金属矿地下开采的开采效率及提升建议分析

李克冰

金属矿地下开采的开采效率及提升建议分析

李克冰

（金川集团股份有限公司三矿区 甘肃省金昌市 737100）

金属矿是一种不可再生资源，其一般采用地下开采方式来提高生产效率。但金属矿地下开采具有开采环境复杂及开采效率影响因素多等特点，因此如何提升金属矿地下开采效率成了社会普遍关注的焦点。在本案，笔者以金川二矿区为例，浅析金属矿地下开采效率的提升措施。

金川二矿区；地下开采；效率

金川镍矿是国内最大的稀贵金属资源基地，而作为金川集团的主矿山，二矿区的产能约占55%。金川矿区的矿岩破碎及其地应力多为应力值较高的水平构造应力，且矿体的倾斜度非常大。可见，金川二矿区的地下开采难度非常大。为了提高金川二矿区地下开采的效率，应先查明影响地下开采效率的因素，然后再据此提出提升地下开采效率的措施。一般来讲，金属矿地下开采效率的影响因素包括：①开采设备的先进性，具体可应用远程自动化控制等高新技术来提高开采设备的先进性；②开采过程的安全性，具体应采取措施保证人员及设备在地下开采过程的安全；③矿物运输方式。针对这一问题，本文结合金川二矿区的实际情况，分别从如下方面浅析如何提升金属矿地下开采的效率。

1 选择合适的巷道开凿方式

一般来讲，地下矿石的堆积将遮盖矿体。因此，在金属矿地下开采中，应先通过开凿巷道的方式挖掘和开采矿石，其中巷道的形式分为斜坡巷和平巷两种，且巷道的开凿流程为：开拓→采切→回采。其中，开拓一般指的是矿床开拓，即经井筒从地面深入地下矿体，以实现矿床与地表连接通风及为金属矿地下开采提供运输与排水通道，同时这也方便了金属矿地下开采前期准备工作的开展。在实际工程中，一般可采取下列三种开拓方式：①竖井开拓，其在金属矿山开拓的使用频度最高，约占80%，且竖井开拓的效率随矿山开拓深度的加深而增高；②斜井开拓，其按井田的划分及在不同阶段的布设可组合成斜井单水平分带式、分区式及斜井多水平分带式、分区式；③联合开拓，其指的是在同一类井田中采用两种（或以上）的井巷进行开拓。针对金川二矿区而言，可采用从上到下的方式进行地下矿床的开采，具体按矿床的走向将其划分成相应的矿块，用以作为矿采的开采单位。

2 选用先进的开采设备

在金属矿地下开采中，开采设备落后无疑会降低矿床的开采效率。因此，通过提高开采设备的先进性来提高金属矿地下开采效率具有非常必要。在开采设备方面，金川二矿区的做法包括如下几点：①选用一种以计算机操控平台为基础的远程开采控制设备，以提升二矿区地下开采的效率；②为了提高测量的精度，用到了全测仪，而所谓全测仪，其是一种电子速测仪及其不仅集光、电为一体，还应用了先进的测绘技术，因此与传统的测量方式相比，全测仪具有下列优点：测绘功能强大、对通视和天气的要求低、缩短了测量的时间及改变了“先控制、后碎部”的作业流程；③在测量中应用了GPS全球定位系统，这将有助于对矿床开采位置进行精确定位，且其中装设的远程探测装置可精确定位矿区，如此可将操控性开采设备成功应用在地下开采中，进而提升了地下开采的效率。

3 完善开采的安全保障措施

在金属矿地下开采中，一旦发生安全事故，将直接中断开采工作，且会破坏开采地段。对此，若重新开采，则将在修复损坏工作上耗费大量的时间。因此，为了提高金属矿地下开采的效率，应完善地下开采的安全保障措施。在金川二矿区，其采取的安全保障措施包括如下几点：①装设地下防护预警装置，以便全天候检查地下的情况，且一旦出现有塌方的可能性，防护预警装置将会在第一时间发出警报，以提醒管理人员及时处理，排除潜在危险；②随时检查地下支撑防护系统，即在镍矿地下开采中，塌方事故不仅偶有发生，且危害极其严重，因此应随时检查井下安全防护装置，并及时解决其中存在的问题，从而提高井下作业环境的安全性；③在镍矿矿地下开采中，引进高科技的传输设备，其中矿物运输是在矿物开采后最为重要的环节，但在传统的矿物开采中，一般通过人工装箱与搬运的手段来将矿物运至地面，因此存在运输效率低的问题，而为了解决这一问题，金川二矿区通过运输履带来运输金属矿物，从而完善可镍矿的开采流程及提高了其开采效率。

4 选择合理的开采方法

近年来，国内采矿技术实现了质的飞跃，即已从浅空采矿发展到了类型多样的采矿技术，其中在金属矿地下开采中，最为常见的三种技术为：

（1）自然开采技术。自然开采技术（或称空场开采）指的是在回采的维护上，借助围岩的稳定性来建立一种采空区，并以支架为临时支护。换而言之，在矿石坚硬、围岩稳定且耐震动的矿区，若矿房安全开阔，便可在矿柱支撑的环境中安全开采。研究表明，自然开采技术是一种结构简单且工艺要求低的金属矿地下开采方法，因此具有开采成本低的优点，特别适合用在矿石与围岩稳定性较好的矿区，但其同时也具有如下局限性：当矿体的厚度达到中厚层水平时，自然开采技术所能实现的回采率将会降低。

（2）人工支撑开采技术。若采用人工支撑开采技术，则在采空区的维护上，一般会用到碎石、炉渣等充填材料，同时还通过地压管理来对地表移动进行控制。据此，人工支撑开采技术的原理是通过充填体来实现地压管理及控制地表下沉。实践证明，人工支撑开采技术的应用可不断扩大回采的工作面及采空区，从而改善了金属矿地下开采与回采的工作环境。

（3）崩落采矿技术。崩落采矿技术是通过用崩落的围岩来充填采空区，进而实现对地压的掌控，其适合用在围岩易崩落或地表易塌陷的矿体中。

金川矿区先后经历了多次地质构造运动，因此其构造行迹以断裂为主，其中主要的断裂包括NW走向的压性断裂、NEE斜向的扭性断裂、NE横向的张扭性断裂，详见图1。

图1 金川矿区的地质构造示意图

如图1所示，经过多次的地质构造运动，金川矿区形成了断裂纵横交错的格局，因此金川矿区的矿岩表现出整体稳定性差、岩体破碎、岩体强度低级岩块强度高的特点。另外，金川矿区的构造具有非常明显的地应力作用。由于金川矿区的地应力大且矿岩的稳固性差，故采用了下向分层水平进路胶结充填采矿法。实践证实，这一开采方法能在保证人员及设备安全的条件下，提升金川二矿区地下开采的效率。

5 结语

综上，在金属矿地下开采中，为了提升开采效率，具体应做到如下几点：①选择合适的巷道开凿方式，以便为地下开采工作的顺利推进提供前提条件；②根据矿区的地质条件，选择合理的开采方法；③选择先进的开采设备；④完善地下开采的安全保障措施。总之，在金属矿地下开采中，任何提升开采效率的措施都应以保证人员的安全为前提条件，而在正式进行地下开采以前，必须严格按照相关规定及要求进行地质勘查，以实现金属矿地下开采工作的顺利推进。

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TD853

A

1004-7344（2016）27-0185-02

2016-9-6

李克冰（1969-），男，汉族，甘肃永昌人，工程师，本科，主要研究方向为金属矿地下开采。