谈金属矿的开采

李明俭

【摘 要】金属矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础。在我国金属矿的开采有比较悠久的历史，从隋唐时期就有了比较规范合理的开采技术。近年来，随着科技进步，我国金属矿开采技术得到了很大发展，使得金属矿产资源在人们生存发展中起着越来越重要的作用。本文将通过露天开采与地下开采两方面，对我国金属矿所应用的开采技术进行简要分析。

【关键词】金属矿；开采技术；发展趋势

0.前言

我国矿产资源具有富矿少、贫矿多、大矿少及小矿多等特点。在近代，我国金属矿的开采技术处于长期处于落后状态，基本依靠手工作业，使得矿产资源浪费极其严重。而自改革开放后，金属矿的开采强度大幅提高，开采技术不断进步。现阶段我国部分矿山采矿工艺实现连续或半连续化，采掘设备实现了大型化、自动化和智能化，金属矿的开采技术得到加强，有效地提高了我国金属矿资源的产量。今后随着科学技术的突飞猛进，采矿技术将向设备更加可靠，生产率再次提高，采矿系统更加完善，生产更加安全，矿产资源开采更加注重生态环境和谐的方向发展。本文将简单介绍几种金属矿的开采方法。

1.金属矿开采的方法

1.1深井高温开采

矿产资源是经济发展和社会进步的重要物质基础，随着全球经济的高速推进，浅部矿产资源逐渐枯竭，矿床开采将向深部发展。随开采深度的下降，采矿作业环境趋于恶劣，深井开采面临高地压、高温和高井深三大问题，然而深井开采又是目前解决矿产资源短缺问题最有效的途径，所以深井开采技术成为矿业学者研究的重点，安全高效的深井采矿技术的重要性将显突出。

深井开采是一个复杂的系统工程，不只是地下采矿技术的简单延伸。面临高应力、高温、高井深的“三高”特殊条件，就高温来说，井下高温会导致矿石自燃、炸药自爆，使工作环境恶化，人的正常生理活动受到限制，作业效率下降，事故发生率升高，严重阻碍生产的进行。除了要面对浅部开采的所有问题外，还需解决诸多关键技术问题：采场地压的控制、冲击地压的防治、深井提升运输、热害治理和深井的通风排水等。所以分析深井高温开采的技术革沿与发展趋向，结合国外某金铜矿的开采条件确定其深井降温开采方案，为国内矿山企业选择井下降温方案提供参考与建议就成为了专家们重要的战略任务。他们提出采用地面制冷进风与水冷却系统相结合的方式治理井下热害，用地面冷却进风方式处理巷道余热，该方式是处理井下余热的主要措施。其工艺技术较简单，管理、维护也较容易，可行性强。采用水冷却系统消除局部工作面的热害，该种方式承担的除热量较少，从一定程度上降低了实施难度，也是在金属矿山使用较为先进的热害控制技术的一次尝试。

1.2金属矿滨海基岩开采

随着浅部资源的日益减少，开采海底资源已成为国内外矿产资源开采的必然趋势。我国海岸线总长度约 3.2×10^4km，其中大陆海岸线 1.8×10^4km，岛屿海岸线 1.4×10^4km，海岛6500 多个，开展海底基岩开采的岩石力学研究具有重大的意义。因此我们在总结国内外滨海矿床开采经验的基础上，开发了海下开采模拟试验平台，确定了海底开采安全隔层厚度，采用数值计算方法得出了滨海基岩开采合理结构参数和最佳回采顺序，提出了滨海基岩低沉降安全开采方案，建立了海下开采的安全监测系统，实现了我国第一个滨海金属矿床安全开采。海滨基岩金属矿床是埋藏在海滨基岩中的岩脉或层状固体矿床，矿石和围岩的物理力学性质、赋存状态等与陆地同类矿床有相似之处，因而海滨基岩金属矿床可借用陆地矿产的某些开拓方法和采矿方法开采。但是海基金属矿床开采具有很大的难度，其具体体现在没有很多成功经验可供借鉴，目前世界范围内只有 4 个国家进行过海基金属矿床开采，分别是英国、澳大利亚、芬兰和中国，常用的开拓方法按照矿体距离海岸线的长度分为海岸竖井开拓法、人工岛竖井开拓法和海滨预制隧道–封闭井筒开拓法。

1.3复杂难采矿体开采

矿产资源中品位高、开采条件好的矿床大多已经或正在被利用，今后将面对的水文地质条件复杂、难采的矿床越来越多。这部分资源数量十分巨大，对于这类矿床采用什么样的采矿方法、开拓方式，如何经济有效地做好岩层变形控制、巷道维护、排水疏干、采空区处理以及地表设施保护等，将是该类矿床能否实现安全、经济、高效开采的关键。

松散破碎矿体综合开采技术研究。该类矿床在形成过程中或形成之后经历了剧烈地质构造运动，造成了矿体和其周围岩体或矿体和其周围矿体的严重破碎构造。因此应加强该类矿区的工程地质研究评价，研究矿、岩体破碎状态及在开采过程中的破坏模式及其可能产生的影响；研究该类矿岩的采准巷道总体开采布局的优化；研究支护加固最优方案、与其相适应的采矿工艺配套技术；研究、引进消化国外先进高效采矿设备，并使其国产化；研究矿床开采经济效果，寻求高效开发利用方案。

富含水层矿体或大水层体覆盖下矿体开采综合技术研究。这类矿床应首先弄清楚水体或水系与矿体之间尤其是矿体在开采过程中的两者之间的动态关系。加强矿、岩体能量集聚与消散规律及其控制理论研究；加强岩层变形破坏和涌水状况监测方法及预报系统研究；加强研究不同的采矿顺序、开拓和采准工程布置、采场结构参数、回采工艺技术等对采场稳定性的影响状况和岩层移动控制技术；加强研究全尾矿充填体快速脱水技术以及低廉、高效的全尾矿浆料制备、贮存、输送与充填方法和技术。

残留矿体开采技术研究。开发利用这类资源必须进一步加强残留矿体合理开采方法和采场结构参数的优化研究；加强采空区及残留矿体的探测技术研究；加强残留矿体开采过程中的损失贫化控制技术研究；加强残留矿体开采过程中地压控制技术研究；加强境界外矿体开采的工艺技术研究；加强开采境界外矿体对采场边坡稳定性影响的研究；加强露天矿边坡和残留矿体开采过程中的岩层变形监测预报系统研究，确保露天边坡的稳定性和该类矿体开采的安全性。

1.4露天开采及露天地下联合开采

我国现阶段金属露天矿山虽不多，但露天采矿产量较大，其中约80%的矿石为露天开采。露天开采工艺与装备技术也得到了迅速发展。采矿工艺实现了连续化或半连续化，可移式破碎站的应用，使汽车运输始终处于最佳运距，陡坡铁路运输的研究应用也取得了相当进展，高陡边坡加固技术已得到成功应用。深部矿体露天转地下开采技术在国外有较系统的研究，并且积累了较为丰富的实践经验，而国内无论是在基础理论上还是在技术内涵、适应条件的研究上均不太成熟，还处于不断的探索之中。目前国内正在或即将要露天转地下开采的矿山较多。因此，针对这些矿山开展全面系统的研究，寻找露天转地下开采的合理方法和途径，将是我国采矿工作者今后一段时间工作的重点之一。这方面的研究主要涉及露天地下联合开采工艺系统研究、露天与地下合理开采范围与条件的界定、联合开采运输系统的衔接、保持采场稳定的开采隔离层厚度、露天与地下采场爆破的影响关系、岩体位移的分析和预报、以及露天一地下开采的排水、通风防尘等技术问题。

2.结语

自动化、智能化及数字化已成为现代知识经济重要标志，这对金属矿开采产生了深刻影响，因此我国矿山正朝着自动化调度、采矿设备自动控制及智能全球定位等现代技术应用发展，我国的金属矿开采技术也在向连续开采、无废开采、化学开采及地下露天相联合的开采技术发展，虽然如此，但还是需要不断完善开采技术，以促进发展。

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