金屬礦山采礦技術與工藝的發展探討

摘要：金屬礦山開采工作需要強調技術、工藝控制，以保證采礦效率、質量和工作安全。本文 以金屬礦山采礦技術與工藝現狀為切入點，在此基礎上分析可行的優化建議，就優化思路、重點技術等進行論述，包括智能控制、多主體聯動等。最后就金屬礦山采礦技術與工藝的發展趨勢進行簡述，以客觀呈現相關技術和工藝的優勢、特點，也為金屬礦山采礦活動的持續發展提供少許參考。

關鍵詞：金屬礦山 采礦技術 工藝發展 智能控制

中圖分類號：TD85

Exploration of the Development of the Mining Technology and Process inof Metal Mines

LIU Guoxi FAN Jidong ZHANG Yongqiang

Altay Zhengyuan International Mining Co.， Ltd.，AltayHabahe，Xinjiang Uygur Autonomous Region，836700 China

Abstract： The mining workof metal mines requires emphasis on technology and process control to ensure mining the efficiency， quality， and work safety of mining. Starting from the current statussituation of the mining technology and processes in of metal mines， this paper analyzesfeasible optimization suggestionsare analyzed， anddiscussesoptimization ideas and key technologies are discussed， including intelligent control and multi-agent linkage.， andFfinally provides， a brief description of the development trend of metalthe mining technology and processes of metal mines， so as is provided to objectively present the advantages and characteristics of relevant technologies and processes， and toprovide some reference for the sustainable development of metalthe mining activitiesy of metal mines.Abstract：Metal mining work needs to emphasize technology and process control to ensure mining efficiency， quality， and work safety. This article takes the current status of mining technology and processes in metal mines as the starting point， analyzes feasible optimization suggestions， and discusses optimization ideas， key technologies， etc.， including intelligent control and multi-agent linkage. Finally， a brief description of the development trend of metal mining technology and processes is provided to objectively present the advantages and characteristics of relevant technologies and processes， and to provide some reference for the sustainable development of metal mining activities.

Key Words：Metal mines;Mining technology;Technological development; Intelligent control

采礦是自地殼內和地表開采礦產資源的技術和科學，其中技術性部分即采礦技術。我國金屬礦山采礦技術與工藝已經比較成熟，能夠較有效的 地完成各類金屬礦物開采、運輸，也能保證安全工作質量。進一步分析又可發現，隨著技術發展和理念進步，當前金屬礦山采礦技術與工藝也存在優化的空間和必要，尤其是基于現場控制需要的智能技術、可服務遠程控制的信息技術，有助于改善金屬礦山采礦技術與工藝水平，提升生產安全性。我國各地金屬礦山生產過程中，時有礦難發生，在此背景下，分析金屬礦山采礦技術與工藝現狀、優化建議等，具有一定的現實意義。

1 金屬礦山采礦技術與工藝現狀

1.1機械連續采礦技術與工藝

早期金屬礦山采用爆破采礦模式，該技術原理簡單、工藝流程明確，大 但選礦難度大，也存在破壞圍巖結構穩定性的問題，現已經基本淘汰。當前金屬礦山普遍采用機械連續切割法，以機械掘進、機械鑿巖的形式完成采礦。該技術的優勢在 在于精準化水平高、安全性理想，能夠連續完成開采、運輸等一般工作，效率也比較理想[1]。從技術特征上看，機械連續采礦主要借助機械設備對綜采面進行切割處理，通過動力設備為開采工作提供支持，其工藝一體化水平高，可以在開采的同時完成裝載、運輸。該技術的缺點在于受到地形條件下至 限制，如果金屬礦床形式復雜，難以通過機械連續采礦技術進行開采，工藝應用難度和復雜性也對應 相應提升。

1.2高壓水射流破巖采礦技術與工藝

隨著爆破開采技術的劣勢漸漸突顯，一些新式采礦方式、技術得到關注，包括高壓水射流破巖采礦在內。該技術一般認為產生于20世紀后期，其特點在于能夠用于中等及以下硬度巖體處理，以較強的水射流壓力快速進行巖體破碎，完成選礦、運輸等后續作業。該技術主要特色在于能夠控制采礦過程中粉塵濃度較高的問題，安全性理想[2]。但部分金屬礦山開采難度大、巖體硬度高，高壓水射流破巖采礦無法應用。該技術的工藝比較復雜，不能一體化完成采礦、運輸、裝載活動，且成本水平也偏高[3]。

1.3激光破巖采礦技術與工藝

部分金屬礦的價格高昂、 ，開采過程中為避免出現非必要損耗，需要采用更精細化的技術，提升工藝水平，客觀 這在客觀上催生了激光破巖采礦技術。該技術主要利用激光產生的高熱光束進行作業，高熱光束集中于巖體表面后，快速集中并產生較高熱能，使巖體局部因高溫影響被破壞，快速分解、熔化和汽化，實現切割破巖，價值較高的金屬礦物也可不受或少受影響，得到充分開采[4]。從特點上看，激光破巖采礦精度高，但成本也較大，難以在所有金屬礦山中普遍使用。其工藝流程環節較少，但需要投入較多精力進行工藝處理[5]。

2 金屬礦山采礦技術與工藝優化建議

2.1基本思路

以當前金屬礦山采礦作業中常見的機械連續采礦模式為例，其技術與工藝的優化主要強調借助現代信息技術一體實現，包括工作效率、自適應調整、安全控制等方面內容。思路上主要強調對開采作業的關鍵信息進行實時采集，同步組織信息對照，根據對照結果智能化確定工作模式、參數等，提升開采作業的現場管控合理，優化工藝流程。其基本框架如圖1所示。

按照圖1所示模式，在金屬礦山采礦作業過程中，利用現場控制終端，對粉塵濃度、巖體強度以及其他實時信息進行采集，并實時傳遞給設備智能中心。后者根據系統設定的默認程序，對實時信息進行對照，根據對照結果下達各類指令要求現場控制終端加以執行，一些重點參數完成實時記錄以備后用。遠程端工作人員對設備的工作程序進行設定、調整，干預一些現場工作中的異常問題，如設備損壞、參數異常等。在此思路下，機械連續采礦模式的安全性、工作效率、節能效應等可以得到一定提升。

2.2重點技術

2.2.1智能控制

按照圖1所示模式，機械連續采礦模式的工作能力得到提升，有助于改善金屬礦山采礦技術與工藝水平， 。實現該模式的關鍵在于優化智能控制。以安全控制工作為例，金屬礦山采礦過程中，粉塵濃度過大時，可能引發爆炸問題，影響作業質量、經濟效益，也危及工作人員。默認切割區域內的粉塵濃度平均為F，則實際工作中受到作業時間、巖體類別、礦物情況、作業參數等因素影響，切割區域內的粉塵濃度往往圍繞F上下波動，并有一定可能與F重疊，表現為：

[Fmin……F-3；F-2；F-1；F；F1；F2；F3；……；Fmax]（數據集1）

數據集1（1）中，Fmin表示切割區域內的粉塵濃度的最低值，最小應為0，；Fmax代表切割區域內的粉塵濃度的最大允許值，超過該值，開采區域內存在一定爆炸風險。該數值應由礦山工作部門根據業務類別確定。具體工作中，由機械設備外置傳感器進行粉塵濃度的實時采集，并將其提供給智能模塊進行分析，后者對粉塵濃度F進行分析，如果其處于Fmin、Fmax范圍內，表明當前切割區域內粉塵濃度仍處于合理水平，無爆炸隱患，可繼續組織生產。

智能控制應具有一定魯棒性，建議采用隨機森林法進行智能決策。當礦山工作部門根據業務類別確定Fmax具體值后，可將其代入計算機系統中實現記憶。開采走作業開始后，來自傳感器的信息應關注實時性，以較短間隔（建議在5s之內）不斷將切割區域內粉塵濃度信息提供給設備智能單元進行分析，對應信息進入計算機系統后，由計算機內置分析系統進行評估，即隨機森林工作區，如果隨機森林內50%決策樹認為切割區域內粉塵濃度接近、且高于Fmax，系統默認當前工作區域存在爆炸風險，發出警報或啟動抑塵設施進行抑塵；如果隨機森林內50%決策樹認為切割區域內粉塵濃度低于Fmax、 。系統默認當前工作區域不存在爆炸風險，不做警報和其他動作，信息采集工作繼續進行。此模式下，Fmax 具體值越精準，隨機森林決策效率越高，機械連續采礦模式的安全性越理想。

2.2.2多主體聯動

機械連續采礦模式在金屬礦山采礦工作中應用普遍，屬于核心工作方法，為提升其技術水平、工藝質量，還應在實際工作中嘗試借助信息技術實現多主體聯動，需聯動的主體包括遠程工作人員、現場終端、輔助設備等，可采用CAN總線技術提供支持，將多主體的工作集成到相同的工作系統內，其工作結構如下： 如圖2所示。

按照圖2所示模式，機械連續采礦模式下，控制中心利用CAN總線建立多信道獨立作業模式，將礦山工作人員、負責機械連續采礦的綜采設備以及其他主體納入一體化管控系統內，以控制中心集中進行控制，另預留若干閑置信道，為后續可能存在的控制需求提供保障。以上文所述的安全控制為例，綜采設備一端出現安全隱患，且通過抑塵處理不能消除，該信息通過CAN總線系統進行傳輸，提供給控制中心，控制中心根據默認程序進行處理，并要求工作人員參與，以保證安全控制的實時性和有效性。多主體聯動模式下，機械連續采礦工作的總體效益得到提升，其他環節工作也可以得到改善。

3 金屬礦山采礦技術與工藝的發展趨勢

3.1新技術的擴展

對未來金屬礦山采礦技術與工藝的發展趨勢進行展望，可發現新技術的擴展有可能成為其進步主流。新技術擴展主要是指針對金屬礦山開采作業需要提供新的技術方法，或對傳統技術手段進行更新，完善工藝流程。如例如：針對機械連續采礦模式進行的優化，可在關注安全工作的同時，重視引入遠程一鍵控制機制，以提升參數控制能力，改善設備工作水平。一鍵控制可視作金屬礦山采礦技術信息化擴展，根據礦山的生產計劃、設備工作情況，對開采參數進行更新，以一鍵操作的方式，直接將指令下達至設備作業終端，使其能夠嚴格遵照工作計劃實時進行指令接收、參數調整，提升金屬礦山采礦技術與工藝應用水平。

3.2工藝流程和重點環節優化

金屬礦山采礦技術與工藝的進步一般需要以生產需求為基礎，根據生產內容和目標，有針對性的 地進行工作調整，包括工藝流程和重點環節優化在內。在機械連續采礦模式下，一些貴重金屬在運輸、裝卸工作中可能因磕碰、掉落等因素被消耗，可對切割、采集、運輸工藝進行優化，利用軟墊進行貴重金屬的承接、運輸，綜采過程中利用可視化設備進行作業面金屬含量分析，以減少切割、運輸等工藝環節出現金屬損耗的可能、降低非必要損失。

3.3設備更新和應用

金屬礦山采礦技術與工藝的進步，對現代工作技術和方法具有較高要求，未來還應重視技術設備的更新和應用，尤其是現場工作設備，包括智能設施、通信設備等。以通信設備為例，無論現場獨立控制、獨立作業的工作設備，或遠程設備，均需要借助通信線路發揮作用。未來需要定期進行通信設備檢查，測定其性能，及時更換老舊設施，使所有通信線路均可發揮預期作用，滿足信息的采集和交互需要，為金屬礦山采礦技術與工藝進步提供間接支持。

4結語

綜上所述，金屬礦山采礦技術與工藝的發展一般是同步的，當前可用于金屬礦山采礦作業的技術較多，工藝各有不同，存在進一步改進的空間和必要。思路上看，主張建立現場獨立控制、獨立作業的工作系統，以智能技術提供管控方面的支持，在此基礎上強調多主體聯動、反饋與改進，為金屬礦山采礦技術與工藝的改進提供支持。未來金屬礦山采礦技術與工藝的發展會更多關注新技術、新設備的運用，以實現工作能力的針對性提升，總體改善金屬礦山采礦作業水平。

參考文獻

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[3] 劉玉，劉洋.充填采礦技術在金屬非金屬礦山采礦工程中運用分析[J].中國金屬通報，2023（3）：22-24.

[4] 鄭懷國.露天煤礦復雜地質構造及多剛性工藝約束下綜合工藝優化研究[D].徐州：中國礦業大學，2021.

[5] 陳康衛.高含水率超細鐵礦尾砂固化劑組成設計與性能研究[D].廣州：華南理工大學，2020.