浅析金属矿地下连续开采技术

2018-04-21吴玉伟杨启军

世界有色金属 2018年2期

吴玉伟，杨启军

（青海黄河矿业有限责任公司，西宁 810016）

1 金属矿地下连续开采技术的应用现状

简而言之，金属矿开采即经过“采准—切割—回采”三个连续性的工艺环节，从地下原始矿床中开采获取到金属矿石的过程。近几年来，受惠于业内科学技术和知识结构的不断优化发展，我国采矿业逐渐实现了由纯人工向机械化、由手动控制向自动化的质化突破，一方面大大增加了金属矿开采工作的质量和效率，另一方面也促使用着开采的金属矿山基地数量日益增多。现阶段，地下连续开采技术是我国采矿业应用较为广泛的先进技术，其工作方式主要有两种：第一，当金属矿的体积较小、硬度较弱时，不同的开采环节可进行连续同步施工；第二，当金属矿的体积较大、硬度较强时，整体开采过程应被协调、有序地分为若干个工作节点，并由此进行分段式、衔接式的施工活动，以保证在不影响金属矿开采质量的同时，尽可能地提升采矿活动的工作效率[1]。

从当前来看，许多西方国家已实现了采矿技术、采矿装备及其配套设备的齐全完整，并在探矿、凿岩、装药、转运等多个工序中实现了全套的机械化配置。同时，随着智能技术、液压装置技术等技术领域的不断钻研，一些西方国家已经将无人驾驶设备、无轨设备等高新配备应用到了金属矿地下开采工作当中，实现了采矿工作整体质量的巨大突破。由此可见，我国的采矿业发展任重而道远，促使着业内人员必须将借鉴国际先进技术与迎合我国环境实际结合起来，积极实现我国由“矿业大国”向“矿业强国”的理想转变。

2 金属矿地下连续开采技术的应用特点

现阶段实际应用的金属矿地下连续开采技术与传统开采方法相比，主要表现出了以下几点优点：

第一，工作条件的显著改善。现阶段大多数的采矿施工环节不再需要纯人力的介入，使得岗位工作人员更多的是通过操作台、操作系统等设备平台完成作业，在很大程度上减少了工作人员处在地下、矿井、坑道等非正常环境的时间，降低了工作人员的工作压力和工作风险；

第二，综合生产能力的大力提高。在金属矿地下连续开采技术的应用过程中，采矿施工的各环节达到了“环环相扣”的良好衔接效果，避免了传统工作中因协调性差、工序信息不对称等问题而出现的流程中断。同时，通过先进监测技术、信息管理技术的辅助，人员还可对各类采矿机械设备的工作参数进行适时调整，进而实施出及时有效的远程控制，为连续化的金属矿开采施工提供了设备条件支持。这样一来，基于公式“效率=产出量/时间”我们便可得知，在连续开采技术提升生产速度的同时，采矿单位的生产效率也将得到显著提升。

第三，工作安全得以保障。在过去，基于金属矿开采作业的特殊性，工作人员会面临到爆破、火灾、机械伤害、触电伤害等多种直接性的事故风险，以及粉尘、噪声、有毒物质等长期性的工作威胁，给人员的健康安全埋下了极大隐患。而在应用金属矿地下连续开采技术后，借助悬臂排土机、螺旋式采矿机等作业人员需求少、自动化程度高的设备，有效地避免了人员与采矿环境的直接接触，从而显著降低了开采工作的危险性[2]。

第四，金属矿产品回收率较高。在应用金属矿地下连续开采技术后，施工人员无需传统的爆破、钻孔等破坏性手段，即可通过切割、落矿、搬运等方式完成采矿任务，将金属矿产品从矿床中自然分离出来。这样一来，基于“金属矿产品回收量=矿床开采总量-无用矿产量”的公式我们可以得知，持续开采技术大大避免了因采矿动作过强硬而对金属矿整体结构造成的影响，提升了金属矿产品的整体利用价值，同时也有助于地改善矿产资源的浪费情况。

3 金属矿地下连续开采技术的实际应用与展望

3.1 金属矿地下连续开采技术的应用工艺类型

第一，房式回采振动连续采矿工艺。在这一工艺中，整体的金属矿区被分化成了多个采矿段，并不做任何的间柱设置，主要依靠分解震动运输车实现金属矿石产品的运送。通过这样的过程，采矿、回采、充填、出矿、运矿等工序环节将会处于即独立又联系的整体状态，实现连续性的施工衔接；第二，无间柱连续分层充填采矿工艺。在这一工艺中，矿区被看作是一个整体性的回采单元，要求采矿团队采取跳跃式的采切作业方式，相邻或平行的采矿点不可作连续开采。第三，深井连续推进采矿工艺。在这一工艺中，采矿团队主要采取沿固定路线连续开采的方式，从而在最大程度上避免矿产资源的损失和遗漏。同时，还应在施工地点设置主动支护设备，为落矿、搬运、充填等工作的安全性打好基础。

3.2 金属矿地下连续开采技术的实际应用策略

第一，要实施出符合连续开采技术的金属矿开采设计。在面对不同类型的矿床条件时，相关工作人员要对采场最后底盘尺寸实施差异性的科学控制，如表1。

表1 不同类型矿床的最后底盘尺寸

同时，在保障人员及设备安全、工序平稳与运行的前提下，专业技术人员还应根据一定的标准实施采矿点所在区域的监测工作，如表2。

表2 采矿监测工作的实施标准

最后，在以石灰岩、白云岩等质地为主的金属矿床连续开采过程中，相关人员还应对开矿的深度进行合理把控，如表3。

表3 石灰岩、白云岩等金属矿床的开采深度

第二，要加强安全风险的应对机制。虽然在一定的技术改良背景下，金属矿地下连续开采工作的危险性得以显著降低，但安全问题仍然是采矿工作人员在施工中所必须要注意的重点问题。在连续的地下开采工作中，一旦设备参数设置有误，或对矿床的整体结构把握不当，将很容易因开采过深等原因而造成矿顶岩层出现悬空，并挤压形成片帮现象。当片帮现象发生时，工作人员及现场设备即会面临岩层剥落、矿体坍塌的危险，据有关调查显示，此类危险事件占采矿事故的25%以上。所以，在实际的金属矿地下连续开采工作当中，相关人员一定要秉持起高度的风险管理眼光，做好施工前安全设计、施工中安全预警管理以及事故应急策略等一系列安全防护工作，以此避免人员及财产受到影响。

3.3 金属矿地下连续开采技术的未来展望

总体来讲，基于国际采矿技术的发展以及我国科研人员的不断钻研，我国已经实现了无轨化、液压化等采矿技术装备的开发应用，但仍具备很大的发展潜力和发展空间。首先，相关工作人员应重视到“质量”与“投入”之间的关系，在降低资金成本、人力成本、时间成本的同时，保证甚至提高工作的质量，从而实现采矿效率的质化提升。这就需要专业技术人员结合不同矿床的固有特点，增强改良现有设备的适应性和针对性，并将CAD、BIM等三维建模技术融入到采矿领域当中，促成金属矿开采项目设计与管理的高速化、便捷化。其次，为了提升金属矿产品的整体质量，相关人员还应积极学习和引进国际上的先进技术，通过不断的实践和打磨，寻找出灵敏度高、收益效果好的采矿方法；

此外，为了迎合当前时代智能化与生态化的行业发展理念，相关人员还应积极投入到“智能数字化矿山体系”的研究构建当中，运用传感器技术、无线通信技术、智能控制技术、卫星定位技术等先进的网络信息技术，实现对采矿区域乃至周边环境的动态监测管理，从而在第一时间发现采矿工作对所处环境的影响，在保证稳定安全实施开采活动的前提下，做好矿床环境的补偿处理工作，降低矿产资源的不必要浪费。