地下金屬礦高效開采及安全性研究

◎黃濤

現階段，隨著地下金屬礦高效開采技術的不斷發展，為了進一步提高開采安全，需要根據有效的技術運用，全面提高管理能力，加強工作人員安全意識，提高生產安全管理水平。不斷構建更加完善的開采體系，保證安全開采，為地下金屬礦高效開采提供良好保障。通過具體分析，總結了地下金屬礦開采特點，研究了常見的安全問題與應對措施。

一、地下金屬礦的開采特點

對于礦產資源而言，本質上是自然資源，也是人們生存發展的物質基礎。而開采區的地理位置，對于開采金屬礦也有重要性的作用。第一，礦產資源成礦條件不確定，地下金屬礦是因質演變形成的，加上形成無法確定促使金屬礦開采需要做大量的地質勘查。所以要深入研究開采工作，找到同地質環境，技術能夠進行結合的有效開采方法。第二，地層中礦產資源不是全部露在表層上，開采的時候針對沒有露出來的盲礦體要特別加強注意，因為開采過程中存在危險性和隱蔽性的特點。第三，關于礦產資源的分布情況，整體上會受到人為因素的不良影響，而礦產資源在全球范圍具有普遍性的特征，所以區域上比較特殊。第四，地質環境會影響到礦產資源的形成，而地下金屬礦資源的產源是由多個等級構成，包括礦帶，礦床、礦體等。所以在實際開采的過程中要不斷研究礦產的耦合性。

二、地下金屬礦高效開采常見的安全問題

我國礦產資源具有富礦少、貧礦多、大礦少、小礦多的特點。近代以來，我國金屬礦山開采技術長期處于落后狀態。它基本上依靠人工操作，這使得礦產資源的浪費極其嚴重。改革開放以來，金屬礦山的開采強度有了很大提高，開采技術不斷提高。現階段，我國一些礦山的采礦技術實現了連續或半連續，采礦設備實現了大型化、自動化和智能化，金屬礦山的采礦技術得到了加強，有效地提高了我國金屬資源的產量。未來，隨著科學技術的飛速發展，采礦技術將朝著設備更可靠、生產率更高、采礦系統更完善、生產更安全、礦產資源開采更注重生態環境和諧的方向發展。

有色金屬采礦在社會生產和經濟發展過程中，有著積極作用和重要意義，讓工業原料的充足穩定供應得以實現。為讓國民經濟發展環節能滿足有色金屬消費需要，采礦企業應該在資源投入上不斷加大，從而在有色金屬采礦規模上擴大，切實提高整體開采數量。有色金屬采礦工程施工安全問題的形成是多個方面，因采取區域特殊性地質環境和有色金屬開采技術的不足，讓有色金屬采礦工程施工存在安全問題。當前常見的施工問題主要包括瓦斯爆炸，礦井坍塌、礦區火災等，不利于有色金屬開采作業的正常運行。在安全生產意識的提高下，多數有色金屬開采企業已經開始調整開采方式，以及工程的具體施工方案，從而轉變開采的基本流程，也讓安全問題的出現得到了避免。但在多種因素的影響下，仍然有少數有色金屬開采企業，在以往開采觀念的制約下對工程施工的具體環節安全技術管理的重要性有所忽略，在應用工程施工技術管理上存在不足，無法讓有色金屬采礦工程環節的安全隱患得以發現，給安全事故的發生帶來機會，影響著企業和社會的各個層面發展。對此，基于采礦企業和有關部門應該提高自身的認識，確定安全問題的基本類型，為安全防治提供有力的條件。

三、地下金屬礦開采方法和工藝技術

1.空場采礦技術。

（1）連續化開采技術。

地下金屬礦藏可以使用連續開采技術，比如連續回采礦房，連續運輸礦石，連續開采礦體等，達到全工藝流程一步執行到位的效果。在回采工藝流程中運用該設備可以實現連續性作用，比如出礦的連續性，落礦的連續性，以及搬運的連續性等。所謂連續性采礦技術是礦產開采領域發展的重點技術，為采礦產業穩定，安全和高效的發展奠定了基礎。有的地方已經建立了系統化連續作業開采機制，并且在此技術系統的基礎上讓采礦管理也實現了系統化目標。

（2）VCR技術。

VCR技術是在礦體實施開拓后使用潛孔鉆，在上部沿脈平巷處實施鑿巖并向下鑿到拉底處。再實施下部運輸拉底將以水平分層方法完成。使用這樣的技術方法開采礦石，主要是通過無軌設備實施運輸與裝載工作，主要優勢是工作難度小，安全性比較強，而且出礦方面也相對容易，在實踐應用中有著不錯的效果。

2.崩落采礦技術。

（1）無底柱分段崩落法。

在我傳統采礦技術中，比較成熟的是無底柱分段崩落采礦技術。該技術在工藝進步與采礦產業中，隨著發展已經在管理要求上發生變，所以需要在技術上加以優化才能適應發展。具體而言，主要的方向是優化進路間距等相關結構參數。比如進路間距的增加能夠讓采掘工程量與工程成本不斷減少。除此之外，無底柱分段崩落法相對實現起來容易，不需要實施大范圍改造采礦管理系統。

（2）自然崩落技術。

地下巖層金屬在實際開采的，在現代化勘測技術的發展背景下，可以運用自然崩落技術完成。該技術方法主要是應用在礦體厚，容易發生自然崩落的礦床當中，然后在礦塊實施大面積拉底讓礦體應力平衡再運用應力變化促使礦體自然出現崩落，有利于后續開采工作的完成。該技術不僅節省了前期挖掘，爆破投入，而且在勘測達標的前提下還突出了安全性和工作的效率性。

（3）充填采礦法。

如今較為突出的技術是充填采礦方法，這種技術方法主要應用在地下金屬礦開采過程中。具體是采用材料與工藝把地下礦產采空區填充好，并通過巖體加固的方式為上層采礦提供基礎保障。在很大程度上而言，充填采礦法提高了安全性和可靠性，面助學還讓采礦行業對于環境的影響降低，與當前現代安全和生態保護的基本理念相契合。有的礦山使用混凝土假底后實施尾砂充填，不僅充分滿足了下向采礦頂板強度要求，而且還讓低成本快速采礦工作得以實現，是非常好又具有優勢的采礦方法。

3.復雜難采礦體的開采。

礦產資源中品位高、開采條件好的礦床大多已經或正在利用。未來，水文地質條件復雜、開采難度大的礦床將越來越多。這部分的資源量非常巨大。該類礦床采用何種開采方法和開發方法，如何經濟有效地控制巖石變形、巷道維護、排水、采空區處理和地表設施保護，將是該類礦床安全、經濟、高效開采的關鍵。

松散破碎礦體綜合開采技術研究。在礦床形成期間或之后，經歷了劇烈的地質構造運動，導致礦體及其圍巖或礦體及其周圍礦體的嚴重斷裂構造。因此，應加強對該類礦區的工程地質研究與評價，研究礦巖體的斷裂狀態、開采過程中的破壞模式及其可能的影響；研究了該類礦巖采準巷道的整體開采布局優化；研究支護加固的優化方案及相應的開采工藝；研究、引進、消化國外先進高效的采礦設備并國產化；研究礦床開采的經濟效益，尋求高效的開發利用方案。

富水礦體或大水層覆蓋礦體綜合開采技術研究。對于此類礦床，首先要弄清水體或水系與礦體之間的動態關系，尤其是在礦體開采過程中。加強礦巖體能量積累與耗散規律及其控制理論研究；加強巖石變形破壞和涌水量監測方法和預測系統研究。

總之，在開采地下金屬礦時，為了保證最終的開采效果，必須科學合理地應用開采技術。這不僅提高了采礦效率，而且保證了采礦質量。但需要注意的是，施工人員必須提前采取一系列防護措施。同時，還要建立符合礦山職工人身、財產安全的保障措施，既能盡可能避免一系列安全風險事故的發生，又能保證金屬礦山地下開采的效果。由于地下金屬開采本身具有一定的難度和風險，有必要采取有針對性的措施，保護員工的人身安全，從而實現企業的經濟效益。

四、提高地下金屬礦高效開采及安全的對策

1.重點解決通風問題。

（1）加強地下測風。

檢查井下礦井通風安全的時候，安全監察的部門要對是否有通風報告進行檢查，比如每日總進風量的情況，總回風量的情況、漏風情況，風量情況等都要檢查。不要只依托礦井自然通風，因為這無法達到需要的要求。另外，必須要加強對下冊封工作的開展，讓企業機械通風得到推動，確保礦井和通風設備能夠具有完善性，從而確保礦工的安全。

（2）專業的人員是通風工作開展的前提。

負責通風的工作人員對他們也有相應的要求，必須要有專業知識儲備和充分了解礦體情況，唯有如此才能確保順利開展通風工作，所以要強化培訓工作人員的救民于水火能力，強化培訓通風系統的專業知識，同時也要強化監督通風安全。

（3）冬季強采礦井采用井下進風預熱措施。

隨著季節的不同，在冬天的時候風力相對會比較強，給自然通風帶來了安全問題，有的人會把火苗代入到礦井中，致使發生火災，所以在冬天的時候要減少開展自然通風的次數，應該多使用機械通風。

2.加強采空區管理。

針對于礦井的具體位置，需要做全方面的檢查。依據礦井位置與巖層移動的角度，在巖層移動的范圍停止使用所有豎井，預防發生重大事故問題。同時需要對各個礦山采空區管理進行有效檢查，看否是依據設計要求處理，發現與設計要求不符合的采空區要及時做相應的處理。在對采空區進行管理過程，應結合具體進度以及實際，針對性的制定完善的管理方案，這樣不僅利于保證安全，也能全面提高生產效率，利于實現高效開采，作為技術人員，不僅要提高工作認識，也要結合有效的管理對策，全面的開展采空區管理研究。

3.緊急出口擴建。

關于礦井技術的改造工作，以及礦井擴建工程要形成兩個有利于行人的安全出口，也要形成大型的通風系統。中下段的位置形成兩個安全出口以前不要實施采礦工程的操作。為讓人員的安全通行得到保證，在中段與采場內部采用沿路天井做安全出口，并且也要依據實際要求，設置好安全平臺和扶手等。通過加強出口管理，實施緊急出口擴建，能保證開采效率。也利于保證開采安全。

4.加強水災事故管理。

對于水災事故管理的加強工作，應該將金屬地下礦山水文地質條件做好詳細檢查。如果是不依據設計要求實施開采作業的情況或是沒有做勘探工作的，都要實施停產整頓，只有檢查通過才能展開下一步的工作。因地下因素不確定，容易發生水災等事故，針對這些問題，技術人員要提高認識，并應做好應急處理工作，通過規范化開采，積極加強安全生產管理意識與能力，必然能夠避免因失誤造成的水災隱患。

5.采區井巷不安全技術應對方案。

采區井巷工程施工不安全技術為了得到避免，有色金屬實施開采時要重視井巷道施工環節，需要依據實際梳理好單道起坡，雙道起坡的施工方案，確保安全性上沒有差異性存在。利用橫向對比確保有色金屬采區中部車場的安全運作，可以改變車場原有的設計形式，運用雙道起坡結構有效預防車場產生通道堵塞的現象，保證有色金屬運輸能夠順利進行。實施井巷彎道曲率半徑計算的時候，需要有效結合運輸設備的運輸噸位并加以確定。比如運輸設備如果是7t就要將井巷半徑控制在適合的范圍，以12m～15m為宜。還可以利用對曲率半徑的有效控制，預防運輸環節發生問題的情況出現，以此進一步保證運輸的安全性。

6.不斷加強地下金屬礦開采安全性。

地下金屬礦開采的效率以及安全性要不斷提高。也就是地下金屬礦開采的安全，整體與企業長期穩定發展和員工生命安全直接相關，這也是企業發展的關鍵性因素。

（1）安全生產制度的健全化。

依據開采礦山規模的大小建立安全管理機構，并建立健全化的安全生產管制度與責任分配制度，同時生產工作的規章制度和突發事故救援組織的建立都要列入到具體的工作范圍。

（2）投入與管理力度的加大。

依據金屬礦產開采的安全生產規定，實施地下金屬礦開采的過程中，應該做好全面性的安全防范規劃，也要做好相應策略制定。根據工作人員的需要購買開采使用的安靜裝備，并依據國家法律法規開展工作。

（3）加強防護措施。

為讓安全事故的發生得到有效避免，在實施金屬礦產勘查與開采的時候要強化施工安全防護措施，真正意義上做到有效的預防。實施地下金屬礦鉆探作業的時候，鉆塔要配置上避雷裝置，在勘探和淺井工和中場取樣勘查完成后要立即做好回填工作。

（4）新型金屬礦開采技術的使用。

因當前發展的形勢下，礦產資源比較有限，隨著淺部礦產資源的開發與利用，地下金屬礦開采，正向著深部開采進行。而關于深部的開采工作不同于淺部的開采，其安全隱患開始增加，而且開采的整個過程也會增加復雜程度。但是，隨著技術的日益發展，采礦技術也相對成熟化，不僅出現了自動化采礦，而且還讓機械化和智能化采礦得以實現。

（5）井下電子設備。

從地下采礦作業環境來看，相對條件比較惡劣化，需要井下電子設備堅固耐用才行，還要可以適應井下環境工作，能夠具有高防護等級，進而對于工作人員井下作業工作會有幫助，不僅能夠提高工作效率，而且還能確保員工的安全。

五、結束語

總之，隨著新時期發展，全面的加強地下金屬礦高效開采及安全水平的是必要的，作為新時期技術人員，要結合具體開發項目，提高安全認識，加強技術應用與管理水平，針對性的制定完善的開采模式，提高安全保障工作水平，為地下金屬礦高效開采奠定良好基礎。希望通過以上分析，能加強地下金屬礦高效開采研究水平。