張興偉

[摘要]近年來(lái)，我國(guó)井下采礦技術(shù)發(fā)展迅速，很多采礦新工藝、新材料、新設(shè)備、新技術(shù)等得以廣泛應(yīng)用。本文將主要對(duì)井下采礦生產(chǎn)的技術(shù)及方法、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等問(wèn)題進(jìn)行分析與闡述，對(duì)今后的發(fā)展方向提出一些見(jiàn)解。

[關(guān)鍵詞]井下采礦；技術(shù)及方法；發(fā)展

[中圖分類號(hào)]TD163

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1672-5158（2013）05-0240-01

目前國(guó)內(nèi)外井下采礦生產(chǎn)的技術(shù)與方法發(fā)展，主要表現(xiàn)為衡量各種采礦方法的比重、發(fā)展高效率、高回采率的機(jī)械化發(fā)展方向，有效提高了井下采礦的工作效率。

1.井下采礦生產(chǎn)的技術(shù)與方法

1.1充填采礦法

在我國(guó)，先后采用了干式填充、分級(jí)尾砂膠結(jié)、全尾砂膠結(jié)、碎石水泥漿膠結(jié)等技術(shù)。最近我國(guó)已試驗(yàn)成功一批具備先進(jìn)技術(shù)水平的充填采礦技術(shù)，其中最具代表的為：高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填新工藝、膏體泵送充填工藝與技術(shù)粗粒級(jí)水砂充填新工藝、高水全尾砂速凝固化膠結(jié)充填新工藝等。早在上世紀(jì)七十年代，英國(guó)就已經(jīng)出現(xiàn)了高水固結(jié)重填技術(shù)，并逐漸在世界范圍內(nèi)推廣，該項(xiàng)研究雖然取得了一定進(jìn)展，但是在材料的穩(wěn)定性與價(jià)格方面仍存在較大爭(zhēng)議，限制了該技術(shù)更好更陜的發(fā)展。近年來(lái)，填充技術(shù)已轉(zhuǎn)向高尾砂高濃度的發(fā)展方向，主要為了減少膠結(jié)材料的用量，可降f氐井下采礦的生產(chǎn)成本，改善井下環(huán)境，避免對(duì)礦山生產(chǎn)及環(huán)境造成破壞與污染。充填采礦法的發(fā)展趨勢(shì)為機(jī)械化與大型設(shè)備化，主要應(yīng)用在支護(hù)、落礦、出礦等幾方面。膠結(jié)填充技術(shù)由最初的分級(jí)尾砂膠結(jié)充填，過(guò)渡到全尾砂高濃度膠結(jié)充填、不脫水且不濃縮的全尾砂膠結(jié)充填。在回采技術(shù)上，從提高分層高度到大孔落礦，改進(jìn)了采場(chǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開(kāi)采方法。另外充填系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制的半自動(dòng)化與全自動(dòng)化。

1.2深部開(kāi)采

近年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)有一批井下采礦技術(shù)開(kāi)始深部開(kāi)采，也就是說(shuō)垂直開(kāi)采深度達(dá)到了1000米以上。但是由于我國(guó)當(dāng)前深部開(kāi)采的技術(shù)水平仍比較低，經(jīng)驗(yàn)落后。因此我國(guó)已將此項(xiàng)技術(shù)列入科技攻關(guān)的研究項(xiàng)目中，分別在幾座井下采礦實(shí)際生產(chǎn)中，開(kāi)展多項(xiàng)目聯(lián)合攻關(guān)。

深井采礦技術(shù)尚無(wú)明確或統(tǒng)一的概念。一般在礦床埋藏較深的位置，可能在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)一般采礦中不會(huì)遇到的生產(chǎn)問(wèn)題與技術(shù)難題，也就是深井采礦技術(shù)與方法。目前我國(guó)開(kāi)采深度超過(guò)1000米的礦山即為深井采礦。應(yīng)該注意的是，深井開(kāi)采的礦震、井爆及沖擊地壓等災(zāi)害都是深部開(kāi)采中遇到的突出問(wèn)題。另外，地質(zhì)構(gòu)造、采礦方法、采場(chǎng)布置、采場(chǎng)支護(hù)、降溫及通風(fēng)、鋼繩提升、無(wú)繩提升、超深豎井采掘、安全技術(shù)等都是深井采礦的關(guān)鍵問(wèn)題。另外，有關(guān)深井開(kāi)采的礦震、巖爆、沖擊地壓、預(yù)報(bào)和防治技術(shù)、采掘技術(shù)、深部井下通風(fēng)、降溫技術(shù)等都會(huì)對(duì)正逐步深入礦山開(kāi)采的技術(shù)理論與實(shí)踐等獲得迅速發(fā)展。隨著深山開(kāi)采的發(fā)展，井下采礦技術(shù)中的挖掘及機(jī)械設(shè)備性能有所提高，開(kāi)采深礦床的礦山也會(huì)越來(lái)越多，成為今后井下采礦的發(fā)展方向。

1.3支護(hù)與起爆系統(tǒng)

在井下開(kāi)采中，應(yīng)實(shí)行從上至下、由遠(yuǎn)至近的有計(jì)劃開(kāi)采，這也能有效保障井下采礦生產(chǎn)的安全作業(yè)。過(guò)去我國(guó)井下支護(hù)大多選用木支架，時(shí)常造成重大安全事故的發(fā)生。而當(dāng)前錨桿桁架成為了全新頂板支護(hù)新工藝。它主要選用高強(qiáng)度的鋼桿及兩個(gè)漲殼式錨桿與擰緊配制。這種支護(hù)技術(shù)已經(jīng)在井下底車場(chǎng)、采場(chǎng)及各種硐室中得以廣泛應(yīng)用并取得良好效果，而在煤礦及金屬礦的寬巷道、斜坡道的頂板支護(hù)中，國(guó)外已經(jīng)大量應(yīng)用，我國(guó)也正在研究投入使用。另外，井下采礦生產(chǎn)還可利用電子管的起爆系統(tǒng)，也應(yīng)考慮到電子管的自身安全性，主要考慮發(fā)火延時(shí)電路。根據(jù)點(diǎn)燃管中引火頭的安全技術(shù)性來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的延期雷管單憑簡(jiǎn)單的電阻絲通電來(lái)點(diǎn)燃引火頭，而這種方式也主要依賴電容、電阻、晶體管及傳統(tǒng)元件，關(guān)鍵還有控制這些元件的可編程電子芯片。根據(jù)電子管起爆系統(tǒng)中的“本質(zhì)安全”原則，如果傳統(tǒng)電阻絲的點(diǎn)火安全度為1，那么電子點(diǎn)火芯片的安全度則為105，這種方式已被井下采礦生產(chǎn)技術(shù)與方法中得以廣泛應(yīng)用?？梢?jiàn)，全新的支護(hù)材料與起爆系統(tǒng)的應(yīng)用，能有效避免井下采礦生產(chǎn)的安全事故發(fā)生，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)利益與社會(huì)利益。

2.井下采礦生產(chǎn)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

2.1采礦設(shè)備自動(dòng)化、大型化

自動(dòng)化、大型化、高效化是當(dāng)前井下采礦生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展方向，研究出高效率的大孔穿爆設(shè)備、井巷鉆進(jìn)機(jī)械、中深孔全液壓鑿巖機(jī)具，再加上鏟運(yùn)機(jī)主體的裝備、振動(dòng)出礦、連續(xù)采礦及相應(yīng)的輔助器械等設(shè)備。要求設(shè)備盡量滿足高效化、無(wú)軌化、半自動(dòng)化及自動(dòng)化要求。采礦激光測(cè)位設(shè)備可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的鑿巖臺(tái)車，并自動(dòng)清潔車廂中的粘結(jié)物，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化裝載與自卸式運(yùn)輸車等，并實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制的鏟運(yùn)機(jī)發(fā)展方向。大型井下采礦應(yīng)采用全盤(pán)高效率、機(jī)械化的大型設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與遙控化。

2.2采礦的可持續(xù)發(fā)展化

在國(guó)外很多發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)可持續(xù)發(fā)展環(huán)境戰(zhàn)略十分重視，尤其對(duì)礦山的開(kāi)采環(huán)境等實(shí)行綜合治理方式，對(duì)井下排出的廢氣、廢水、廢渣、噪音、粉塵等都有嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一些低品位的礦山中，由于環(huán)保的治理費(fèi)用支出較高，且不能建設(shè)或投產(chǎn)，尤其治理固體廢料，對(duì)廢棄的石場(chǎng)、尾礦壩等都是選用覆蓋的方法，再在上方栽種植物，實(shí)行復(fù)墾、綠化。當(dāng)前國(guó)外還注重?zé)o廢料礦山與潔凈礦山的建立，如我國(guó)蘇州吳縣銅礦、南京棲霞山鋅相礦業(yè)等都遵循無(wú)廢料礦山的原則。同時(shí)選用尾砂充填工藝實(shí)行礦床回采或者空區(qū)處理等，實(shí)現(xiàn)廢物利用，并達(dá)到治理環(huán)境的目標(biāo)，這就是井下采礦實(shí)現(xiàn)控制環(huán)境污染問(wèn)題的總體趨勢(shì)。

2.3采礦的現(xiàn)代化與智能化發(fā)展方向

目前我國(guó)已進(jìn)入“智能化”、“數(shù)字化”的技術(shù)發(fā)展方向，有關(guān)礦井信息、井下定位與通訊、自動(dòng)化技術(shù)等也得以廣泛應(yīng)用與發(fā)展。目前，無(wú)人作業(yè)、遙控采礦等技術(shù)已經(jīng)在美國(guó)、加拿大、澳大利亞、瑞典等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始應(yīng)用。且美國(guó)已成功研發(fā)出在一定范圍內(nèi)的采礦調(diào)度系統(tǒng)，主要應(yīng)用最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、調(diào)度優(yōu)化技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制及管理的露天礦生產(chǎn)系統(tǒng)，核心為應(yīng)用全球衛(wèi)星定位（GPS）系統(tǒng)，目前已經(jīng)在工業(yè)中得以廣泛飲用，井下采礦也基本可實(shí)現(xiàn)無(wú)人采礦。如加拿大國(guó)際鎳公司，已通過(guò)利用地下定位及導(dǎo)航、地下通訊、快速處理信息與監(jiān)控系統(tǒng)等，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)井下鏟運(yùn)機(jī)、汽車、鑿巖臺(tái)車無(wú)人駕駛等技術(shù)，而作業(yè)工人僅需在地面遙控即可，能保障井下采礦作業(yè)的順利進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)地下開(kāi)采設(shè)備及整個(gè)井下開(kāi)采的遙控操作。

參考文獻(xiàn)

[1]秦豫輝、田朝暉.我國(guó)地下礦山開(kāi)采技術(shù)綜述及展望[J1.采礦技術(shù).2008（2）

[2]張明、陳允生.雅滿蘇井下礦采場(chǎng)出礦方式的技術(shù)改造l J1.現(xiàn)代礦業(yè).201 O（1 1）