礦山井下開采采礦方法分析

摘 要：當前，我國經濟正在從高速度增長轉向高質量增長，而采礦工程技術也在不斷發展、創新。為提高回產率，降低生產成本，提升企業經濟效益，礦山企業應當在井下開采作業中積極采用新技術。本文將分析礦山井下開采采礦方法。

關鍵詞：礦山;井下開采;采礦方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.080

改革開放以來，我國礦業生產經歷了世所罕見的飛速發展?！?995年，國內礦產資源開采總量達到40.85億噸，2001年達到44億噸，2014年達到110.82億噸[1]。盡管近年來宏觀經濟出現了一些波折，一些礦業企業出現生產經營上的暫時困難，但我國積極推進供給側結構性改革，市場供求關系明顯改善，國內市場對礦產資源的需求穩定增長，礦產品價格已進入上行通道。在這樣的大背景下，礦業企業應當以安全與高效為目標，從實際情況出發，研究采礦技術，選擇合理的采礦方法與采礦工藝，以提升井下開采的經濟效益、社會效益與環境效益。

1 礦山開采存在的問題

（1）優質礦源日益減少。由于我國礦業生產歷史悠久，加之開采的規模大、范圍廣，國內大型優質富礦礦山基本被采盡?，F在國內已經找不到資源豐富的大型礦山，剩下的只有數量多、品位低（鐵礦原礦品位已經低于30%）、地理位置分散的小型金屬礦產[2]。礦山屬于不可再生資源，因此優質礦源減少的趨勢將一直持續下去。而礦業生產的難度也將隨之增大，資金投入與技術投入亦水漲船高。

（2）采礦技術落后。雖然近些年來，國有大型礦山企業初步實現了井下作業的自動化、連續化、機械化，但從總體上來看，我國采礦技術依然落后，仍然以勞動力密集型模式為主，集約化程度不高，經營粗放，與發達國家存在著巨大的差距。采礦技術落后，不僅造成了大量的資源、能源浪費，而且對礦山附近環境造成了較大的破壞與污染。

2 礦山常用井下開采方法

（1）充填采礦。充填采礦，指的是在礦房中，隨著回采工作面的推進，向采空區送入充填材料，以進行地壓管理、控制圍巖崩落、地表移動，并在充填體上方或下方進行回采。這種方法適用于開采圍巖不穩定的高品位、稀缺、貴重礦石的礦體;其優點是適應性強，回采率高，貧化率低，作業安全，能有效利用工業廢料;缺點是工藝復雜，成本高，生產率低。

（2）空場采礦?？請霾傻V，指的是在礦房回采過程中，主要依靠圍巖自身的穩定性或少量礦柱來支撐采空區的采礦方法。這種方法適用于礦石及圍巖非常穩固，允許有相當大暴露面積的礦床。其優點是成本低、生產效率高;缺點是會在采空區留下大量礦柱，難以進行回采。

（3）崩落采礦。崩落采礦，指的是在回采過程中，不分礦房與礦柱，隨著回采工作面的推進，以自然崩落或人工崩落的圍巖充填采空區，以實現地壓管理。這種方法適用于上盤圍巖能呈塊狀自然崩落，礦石品位中等以上的穩固、急傾斜原礦體，而不適用于開采高價值、高品位的礦床;其優點是貧化率低，回采率高，其缺點是工序復雜，生產率低，成本高。目前，國內90%以上的地下鐵礦開采，40%的有色金屬礦山開采都應用了崩落采礦法[3]。

3 采礦技術發展趨勢

（1）深井充填技術。主要包括液體充填（水砂充填）、膏體充填、干式充填。目前，德國、美國、加拿大、南非等國的深井都采用膏體充填技術。

水砂充填利用水力將河砂、砂石通過管理輸送到需要充填的采空區，再進行脫水處理形成非膠結的充填體，但輸送深度低、耗水量大，成本高，充填能力較小。

膏體充填將粗骨料、全尾砂、絮凝劑、粉煤灰、廢石、水泥加工成膏狀漿體，再用充填泵或采用重力加壓，通過管道將膏狀漿體輸送到需要充填的采空區進行充填，漿料不沉淀、不泌水、不離析，充填后不需要進行排水作業，節約大量成本。

干式充填用井下掘進中產生的廢石為充填集料，再以水泥漿作膠結介質，淋濕混合后充填進采空區，這種方法應用靈活，適應范圍廣，還可以修復礦山周邊環境。

（2）深井開采技術。近年來，我國千米深井數量越來越多，20多個礦井深度已經超過1000米。且礦井開采深度每年仍在以10米左右的速度增長。而礦井深度每增加100米，礦井內的地溫會上升2.2～2.7℃[4]。千米以下的礦井，溫度往往超過30℃，會造成人體大量出汗、脫水，引發疾病;礦井越深，圍巖失穩越劇烈，地應力越大，水害威脅越大;因此，必須加快創新深井開采技術。

深井開采技術是一個系統性工程，需要研究土層、石層壓力變化，提高井下作業機械化水平（在條件允許的情況下要盡量應用遙控采礦技術，力求實現無人礦井）;要采用圍巖支護技術、圍巖加固技術、聯合加固技術支護巷道;要采用綜合技術進行礦體切割作業;要采用分級提升方式進行排水（礦井越深，地下水突出越嚴重）;要通過加大通風量來改善深井通風;為治理深井熱害，要采用氣冷式降溫技術或冰冷式降溫技術進行人工降溫;要采用大直徑鉆孔卸壓、頂板深孔爆破等方法防治沖擊地壓;還要采用三維地震勘探、槽波地震勘探等技術完善深井的災害監測。

4 結束語

礦業資源是現代工業社會的基石，我們必須緊跟時代前進的步伐，不斷學習發達國家先進采礦技術，立足實際條件，從實際情況出發，不斷創新、研究新的井下開采技術，以努力實現礦山安全、高效、長期、經濟開采。

參考文獻：

[1]宋金國.金屬礦山井下開采采礦方法分析[J].中國金屬通報， 2018（04）：207+210.

[2]王洪喜.金屬礦山井下開采采礦方法分析[J].世界有色金屬， 2017（02）：143-144.

[3]劉洪均，彭平安，王李管.自然崩落法礦山井下大規模開采綜合評價及模擬技術[J].中南大學學報（自然科學版），2015，46（02）：617-624.

[4]周華平，林浩偉，孫克雷.虛擬礦山井下環境系統分析及其模型構建技術研究[J].電腦知識與技術，2012，8（27）：6628-6629.

作者簡介：馮華（1977-），男，山西晉城人，本科，副總工程師，研究方向：礦山機電技術應用。