)理論中，將礦山開采的圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)看作是一個復(fù)合承載體，在這個承載體中，圍巖是主體，支護(hù)結(jié)構(gòu)則是對圍巖進(jìn)行加固的手段。金屬礦山開采中，巖體支護(hù)的方式有很多，如錨桿支護(hù)、噴錨支護(hù)、長錨索支護(hù)等。早在20世紀(jì)70年代，我國就對巖體支護(hù)和加固技術(shù)進(jìn)行了深入研究，總結(jié)出了幾種比較有效的加固方法，分別是抗滑樁加固、錨桿錨索加固、擋土墻加固以及注漿加固等。以某銅礦為例，在20世紀(jì)70年代，使用半掩埋式抗滑樁，對長度在120m、垂直高度20m的滑體進(jìn)行了加固，取得了良好的加固效果[2]。

4.2 礦井通風(fēng)

在20世紀(jì)50年代以前，金屬礦山采用的都是自然通風(fēng)，這也導(dǎo)致井下工作環(huán)境十分惡劣，50年代之后，越來越多的金屬礦山開始采用機(jī)械通風(fēng)，逐步建立了相對完善的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，能夠為金屬礦山井下通風(fēng)提供良好支撐。而在80年代以后，節(jié)能降耗理念的深化使礦井通風(fēng)系統(tǒng)開始更多地使用節(jié)能風(fēng)機(jī)，加上多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的推廣使用，使礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)控制逐步得到優(yōu)化，功耗大大減小。新時期，計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)等被應(yīng)用到通風(fēng)系統(tǒng)中，使金屬礦山通風(fēng)開始朝著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。

4.3 巖移監(jiān)測

我國從20世紀(jì)60年代開始，對監(jiān)測儀器進(jìn)行自主研發(fā)，開發(fā)出了大量能夠?qū)饘俚V山井下巷道變形問題進(jìn)行監(jiān)測的儀器設(shè)備，如CBS22型多點(diǎn)位移計、SLL280型收斂計等；80年代后，計算機(jī)技術(shù)和遙控技術(shù)的發(fā)展將巖移監(jiān)測預(yù)報技術(shù)推進(jìn)到了全新的階段；90年代以來，伴隨著集成電子技術(shù)的普及，全站型測量儀、聲發(fā)射儀等開始出現(xiàn)，之后GPS、GIS和RS等技術(shù)的應(yīng)用，使金屬礦山巖移監(jiān)測的全天候監(jiān)測成為可能。

4.4 礦井治水

金屬礦山開采中，需要重視防水、治水工作，在20世紀(jì)50～60年代，我國就礦床中水文地質(zhì)條件的分類、礦坑用水量預(yù)測方法等進(jìn)行了研究，但是，由于技術(shù)、資金等條件的限制，防治措施一般是疏干排水，相對單一。70年代，大型注漿帷幕堵水技術(shù)在水口山鉛鋅礦中得到了實(shí)踐，堵水率約為55%，在減少礦坑涌水的同時，可以實(shí)現(xiàn)對地面塌陷的有效控制。另外，物探技術(shù)開始被應(yīng)用到巷道掘進(jìn)，能夠為含水構(gòu)造的預(yù)測分析提供技術(shù)支撐。進(jìn)入80年代后，礦區(qū)水文地質(zhì)條件研究開始轉(zhuǎn)向同位素示蹤試驗和計算機(jī)模擬技術(shù)，其在三山島金礦中取得了相當(dāng)顯著的成果。新時期，金屬礦山防治水已經(jīng)發(fā)展成為防治并舉、疏堵結(jié)合的綜合防治[3]。

5 金屬礦山采礦發(fā)展趨勢

5.1 數(shù)字化與智能化

以信息技術(shù)為支撐，數(shù)字化礦山發(fā)展迅速，信息技術(shù)、定位技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)等的發(fā)展和應(yīng)用，使金屬礦山開采受到了前所未有的影響。對比發(fā)達(dá)國家，我國雖然在數(shù)字化，智能化礦山的建設(shè)方面起步較晚，但是發(fā)展十分迅速，借助3S技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動化控制技術(shù)等的應(yīng)用，在充分保證礦山開采安全性的前提下，能夠極大地提高開采的效率和效果。

5.2 深部開采技術(shù)

伴隨著開采的持續(xù)，金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)逐步朝著縱向的方向發(fā)展，對比淺埋礦床，深部礦巖在地質(zhì)構(gòu)造、賦存條件等方面存在顯著差異，開采技術(shù)條件更加復(fù)雜，也面臨著許多新的問題。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)階段我國有約30%的礦山開采深度已經(jīng)達(dá)到1 000m以上，如在2011年，紅透山銅礦的開采深度就已經(jīng)達(dá)到了1 340m、云南會澤鉛鋅礦的深部礦體開采達(dá)到了1 571m，隨著越來越多金屬礦山進(jìn)入深部開采階段，深部開采技術(shù)也因此得到了發(fā)展和普及。

6 結(jié)語

我國金屬礦山采礦技術(shù)的發(fā)展十分迅速，尤其是在新時期新技術(shù)的支持下，采礦設(shè)備、采礦系統(tǒng)以及礦山數(shù)字化等都得到了快速發(fā)展，取得了相當(dāng)顯著的成果。本文從我國金屬礦山采礦技術(shù)的現(xiàn)狀出發(fā)，對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討和展望，希望能促進(jìn)我國金屬礦山開發(fā)工作的順利進(jìn)行。