深井金屬礦床高效開采及地壓監控技術研究

王春龍，郝英杰

（山東黃金礦業（玲瓏）有限公司，山東 招遠 265400）

今后我國金礦開采工作將逐漸向地下拓展，深井金屬礦床具有不易被探測且開采展難度大的特點。目前我國大部分埋藏較淺的金屬礦床已經被開采，深井金屬礦山有利于提高我國的金屬礦產資源的產量。對深井金屬礦床進行開采，可以更好地滿足我國市場對金屬礦產資源的需求。在深井金屬礦山的開采過程中，要想確保礦山開采工作的安全性、提高采礦效率，就要充分發揮低壓監控技術的作用，這樣才能有效減少安全事故的產生。以下對深井金屬礦床開采的特征及開采現狀進行分析[1]。

1 深井金屬礦床的特點及開采現狀分析

1.1 深井金屬礦床的特點分析

深井金屬礦床與露天礦床最大的區別就是礦床埋藏較深，開展工作在地下深部完成。我國礦山開采行業對深井金屬礦床的埋藏深度進行了限定，礦床埋藏深度在900m以下的屬于深井采礦。與金屬礦床露天開采相比，深井金屬礦床開采環境更為復雜，礦區的地質環境多變且地形較深。由于埋藏深度過深，也導致了深井低壓較大、而且礦床的溫度相對較高，礦井內難以通風。這些問題也增加了深井金屬礦床開采的危險性。

1.2 我國深井金屬礦床的開采現狀分析

隨著我國采礦行業的繁榮發展，我國的采礦技術也越來越先進，但是目前我國深井采礦技術仍然不夠完善，我國的采礦深度還十分有限。埋藏深度較深的礦床地質環境較為復雜，對采礦技術要求也更高。這就要求礦山開采單位要制定出適合深井的礦山開采方式，并且要實時對地壓進行監控，避免在采礦過程中出現巖爆現象。近年來我國在深井采礦過程中，因巖爆現象而威脅采礦人員生命安全的事故時有發生。當下在深井金屬礦床開采過程中，最常用的是膠結充填采礦法，膠結充填采礦法能夠有效提高深井金屬礦產資源的回收率，從而能夠減少采礦過程中的礦石浪費現象。以下對現階段我國深井金屬礦床開采過程中常用的技術進行分析[2，3]。

2 深井采礦的技術問題分析

2.1 采礦巷道容易變形

埋藏較深的金屬礦床在采礦過程中，其巷道圍巖受到了地應力的影響容易變形，進而導致巷道被破壞。由于深井的地質條件較為復雜，且深井礦道的構造應力較大，進而會對巷道工程的適應力造成影響。深井金屬礦床原巖應力高，很容易導致礦床變形，倘若在開采過程中向下挖掘速度過快，會導致來壓過快，增加巷道早期的變形速度。長期受地應力的影響，也導致了巷道圍巖變軟，巷道容易變形、難以持久。

2.2 深井氣候條件惡劣

隨著金屬礦山開采深度的增加，在深井中采礦人員很容易受到熱害的影響。由于深井中空氣難以流通且溫度較高，在采礦巷道的掘進過程中，工作溫度高達50°至60°，進而影響了采礦人員的工作效率。長期在這種高溫環境下作業，會對采礦人員的身體健康造成威脅，進而會降低采礦的工作效率。

2.3 水害增加

在深井中，受到應力變化的影響，導致了地下水流動形態的變化。尤其是在一些濕潤地區，地下水資源較為豐富，隨著礦山的延伸改變了地下水的流動方向，形成了承壓水。在深井金屬礦山的開采過程中，很容易受到水害的影響。倘若地質勘探工作存在問題，在礦山勘探時，沒有對礦井涌水量進行正確的計算，就會導致采礦過程中出現水害事故，嚴重者將使礦山開采工作停滯。

2.4 高地應力的影響

隨著礦山開采深度的增加，在深井采礦過程中，會受到高地應力的影響，高地應力會導致金屬礦床的地質力學環境被改變。進而會增加巷道的掘進難度，也會導致巷道圍巖的不穩定性。在長期高的應力狀態下進行礦山開采工作，技術難度較大。

3 深井金屬礦床高效開采策略分析

3.1 圍巖控制技術

要想確保深井金屬礦床開采的順利進行，就要提高巷道圍巖的穩定性，這樣才能有效避免巷道在開采過程中變形。利用圍巖控制技術可以有效避免這一問題，圍巖控制技術具體可以分為、聯合支護、被動支護和主動支護三種方式。當下聯合支護技術在深井礦山開采過程中已經得到了廣泛的應用。聯合支護技術有利于維持深部圍巖結構的穩定性，從而可以以起到對巷道進行加固的作用，有利于給金屬礦床的開采工作提供安全的工作環境。

3.2 沖擊地壓防治技術

隨著我國深井礦山開采技術的發展，我國在長期的深井作業過程中，也積累了一些經驗。尤其是在防治沖擊地壓方面，目前我國針對沖擊地壓已經形成了一套防沖體系。利用地壓監測系統可以對沖擊低壓進行實時預測，從而能夠更好地判斷出礦山開采工作存在的危險，也有利于幫助礦山開采單位及時采取安全防護措施。這就要求礦山開采單位要重視起地質勘探工作，要根據地質勘探的相關資料，合理布局低壓監控系統。這樣才能避免在采礦時應受采動的影響，使得地應力向巷道圍巖轉移。

3.3 高溫控制技術

在深井基礎礦上的開采過程中，不論是掘進巷道還是開采礦石，采礦人員都需要克服高溫的影響。目前大部分礦山開采單位在深井中采用的是非人工制冷降溫技術，通過安裝排風系統加強空氣的流通，從而帶走巷道中的熱量。這樣一來雖然能夠達到局部降溫的效果，但是降溫效果十分有限。而利用人工制冷降溫的方式，可以彌補通風降溫的不足。人工制冷降溫技術具體包括：制冷技術、輸冷技術以及熱排技術，主要借助了動力裝置，人工降溫技術效率更高，也可以更好地控制深井巷道中的溫度。

3.4 水害治理技術

要想確保深井金屬礦床開采工作的順利進行，就要預防水害，減少承壓水給金屬礦床開采工作帶來的影響。這就要求礦山開采單位要重視地質勘探工作，在地質勘探時，要對礦井水進行充分的監測，計算出準確的礦井水涌出速率。尤其是在巷道的掘進過程中，要遵循先勘探后掘進的流程，并采取相應的制水措施。在巷道中采取排水和節水的方式，做好相應的預防工作。礦山勘探人員也要對井下水文環境的變化進行長期跟蹤觀測，這樣才能有效避免水害給礦山開采工作帶來的影響。

4 深井金屬礦床地壓監控技術分析

隨著采礦深度的增加，地壓也隨之增大，要想確保深井采礦工作的安全性，就要解決地壓問題。深井地壓會對巷道圍巖的形狀以及采場造成影響，這就要求礦山開采單位要重視起地壓監控技術。一方面礦山開采單位要做好巷道的支護工作，提高巷道的穩定性。盡可能將向道保持成橢圓形，這樣才能有效提高巷道自身的承壓能力。此外礦山開采單位也要做好地壓監控工作，要利用低壓監控系統，對深井巷道中的低壓進行實時的、智能化的監測。尤其要做好巷道圍巖的定應力測量工作，這樣才能對巷道圍巖的狀態進行正確的判斷，從而有利于及時發現巷道圍巖在使用過程中出現的變形現象。在低壓檢測過程中，要采取逐步檢測的方式，對圍巖的位移情況以及巷道的下沉量進行監測[4]。

5 結束語

隨著我國市場對金屬礦產資源需求量的增加，我國大部分埋藏淺、開采難度較小的金屬礦產資源已經被開采。今后我國金屬礦山的開采將逐漸朝地下發展，開采深度將越來越深。這也對金屬礦山的開采技術有了更高的要求。在深井采礦中，要充分利用圍巖控制技術、沖擊地壓防治技術、高溫控制技術以及水害治理技術的作用。這樣才能為深井礦山開采工作提供安全的工作環境，有利于減少礦山開采事故的發生，從而能更好地保證工作人員的安全性。