井下采礦技術(shù)及井下采礦發(fā)展趨勢分析

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摘要：我國礦產(chǎn)資源較為豐富，其中金礦作為一種經(jīng)濟(jì)價值高的自然資源非常珍貴，對其進(jìn)行合理合法的開采有助于促進(jìn)國家發(fā)展，但是自然資源畢竟有限，開采過程也具有一定的難度和危險性，為了保證國家對金礦資源的需求，采礦企業(yè)必須不斷提升開采技術(shù)，充分了解金礦山體地理環(huán)境，采礦條件的基礎(chǔ)上選擇合適的開采設(shè)備和技術(shù)深入開發(fā)地表以下的礦產(chǎn)資源，使得采礦質(zhì)量、生產(chǎn)力、安全性能和經(jīng)濟(jì)效益都大大提高，從根本上提高金礦資源的開采率。而井下采礦技術(shù)作為成敗的關(guān)鍵因素成為了本文的研究重點，并且本文還將探討井下采礦的發(fā)展趨勢，希望能有助于提高采礦量，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：井下；采礦技術(shù)；發(fā)展趨勢

我國是一個礦產(chǎn)資源相對豐富的國家，也是一個發(fā)展中國家，但是許多礦山地域地理氣候特征不一，面對較高的金礦需求，如果僅以小礦井小規(guī)模方式開采，產(chǎn)量將難以保證，而且由于技術(shù)和管理原因，過度開采現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，開采過程中帶來的環(huán)境污染等負(fù)面因素也不可小覷，將嚴(yán)重威脅人類社會的和諧與穩(wěn)定發(fā)展。面對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用中存在諸多的問題，采礦企業(yè)開始注重資源的節(jié)約與環(huán)境的保護(hù)，對安全、技術(shù)、質(zhì)量的要求也在不斷提高，井下采礦技術(shù)也進(jìn)行了改進(jìn)和完善，在對不同的礦山進(jìn)行開采時，結(jié)合地形、氣候、環(huán)境，礦井的形狀、深度等，在遵循安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等原則的基礎(chǔ)上選擇或組合最佳的開采方式來更好地挖掘金礦價值，并使我國的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用朝可持續(xù)發(fā)展方向靠近。

1井下采礦概述

（1）井下采礦特點。①開采環(huán)境復(fù)雜。我國幅員遼闊，不同地區(qū)的礦山開采環(huán)境差異性較為明顯，例如地質(zhì)條件、氣候條件、礦產(chǎn)量、礦源分布等，即便同一地區(qū)不同地塊礦產(chǎn)賦存也很復(fù)雜，而且受限于當(dāng)?shù)氐某鞘幸?guī)劃和開發(fā)計劃等政府監(jiān)管原因，井下開采作業(yè)需要考慮眾多的內(nèi)在和外在因素，在遵循基本行業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)上才能安全、高效地進(jìn)行[1]。②開采技術(shù)復(fù)雜。井下開采過程中除了要挖掘金礦，還要考慮其輸出和采礦人員的安全、設(shè)備的工作狀態(tài)，因此整個技術(shù)操作流程包括回采、掘進(jìn)、排風(fēng)、排水、供電、運輸、提升等多道程序，由此建立的完整的開采技術(shù)體系才能發(fā)揮協(xié)同作用，而由于各工藝的復(fù)雜性，要充分考慮設(shè)備類型、開采技術(shù)以及安全管理的影響，制定科學(xué)合理的開采施工方案，采取更為有效的技術(shù)管理措施，促使整個開采順利進(jìn)行，從而提高效率。（2）采礦技術(shù)選擇原則。①安全第一原則。井下采礦與露天采礦相比由于作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜不明，安全隱患較多，因而存在更大的風(fēng)險性，對作業(yè)人員的安全防護(hù)意識要求更高，在技術(shù)的選擇上也要考慮盡量避免引起安全事故，例如采用崩落采礦法很有可能會引起地表塌陷，在廢石區(qū)與采空區(qū)容易產(chǎn)生泥石流現(xiàn)象，這些都是井下采礦時需要重點、妥善處理的問題，確保采礦技術(shù)、采礦設(shè)備的安全性。②生態(tài)環(huán)保原則。當(dāng)前人們的環(huán)保意識非常高，各行業(yè)的也建立了新的綠色施工標(biāo)準(zhǔn)，而在井下開采過程中設(shè)備運行會排放廢氣，還會產(chǎn)生粉塵、廢氣渣石、生活垃圾等，這些污染物會嚴(yán)重破壞礦上整體及其周圍的生態(tài)環(huán)境，此外雖然我國金礦儲存量豐富，但不合理的開采會降低其利用率，造成資源浪費，因此在制定井下開采技術(shù)方案時要考慮降低廢棄料量，提高資源的利用率，保證開采效率，使得采礦行業(yè)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)同步友好進(jìn)行。③技術(shù)可靠原則。技術(shù)更新具有快速化、現(xiàn)代化的特征，而井下作業(yè)復(fù)雜多變，因此金礦井下采礦要以高效生產(chǎn)力為指導(dǎo)方向，并結(jié)合可持續(xù)發(fā)展理念來創(chuàng)新開采技術(shù)，盡量采用強(qiáng)度大、損害小的采礦技術(shù)來保障生產(chǎn)力，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，此外為了保證生產(chǎn)效率和安全，需要提高井下開采的自動化操作水平，并輔助遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，從而為井下采礦提供可靠的技術(shù)保障，以此來全面發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

2井下采礦技術(shù)介紹

（1）空場采礦法。空場法是指回采以后采場暴露不作處理，適用于礦體上盤圍巖中等穩(wěn)固以上礦山，其中又可細(xì)分為多種方式，一是全面采礦法，適宜開采傾斜薄礦體及極薄礦體，需要在采礦現(xiàn)場設(shè)定礦柱當(dāng)作支撐來減少礦石貧化率，產(chǎn)量和質(zhì)量難以保證，但是以人工操作為主，采礦便利，分采分運，二是留礦采礦法，主要應(yīng)用于二次回采過程中，在全面采礦法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了技術(shù)改良，施工操作變得復(fù)雜，工作強(qiáng)度高，但是可有效減少金礦采礦不必要的損失，為了彌補其在安全性上的缺失，留礦全面組合采礦法結(jié)合了兩種方式的優(yōu)點，采用人工混凝土柱方式當(dāng)作支撐，降低了損耗率，也保證了開采安全，具體應(yīng)用時要根據(jù)實際情況合理選擇。（2）填充采礦法。填充采礦法在我國的金屬礦山具體開采實踐中利用也較為廣泛，一般是在回采結(jié)束后，在采空區(qū)域內(nèi)利用廢石或者尾砂進(jìn)行回填施工，其中削壁充填采礦法操作強(qiáng)度較大、操作繁瑣，但是采礦效率高、廢石利用率高，而向上分層干式充填采礦法多應(yīng)用在采礦厚度超過80cm的礦體中，這兩種采礦方式都需要建設(shè)充填系統(tǒng)和管道系統(tǒng)，建設(shè)成本和維護(hù)成本較高，比較適用于金礦質(zhì)量好且產(chǎn)量豐富，能創(chuàng)造較大經(jīng)濟(jì)效益的礦體[2]。充填采礦是國家鼓勵使用的環(huán)保型采礦技術(shù)，對土地和地表水體起到很好的保護(hù)作用，而且一直在進(jìn)行研究創(chuàng)新，目前開發(fā)應(yīng)用了高水全尾砂速凝固化膠結(jié)充填和高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填新工藝，極大地提高了礦山開采的有效性和安全性。（3）崩落采礦法。該方式廣泛運用于金礦井下采礦中，特別對厚大礦體的開采效果更加顯著，主要是在回采結(jié)束后，利用崩落的圍巖填充采場，降低對采礦的影響，適宜開采急傾斜的任意工業(yè)厚度礦體。根據(jù)落礦的不同，可以利用側(cè)向崩礦法或者無二次破碎法實施采礦工作，還可以由上至下分層崩落、由高至低有底柱分段崩落、無底柱分段崩落，其中無底柱分段崩落技術(shù)的機(jī)械化水平更高，無需進(jìn)行底柱設(shè)計，資源浪費較少因而更受歡迎。但崩落法也有安全隱患，由于采空區(qū)大，暴露時間長，地表容易塌陷，對采場周圍的安全防護(hù)要求較高，布置也要合理，還要進(jìn)行嚴(yán)格的安全管理。

3井下采礦的發(fā)展趨勢

（1）井下采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢。鑒于現(xiàn)今社會面臨著嚴(yán)重的資源短缺、環(huán)境污染等問題，當(dāng)今時代對于采礦技術(shù)有著綠色化、低碳化、高科技化的要求，而且現(xiàn)代礦產(chǎn)事業(yè)強(qiáng)調(diào)高效化、可持續(xù)化的發(fā)展，因此井下采礦技術(shù)要向著更深層、更安全、更環(huán)保的方向積極發(fā)展：①深部開采發(fā)展。隨著我國的發(fā)展，礦山資源需求缺口不斷擴(kuò)大，礦體表層資源開發(fā)以及不能滿足當(dāng)下的社會供應(yīng)需求，為了更好地對礦山內(nèi)部資源進(jìn)行合理開發(fā)，礦業(yè)企業(yè)需要不斷提高技術(shù)水平。而深部開采面臨著壓力高、溫度高、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等因素，開采難度更大，需要在提升、排水、支護(hù)等技術(shù)的實施上進(jìn)行深入研究，使未來的采礦技術(shù)適應(yīng)深部環(huán)境。②深海采礦技術(shù)發(fā)展。我國的海洋面積較大，但深海礦井開采處于初級階段，受海洋環(huán)境影響，在有限的技術(shù)水平下海底資源還存在很大的開采空間，因此深海采礦技術(shù)是我國金屬礦產(chǎn)開采需重點研究的技術(shù)，需要在采礦船的定位、深海礦物的采集、海底礦物運輸和礦物提升等關(guān)鍵環(huán)節(jié)來提高技術(shù)水平，建設(shè)完善的深海礦產(chǎn)開采系統(tǒng)，使深海資源安全高效開采成為可能。③綠色開采技術(shù)發(fā)展。綠色化的采礦工藝符合我國對于工業(yè)發(fā)展的要求，而無廢開采技術(shù)是金礦井下采礦響應(yīng)高效、綠色、環(huán)保、低碳發(fā)展理念的重要體現(xiàn)，滿足了采礦綠色生產(chǎn)的要求，成為了金礦開采的主要發(fā)展方向。地下采礦過程的綠色化有助于改進(jìn)采礦技術(shù)和規(guī)范采礦作業(yè)，使未來的礦山開采實現(xiàn)廢物利用、資源與環(huán)境治理多重功效。④智能信息化技術(shù)發(fā)展。信息智能化主要是指在采礦工藝、生產(chǎn)調(diào)度、無人采礦系統(tǒng)等各個方面將當(dāng)前的先進(jìn)新型技術(shù)與井下采礦技術(shù)體系相結(jié)合，進(jìn)行技術(shù)和工藝上的改革與創(chuàng)新發(fā)展，使未來的采礦事業(yè)呈現(xiàn)信息化、自動化、產(chǎn)業(yè)化高能生產(chǎn)形式。（2）井下采礦設(shè)備的發(fā)展趨勢。井下開采技術(shù)需要借助設(shè)備來實現(xiàn)，因此在改進(jìn)技術(shù)的同時也要不斷升級設(shè)備，完善其功能性，使之向數(shù)字化、智能化、精密化及生態(tài)化方向不斷發(fā)展，這樣才能有效提高井下開采效率，為開采作業(yè)提供良好的基礎(chǔ)保障。因此可從幾下幾方面來發(fā)展采礦設(shè)備：①積極融入自動化技術(shù)。當(dāng)前的采礦作業(yè)機(jī)械設(shè)備越來越大型化、規(guī)?；瑸榱耸乖O(shè)備能高效運轉(zhuǎn)，通過微機(jī)自動控制技術(shù)可實現(xiàn)大型鏟運機(jī)等機(jī)械設(shè)備與自動化控制技術(shù)的有效結(jié)合，進(jìn)一步提升開采過程的科技水平，以此減少人力投入，同時也避免了因為人為失誤、不規(guī)范的行為活動造成的不良影響，此外鑒于自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，開采作業(yè)可以深入人力不可達(dá)到之處，并且提高了設(shè)備的反應(yīng)速度和產(chǎn)能水平，更為礦山企業(yè)的優(yōu)化管理創(chuàng)造了條件，提高了企業(yè)的發(fā)展實力[3]。②應(yīng)用立體化安全監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)。井下采礦需要在完善的管理體系下監(jiān)督執(zhí)行才能最大化保持效率和安全，因此要基于礦山開采與經(jīng)營活動現(xiàn)狀開展技術(shù)管理和安全管理工作，保證安全監(jiān)控和預(yù)警工作的有效性，而強(qiáng)化礦山安全監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，形成完善的技術(shù)管理網(wǎng)絡(luò)，促使管理人員可以對開采活動進(jìn)行實時、全面的監(jiān)測，對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)管，對各項安全指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)化管理，對各類礦山開采資源進(jìn)行合理的配置，并且還能及時獲知危險預(yù)警，快速啟動應(yīng)急處理機(jī)制，降低安全事故損傷，從而提高采礦管理與經(jīng)營水平。

4結(jié)語

綜上所述，鑒于井下采礦在我國的重要地位，面對其開采過程中的各種問題，只有合理選擇采礦技術(shù)，提高企業(yè)的采礦水平，才能在保證安全的前提下切實提升金礦采礦效率，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。此外為了使金礦井下采礦更為深入、安全高效，在這個交替更新的時代，井下采礦技術(shù)要緊跟時展，致力于新技術(shù)、新設(shè)備的研究與開發(fā)，不斷提高井下采礦技術(shù)的整體水平，朝著可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)不斷前進(jìn)，促使采礦業(yè)更好地滿足現(xiàn)代市場發(fā)展需求，為企業(yè)健康穩(wěn)定的發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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作者：劉振 單位：山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司三山島金礦