矿山井下开采采矿方法分析

摘 要：当前，我国经济正在从高速度增长转向高质量增长，而采矿工程技术也在不断发展、创新。为提高回产率，降低生产成本，提升企业经济效益，矿山企业应当在井下开采作业中积极采用新技术。本文将分析矿山井下开采采矿方法。

关键词：矿山;井下开采;采矿方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.080

改革开放以来，我国矿业生产经历了世所罕见的飞速发展。——1995年，国内矿产资源开采总量达到40.85亿吨，2001年达到44亿吨，2014年达到110.82亿吨[1]。尽管近年来宏观经济出现了一些波折，一些矿业企业出现生产经营上的暂时困难，但我国积极推进供给侧结构性改革，市场供求关系明显改善，国内市场对矿产资源的需求稳定增长，矿产品价格已进入上行通道。在这样的大背景下，矿业企业应当以安全与高效为目标，从实际情况出发，研究采矿技术，选择合理的采矿方法与采矿工艺，以提升井下开采的经济效益、社会效益与环境效益。

1 矿山开采存在的问题

（1）优质矿源日益减少。由于我国矿业生产历史悠久，加之开采的规模大、范围广，国内大型优质富矿矿山基本被采尽。现在国内已经找不到资源丰富的大型矿山，剩下的只有数量多、品位低（铁矿原矿品位已经低于30%）、地理位置分散的小型金属矿产[2]。矿山属于不可再生资源，因此优质矿源减少的趋势将一直持续下去。而矿业生产的难度也将随之增大，资金投入与技术投入亦水涨船高。

（2）采矿技术落后。虽然近些年来，国有大型矿山企业初步实现了井下作业的自动化、连续化、机械化，但从总体上来看，我国采矿技术依然落后，仍然以劳动力密集型模式为主，集约化程度不高，经营粗放，与发达国家存在着巨大的差距。采矿技术落后，不仅造成了大量的资源、能源浪费，而且对矿山附近环境造成了较大的破坏与污染。

2 矿山常用井下开采方法

（1）充填采矿。充填采矿，指的是在矿房中，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、地表移动，并在充填体上方或下方进行回采。这种方法适用于开采围岩不稳定的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体;其优点是适应性强，回采率高，贫化率低，作业安全，能有效利用工业废料;缺点是工艺复杂，成本高，生产率低。

（2）空场采矿。空场采矿，指的是在矿房回采过程中，主要依靠围岩自身的稳定性或少量矿柱来支撑采空区的采矿方法。这种方法适用于矿石及围岩非常稳固，允许有相当大暴露面积的矿床。其优点是成本低、生产效率高;缺点是会在采空区留下大量矿柱，难以进行回采。

（3）崩落采矿。崩落采矿，指的是在回采过程中，不分矿房与矿柱，随着回采工作面的推进，以自然崩落或人工崩落的围岩充填采空区，以实现地压管理。这种方法适用于上盘围岩能呈块状自然崩落，矿石品位中等以上的稳固、急倾斜原矿体，而不适用于开采高价值、高品位的矿床;其优点是贫化率低，回采率高，其缺点是工序复杂，生产率低，成本高。目前，国内90%以上的地下铁矿开采，40%的有色金属矿山开采都应用了崩落采矿法[3]。

3 采矿技术发展趋势

（1）深井充填技术。主要包括液体充填（水砂充填）、膏体充填、干式充填。目前，德国、美国、加拿大、南非等国的深井都采用膏体充填技术。

水砂充填利用水力将河砂、砂石通过管理输送到需要充填的采空区，再进行脱水处理形成非胶结的充填体，但输送深度低、耗水量大，成本高，充填能力较小。

膏体充填将粗骨料、全尾砂、絮凝剂、粉煤灰、废石、水泥加工成膏状浆体，再用充填泵或采用重力加压，通过管道将膏状浆体输送到需要充填的采空区进行充填，浆料不沉淀、不泌水、不离析，充填后不需要进行排水作业，节约大量成本。

干式充填用井下掘进中产生的废石为充填集料，再以水泥浆作胶结介质，淋湿混合后充填进采空区，这种方法应用灵活，适应范围广，还可以修复矿山周边环境。

（2）深井开采技术。近年来，我国千米深井数量越来越多，20多个矿井深度已经超过1000米。且矿井开采深度每年仍在以10米左右的速度增长。而矿井深度每增加100米，矿井内的地温会上升2.2～2.7℃[4]。千米以下的礦井，温度往往超过30℃，会造成人体大量出汗、脱水，引发疾病;矿井越深，围岩失稳越剧烈，地应力越大，水害威胁越大;因此，必须加快创新深井开采技术。

深井开采技术是一个系统性工程，需要研究土层、石层压力变化，提高井下作业机械化水平（在条件允许的情况下要尽量应用遥控采矿技术，力求实现无人矿井）;要采用围岩支护技术、围岩加固技术、联合加固技术支护巷道;要采用综合技术进行矿体切割作业;要采用分级提升方式进行排水（矿井越深，地下水突出越严重）;要通过加大通风量来改善深井通风;为治理深井热害，要采用气冷式降温技术或冰冷式降温技术进行人工降温;要采用大直径钻孔卸压、顶板深孔爆破等方法防治冲击地压;还要采用三维地震勘探、槽波地震勘探等技术完善深井的灾害监测。

4 结束语

矿业资源是现代工业社会的基石，我们必须紧跟时代前进的步伐，不断学习发达国家先进采矿技术，立足实际条件，从实际情况出发，不断创新、研究新的井下开采技术，以努力实现矿山安全、高效、长期、经济开采。

参考文献：

[1]宋金国.金属矿山井下开采采矿方法分析[J].中国金属通报， 2018（04）：207+210.

[2]王洪喜.金属矿山井下开采采矿方法分析[J].世界有色金属， 2017（02）：143-144.

[3]刘洪均，彭平安，王李管.自然崩落法矿山井下大规模开采综合评价及模拟技术[J].中南大学学报（自然科学版），2015，46（02）：617-624.

[4]周华平，林浩伟，孙克雷.虚拟矿山井下环境系统分析及其模型构建技术研究[J].电脑知识与技术，2012，8（27）：6628-6629.

作者简介：冯华（1977-），男，山西晋城人，本科，副总工程师，研究方向：矿山机电技术应用。