浅析我国采矿工业的现状与发展

2014-08-15李文军张云峰

科技视界 2014年31期

李文军张云峰周杨

（1.浙江省有色金属地质勘查局，浙江绍兴 312000；2.神华神东上榆泉煤矿管理处，山西河曲 036504；3.中国平煤神马集团平顶山天安煤业股份有限公司计财处，河南平顶山 467000）

0 引言

根据我国目前矿产开采工业的现状，对于矿产开采工程，一方面要更新矿产开采技术和模式，使更多先进、安全、环保的矿产开采方法与技术得到更好的推广与运用，创新采矿工程模式，提高矿产开采企业的开采能力与能源利用率。另一方面，要将节约的原则贯彻到矿产开采的过程中去，避免在矿产开采过程中的资源浪费现象。此外，要重视在矿产开采过程中的安全问题，将采矿过程中的安全问题放在首位，以对人民群众高度负责任的态度做好采矿安全工作。

1 我国现阶段常用的采矿技术

1.1 穿爆技术

我国露天矿目前主要采用潜钻和牙轮钻钻凿炮孔进行爆破。应用挤压爆破、微差爆破、孔内微差爆破、大爆区微差爆破等技术，解决了难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。

1.2 高台阶采矿

随着露天开采设备大型化，国外一些矿山研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研究起步较晚，采用高台阶开采的露天矿不多，台阶高度最大也只有14～15m。近几年来我国大型露天铁矿装备水平有了很大提高，采用10m3以上的大型挖掘设备逐渐增多，为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证。

1.3 间断-连续开采

这种采矿工艺是在工作面用电铲装载矿石，经汽车运输和破碎机破碎后，用胶带运输机将矿石运出采场。这种工艺有利于发挥汽车和胶带机的优点，适合于深凹露天矿开采。

1.4 露天转地下开采和露天-地下联合开采技术

随着一批露天矿开采结束，相继转人地下开采或露天-地下联合开采，露天转地下开采或露天-地下联合开采技术已落后于生产实际。露天转地下开采技术研究牵涉多方面的技术问题，尤其是存在露天转地下开采的过渡问题、隔离层的开采问题和露天转地下开采或露天-地下联合开采的岩石力学问题。在未来几年，露天转地下开采技术将获得突破。

1.5 无废开采技术

所谓无废害采矿，就是最大限度地减少废料的产出、排放，提高资源综合利用率，减轻或杜绝矿产资源开发的负面影响的工艺技术。采矿无废料工艺技术在前苏联、德国、加拿大、美国等国家均得以应用。例如前苏联亚美尼亚黄金生产联合公司在井下硐室中建设选矿站，原矿直接运到井下选矿站的矿仓贮存候选，选矿厂的尾矿经脱水和借助化学材料混合后直接用管道输送到采空区充填，一步骤矿房的充填体为胶结充填，二步骤矿房的充填料不固结。节约了大量的矿石运输费用和尾矿返回到井下采空区的充填费用，净化了地表的环境。

2 选择采矿方法需考虑的主要因素

2.1 采矿技术条件

环境条件：如地表是否允许塌陷，若允许可以选择崩落法，若不允许可以选择空场法或充填采矿方法；技术设备和材料供应情况：开采技术设备条件和材料供应情况必然直接制约采矿方法的各个过程，影响采矿工艺过程的实施和采矿设计优化目标的实现，因此开采设计中必须根据实际的技术装备条件和材料供应情况做出合理可行的开采设计方案；技术管理水平条件：现有的技术管理水平对能否达到采矿方法所规定目标关系极大。如对于中小型矿山、地方矿山应力求采用技术简单、管理方便的采矿方法。

2.2 充填体含水率

充填体的主要成份是粗骨料，其含水率、级配等指标的变化，对充填体质量的影响也是非常明显的，根据多年观测，雨季粗骨料的含水率为10%～14%，其它季节粗骨料的含水率为7%～8%。通过研究发现，充填体的水份主要来自以下几个方面：骨料自身的含水、制浆前为保证搅拌罐液位加入的水、为达到制浆浓度的水、砂石井井壁渗水、耙道顶板涌水。选择采矿方法时，需要及时调整料场和电铲的吃料深浅，将制浆多余的水通过加管路阀放出；对砂石井井壁的涌水要通过注浆封闭、衬井、开凿环行绕道泻水几种方式解决；耙道的水集中的通过接水盒接，不集中的分别进行堵和硫。总体来讲，要将含水率控制在5%～7%，以保证充填料的和易性，降低水泥单耗，保证充填体质量。

2.3 矿体的外在环境条件

矿体外在环境条件主要是指矿体与周围围岩的接触情况、围岩的稳定性状态以及埋藏深度。矿体埋藏深度与矿体赋存条件的关系很大，一般情况下，随着埋藏深度的增加，矿体和围岩会变得越来越破碎，稳定性越来越差。加上深部地应力增加，温度升高，通风和工作面条件的恶化，这些都对深部开采设计的地压控制、通风降温等方面提出特殊要求。

2.4 整体指标的优化

指标优化主要体现在以下5 个方面：1）矿块生产能力大大提高，基本上满足供矿要求；2）生产工艺比较简单；3）采场通风条件好；4）出矿人员不需进入采场，作业安全可靠；5）矿石损失贫化比较小。

3 国内采矿技术的发展趋势

3.1 高效集约化采矿技术的开发

煤矿开采的最大特点是地下作业，在采矿技术的实际应用中，涉及到较多的项目、内容与环节。随着各种新型采矿机械与设备的应用，开发高效集约化采矿技术已经成为必然发展趋势，这样不但可以减少人力作业，而且提高了生产的效率与安全性。开采方法的改进。在采矿技术的发展中，煤炭开采方法的合理、科学选择是极为重要的。在煤矿开采中，应以安全、经济、高回采率作为开采方法改进的基本原则，根据不同煤层的地质条件与周边环境，采取最为适宜的开采方法，这对于提高采矿技术的应用效果具有重要的意义。

3.2 环保型采矿技术的开发。

在煤炭行业创造巨大经济效益的同时，也带了较大的环境污染与生态破坏问题，所以，在今后的采矿技术研究中，必须注重环保性采矿技术的开发，利用现有的技术经验，结合国内环境保护相关的法律、法规，对于现阶段使用的采矿技术进行有效的改进。

3.3 发展数字化、智能化矿山

我们不得不承认信息技术为采矿工艺技术带来的革命性的突破，其在采矿工程设计、生产调度、系统监控及灾害预报等方面的应用潜力还有待深度的挖掘，得到长足发展。数字化矿山是对于整个矿山整体的数字化再现和认识，以矿山各个应用技术软件为工具，以高效、自动化的数据采集系统为手段，最终实现高度信息化、自动化、高效率，以至实现无人采矿和智能采矿。矿山高速信息网络系统提供了采矿现场的各个工序的实际采集数据并实施监控，使各种采矿工序融为一体，对于各工作环境可以做出灵敏的反应，并实现可靠和准确的智能化实时管理。这是一项涉及许多技术领域和组织生产部门的复杂而庞大的工程。虽然这项工程还有点遥远，但那是只要我们肯实践、肯钻研，抓住机遇，迎难而上，就可以有步骤、有计划地实现数字化矿山的开采和建设，从而使得我国的采矿产业发展成为一条真正的可持续发展道路，采矿信息技术也将是国内外金属矿山的共同发展方向。