摘 要：金屬礦山井下采礦工作主要是持續(xù)采礦技術(shù)。中國(guó)在金屬礦山井下持續(xù)采礦方面已經(jīng)幾乎達(dá)到和處在全球先進(jìn)水平，初步實(shí)現(xiàn)了井下操作的智能化、機(jī)械化、持續(xù)化。文章介紹了金屬礦山井下采礦的現(xiàn)狀，然后詳細(xì)闡述了常見(jiàn)的金屬礦山井下采礦方法，并制定出了科學(xué)的管理策略，以期可以為業(yè)界帶來(lái)一定借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：金屬礦山;井下開(kāi)采;采礦方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TD853 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）07-0149-02

0 引言

金屬礦山是人民生存及發(fā)展期間比較重要的部分，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)表明，金屬礦山在礦產(chǎn)資源方面占有較大比重，促使我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，對(duì)資源需求量日益增加，所以，國(guó)家在開(kāi)采金屬礦產(chǎn)時(shí)，采礦力度很大，如此就對(duì)金屬礦山采礦技術(shù)提出了較高要求。

1 金屬礦山采礦現(xiàn)狀

21世紀(jì)背景下，隨著科技水平的不斷提高，在井下連續(xù)采礦技術(shù)探究方面獲取了顯著成果，多項(xiàng)井下連續(xù)采礦方法已經(jīng)用于金屬礦山內(nèi)。與世界先進(jìn)國(guó)家比較，依舊有明顯差別。當(dāng)前，金屬礦山采礦過(guò)程還有許多問(wèn)題急需處理，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1優(yōu)質(zhì)礦源較少

當(dāng)前，針對(duì)國(guó)家金屬礦山采礦的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)資源較為豐富的金屬礦源很少，而且中型金屬礦在國(guó)家礦產(chǎn)資源方面占有的比重很大，小型金屬礦源總量很多，而比較大型的金屬礦源總量很少，很多礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)一般只重視本身在采礦期間可以獲得的利潤(rùn)，這種情況的出現(xiàn)，極易導(dǎo)致國(guó)家礦產(chǎn)資源耗費(fèi)，而且導(dǎo)致資源能源消耗情況比較明顯。

1.2采礦技術(shù)不先進(jìn)

中國(guó)地域十分遼闊，各個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r都不一樣，而且在經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，其外界條件有明顯差別，在礦業(yè)發(fā)展期間，也有明顯不同。礦產(chǎn)資源較為豐富的地區(qū)，采礦技術(shù)較為成熟。據(jù)了解，在我國(guó)偏遠(yuǎn)區(qū)域采礦技術(shù)不先進(jìn)，而這些區(qū)域采礦過(guò)程成本較高，且效率偏低，礦產(chǎn)單位在該階段可以獲取的利潤(rùn)很少。

1.3對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重破壞

在地下采礦時(shí)，其操作不合理或是受外界環(huán)境干擾易引起坍塌問(wèn)題，而且還會(huì)導(dǎo)致地形變化，造成礦山在繼續(xù)開(kāi)采時(shí)產(chǎn)生礦山資源耗費(fèi)問(wèn)題。環(huán)境污染容度存在一定界限，于金屬礦山采礦期間，若對(duì)其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的規(guī)律無(wú)法提供較大的支撐，將會(huì)使之受到嚴(yán)重影響，期間會(huì)產(chǎn)生較大的大自然反噬現(xiàn)象，對(duì)于社會(huì)的發(fā)展造成阻礙。

2常見(jiàn)的金屬礦山井下采礦方法

采礦方法主要指怎樣采取安全、經(jīng)濟(jì)的方式將處在礦塊、礦柱和礦房中的礦石開(kāi)挖出來(lái)的手段，主要涉及對(duì)礦塊的采準(zhǔn)切割、礦石回采和對(duì)采礦區(qū)的處置等方方面面的工作。根據(jù)回采礦石過(guò)程對(duì)采場(chǎng)地壓的控制方法差異，金屬和非金屬礦山井下采礦方式主要包含以下幾種。

2.1充填開(kāi)采

在金屬礦山采礦持續(xù)進(jìn)行的基礎(chǔ)上，原來(lái)采空區(qū)將極易產(chǎn)生圍巖崩落情況。對(duì)此，要求采取充填法把填充料充進(jìn)采空區(qū)，用作支持采空區(qū)避免出現(xiàn)崩落。其是保證礦山安全順利工作的關(guān)鍵舉措。在開(kāi)挖稀缺礦體，但圍巖并不可靠的礦山時(shí)，充填開(kāi)采是一種較好的方法。充填開(kāi)采一般用在開(kāi)采條件很復(fù)雜的地方，如容易受到交通、火災(zāi)以及水源干擾的狀態(tài)下，都能夠采取這種方法。充填開(kāi)采可以大幅度提高金屬礦山井下采礦的安全性，另外這種采礦方法針對(duì)環(huán)境污染很小。按照填充料和填充料運(yùn)輸方式差異，通常把充填開(kāi)采分成三種形式。第一種形式是干式充填，是指把砂石材料通過(guò)風(fēng)力運(yùn)送或者機(jī)械運(yùn)送帶形式送進(jìn)礦區(qū)，該種方法常用在不發(fā)達(dá)地區(qū)。但是，在開(kāi)采技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)的如今，這種開(kāi)采方法顯得比較落后且非常復(fù)雜，操作成本很高，促使人們?cè)诮鼛啄暌呀?jīng)不再選擇這種方法。第二種形式是水力充填，是指把水和填充料充分拌合制成沙漿，然后用泵壓把砂漿填充料送進(jìn)采空區(qū)，在填充料固結(jié)后就能夠給采空區(qū)提供比較堅(jiān)硬的載體。第三種形式是膠結(jié)充填，指把水泥、石灰、砂子以及碎石混合在一起，然后用管道把混合物送進(jìn)采空區(qū)。膠結(jié)充填不但流程簡(jiǎn)便，而且工作迅速，因此是當(dāng)前礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)最常使用的方法。

2.2空?qǐng)鲩_(kāi)采

空?qǐng)鲩_(kāi)采方法指回采時(shí)，把采場(chǎng)分成兩部分逐一開(kāi)采。先采礦的部分是礦房，另外一個(gè)部分是礦柱。該種開(kāi)采方法按照礦塊、礦壁的構(gòu)造差別和回采操作的特征，能夠分成房柱開(kāi)采、階段性開(kāi)采、全面開(kāi)采。這種開(kāi)采方法最大的特征就是回采礦房存在的空?qǐng)霾](méi)有及時(shí)處置，而是利用這個(gè)空?qǐng)稣归_(kāi)出礦、回采作業(yè)。在完成礦房開(kāi)采后，按照礦房的采礦順序，在空?qǐng)稣归_(kāi)礦柱回采作業(yè)?？?qǐng)龅V柱的布置形式和是否留設(shè)礦柱要按照礦巖性質(zhì)與采礦形式?jīng)Q定。通常情況下，這種開(kāi)采方法只可以作用在圍巖和礦石比較穩(wěn)定的環(huán)境下，這種采礦方法允許開(kāi)采區(qū)在特殊時(shí)間內(nèi)大面積暴露。值得注意的是，由于這種開(kāi)采方法存在一定的危險(xiǎn)性，所以安全處理要引起高度重視。首先，加強(qiáng)頂板控制。對(duì)開(kāi)采中產(chǎn)生的頂板、圍巖、空間檢測(cè)和觀(guān)察，掌握以上內(nèi)容的移動(dòng)、變形規(guī)律與變化狀況，便于在產(chǎn)生冒落前就提出科學(xué)的應(yīng)對(duì)預(yù)防措施，保證開(kāi)采作業(yè)人員和設(shè)施安全[1]。其次，按照監(jiān)測(cè)信息、巖石力學(xué)、礦體地質(zhì)選擇爆破形式、回采順序減小冒落危害。另外，還要按照礦石品位大小、破碎帶部位、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、采場(chǎng)面積和結(jié)構(gòu)選取科學(xué)的巖柱和礦柱管理，以及地壓與頂板維護(hù)。最后，回采礦房時(shí)，禁止損壞頂板。在采取深孔爆破時(shí)，需要嚴(yán)格把控炮眼深度、方位，不能穿過(guò)暫不回采的礦柱。實(shí)際上，我國(guó)在常年發(fā)展過(guò)程早就可以熟練使用這種方法，我國(guó)對(duì)這種方法的理解和使用能力已十分成熟，因此具有比較大的使用范圍。

2.3深井開(kāi)采法

在國(guó)內(nèi)淺層金屬礦山資源持續(xù)削減的狀態(tài)下，人們將在這種情況下逐步把金屬開(kāi)采方向瞄向大地深處的部位。而在國(guó)內(nèi)礦山開(kāi)采處理環(huán)節(jié)，一般會(huì)把深度處在1000m以上的礦山稱(chēng)作深井。于金屬礦山井下采礦環(huán)節(jié)，其深井采礦是較為關(guān)鍵的部分，其采礦工作在實(shí)際開(kāi)展中也有很大的難度，而且采礦時(shí)也比較困難，主要是因?yàn)檫@些礦山在正式開(kāi)采時(shí)采礦難度很高，而且作業(yè)順序也比較復(fù)雜。而且，深井采礦時(shí)，在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程既要充分處理礦井高溫與高地壓等方面出現(xiàn)的問(wèn)題，還要保證在礦山開(kāi)采時(shí)嚴(yán)格控制開(kāi)采場(chǎng)地地壓和運(yùn)輸問(wèn)題等情況的出現(xiàn)。

2.4崩落開(kāi)采

該種開(kāi)采方法的使用旨在嚴(yán)格管理地壓。采取多種多樣的方法使圍巖崩落充填采空區(qū)，該種采礦方法大都用在礦體圍巖不穩(wěn)固、地面狀態(tài)比較穩(wěn)定的狀態(tài)下[2]。值得注意的是，在采取這種方案與開(kāi)采方法前，需要制定規(guī)范詳細(xì)的計(jì)劃，在具體操作中，必須嚴(yán)格根據(jù)預(yù)期規(guī)劃步驟處理，防止出現(xiàn)安全事故。在圍巖崩落后，應(yīng)當(dāng)立即運(yùn)輸?shù)V石，把廢石填滿(mǎn)采空區(qū)。最后圍巖支護(hù)操作也要引起高度重視，如此方可保證金屬礦山采礦的正常開(kāi)展。

另外，還有很多開(kāi)采方法，比如留礦開(kāi)采法等均是相對(duì)而言技術(shù)指標(biāo)較為顯著，收益很高的開(kāi)采方法。在選取開(kāi)采方法之前，開(kāi)采方應(yīng)當(dāng)提前詳細(xì)調(diào)研開(kāi)采技術(shù)條件與地質(zhì)環(huán)境，便于采取最恰當(dāng)?shù)牟傻V方法展開(kāi)礦山開(kāi)采，提升礦山回采效率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

3 金屬礦山井下采礦管理策略

礦山開(kāi)采形式包括露天開(kāi)采與井下開(kāi)采兩類(lèi)。井下開(kāi)采是經(jīng)過(guò)礦床的拓展、礦塊的采準(zhǔn)、切割與回采四個(gè)順序把礦石從井下采集出來(lái)的過(guò)程。近些年，我國(guó)井下采礦的金屬礦山不斷增加，井下開(kāi)采的每個(gè)工序大致實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械化操作替代人工操作，開(kāi)采智能化水平明顯提升。

由此，在金屬礦山井下采礦管理過(guò)程中，首先，在開(kāi)采時(shí)應(yīng)當(dāng)把采場(chǎng)作為其主要內(nèi)容進(jìn)行處理，為了可以有效提高采礦效率，就必須科學(xué)借鑒我國(guó)最先進(jìn)的科技和經(jīng)驗(yàn)，而且，還要嚴(yán)格遵循相關(guān)工作步驟。其次，應(yīng)當(dāng)把策劃的采礦回收率和開(kāi)采貧化率作為核心依據(jù)，而且還要科學(xué)分配采場(chǎng)的策劃內(nèi)容，科學(xué)劃分相應(yīng)的格局，按照安全法規(guī)要求進(jìn)行必要的處理[3]。最后，在采場(chǎng)的策劃設(shè)計(jì)過(guò)程中，具體實(shí)施以前應(yīng)當(dāng)全面采集礦產(chǎn)信息，主要涉及礦體賦存條件、工程地質(zhì)條件和施工條件等，而且采集到的相關(guān)內(nèi)容要求進(jìn)行仔細(xì)審核與內(nèi)容確定以后，才可以進(jìn)行充分使用處理，采場(chǎng)在規(guī)劃處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等要求相一致。

金屬礦山井下開(kāi)采管理階段，工作人員是非常關(guān)鍵的組成部分，在后續(xù)管理時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)量與地質(zhì)勘察等負(fù)起責(zé)任的員工組織專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)，而且使之可以在這項(xiàng)工作中更為深入的了解作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并且對(duì)開(kāi)采數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性可以提供保證，促使開(kāi)采質(zhì)量得到提升。此外，在開(kāi)采指導(dǎo)過(guò)程中，其指令和工作分配所涉及的內(nèi)容可以達(dá)到更為精準(zhǔn)的程度。而且礦體條件產(chǎn)生變動(dòng)時(shí)，有利于工作人員及時(shí)找到問(wèn)題，使得相關(guān)部門(mén)可以及時(shí)解決，讓工作得以順利開(kāi)展。

4 金屬礦山井下采礦今后的發(fā)展

國(guó)內(nèi)的金屬礦山井下采礦方法與原來(lái)相比盡管有了明顯的進(jìn)步，但要趕上且超過(guò)全球先進(jìn)水平還有很長(zhǎng)的路要走，井下金屬礦山開(kāi)采的大型化、信息化、持續(xù)化會(huì)是今后發(fā)展的重要趨勢(shì)[4]。在采礦技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)上要兼顧社會(huì)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)利益，研究并使用適合井下金屬礦山持續(xù)采礦的工藝，讓礦山采礦和周?chē)鷳B(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)。相關(guān)部分還要安排專(zhuān)家仔細(xì)探究礦、巖應(yīng)力，提高圍巖的穩(wěn)固性，由此提升井下采礦的安全性。同時(shí)還需加強(qiáng)對(duì)充填采礦工藝的推廣力度，而且堅(jiān)持向建設(shè)綠色礦山的趨勢(shì)發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

金屬礦山井下開(kāi)采資源本身就是非常關(guān)鍵的資源，金屬礦山資源對(duì)國(guó)家發(fā)展有較大作用，而且金屬礦山資源還可以滿(mǎn)足人類(lèi)發(fā)展階段的基礎(chǔ)需求。此外，我國(guó)目前的金屬礦山采礦工作也逐步朝著大型化與智能化等趨勢(shì)演變，開(kāi)采技術(shù)在實(shí)際使用時(shí)，也有連續(xù)化和半連續(xù)化等特點(diǎn)。在電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，對(duì)礦山管理和生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化，也是使得金屬礦山資源獲得充分使用的基本形式，在時(shí)間推移的同時(shí)，促使金屬采礦技術(shù)更為成熟，進(jìn)而使得開(kāi)采效率不斷提高，讓國(guó)家獲得進(jìn)步及發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮華.礦山井下開(kāi)采采礦方法分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（4）：92.

[2] 李建國(guó).金屬礦山井下開(kāi)采采礦技術(shù)[J].世界有色金屬，2018（5）：81-82.

[3] 宋金國(guó).金屬礦山井下開(kāi)采采礦方法分析[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2018（4）：207+210.

[4] 王洪喜.金屬礦山井下開(kāi)采采礦方法分析[J].世界有色金屬，2017（2）：143-144.

收稿日期：2020-02-26

作者簡(jiǎn)介：陳旭（1989—），男，河南安陽(yáng)人，大專(zhuān)，工程師，研究方向：采礦工程。