地下金屬礦采礦科學技術的發展趨勢

田玉玲

摘? 要：進入新世紀，伴隨著全球經濟化的到來，我國社會主義經濟和城市化建設也在迅猛發展，對于礦產資源的需求也大幅提升。經過地下金屬開采科技人員的多年研究與努力，我國的地下金屬礦開采科技取得了長足的進步。本文以當前我國地下金屬礦開采使用的普遍工藝與安全管理為理論依據，對地下金屬礦采礦科學技術的發展趨勢做出了相應的分析。

關鍵詞：地下金屬礦;采礦技術;發展

當前我國的地下金屬礦科學技術工作人員在已有的科學技術基礎上，結合復雜的地下金屬開采實際環境，創新研發出了一整套完備的科學技術體系，但是在目前的地下金屬礦開采過程中，仍然存在開采技術水平不均衡、對周邊生態環境破壞嚴重、資源利用率和回收率差、施工中安全管理意識不到位等諸多問題。因此，非常有必要結合實際情況，對現階段地下金屬礦采礦所運用的普遍科學技術和安全管理方式進行一番分析。

一、采礦工程的采礦技術特征分析

采礦工程是一項危險性極高的工作，尤其是地下采礦工程，因此需要使用先進的采礦科學技術確保每一位地下采礦人的生命安全。

近些年，我國采礦技術水平的不斷提升，不僅有效提高企業采礦工作效率，也減少了采礦施工人員的安全風險和整個地下金屬礦采集的綜合成本。

我國的采礦技術發展主要是以長期發展為核心，以提高采礦效率和保障采礦人員的生命安全為前提，而不斷進行科研與改進的礦產采集技術。現階段，我國所使用的地下金屬礦采礦科學技術還處于科研發展階段，各項采礦技術都有著明顯的缺獻，這從根本上制約了現代地下金屬礦采礦行業的產能和效率。

在現代采礦工程技術的不斷發展的過程中，出現了各種新的安全隱患。為了有效提升科技發展、解決安全隱患，我國不斷要求企業加大采礦技術研發投入與安全施工的管理投入，研究更為先進的現代采礦工程技術和更加切實有效的安全管理體系。

現階段，我國采礦技術的主要特征有以下幾點：

（一）類型繁多

我國礦產資源種類豐富，地下環境復雜多變，具體開采過程中使用何種采礦技術，不能一概而論。采礦技術的選擇主要取決于礦區的地下特征。選擇的開采技術不同，具體施工方式也會有很大的差別。例如，我國當前采礦工程技術中應用度最廣泛的是長壁煤礦開采工藝技術（如下見圖1）。但其主要應用領域范圍有限，僅僅適用于地下煤礦的開采，如應用到其他領域的采礦工程中，效果就會大打折扣。如果將長壁煤礦開采工藝技術應用到在目前最熱門的金屬礦采礦工程中。因為金屬礦無論從地層儲量，還是儲層厚度、開采難度都與煤礦截然不同。地下儲層的巨大差異，和具體開采過程中對設備的要求，造成了選擇采礦技術時，必須根據具體礦區的實際情況進行科學的選擇，務必要做到方案的選擇有針對性。

（二）技術操作復雜程度高

露天礦采集和地下礦采集是目前我國兩種最基本的礦產采集模式，但無論哪一種采礦模式對所采用的科學技術要求都十分嚴格。

采礦行業是屬于危險系數較高的一種工程行業，地下采礦作業相比于露天施工，對施工技術和安全標準的要求更加嚴格。如果地下操作過程中出現意外，加之眾多的未知安全隱患，將會給井下工作人員的撤離，和事故發生后對現場的救援帶來巨大的困難。因此，采礦企業對地下采礦設計在技術和安全性審核上都極其嚴格，要從理論上杜絕發生重大技術或安全事故的可能性。

在地下金屬礦產的開采過程中，由于施工環境困難，采礦效率十分低下，必須切實做好前期的采礦施工安全準備工作。對每個采礦施工準備環節的生產技術以及應用設計方案都必須進行嚴格的安全檢查，避免出現施工疏漏，造成重大事故發生。

地下金屬礦產采集技術是極為復雜繁瑣的，尤其是整體施工設計和安全管理，都需要有關人員付出大量的心血和努力。

（三）技術行業發展更新速度過快

我國經濟與科技多年來發展迅猛，對礦產需求量巨大，因此導致采礦工程技術的不斷更新發展。隨著當前我國采礦市場經濟管理體制的不斷完善，更多的時間精力與大量資金投入匯集到專業采礦工程技術的研究中，致使行業內技術推陳出新的速度非常快。為此，各個企業對將高素質人才投入科研生產中都極為重視，因為只有不斷強化提升自身的科技水平，才能確保企業在激烈的市場競爭中始終占據一席之地。

二、金屬礦采礦科學技術的發展趨勢

（一）使用大型的智能采礦設備

過去在對金屬礦進行挖掘工作時，一般情況下所采用的都是人工與機械結合點的工作模式，采用的工具也都是小型的機械，需要大量的人工操作對機械進行指令的設置和具體的控制。而現如今，小型機械設備逐漸被大型、超大型的智能機械設備鎖逐步取代，為生產節約了成本，也降低了人工開采的安全風險。而隨著無人車輛的廣泛應用，也進一步縮減了人工成本。

使用智能化水平更高的挖掘設備是地下金屬礦挖掘未來發展的趨勢。隨著科技的進步，用智能化的先進機械設備代替人工開采進行地下作業，不但能夠極大的提高金屬礦產的開采效率，同時能夠有效的為工作人員提供安全保障，這對于未來金屬礦采礦科學技術的發展有著重大意義。

（二）金屬礦使用無廢開采技術

地下礦產開采的造成的污染主要有三點，分別是原始資源大量浪費、地層塌陷和廢料的大量排放。而無廢開采技術，則是通過盡量減少采礦施工中廢料的產生和排放，提高對資源的使用率，減少礦產開發污染和資源過度浪費，也是新世紀金屬礦綠色采集技術的發展目標之一。

實現無廢開采的主要途徑有以下幾條：

1.提高對資源的使用效率。提高開采效率，提升對現有資源的利用率，減少廢物的排放量，從而達到降低污染的目的。與此同時還能有效的降低對自然資源的耗費，為金屬礦采集行業起到延壽的作用。

2.減少開采廢料的產生。通過對采礦方法的合理利用，降低生產端廢料的產出率。同時大量運用回填技術，將產出的可利用廢料回填進已開挖的地層之中。這樣不僅降低了廢料產出，起到了環保效果，還對地層的穩定起到了保護作用。

3.對產出物品進行綜合利用。增強對產出物的回收利用，讓有價值的產出物變廢為寶，再度做出貢獻。

4.攻關高科技采礦方法。

通過幾種方式，實現地下金屬礦無廢開采技術，可有效的減少垃圾和污染物的產出，最大化程度上減少地下金屬礦開采對環境資源造成的破壞。

（三）深井采礦技術

現如今，我國一般的正常采礦深度都在1km左右，中國內陸地區的金屬礦因大量的采掘，已經逐漸地被開發使用殆盡，所以人們把目標指向更深的區域。

據不完全統計，國外金屬礦山開采深度超千米數量最多的國家是南非，超過75座;另外，印度也有開采深度超過2km的金礦;美、俄、加、澳也有些超過了1km深。因此，我國礦業界亦把目光投向了深度開采。

然而，深井開采也存在著比較大的困難，因為隨著深度的增加，井內的溫度、壓力都會成倍增長。在深井開采中存在著各種突發災害，而由于高溫造成的惡劣環境因素超過了人體生理承受能力，也給人工操作帶來了極大的困難。再加上井深給其他綜合施工帶來的困難，以及超深度封閉環境對工人心里的影響，這些都導致了深井采礦傷亡事故的頻發。

上世紀末，由于缺乏應對地下突發事故的采礦工藝，世界上多處超深度礦井發生過慘重的礦難事故。因此，許多國家對深井開采投入了巨大的研究。核心問題主要集中在如何應對高溫高壓下突發地層災害的礦產采集技術。

但要實現深井采礦技術的本質性變革，必須深入研究高壓、高溫、地層災害、采礦系統、開采方式這五個基礎科學問題。這五項已經被列入國家重點研究項目的科研項目，日后必會產生能夠推動整個深井開采技術發展的重要成果。

（四）數字化智能開采技術

新世紀的礦山需要引入全新的采礦理念，構建一套全新的無人礦山開采系統，這樣的開采技術被稱之為數字化智能開采技術。

首先，實現數字化開采技術，必須具備以下條件：

1.必須具備快速、準確的自動化信息集采系統。包括倉儲信息、施工環境監控、物料消耗、各項參數等，并能對這些采集到的數據進行有效分析。

2.必須具備可以連接外部網絡的生產管理系統。不僅可以在局域網內有效的監控礦山的生產、經營、管理情況，同時可以實現高效的信息傳遞，實現無紙化辦公，提升了施工管理效率，還可以通過外部網絡獲取先進的技術工藝。

3.擁有通常的通訊設施，可以有效的掌握實時工況，并及時與外界溝通。

而實現智能化開采技術，則應分別實現：采礦設備智能化、信息收集智能化、調度系統智能化。

數字化智能開采技術，指明了未來礦山的發展模式。未來的采礦工藝也將通過這項開采技術的廣泛應用，發展成一門科學、復雜的跨學科交叉工藝。

四、地下金屬礦開采過程中的安全管理措施

1.施工人員的安全管理。

目前，很多的地下礦山都是運用了合同制采礦模式，將具體的采礦工作承包給合同對象，但是合同內部的采礦單位用工情況不盡合理。許多的從業人員受教育程度很低，一般都簽的也是短期勞動合同工。這類從業人員從未接受過專業的安全指導，自身也不具備自我保護的安全意識。再加上礦產采集從業人員的流動性較強，安全教育培訓也未能及時的開展到位，個人安全意識淡薄。個別地方還存在著部分采礦人員僅僅接受了表面安全指導，因此在實際的施工作業環節安全事故頻發。

在地下金屬礦開采工作中，需要積極的踐行最基本的安全準入制度，讓每一位工作人員持證上崗。嚴格杜絕未通過專業培訓的人員進入工作崗位，使每一位工作者能具備足夠的安全防范意識，在穩步提升自身的專業技能的同時，掌握科學合理的安全預防以及應急處理舉措。

地下開采作業的人員，應該接受最少72學時的安全培訓。在經過嚴格的考核之后，通過之后領證上崗，參與到實際的生產作業中。最初上崗之時，需要有有經驗的老師傅帶領，通過三個月在崗培訓期之后，才可獨立進行施工作業。

2.開采爆破的安全管理。

爆破安全管理工作實際開展的前，應當重視安全管理的細節內容，爆破工藝管理和易爆物品的運輸管理均屬于其中極為重要的內容。

爆破工作現場負責人，除應該具備基本的工作經驗外，還應該具備3年以上無重大責任事故的爆破工作經驗，同時對于爆破工作的安全預防和緊急事故的分析處理等均為該崗位必須具備的基本素質。

地下開采環節，需要根據礦山爆破設計規定執行，相應的參數按照施工方案進行設置。如需修改應由設計人員通報審批后，依照具體礦巖條件加以更改，其他人員不可隨意的改變設計定好的任一項參數。

爆破物品運輸應該根據安全管理的實際要求落實具體的行動，運輸車輛屬于專用車輛，應該進行有效隔離儲存和密封。尤其要注意，避免炸藥和雷管混裝的運輸行為。

押運過程中需要提高警覺、密切注意押運物品的情況，相關的人員應該緊隨車輛行動，并及時對車輛的情況進行監控和匯報。

爆破之前，還需落實好警戒和警報處理，及時的通知周邊人員進行合理的躲避。

爆破之后，應該及時的落實好機械通風方案，將炮煙及時、合理的排出，避免相關人員在整個過程中發生中毒事故。

3.金屬礦開采溜井安全管理。

溜井屬于地下開采過程中至關重要的運礦途徑，如果其安全程度和管理未能達標，將會影響到開采作業的安全，也會威脅到工作人員的生命安全。

溜井的處理需要重視一些細節性的問題，要做到百密而無一疏。不要讓溜井變成“老虎口”，使工作人員和設備的安全受到威脅。

溜井口需要及時的懸掛溜井名稱標識牌，設置警示紅燈和警示標牌，隨時提示著溜井危險、禁止靠近等警示語。溜井口還應該設置好具備安全纜繩的安全防護欄，以確保作業人員的安全。

根據實際的需要，可以在溜井口設置水泥擋墻，方便對井口的保護和維護，阻擋運礦設備掉入溜井中;避免積水倒灌進溜井中;避免炸倉事故的出現等。

溜井口應根據實際的需要，合理的配置上相應的牢固掛鉤，確保溜井檢修人員能夠及時的保障自身的安全。

4.開采頂板安全管理。

地下開采金屬礦時，需要重視冒頂和片幫事故的發生。因兩者占據著較大的比重，所以需要重視科學化的安全管理方案。

地下作業安全應該建立在相對穩固的頂板下。考慮到頂板礦體結構的性質及差異性，為更好的維護井下作業的安全程度，以免出現冒頂和片幫事故，需要制定出嚴格的管理方案，讓相關工作的開展得到有效的支持。

頂板安全管理依照頂板巖體本身的穩定程度、巖性的強度情況等進行不同的管理，不同頂板也需要采取對應的支護方式。

參與相關工作的安全人員和技術人員，也需要做好相應的安全管理工作，嚴格執行分級管理制度，確保在整個施工過程中，所有人員處于有效的管理系統之內。

結語

金屬礦產資源作為適合現代國家社會經濟發展重要礦產資源之一，在相關技術的研究和實際應用方面必須不斷發展進步。目前，我國作為一個金屬礦產資源豐富，但是其開采環境較為復雜的國家，需要充分結合不同資源地區的實際情況和現有開采技術，采取科學性、實用性更強的金屬礦資源開采技術開展采礦活動。在對相關開采技術的深入研究中，需要以提升我國金屬礦資源開采效率為目標而不斷進行深入研究。同時更需要著力保障金屬礦產開采者的生命安全，保護開采區域生態環境，以此為宗旨持續推動行業及生態環境資源的可持續發展。

參考文獻：

[1]邊黎晨.地下金屬礦采礦科學技術的發展趨勢[J].建筑工程技術與設計，2016，000（013）：3376.

[2]尹偉天，郭威.地下金屬采礦科學技術的發展趨勢[J].世界有色金屬，2017（2）：2.

[3]陳明.地下金屬礦山采礦技術進展及研究方向[J].探索科學，2019（3）：1.

[4]劉全華，林坤.地下深孔采礦技術的發展與現狀[J].大科技，2018，000（029）：229-230.

[5]紀旭波.黃金礦山采礦的方法發展趨勢的研究[J].探索科學，2019.