金属矿深部开采现状与发展探讨

扎西旺久

摘要：在我国金属矿产的地质勘查中，我国大部分的金属狂潮位于地下较深处，其开采模式主要为地下深部开采。例如在我国的铁矿开采中，伴随着露天开采的影响，当前的金属矿开采模式正朝着地下深部开采转移。文章通过针对当前的金属矿深部开采现状的分析，通过创新技术实现深部金属矿产的高效开采，从而提升金属矿深部开采的效益，为金属开采企业提供经济效益与社会效益。

关键词：金属矿;深部开采;发展策略

1.金属矿深部开采现状分析

我国现开采金属矿以铜、金、钼、铅锌、钨、锡、铁、铀、辉锑等为主，成矿母岩以岩浆岩，变质岩为主。矿床类型涉及热液矿床，接触热液矿床，岩浆岩矿床，变质岩矿床等。矽卡岩型，斑岩型，玢岩型，岩浆变质型。根据我国的金属矿产资源地主分析中，由于矿产资源主要分布较深上，造成金属矿产资源的地下矿井压力往往过大，并且地质存在着不稳定因素，矿产资源伴生的掘进与支护问题较多，从而造成金融矿产资源开采难度相当大。

2.金属矿深部开采的关键发展战略

2.1加强金属矿深部开采动力灾害（岩爆）的预防与防控

金属矿深部开采动力灾害主要存在塌方、岩爆、突水和冒顶几项，其中以岩爆危害最为突出。岩爆现象的产生是因为采矿开挖所产生的扰动能量在围岩中聚集、演化，通过一定的诱因如围岩破裂情况下突然爆发的过程。岩爆主要是在地应力主导下产生的动力灾害，深部采矿会打破地层原有的自然平衡规律，使围岩变形、应力集中，在达到一定程度的上限后就会突破围岩产生冲击破坏。对于岩爆现象的研究已持续了大半个世纪之久，但大多数国内外理論都只停留在经验和探讨阶段，仍没有形成准确、实用的岩爆预测与防控技术。但为了满足金属矿深部开采需求，研究人员基于岩爆发生的两个必要条件即采矿岩体在受到破坏时具有的较强冲击性能和围岩产生高应变能的应力环境，从强度、刚度、岩体损伤、能量等方面，结合开采计划，采用位移、应力及三位数字图像扫描技术对岩爆进行定量分析和预测。与此同时，着力优化开采布置，改善开采方法，减少扰动能量聚集和应力过度集中，通过防治结合手段尽量减少岩爆现象的发生。

2.2深井降温与热害治理

近年来，许多金属矿山深部开采用矿井降温技术，最常见的两类为人工制冷降温技术和非人工制冷降温技术。人工制冷降温技术包括冰冷却系统和水冷却系统。冰冷却系统是通过风力或水力将地面冰厂制取的粒状冰或泥状冰运送到井下融冰装置以完成降温任务。水冷却系统包括回风排热、地面排热井下集中式以及地面集中式等机组布置方式，两者应根据项目实际情况择优选择。非人工制冷降温技术主要是通过提高通风能力、改进通风方式，应用矿井通风系统而达到深井降温效果，包含预冷岩层、填充采空区、热源隔离等方法。但是，将风流预冷后送入井下，降温能力不足，降温成本高，且遇矿井热害严重，根本无法满足降温需求。以上两种降温技术均属于被动降温技术。为提高深井的降温效率，应鼓励发展主动降温技术。当前，金属矿深部开采所采用的主动降温技术包括深井高温岩层隔热技术和深井地热开发技术，通过新工艺、新技术同时辅以人工制冷降温技术，为深部采矿降温找到一条经济有效的双赢技术途径。

2.3金属矿深部开采提升技术

有绳提升技术在提升高度超过3000m或4000m时，会因钢丝绳所产生的大惯量、大负荷和大扭矩等问题产生无法解决的障碍。因此，必须着力研究无绳提升技术，例如磁悬浮驱动提升技术和无线直线电机驱动提升技术等。传统的提升方式如，箕斗、罐笼等都属于机械提升方式，而无线直线电机驱动属无绳垂直提升技术，无需开挖竖井就可进入超深开采，这样不仅减少了井巷投资与维护费用，还大大提高了深部采矿工程的安全性。无线直线电机驱动垂直提升技术具有高效率、设备尺寸小、无提升高度限制的特点，适用于超深井提升。

3.金属矿深部开采发展趋势

在当前的深部金属矿开发发展中，其主要的发展趋势设计到以下三个方面。其一，先进设备的运用。在深部金属矿的开采发展中，先进的开采设备的运用，能够实现深部金属开采的机械化发展，同样借助先进机械开采设备的运用，能够有效地提高开采效率。例如无轨开采技术的发展，借助先进的无轨开采设备的应用，能够确保深部金属矿产开采能力的提高，同样也能够降低采矿损失，从而提高金属矿产的回才效率。其二，监控的自动化发展。在深部金属矿的开采发展中，通过完善环境监测系统、地面震动监控系统，以及地质勘测的自动化，能够有效的提升金属矿深部开采的安全性，从而实现地下金属矿的开采效率与质量的提升。其三，绿色开采。在我国的资源开采当中，金属矿资源的可持续开采主要受到环境保护问题的制约。在当前生态环保的可持续发展理念下，金属矿资源的新矿井建设需要重视环境保护问题，确保环境保护与金属矿资源开采的双向落实。以此来实现我国金属矿资源的新矿井低成本建设、高产出、低消耗以及可持续发展的绿色开采体系。其四，数字化发展。在信息技术时代背景下，金属矿深部开采发展需要实现数字矿业化发展，借助信息技术来实现矿上的数据信息化，通过完善矿山信息数据体系，能够以实际的矿产资源空间信息为基础，借助信息模拟技术来提升金属矿产深部开采的安全性，通过合一运用深部开采技术，从而确保金属矿开采的高效、智能，从而为金属矿开采行业的健康发展提供技术保障。

结语

综上所述，我国目前处在工业化高速发展时期，对资源特别是金属矿产资源需求量日益增加。国内越来越多的金属矿山浅部资源已采空，转入地下开采，深部开采已成为将来矿山开采的必然趋势。为了适应矿山开采的发展，特别是实现深部无人开采技术，非常有必要对传统采矿方法、方式与工艺进行变革。新的采矿概念和采矿系统模式必将取代安全系数和效率较低的传统的采矿形式，未来采矿科技必将凭借新技术的潜在力量提高采矿效率、保证采矿工程的安全与稳定，不断推进我国金属矿深部开采技术向更高更远长久发展。

参考文献

[1]蔡美峰.金属矿深部开采现状与发展战略[J].工程科学学报，2019，41（4）：417-426.

[2]黄海余.金属矿深部开采巷道位移监测与围岩稳定性分析[J].现代矿业，2016，（10）：14-17.

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