采矿技术浅析及未来发展趋势

2015-03-31张东飞

地球 2015年11期

关键词：采矿方法矿房采空区

■张东飞

（西部矿业股份公司锡铁山铅锌矿青海西宁 810000）

采矿技术浅析及未来发展趋势

■张东飞

（西部矿业股份公司锡铁山铅锌矿青海西宁 810000）

在矿山开采过程中，加强对采矿技术的重视对于提高开采质量以及开采工作的效率有着极大的促进作用。研究采矿过程中存在的问题，采取行之有效的采矿方法加以解决，对于促进行业的发展意义重大。文章就对这一话题进行简要的探讨。

矿山采矿技术发展趋势探讨

1 引言

采矿是一项危险性非常高的作业，尤其是井下采矿，因此需要先进采矿技术的支持，在确保每个作业人员生命安全的前提下，尽可能的提高采矿效率，为企业提高生产效益。矿产开采企业和矿山研究院应当积极研发采矿新技术、新工艺，采矿作业人员必须时刻按照国家相关安全规范进行采矿作业。

2 采矿技术的主要特征

2.1 类型多样

采矿方法总体划分为三大块，即空场法、崩落发、充填法，其每种采矿方法根据不同条件衍生出多种采矿方法。

2.2 技术工艺复杂

矿山开采是一项涉及多种行业交叉的作业，无论是露天开采，还是井下开采，对技术的安全性要求苛刻，技术工艺复杂。

3 采矿技术中的要点及难点

3.1 判断地质构造

矿体和围岩的稳固性是关系采矿安全的重要因素。首要步骤是探明地质构造，对矿体与围岩的稳定性进行分级。弄清矿区地质构造，为采矿设计提供高质量的数据。

3.2 竖井的布置

竖井设计时尽量避免直接布置在矿体上。直接穿透矿体虽然能够较快的收集矿体资料，但却会给继续揭露深部矿体造成困难，从而影响下部各中段的整体作业，还会对矿井排水、通风和运输带来不利影响。

3.3 斜井的布置

勘探时的斜井尽量避免布置于矿体中。为避免矿体丢失，掘进时不应沿视倾角掘进，而是沿真倾角掘进，或在矿体下盘掘进。

3.4 坑口的布置

坑口不应布置于谷底，而应设在高于洪峰处，坑口附近应尽量开阔，以便于布置其它地面设施，上下坑口的位置应错开，尤其是陡坡地，避免上部滚石坠下造成意外伤害，坑口水平错开不仅有利于安全，也有利于扩大对流区域，促进矿井通风。

4 采矿方法

4.1 空场法

空场采矿法在回采过程中，将矿块划分为矿房和矿柱，第一步骤先采矿房，第二步骤再采矿柱。在回采矿房时，采场以敞空形式存在，仅依靠矿柱和围岩本身的强度来维护。矿房采完后，需及时回采矿柱和处理采空区。在一般情况下，回采矿柱和处理采空区同时进行；有时为了改善矿柱的回采条件，用充填料将矿房充填后，再用其它采矿法回采矿柱。

应用空场采矿法的基本条件，是矿石和围岩稳固，采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。根据目前国内外矿山实践，空场采矿法中应用较广泛的采矿方法有：全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法、分段矿房法和阶段矿房法。

4.2 崩落法

崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法。即在回采单元中，与崩落矿石的同时或稍后，强制或自然崩落围岩，用以填充采空区，来控制和管理地压；在回采过程中，不再将回采单元划分为矿房、矿柱，而是连续进行的单步骤回采，不但没有回采矿柱的任务，也无需另行处理采空区。这类采矿法具有生产效率高、作业安全、使用灵活等优点，故在生产实践中，使用也较广泛。使用本法的前提条件，是地表允许陷落。

崩落采矿法的采场结构比较简单，沿矿体边界挖有环形运输巷道；在矿体的上盘或下盘开挖切割巷道形成切割空间，在堑沟中向上凿钻扇形炮孔进行爆破，后退回采，其特征在于运输巷道和堑沟巷道，通过切割槽连通环形运输巷道和装矿巷道，简化了采场结构，实现了一巷道多种用途，减少了采掘工作量，降低了采矿成本，是科学管理地压的一种新方法。

4.3 充填法

充填采矿法属人工支护采矿法。在矿房或矿块中，随着回采工作面的推进，向采空区送入充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回采。本法适用于开采围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体；地表不允许陷落，开采条件复杂，如水体、铁路干线、主要建筑物下面的矿体和有自燃火灾危险的矿体等；也是深部开采时控制地压的有效措施。充填法的优点是适应性强，矿石回采率高，贫化率低，作业较安全，能利用工业废料，保护地表等；缺点是工艺复杂，成本高，劳动生产率和矿块生产能力都较低。

根据所用充填材料和输送方式不同，充填采矿法可分三组：

①干式充填法，充填材料为专用露天采石场采出的碎石、露天矿剥离或地下矿采掘的废石等。经破碎，用机械、人工或风力输送至采场。

②水力充填法，充填材料为砂、碎石、选厂尾砂或炉渣等。用管道借水力输送至采场。

③胶结充填法，充填材料为水泥等胶凝材料和砂石、炉渣或尾砂等配制的浆状胶结物料，凝固后有一定强度，用管道借水力或机械输送至采场。干式充填法应用最早，但其的生产效率低，劳动强度大，采矿成本高。

5 采矿技术的未来发展

5.1 溶浸采矿

溶浸采矿是根据某些矿物的物理化学特性，将工作剂注入矿层（堆），通过化学浸出、质量传递、热力和水动力等作用，将地下矿床或地表矿石中某些有用矿物，从固态转化为液态或气态，然后回收，以达到低成本开采矿床的目的，适用于矿体品位低，多金属半生矿藏。

5.2 深海矿产开采

深海技术（deep sea technology），是对深海环境和资源的调查、勘探和开发利用技术。海底之上覆盖着厚厚的海水，因而深海环境条件的特点是高压、黑暗、低温、缺氧，加上海水腐蚀性和破坏性都很大，所以深海技术的要求比较高。常用的有潜水技术、勘探技术和资源开发利用技术等。

海洋矿产资源丰富，海洋中几乎有陆地上有的各种资源，而且还有陆地上没有的一些资源，能满足现在工业需求。

5.3 深井采矿

随着我国浅部资源的日益枯竭，需要不断地向深部挖掘。由于矿藏埋藏较深，地压增大，岩温增高，所以，在开采的过程中会遇到不曾遇到过的技术难题，比如矿山深井开采的采矿工艺、岩爆防治和预测技术、岩层地压控制技术、地压测控系统、提升系统、深井通风及降温技术等诸多方面的困难都会随之增大，这样就要求采矿工艺技术和机械设备必须适应这种变化只有不断地提高采掘技术和矿山机械设备性能，发展安全高效低耗采矿技术，才能开采越来越多的深矿资源。

5.4 数字化矿山建设

所谓数字化矿山是采用现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术和过程智能化控制技术，在矿山企业生产活动的三维尺度范围内，对矿山生产、经营与管理的各个环节与生产要素实现网络化、数字化、模型化、可视化、集成化和科学化管理，从而将企业的安全生产与经营管理业务流程数字化，并加工成新的信息资源，及时准确地提供给管理者，以便及时掌握动态业务中的一切信息，做出正确的决策。

5.5 绿色矿山建设

在采矿的过程中，不但造成了自然环境的破坏，也会遗留许多废气、废水、废渣，这些废物如果处理不好，将会给自然生态环境和社会经济生活带来了很大的负面影响。目前，国内外环保专家都呼吁对矿山环境采取综合的治理措施，寻找废物利用的方法，建立无废料矿山和洁净矿山。将无废和少废采矿技术纳入采矿技术发展规划，是国内外金属采矿技术的一个重要发展方向。