有色金属矿山深井采矿技术研究

张海发

近年来我国诸多行业在发展过程中，对于有色金属资源的需求量不断攀升，但是该资源的开采量却呈现出逐年下降的情况，究其原因为处于矿山浅表层的有色金属已经被挖掘殆尽，过少的资源数量难以满足市场过高的资源需求量；同时经过对矿山有色金属资源分布情况的勘察，可知矿山深部埋藏着储量丰富的有色金属资源，但是开采作业难度太大，常规技术无法直接对资源进行开采。针对该问题，需要矿山作业的技术人员对深部资源开采技术进行重点研究，结合开采的难点问题找出最佳的有色金属矿山深井采矿技术，有效提升此类矿山开采作业的质量和效率，依托开采获取的大量资源满足市场所需，实现矿山企业的长远可持续发展。

1 深井采矿机技术在有色金属矿山作业中应用的原因

该技术指的是用于矿山深部开采使用的采矿技术，对于有色金属矿山的实际地质地貌、水文等条件有着良好的适应性，矿山作业中依托该技术即可在一个安全的作业环境中保质保量的开采出优质的有色金属资源。当前应用较为广泛的技术类型包括深井充填采矿技术、盘区房柱技术等，分析这些技术的具体应用原因可知有下述几点。首先，当前我国蕴含着丰富有色金属的矿山，一般为大型矿山，有着非常高的产能量， 但是相较于小型有色金属矿山而言作业难度非常大，并且小矿山资源开发量越来越少，所以需要采用先进技术做好大型矿山的深部资源开采工作[1]。其次，有色金属矿山目前使用的采矿技术存在一些固有的弊端和不足，无力应对大型矿山资源开采作业要求，需要研究新型的采矿技术用于矿山深部挖掘生产。最后，大型矿山作业期间的工作环境较为复杂，内部作业时的温度与压力过高、岩石硬度高，所以传统的开采技术难以攻克上述难题，导致开采效果一般。基于上述原因，矿山企业需要投入大量的资金和技术全力研究安全、高效的有色金属矿山深井采矿技术。

2 有色金属矿山深井采矿技术分析

2.1 常用技术

首先为深井充填采矿技术，该项技术最早是由英国研究得出，而后被我国大力引进，在现阶段的有色金属资源采矿工作中应用较多。此项技术应用期间使用的充填材料为胶结材料，经过多年发展材料使用数量与标准方面已经经过多次改进，与有着有色金属资源的大型矿山作业要求相适应，常采用全尾砂方式来充填，以此可以提升材料的固结效果，减少脱水以及浓缩等情况的发生，还可以显著的降低资源开采的成本，优化了开采作业期间深部矿山井下的作业环境，促使开采人员可以在安全的工作环境中工作，有效减少了井下各类作业事故的发生率，所以该技术有着理想的深部矿山作业价值，需要有色金属矿山企业在后续开采作业中多利用该技术来进行金属资源的生产。具体应用时，工作人员需要根据矿体结构的走向情况，确定需要开挖的矿块，并且设置间柱、底柱，预留参数为6m，回采高度则要控制在2m左右，依照确定的比例切割矿块。在作业中运输巷道、充填井等作业区域需要有效的连接在一起，在贯通中提升作业效率，还需要在爆破作业时，在作业位置附近安装雷管、凿岩机等装置[2]。

其次为盘区房柱技术，该技术属于现阶段使用的一种先进技术，具体应用时需要在作业现场构建一个矿房，在其中完成回采工作。矿房构建时需要依据矿山深部处的走向进行划分处理，使得该位置可以生成矿柱、矿房。开采期间需要注意不要处理采空区，之后对作业区域内顶板、底板面的矿层情况进行检查，经检查若矿石有着良好的稳固效果，顶板与底板质地坚硬，而且顶板处生成有厚岩层时才可以开始开采工作。采用该作业技术过程中，矿山内间柱的支撑能力较强，井下作业较为安全，能够有效降低采准工作任务量，资源开采量大，但是作业时需要把握好浅孔全面切顶对于工作效率造成的不良影响。

最后为其它技术，其一为巷道内围岩支护技术，有色金属矿山的深部作业具有非常高的危险性，由于井下矿石坍塌、跌落所致的矿山作业事故率非常高，基于此需要矿山企业从井下作业的安全角度出发，对于挖掘的矿井巷道做好围岩支护处理工作，以此保证围岩的稳定性，不会在开采中出现岩石层松动、石块跌落情况。所以巷道围岩支护技术为现阶段矿井施工需要用到的一项重要技术，要求矿山企业提前准备锚杆桁架来对巷道内部进行支护，借助于锚杆的支护作用控制围岩的形变情况，促使间柱承载能力得以有效提高，确保井下作业的安全性。其二为高地应力卸载技术，就是作业时若矿山属于高地地形，在回采过程中要求弱化工作现场上局部，对于回采的作业工序按照该种地形特点进行重新调整，之后再对岩石应力情况进行检验，若符合标准的分布情况则需要对应力作以转移，以此将集中在井口的应力可以快速的送至矿井的深部位置，避免了应力一直在井口聚集导致的开采效率低问题出现。其三为排热通气技术，工作人员在高温高压的井下开采有色金属，常会发生安全事故，严重的情况下会导致工作人员死亡，所以矿山企业不可忽视井下温度的调节控制工作，应用该技术即可保证井下开采作业温度的适宜。控制温度时工作人员需要对空气岩石热交换机理进行研究，并对井下工作环境中温度情况进行监测，之后采用先进的通风设备调节井下温度，保证温度可以降至安全采矿的标准之内；还可以使用具有良好的隔热效果的支护材料，将其安装在井下巷道的岩石表面上，此种材料导热性非常低，用于深部岩层可以有效隔绝高温的散出，保持井下温度的适宜。其四为安全保障技术，作业期间需要爆破岩石，但是爆破质量容易受到多种因素影响，会出现爆破事故，所以矿山企业需要使用地压微震检测法、岩体稳定性检测法等手段对于岩体、矿石的稳定情况进行检测，保证爆破工序可以正常有序的使用，避免爆破时的意外情况出现。

2.2 技术应用要点

在上述技术应用期间，工作人员需要掌握应用要点，确保技术应用价值可以得到有效的实现：首先为控制浪费问题，有色金属矿山作业中常要采用低废控制手段对于产能浪费情况加以控制，以此让采矿所得的全部资源均可以应用到需要的地方。一般情况下，针对一些品位较低的矿山会使用传统开采技术进行资源开采，但是由于采矿技术的落后性，导致资源被过多的耗费，最终开采出的资源总量远低于预计值。为了减少资源浪费，矿山企业可以依托原地破碎溶浸技术进行有色金属开采，此法可以对划定的矿块进行标准化的作业，使用钻入设备时有着较高的精确性，可以科学的控制溶浸液体、矿块，最终的低废控制效果非常好。

其次为控制岩爆问题，采矿期间由于岩石内部应力的变化，岩体会突发性的出现岩石爆炸现象，破碎的岩石会四散崩裂开，对于井下作业区域内的工作人员人身安全有着巨大的威胁，此种现象的发生率较低，但是发生时并无规律可循且造成的后果严重，需要引起有色金属矿山企业作业团队的重视，加强对岩爆现象的研究，采取有力措施控制该现象的突然发生。岩爆现象控制的常用手段为：对于岩爆现象的成因、表现以及后果进行深入的探讨，把握好导致此种现象出现的深部地压、地貌等因素，在采矿作业时可以对相关因素进行有效规避，例如，可以使用采场地压技术、岩爆现象预测技术对于作业环境进行检测，依照测得的岩体声发射相关参数便可以对可能发生的风险问题进行合理预测。同时还需要加大井下作业巷道内的支护保护工作，待支护锚杆全部安装在要求的位置之后，工作人员要检查支护作业质量，确定巷道围岩较为稳定、岩爆现象的破坏性影响较小时，可以依托支护结构来开采有色金属资源。还可以结合调查的矿山地质、地压等参数数据，来对岩爆现象进行预测模拟，确定该现象发生之后可能会影响到的位置后，即可对受影响范围内的采场基本结构、布设情况进行优化改进，对于诱发岩爆现象出现的相关采矿工序需要在降低风险的前提下，重新进行调整。

3 结语

目前我国进行有色金属矿山开采的技术类型较多，不同的深井采矿技术有着不同的适用范围，为了保证井下开采的有效性以及安全性，需要矿山企业对于相关技术的全部内容进行有效把握，以此提升对于该技术使用重要性的认识，继而可以在技术应用中，在把握有色金属资源矿山基本情况之下，选用最适合的技术完成矿山资源开采任务，促使资源产能率显著提升，矿山企业可以获得更多的经济效益。