地下采矿技术现状及发展趋势

采矿技术的现状及发展趋势 昆明理工大学国土资源工程学院岩土工程研究所（2002年5月）

1 采矿技术的现状及发展趋势

一、世界采矿工业的现状

由于世界上人口的增加和人类生活水平的提高,对各类矿物的需要量逐年在增加，但随着开采技术的进步，矿石的产量增加了，可是品位都在下降，例如：铁矿石平均品位，苏联在65年为40.8%，70年为37.3%，到76年为36.1%；美国51年为49.5%，71年为34％，到77年大部分为20－36％。美国在1900年只开采含铜6％以上的矿石，70年代平均开采品位则为0.7%，80年代开采的斑铜矿平均品位为0.53%，在本世纪（21世纪）预期要降到0.2%，至于边界品位以下的金属资源，回溶浸法生产的铜，已占其年产量的5％，75年美国用此法浸铜，占其年产量的20％，76年开采12,600吨铀，其中用溶浸法的有500吨。用这种方法还可以回收矿石中的钼，镍，金和其他有色金属，能够取得很有希望的成果。

另一个增加矿石的来源，是加大开采深度。现在开采较深的一些矿床，主要是有色金属，其开采深度已超过2000米的地下矿山，有美国南达科塔州的铅矿区为2280米和爱达荷州的科马尔德，艾林铅矿区为2340米；加拿大镍矿有的达到2400米；印度科拉尔金矿已到3240米；南非西部底卜斯金矿开拓深度到达3800米，估计到5000米时，在经济上仍为合算，国外许多金属矿露天开采深度都在增大。最深的老矿—美国宾汉姆露天铜矿，深度已到800米。而我国的某些矿山的开采深度也在逐年增加，例如云锡公司的地下开采也将要达到2000米左右。

由于陆地上矿产资源日益枯竭，人类开发海底矿物的时代已经到来。海底矿产资源储量极为丰富，初步探明深海中的锰结核矿石储量约为2－3万亿吨，其中以太平洋的含矿品位较高，约为150亿吨（含锰24％，镍1.06%，铜0.53%，钼0.9%，钴0.35%）磷结核约100亿吨，软泥为1000万亿吨。而且这些含有多种金属和非金属的矿产储量，均属于自生矿物，如锰结核在一年中的自生量，锰可供世界用三年，钴四年，镍一年。由此可见，海洋采矿的发展，前途是十分壮观的。

地下金属矿采矿科学技术的发展趋势

对于工业发展来说，矿产资源是非常基本的一项材料，随着社会的发展，我国工业经济发展已经取得了非常显著的成绩，并且还在不断的扩大其需求量，但是我国矿产资源还是非常的有限的，所以就需要更加严格的要求采矿生产作业，促使其向深部转移采矿，这样一来就直接导致采矿生产作业难度被增加，并且将会更加的严格的要求采矿技术的使用。在实际工作中，怎样可以实现不破坏环境跟提高开采效率两者兼顾呢，这个问题迫切需要得到重视。

标签：地下金属;充填采矿;技术

前言

近年来，我国在积极进行现代化经济建设的过程中，人民的生活质量有所提升，包含工业在内的各个行业领域在发展的过程中对矿产资源的需求量逐渐加大。从现阶段我国的矿产资源开采的状况来看，多数矿床都具有开采条件良好的特点，然而，事实上部分开采条件较差的矿床中也蕴含着大量的矿质资源，因此加大对这部分矿床的开采力度至关重要。值得注意的是，我国传统的采矿综合技术在应用中存在很大缺陷，无法适应新的矿产资源开采需求，同普通采矿规模相比，新的跨昂创采矿规模更大，只有不断加大技术、人力以及物力等资源的投入，才能够提升矿产资源开采效率与质量。

1金属矿层井下采矿及采矿技术概述

1.1金属矿层井下采矿及采矿技术的特点

随着近年来我国科学技术水平的不断提高，我国的矿产开采事业也进入了一个新的历史阶段，在这一阶段，我国的矿产开采技术愈发成熟，并且其开采效率以及矿产质量均得到较大的提升。金属矿层井下采矿及采矿技术作为现阶段金属矿产资源开采的一种主要形式，其主要特点为：施工较为复杂、安全性保障相对缺乏。主要表现为在实际金属矿层井下采矿及采矿技术应用过程中，由于受多种确定以及不确定因素的影响，极易导致井下安全事故的发生，给人民的生命、财产安全带来严重的威胁。

1.2金属矿层井下采矿及采矿技术工作的具体要求

基于金属矿层井下采矿及采矿技术的主要特点，在实际的的井下采矿工作开展过程中，其对相关从业人员也提出了诸多要求。首先，对于采矿企业而言，应不断加大对于井下采矿工作人力、物力以及财力的投入力度，不断提高对于安全生产的重视程度，以此为基础为井下作业人员的人身安全提供有利的保障;其次，相关采矿从业人员在进行采矿工作时，应做好整个开采过程中所涉及到相关适宜进行准备，并佩戴好相应的安全防护装备，不仅如此，所有参与井下矿产采集的工作人员应相对健康;最后是做好相应的设备管理工作，对设备进行定期的维护

地下矿山采矿技术及采矿的发展

摘要：众所周知，采矿行业是重要的资源供给行业之一，包括经济以及社会建设发展等都需要大量的矿产资源。为进一步提升采矿质量与效率，涌现了一大批前沿的采矿技术。而这也同时有效地降低了采矿成本，提升了企业效益。为了更为综合性地认识当前国内采矿行业的发展，本文就现阶段地下矿山采矿技术以及方法展开探究。

关键词：地下矿山；采矿方法；技术；

引言

目前，国内绝大多数采矿企业在执行采矿期间均面临着一关键问题，即如何选择更为科学以及有效的采矿技术，确保采矿的质量以及效率，并为企业带来更多的效益[1]。由此可见，采矿方法以及技术直接关系到采矿效益，故而有必要就该方面展开讨论。

一、采矿作业概述

作为我国传统行业之一，国内采矿行业发展至今已然取得了一定的进步。采矿覆盖面也由之前的地表作业逐步深入至地下[2]。同时，采矿作业期间也更多地关注安全方面内容，尽可能地营造良好、可靠的井下作业环境[3]。而要想切实发挥出地下矿山开采的效益，则务必解决下述几方面问题，首先做好开采成本低，并提升开采效益；其次，提升对先进机械设备等的应用；最后灵活地制定适宜的开采技术方案，提升各个技术方案的适用性，降低对环境等的负面影响[4]。

二、矿山开采方法分析

2.1空场采矿法

该技术在我国由来已久，也是当下应用最为普遍、技术最为成熟的采矿形式之一。相较于其他采矿技术，该技术在成本控制、效率提升及耗时等方面均有着显著的优势。当前，常用的空场采矿技法，又可以分为房柱采矿法、分段空场法、阶段空场法以及全面采矿法等几类。全面采矿法，就理论角度而言，主要表示结合采场的地压情况，借助矿石、矿柱等实现对顶板围岩等的合理管控。实际该技术主要应用于缓倾斜，角度为三十度以下等的矿体中。分段空场法，主要是指分级进行凿岩和分段巷道实施端部出矿技术。第一时期主要开展的为爆破落矿技术，将其制成矿石垫层，其余阶段则主要开展爆破落矿以及出矿作业，自回采进路端部对立槽进行切割，并做垂直扇形深孔，一步步地崩落矿石，基于装载机于矿石垫层覆盖空场情况下出矿。每一流程崩下的矿石处于操作位置眉线，眉线之外的矿山则在下一流程进行回采。房柱采矿技术，主要表示基于片石修葺人工矿柱，同自然矿柱以及矿房等实现交互设计，利用阶梯式落矿方式，自下而上地实施回采。该技术也是近些年应用较为常见的技术形式之一。阶段空场法，主要是指在原先分段空场的前提下进一步深化而来。其余分段空场技术作为不同之处在于，阶段空场法主要利用大直径深孔实施采矿，而该技术则以高风压潜孔钻机设备进行凿岩，借助高效的乳化炸药实施崩矿，按照高阶段深孔落矿的方式实施阶段性的爆破作业。但在搬运方面，阶段空场与分段矿场两者之间并无显著差异。

矿山开采技术发展趋势综述　王立忠　平泉隆盛矿业开发有限公司　Ｉ摘要ｌ本文探讨了我国地下开采技术的特点，应用情况，结合我国　的矿山开采情况及未来金属矿石的需求情况，分析了未来地下金属矿山的　采矿技术发展趋势，重点提出了未来建设高效化、大型化、环保化矿山的构　想。　【关键词ｌ金属矿山；地ｌ下开采；高产高效；采矿工程　１，前言　在我国全部的地下矿山中，地下金属矿山大约占￣１１９０％左右，随着　一些露天矿山转入地下开采，这一比例还在逐步的增加，那么地下金属　矿山的开采技术的发展显得至关重要　Ｊ。随着我国机械化技术的发展和　管理水平的提高，需要新机械、新材料和新工艺开始在地下矿山得到应　用，主要表现为大型的、先进的机械设备的研发，高产高效采矿方法的　采用以及数字化电气设备的使用等技术的发展。　２．地下开采技术发展现状　目前所采用的开采方法主要有以一Ｆ几种，如空场法、充填采矿法、　崩落采矿法，也存在一些其它方法，但是应用范围较少　。随着新设备、　新工艺的实施，这么开采方法与以前相比也发生了很大的不同。　２．１空场法　２．１．１　ＶＣＲ法　２Ｏ世纪８年代，ＶＲＣ采矿方法在我国的铅锌矿进行了实验，并成　功应用。后来，这种先进的采矿方法先后在金川矿业公司、安庆矿业公　司、狮子山　金山矿进行了大范围的推广应用。２Ｏ世纪８０年代中期，在　凡口矿进行了阶段台阶采矿法实验，把露天采矿工艺成功的应用到了地　下矿山的开采之中，就是首先在采场上进行割槽，利用这一割槽作为补　偿空间和自由面，采用深孔大直径爆破技术进行台阶崩落，并从采场下　部进行崩落矿石的运输。　２．１．２连续开采技术　地下矿山的连续开采方法主要是矿床的连续开采、矿石连续运输　以及矿房连续回采，就是说所有的采矿工艺都实行工艺连续化。我国在　这方面做过大量的重点项目科技攻关，如在“六五”到　五”期间，就　做过大量的连续开采项目，进行了大量的科研工作的现场试验，并在一　些矿山进行了应用，取得了很好的开采效果。　２．２充填采矿法　机械设备的大型化和机械化是实现充填采矿法的必要条件，不管　是国外还是国内这方面都进行快速的发展，主要表现为支护设备、落煤　割煤设备以及运输矿石设备方面。在充填技术方面，发展最快的是胶结　性充填，从最初实行的尾砂胶结充填工艺发展到了高浓度胶结物充填　技术以及目前比较流行的不收缩、不脱水的沙胶充填技术。矿石的回采　工艺也得到了快速的发展，从最初的分层开采、分段开采，发展到了大　孔落矿开采，阶段全高开采工艺也到了很大的发展；通过改良采场的布　置参数，来进行采区机械化充填开采；并对充填系统实行自动化控制，　最近新发明的泵送胶结膏体充填工艺，大大提高了工作效率，促进了充　填开采工艺的高效开采。　在我国先后实行过干式胶结充填、分级胶结充填、尾矿胶结充填、　水泥碎石胶结充填等先进的充填技术和充填工艺－３】。最近几年，有研制　成功了具有世界领先的充填开采工艺，最具有代表性的是：粗粒级水砂　充填新工艺、高浓度全尾砂自流输送及泵压输送充填新工艺、高水全尾　砂速凝固化胶结充填新工艺、膏体泵送充填工艺与技术等。在２０世纪　９０年代，在金川矿区进行了我国第一个泵送充填实验，后来相继又在铜　绿矿进行第二个泵送充填试验，获得了成功。安庆矿泵送的材料主要是　尾砂和水泥，运用高阶段深孔大直径的充填方法，取得了很好的充填效　果，这一技术也填补了我国充填采矿方面的空白，改变了我国多年地下　采用多中段作业的落后局面，实现了地下矿山高产、高效、安全开采，并　且也标志着我国大直径深孔采矿技术已经步入世界采矿的先进行列。　１４０　ｆ…　ｑ　～～　２．３崩落采矿法　在我国实行分段崩落开采工艺面临着很多问题，例如怎么加大断　面和怎么优化结构布置参数等问题。通常对结构参数的优化主要是通　过扩大进路的间距。只有扩大间距才能很好的减少采掘所需的工程量。　并且增大间距的可操作性也较强，很容易实现，容易推广应用，现在已　经在桃冲、北铭河、程潮进行了应用，并取得了很好应用效果。　低贫化放矿和主要是在采矿过程中当矿石临街面达到出矿口时就　停止放出矿石，这样可以很好的确保矿石的完整性，很好的降低了矿石　混入杂质。低贫化放矿这种工艺最先在镜铁山铁矿进行了试验，并取得　了很大的成功。这种的优点主要是操作简单、灵活，并且还不需要改变　原来的采矿工艺，不但可以降低矿石的贫化率，还降低了杂质的混入　率，取得了很大的经济效益，所以，这种技术的应用前景非常大。目前，　低贫化放矿我国的许多矿山都得到了不同程度的应用。　３，地下金属矿山采矿技术发展趋势　３．１矿山开采深井化　随着矿井开采深度的逐步增加，在一些矿床较深的地区，矿石的开　采条件较差，经常会遇到较大的技术难题。目前，我们通常把深度超过　千米的矿井成为深井矿山。以前我国的非煤矿山通常不会超过千米，一　般在７００米以下，但是最近几年已经也出现了一些达到千米的矿井开始　进行开采，例如冬瓜山铜矿床、金）ｌｌ－￣矿区８５０ｍＴｇ￣就是这种深井。随　着矿山的开采深度越来越大，岩层地压增大，岩层温度升高，矿山的排　水、支护等遇到了前所未有的困难，这就要求我们要改进现阶段的采矿　工艺和采矿设备。反过来说，随着采矿工艺和采矿设备的改进，深井矿　山会越来越多。　３．２采矿设备高效化．大型化．自动化　矿山设备的发展方向是设备的大型化、自动化和高效化，研制大功　率的钻孔爆破设备、全液压凿岩设备、巷道钻进设备、输运设备、铲运　设备以及振动出矿’连续采矿成套设备势在必行，并且尽可能的实现设　备的高效化。半自动或者自动化，减轻工人的体力劳动。激光定位装置，　是实现凿岩设备自动化的必要技术，自动化的凿岩设备可以进行自动凿　岩，连续式装载、自动式装卸和运输。大型矿山采用全部的机械化、高　效化的设备，必能大大降低劳动强度，增加矿山产量。　３．３矿山环保化、综合治理化　在一些发达国家，非常重视矿山的环境治理，尤其是对矿上的矸　石、废水、粉尘以及废弃，并且标准非常的严格，很多品味差的矿石都由　于治理成本太高而无法生产。特别是对矸石的治理，对那么废石山、尾　矿通常都会进行覆盖，在覆盖层上面再种植绿色植物，进行绿化处理。　国外还非常重视建立无矸石矿山和无废物矿山，我国目前也在引进国外　先进技术，例如南京栖霞山锌铝矿和吴县铜矿现在也建成了无废物矿　山。　除此之外，采用充填工艺进行采空区充填，不但可以利用废物，还　可以保护环境，这也是未来绿色矿山建设的总的方向。　参考文献　【１】孙豁然，周伟，刘炜．我国金属矿采矿技术回顾与展望［Ｊ】．金属矿　山．２００３．　［２］周爱民．我国金属矿采矿技术主要成就与评价【Ｊ】．采矿技　术，２００１，１（２）．　［５］郭树林．地下金属矿山采矿技术进展及研究方向［Ｊ］．黄金，ｚｏｏ３０）．