采礦工程中采礦工藝的運用探析

羅 勇

（江西省南豐縣自然資源局，江西 344500）

1 采礦工藝技術發展現狀

隨著科技的不斷進步，采礦工藝技術呈現出從初級、粗糙的開采方式到現代高效、精細化的技術變革。在歷史的早期，采礦主要依賴簡單的手工作業和基礎的機械設備，但現今，隨著信息技術以及精準地質探測技術的引入，采礦行業已經邁入了一個新的紀元。這些高端技術不僅極大地提高了礦產資源的開采效率，還在復雜的地質條件、深部開采和環境保護方面展現出了其不可替代的作用。特別是在當今對環境友好和資源可持續利用的全球趨勢推動下，綠色采礦技術和零排放技術日益受到關注，促使采礦工藝持續進行技術革新和完善［1］。從整體上看，采礦工藝技術的發展不僅標志著產量和效率的提升，更意味著采礦行業正向更加安全、環保和可持續的方向邁進。

2 現代化采礦工藝技術在采礦工程中的運用分析

2.1 機械開采工藝

機械開采工藝作為現代化采礦工程的核心技術之一，已經廣泛應用于各種礦山開采活動中。這種工藝主要依賴先進的采礦機械設備，其主要技術特點包括：高度的自動化程度，能夠實時監控并調整采礦進度和方案；精確的礦體定位與切割技術，確保在不損傷有價值礦體的同時，最大限度地減少廢棄物的產生；以及與信息技術的深度整合，使得實地開采數據能夠實時傳輸至控制中心，為工程決策提供有力支持。此外，機械開采工藝還大幅降低了礦工的勞動強度，提高了工作安全性，同時，由于其高效的作業方式，礦山的經濟效益也得到了顯著提升?？偠灾?，機械開采工藝代表了采礦技術的最前沿，是推動礦業可持續發展的關鍵力量。

2.2 爆破法采礦工藝

爆破法采礦工藝是采礦工程中的一種主流開采技術，尤其在硬巖礦床中具有明顯的優勢。該工藝主要運用化學爆炸劑或高能材料在礦體內產生瞬間的高壓，通過爆炸的沖擊波與振動效應，使礦石與圍巖分離，達到快速開采的目的。技術上，爆破法重視鉆孔的準確性和布置、爆炸物的選擇與裝藥量的計算以及爆破時序的設計。隨著現代化技術的發展，電子雷管的應用使得爆破時序能夠精確到毫秒級，確保爆炸能量的合理分布并降低對圍巖的不利影響。同時，配合現代測量與傳感技術，爆破效果能夠得到實時監控，以指導后續的開采決策。盡管爆破法具有開采效率高、適應性強的特點，但也需要面對挑戰。例如，如何減少爆破對環境的影響、如何保障施工安全等問題［2］?？傮w來說，爆破法采礦工藝在技術與經驗的結合上，持續地為采礦工程提供了高效且穩定的開采方案。

2.3 巖體加固技術

巖體加固技術在現代采礦工程中起到了至關重要的作用。其核心目標是提高礦井圍巖的穩定性，減少地壓突發現象，從而避免礦山事故的發生。技術上，巖體加固采用了多種方法：（1）錨桿支護，通過在巖體內部鉆設并張緊的鋼桿，增加圍巖的整體強度；（2）噴射混凝土支護，將水泥漿液高速噴射到巖石表面，形成堅硬的支護層，提高礦井巷道的穩定性；（3）高強度注漿，通過向裂隙或空腔中注入特定材料（如聚氨酯、水泥漿等），填充并固化巖體，以增強其機械性能；（4）預應力技術，適用于大斷面和大開挖面的場合，利用預應力錨索或預應力鋼束，產生有利于巖體穩定的預壓力。隨著物聯網、傳感技術和大數據的發展，現場實時監測巖體應力、位移及環境參數已成為可能，為巖體加固提供了數據支持，使得加固方案能夠更加精確、及時地調整，滿足不同開采階段和地質條件下的需求。

2.4 采空填充技術

采空填充技術是現代采礦工程中為解決采礦引發的地面沉降和礦山壓力管理問題而發展起來的關鍵技術。這種技術主要針對在開采過程中產生的采空區進行填充，以減少或消除采空帶來的不穩定性，確保礦井的安全運行，并減少對地表的影響。技術細節上，采空填充通常使用如下材料：（1）尾礦填充：使用濃縮尾礦，經過特定的預處理后，通過管道輸送到采空區進行填充；（2）水泥漿液：將水泥、水和其他添加劑混合，形成流動性好的漿液，用于采空區的填充，增強了填充體的強度和穩定性；（3）膨脹材料：如膨脹珍珠巖、發泡混凝土等，這些材料在填充時體積會增大，適用于不規則的采空區。為了確保填充效果，現代化技術還涉及實時監測填充密實度、壓力以及圍巖與填充體之間的交互作用。此外，與數字化技術的結合，如物聯網和傳感器技術，可以實現填充過程的實時監控，確保填充質量，同時根據實時數據調整填充策略，進一步優化礦井的安全和經濟效益。

2.5 特殊采礦技術

特殊采礦技術是針對具有特定地質條件和礦體特性的礦山所開發的一系列高效、安全的開采方法。這些特殊技術往往針對那些傳統采礦方法難以處理或開采效果不佳的礦體。例如，對于位于大深度、高溫、高壓的礦體，采用液壓支護和定向鉆探技術，可以有效地減少地壓和地熱的影響，保證礦工的安全并提高采礦效率。針對那些礦體與圍巖界限不清、散布狀或形態復雜的礦體，采用微震監測和三維激光掃描技術，能夠實時監控礦體的開采進度，確保礦石的提取率和減少礦石損失［3］。這些特殊采礦技術的應用不僅優化了資源的利用，提高了礦山的經濟效益，而且大大增強了礦山的安全性和環境友好性。

圖2 智慧礦山綜合解決方案

3 當前我國采礦工藝技術面臨的挑戰與困境

3.1 技術研發與應用的滯后

我國采礦工藝技術雖然在過去的幾十年中取得了顯著進展，但與全球先進水平相比，仍然存在技術研發與應用的滯后。首先，資金投入不足和研究方向的不合理導致技術創新速度緩慢。盡管有大量的技術研究，但真正達到工業化應用的比例較低。其次，國內部分礦業企業對新技術的接受度不高，存在守舊思想，仍傾向于使用成熟但可能已經落后的技術，缺乏對新技術的嘗試和驗證。另外，國內外技術交流和合作還不夠頻繁，限制了新技術的快速傳播和應用。

3.2 資源和環境約束的挑戰

我國作為全球最大的礦產資源消費大國，面臨著日益嚴重的資源與環境雙重壓力。首先，隨著礦產資源的大量開采，優質易采資源日益減少，導致礦山深部開采難度加大，成本上升。這直接引發了開采難度增加、采礦成本升高和礦石品位下降的問題。其次，過度開采造成的生態破壞、地下水資源受污染和土地沉降問題日益突出。這不僅對當地生態環境造成了嚴重破壞，還引發了社會問題。此外，國內外對于礦業環境保護的法規和標準日益嚴格，這使得礦業企業在采礦過程中必須采取更加環保、低碳的技術和方法，從而增加了技術和經濟的壓力。

3.3 人才培養和技術轉移的問題

我國的采礦工藝技術面對的另一大挑戰是人才培養和技術轉移問題。首先，在人才培養方面，盡管我國已建立了相對完善的高等教育體系，但與國際先進水平相比，我國在采礦工程專業的研究深度、教學方法、實踐能力培養等方面仍存在明顯差距。這導致了一部分高層次、復合型的技術人才短缺，難以滿足現代采礦技術的發展需求［4］。其次，在技術轉移方面，盡管國內外都有很多先進的采礦工藝技術，但由于技術壁壘、知識產權、高額的技術轉讓費用等因素，很多先進技術難以在國內得到廣泛應用。同時，我國自主研發的技術在推廣應用時也面臨資金、政策支持不足等問題。這兩方面的問題共同制約了我國采礦工藝技術的持續創新與快速發展，對提高我國礦業競爭力形成了嚴重挑戰。

4 針對現實挑戰的采礦工藝策略

4.1 強化研發，開發先進技術

針對我國采礦工藝所面臨的實際挑戰，強化技術研發并開發先進的采礦技術顯得尤為重要。在全球礦業技術迅速發展的背景下，僅依靠引進技術已無法滿足國內日益復雜的礦業環境和經濟效益的雙重需求。因此，必須加大對采礦技術基礎研究的投入，推動關鍵核心技術的自主創新。這不僅涉及新型采礦方法的研究，更包括對現有技術的改進和優化，以及對新興技術如智能化、自動化在采礦中的應用研究。同時，政府和企業應共同建立一個長效的技術研發機制，確保技術創新能夠持續、穩定地進行，進而不斷提升我國采礦工藝的整體水平和競爭力。

4.2 建立完善的技術標準體系

一套完善的技術標準體系不僅能為采礦工程提供明確、統一的技術指引，還能確保礦業開發的安全性和環境友好性。首先，通過科學的技術評估與研究，針對不同的礦種、地質條件和開采方式制定相應的標準和規范，確保每一步操作均有據可依。其次，這一體系需與國際標準接軌，促進我國采礦技術與國際前沿同步發展，同時為我國礦企走向國際市場提供有力支撐。此外，完善的技術標準體系還可以為技術研發、人才培養和技術轉移提供有力指導，確保我國采礦工藝在應對各種挑戰時始終保持領先地位［5］。

4.3 加強行業內外的交流與合作

深化行業交流，不僅可以促進先進技術和經驗的共享，還能夠促進產學研用各環節的緊密結合，為采礦技術的研發和應用提供更加寬廣的平臺。通過與國際礦業組織、高等教育機構以及業界領先的礦業公司建立合作關系，可以及時引進國外先進的采礦技術和管理經驗，為我國礦業發展注入新的活力。同時，跨行業合作也能帶來新的技術解決方案，如與環保、信息技術、新材料等行業的合作，可能為采礦工藝中的難題提供創新思路和技術手段。綜上所述，通過加強行業內外交流與合作，能有效地提高我國采礦工藝的技術水平，推進技術創新，確保我國采礦工程的持續、健康、高效發展。

5 結論

采礦工藝是決定礦山可持續發展的核心要素之一，它直接關系到礦產資源的高效利用、工程安全與環境保護。經過多年的發展，我國的采礦工藝已經從傳統的手工作業向現代化、自動化的方向邁進，但同時也面臨著許多挑戰和困境，特別是在技術創新、環境保護和人才培養方面。對于未來，必須堅持技術創新，積極引進和消化國外先進技術，建立完善的技術標準體系，并加強與各方的交流與合作，以期構建一個高效、綠色、安全的采礦工程體系。