我國金屬礦山采礦技術進展及趨勢綜述

扈旭

摘 要：近年來，我國在金屬礦的開采上進行了各種現代化采礦技術和工藝的全面研究。我們必須提高采礦技術水平，我國才能由礦業大國真正成為礦業強國。

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

一、我國金屬礦山采礦的發展現狀

近 20 ～30 年以來，采礦技術突飛猛進的發展，它使礦業開發的運營和投資等理念發生了巨大變化，為提高礦山效益和活力發揮了積極作用，但該模式受傳統采礦模式的影響，在我國還處于發展中，加之我國礦產資源賦存一般比較復雜，組織生產、技術管理等還比較復雜、困難，特別是安全生產問題還比較突出。經過筆者調查研究，礦山采礦公司主要存在以下幾方面問題:

( 1) 施工資質掛靠現象多，機械裝備水平普遍較差。小型施工隊伍基本都是掛靠，其工程施工技術無法到位，現場常有安全隱患，施工隊老板僅就派遣監工管理現場民工，既無專業工程技術人員，也無法進行礦山專用設備資本投資，因而一般都缺乏企業管理方法、對資源綜合利用與安全生產的考慮。

( 2) 企業安全生產主體責任落實不到位，現場采掘施工和井建作業安全管理混亂監管失控等問題。由于采礦作業是一個龐大的系統工程，其中包括的很多作業工序都必須協調和平衡，而礦山采礦生產組織作業工序之間的協調難度大，安全生產隱患多。

( 3) 采礦生產人員流動性大。礦山采礦單位盡管在用工制度上采用靈活的用工制度，如長期合同制、輪換制、短期合同制等，但有一定技能的操作工及工程技術人員流動頻繁，大部分工人為附近或邊遠貧困地區的農民工，安全和職業健康防護意識差。

( 4) 地下采礦承包商大多缺乏核心競爭力。地下采礦承包難度相比露天開采大的多，礦山采礦承包商缺少工程技術人員、先進設備和現場管理創新，僅靠低成本人力資源來盈利將會越來越舉步維艱。

( 5) 合同管理難度大。主要存在合同采礦的進場、日?？己?、結算、合同變更及退場等細節問題，業主必須有專業工程團隊來管理、指揮調度，實現。如果礦山管理機制、體制、制度不夠健全，業務部門之間沒有相互制約，合同管理將很是混亂，甚至導致行賄受賄等腐敗現象發生。

( 6) 超強度、超負荷生產嚴重。由于礦山采礦是計量結算，井下工人超強度、超負荷生產是普遍存在現象，井下生產交叉影響大，人員、設備、作業點多，潛伏著諸多不安全因素。

二、當前采用的主要采礦技術

（1）陡幫的開采。這種開采技術在初期時的剝離量比較小，基建的工程量也比較少，最終邊坡的暴露時間以及建設周期都十分短。所以，很早以前我國就將陡幫的開采納入到國家科技攻關項目中，在露天礦中進行了大規模工業試驗的開展，這給大中型露天礦技術的新建、改造以及擴建提供了相關的實踐經驗。

（2）鏟運機和松土機所進行的露天開采。這種開采技術主要適用于對鋁土礦進行開采，其主要技術特點為采用松土機對礦巖進行松散和破碎，從而來代替鑿巖爆破方式，而鏟運機則主要進行運輸、裝載、卸載。這種采礦工藝十分簡單，能夠實現一機多用的效果，通過進行分層鏟裝來實現分層排土、分層開采，最終達到排土和復墾一體化的效果。

（3）間斷和連續相結合的開采技術。這種采礦技術是指在工作面上用電鏟對礦石加以裝載，經過破碎機破碎和汽車運輸以后，將礦石通過膠帶運輸機運出采場。這種采礦工藝能夠使得膠帶機和汽車的優點得到充分發揮，使用于開采那些深凹的露天礦。

（4）地下金屬采礦的連續化。連續開采地下金屬礦山主要是指：連續回采礦房、連續開采礦體（床）、連續運送礦石以及連續的全工藝過程。也就是說在開采的過程中實現一步到位；在回采的過程中實現出礦、落礦、搬運礦石工藝的連續性作業；實現井下礦石的運輸、轉載、提升等環節的連續化；落礦、掘進、運搬、出礦、運輸等工藝過程連續化。

（5）無底柱的分段崩落方法。我國當前的無底柱分段崩落采礦技術面臨著怎樣對結構參數進行加大和優化的問題。優化結構參數的主要方向為使得進路間距不斷增大。通過進路間距的增大能夠實現采掘工程量的大幅減少，此外還能使得一次崩礦量增大，從而使得采礦強度得以增加，降低礦石的成本，大大提高礦山經濟和社會效益。

（6）自然崩落的技術和方法。自然崩落的技術和方法主要是指通過巖石自然應力的應用實現落礦的技術，其具有采礦成本低、生產能力大等方面的優點，尤其適用于那些礦化均勻、礦體厚大、易于自然崩落的礦床開采過程。

三、我國地下金屬礦山采掘技術的發展現狀

空場采礦法，充填采礦法和崩落采礦法是現階段主要的地下金屬礦山采掘方法。崩落采礦法是地下鐵礦的主要采掘方法，充填采礦法和空場采礦法是黃金礦山的主要采掘方法，以下是介紹了幾種主要的金屬礦山的采掘方法：深孔，階段出礦，空場，大孔和大采場是如今地下空場采礦法的主要的發展特點，地下空場采礦法提高了地下金屬礦山的采掘效率，減少了地下金屬礦山的采掘成本；崩落采礦法這種金屬礦山采掘方法是十分安全的，而且這種采掘的采掘效率非常的高；設備大型化和各工序實現機械化是充填采礦法的主要的發展特點，充填采礦法這種采掘方法不僅安全，采掘成本低而且采掘的效率較高；原地溶浸采礦法，原地溶浸采礦是把冶，采和選這三個技術結合在一起的一種開采工藝，原地溶浸采礦法的特點是可以直接從地下提取金屬。

四、我國地下金屬礦山采掘技術的發展趨勢

（1）深井開采。隨著淺部資源的逐漸消耗和枯竭，我國已開始向地下深部獲取資源，預計在今后10～20 a內，我國礦山將進入1000～2000 m深度開采。20世紀60～70年代建設的部分礦山相繼進入深部開采，一些新建礦山采礦深度也很大。

（2）大型極深露天礦采礦技術。目前，我國已有部分礦山進入大型極深露天礦山開采。隨著開采深度的增加，采場空間作業尺寸逐漸縮小，開拓運輸和新水平準備困難增加，采礦強度降低，運輸距離增長，重車上坡長距離運行，設備效率降低，生產能力下降。目前我國已形成了較為成熟的系統研究方法，初步形成了大型極深露天礦開采的工藝、設備配套工藝、爆破控制技術、防災變控制和環境控制等。

（3）露天礦境界外駐留礦開采技術。我國許多大型冶金露天礦山逐漸步入晚期開采，但由于受技術經濟條件約束，露天礦境界外遺留大量礦產資源。如果擴大境界，可能造成礦山經濟指標的惡化，并且征用大量土地，破壞生態環境。這些儲量已無法通過擴大露天境界回收。為了減少損失我國已通過對蝕變巖型礦巖特性的研究，采用灰色系統方法選擇采礦方法，控制了復雜條件下的采場頂板；運用聲發射與地壓、位移監測相結合的方法，掌握非煤礦山礦巖體的地壓活動特征。初步形成了駐留礦體開采與原開采的耦合方法、礦山開采對礦巖層損傷的數值分析方法、頂板巖層變形監測措施、巖層變形監測及預報方法、低擾動爆破技術等。

（4）復雜富水礦床開采技術。今后應在復雜水體礦床安全高效采礦方法、全尾砂濃縮充填材料、工藝設備及自控技術研究以及水患和地壓突變規律及監測預報控制技術方面開展研究工作。特別是復雜水體礦床突水機理及防治技術，井下充填的新型廉價尾砂膠結材料，微細粒尾砂高效濃縮泵送充填及自控技術，巖層變形—應力—滲流三場耦合分析技術，低能耗沉密脫水臥式倉造漿工藝與技術方面重點開展研究工作。

（5）復雜難采地下殘留礦體開采技術。我國地下金屬礦山長時間的開采，由于當時技術水平的制約以及亂采亂挖的影響，采區內仍殘留有大量的礦石資源。這些殘留礦石資源回采技術復雜，安全條件差，遺留的大量空區和礦柱長期不能得到有效處理?；厥者@些殘留資源的主要難點是復雜空區殘留資源探測技術、大參數大步距整體崩落技術、殘留資源開采條件再造技術、復雜充填體下礦柱回收技術以及復雜殘留礦體安全回采監測預警等技術。這些技術難題的解決，必將對提高礦產資源利用水平、推進我國采礦技術進步具有重要意義。

（6）無人采礦、自動采礦、數字礦山。隨著無人采礦技術、可視化技術、3S(RS，GPS，GIS)技術和虛擬現實技術的發展，系統數字化勢如破竹，把礦山及其他相關信息、計算技術和工業控制技術進行整合，優化設計礦床開采方案、合理配置資源、最佳控制工藝及其支撐系統，已成為全面、動態、準確地掌握我國礦產資源的存量及變化、進而科學合理地開發利用和保護資源、實現礦產資源可持續發展提供手段。

（7）無廢開采。無廢開采與可持續發展有著密不可分的關系。一方面在礦區開發和發展過程中往往聚集和形成了相當數量人口的社區或一定規模的城市，其環境保護有著重要的意義；另一方面，如果忽視無廢開采，不注重環境與資源的利用和保護，過早地開采完資源，勢必會對礦山與國民經濟造成很大的損失。所以，必須從長遠的眼光來規劃礦山的開采，確保礦山長期可持續發展。

結束語：

隨著世界經濟水平的提高和科學技術的發展，智能化，信息化，自動化和高效化金屬礦山的采掘設備，環?；秃侠砘饘俳饘俚V山已經成為我國地下金屬礦山采掘技術的發展趨勢。

參考文獻：

[1] 吳愛祥，王洪江，楊保華，尹升華．溶浸采礦技術的進展與展望[J]．采礦技術，2006，6(3)：39—48．

[2] 古德生，李夕兵．現代金屬礦床開采科學技術[M]．北京：冶金工業出版社，2006．

[3]孫豁然，周偉，劉煒.我國金屬礦采礦技術回顧與展望[J].金屬礦山，2003（10）.