地下深孔采矿技术的发展与现状分析

赵远涛

摘 要：地下深孔采矿技术则是为了深层开掘地下煤矿资源而设计的一种方法。目前，这种方法一般适用于一些大型的采矿集团和大型的矿山，这种技术经过实践表明可以规模化、效率化的工作。我国国内的深孔技术得到了很大程度上的发展，文章就目前这种技术进行简要的分析，厘清其发展脉络。

关键词：地下；深孔；采矿；技术；现状

中图分类号：TD79 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0170-02

煤矿资源作为一种自然资源，是人类社会生活所需要的最重要的自然资源，为人类社会的发展做出了不可磨灭的贡献。但是随着社会经济的发展，煤炭的产量已经出现了供不应求的现象，在高度发达的技术时代，科学技术是煤炭行业保持活力的重要法宝。地下深孔采矿技术是时代的产物 ，这种技术能够高效率的采集地下矿产资源，同时有利于安全操作。我国在20世纪开始学习一些先进国家的深孔采矿技术，经过将近100年的应用，深孔采矿技术有了一些新的改进，为我国的社会发展提供了不竭的动力。

1 深孔采矿技术概述

1.1 垂直深孔球状药包落矿阶段矿房采矿法

垂直深孔球状药包落矿阶段矿房采矿法，简称VCR技术。垂直深孔球状药包落矿阶段矿房采矿法使用起来比较简单，它的工作过程是：首先，依据特定的炮孔分布，由矿房或者矿柱上面的巷道里向下钻取一系列直径较大的炮孔，之后由操作人员根据实践操作经验确定底部至上部的最佳防止球状药包的位置。这样的放置，随着炸药的引爆，特定的矿体就能够很好的根据重力作用刚好炸落至预采的空间内，实现了开采的简易化。

这种采矿技术最早是在1982年在凡口铅锌矿经过成功的实验。在本次实验中，矿体的厚度设定为30～40 m，矿石处于中等稳定的状态，采场设置为长30 m，宽度为8 m。垂直深孔球状药包落矿阶段矿房采矿法所使用的球状炸药具有密度高、威力强、炸速快的特性。通常情况下需要20 t/m，每千克消耗的炸药约为0.38。这种方法具有高度的安全性，而且减少了工人的劳动强度，大大地提高了生产效率，有效的节约了经济成本。但是这种方法也存在着一定的局限性，经常会出现堵塞或者超爆等现象，而且对边界岩的破坏比较大，相邻之间的回采安全性不高。

1.2 阶段深孔落矿采矿技术

阶段深孔落矿采矿技术主要能够适用于矿山体岩型为矽咔岩岩质，这种岩质总体上来说呈现出致密块状态，而且其节理不发展，整体性能稳定，坚硬度不会产生较大的变化，普氏系数通常为20～21。一般而言，这类岩石爆破都归类于难度较大的系列。

在对这种矿山进行操作时，采矿人员通过会采用束状孔对存在的矿体进行分段式的连续的开采，在开采位置的上方设计凿岩硐室，然后使用一些设备进行钻孔，之后利用球形炸药包进行现场爆破，之后采矿人员利用树桩深孔对开采的资源进行回采。这种操作技术下一般来说需要工作人员至少放置四个孔，从而能够使其构成一个束状孔，这种方法的炸药每吨基本维持在0.397 kg，崩矿量大约为43 t/m。

1.3 束状孔球形药包水平落矿技术

在我国的一些铜矿开采过程中，由于一些技术条件的限制，需要在现场进行束状孔当量球形药包试验。采场的长度是82 m，宽度为18 m，矿体厚度不定。技术人员在现场的中间放置深孔，束孔由五个孔径为165 mm，间隔为0.825 m的垂直平行的孔组成。采场共放置孔262个，总孔深为7 995 m，布孔范围的矿石量 为246 792 t，崩矿量30.87 t/m，采场中心剖面及平面图，如图1所示。

2 目前我国深孔采矿技术存在的问题

2.1 设备落后、人员操作水平不高

目前，我国在深孔采矿中使用的设备而比较落后，而且一些设备过于笨重，和国外的一些设备相比不利于采矿工作的进行。虽然我国一些煤矿企业也进口了一些外国的设备，但是明显存在着人员脱节现象，使用技能不高。

2.2 成本较高

目前我国深孔采矿技术多为充填法，这种方法的使用效果比较差，而且需要重复劳动，一次性充填率比较低，从成本上来说也是比较高的。

2.3 自动化水平不高

目前我国的许多开采企业还是主要依靠于人工，不论从放置炸药还是到具体的开采，都没有解放人的双手，依靠工人进行劳动一方面效率不高，另一方面容易事故多发。自动化是目前发展的形式，国外很多的煤矿企业都逐渐走上了自动化的行列，从这一点看，我国还有很大的发展空间。

3 总结与展望

3.1 深孔采矿技术综述

垂直深孔球状药包落矿阶段矿房采矿法在之前的几十年里，先后在一些先进的国家，如澳大利亚、欧洲、中美洲、加拿大以及美国的很多的采矿企业中被应用，而且取得了比较好的效果。我们可以看到这种方法采用了特殊的球状药包，这使得在开采过程中很大程度上可以灭除或能大量减少煤矿天井挖进以及槽量，还可以有效地解决回填问题而造成的贫化现象。这种采矿方法的优点非常明显：改善了爆破的效能、提高了工作效率、消除了一定的危险。而且相比于其他方法，有很强的适用性，比较简单。

但是这种方法也存在着一定的局限性，经常出现堵塞或者超爆等现象，而且对边界岩破坏比较大，相邻之间的回采安全性不高。束状孔球形药包落矿整合了单孔球形药包爆破和深孔阶段爆破的优点于一体。综合利用了最优埋深球形药包爆破，合理利用炸药能量的最优化条件，增强了装药中远区爆破作用的束状孔效应，实现了采场大量的连续的落矿，具备开采效率高、成本低的优点。

3.2 展 望

为了追求人类自身的发展，对自然矿产资源的掘取需要从地下浅层转向更深的地方。当然，由浅层开采转向深层开采并不是简单的操作，这里面需要一些技术的支撑。地下深孔采矿技术则是为了深层开掘地下煤矿资源而设计的一种方法。垂直深孔球状药包落矿阶段矿房采矿法、阶段深孔落矿采矿技术、束状孔球形药包水平落矿技术几种技术都具有其自身的优点和不足。

目前我国的深孔采矿技术也存在着一些基本的问题，不过依旧可以预测一下未来我国深孔采矿技术的发展趋势：大直径的深孔采矿技术将逐步成熟化、广泛化，随着不断的加深开采，高压力的环境必须得到克服，为了追求经济性，在填充矿山的过程中选择廉价的填充材料，劳动密集型的现象将逐步被技术化所取代。我国的地下深孔采矿技术还存在着很大的发展空间，需要不断的学习外国先进的科学技术，以提升我国的开采技术水平。

参考文献：

[1] 杨承祥，周罗全，孙忠铭，等.束状孔爆破新技术在深井高应力矿床的应用[J].中国矿业，2006，（11）.

[2] 袁世伦，胡国赋.连续采矿工艺在铜陵有色金属矿山的研究与应用[J].黄金，2004，（3）.

[3] 孙忠铭.大直径深孔采矿技术的研究和应用[J].有色金属（专刊），1986，（2）.