我国金属矿开采技术发展趋势研究

陈 凡

（阿克苏地区土地储备中心，新疆 阿克苏 843000）

1 我国金属矿开采技术发展现状

1.1 露天开采技术

露天开采包括了分期开采、陡帮开采、高台阶开采等技术。分期开采是一种重要的金属矿开采形式，主要适用于矿量储备较大、能够长期开采的矿山开采需要。一般而言，在应用露天开采的初期，需要剥采的作业量较小，在不需要投入较大成本的情况下就能够创造可观经济效益，并能够降低因为矿山开采环境不确定而造成的投资风险。当前阶段，分期开采已经成为国外矿山开采领域最为重要的生产形式，并在国内的应用逐渐繁盛。

陡帮开采技术理念是于上世纪60 年代被提出，并逐渐应用到金属矿的开采中来的。我国从上世纪70 年代引入该技术，经过多年的研究与实践，该技术理论的发展已经非常成熟。陡帮开采技术在露天矿山生产中的应用，前期同样不需要较大剥采任务量，基建任务也非常简单，有利于实现最大化的生产效益。

就高台阶开采技术来说，我国对此开采理论技术的研究时间尚短，目前能够在14-15 米的高台阶上实现开采，随着更多更加先进的开采设备的投入使用，在不远的将来，该技术能够支持更高台阶的矿山开采活动，有力推动我国矿山生产经营事业的发展和提升[1]。

1.2 底下开采技术

第一，空场开采方式。该开采技术主要适用于有色金属矿山、黄金矿山等生产领域，并对矿石、对应围岩的稳固性有着较高的要求。该技术在矿山开采中的应用所具备的最为明显的优势便是：生产成本较低且产量较大，基建工程任务也较为简单，有利于生产效率和生产效益的双重提升。目前，该技术在矿山生产领域的应用逐渐普及，很多围岩、矿石稳固性较差的矿山生产项目，也在采用此种开采技术，将矿山加固后来进行空场开采，以此来有效提升生产效益。但是，该技术深度开采中的适用性受到了诸多条件的制约和限制，是在实际矿山开采中需要高度重视的内容。

第二，崩落开采方式。该开采技术方法在国内矿山生产领域得到了最为广泛的应用。在我国有色金属矿山开采领域，有45%的矿石开采量均是来自于该技术的应用，而铜矿、黑色金属的矿石采量的应用比例更是达到了94%。目前，该技术在冶金生产领域也得到了普及，拥有非常广阔的应用价值和发展前景[2]。

1.3 联合开采技术

该技术理念与常规的矿山开采理念有着较大的区别，是露天开采和地下开采两者有机结合的新的开采技术理念。近年来，国内外专家学者逐步将矿山开采研究重点集中到该领域，对该技术理念在矿山生产中应用的可行性以及存在的问题与难点进行了深入系统的研究论证，并取得了突破性研究成果。例如，我国很多露天矿山的生产工艺已经实现了连续化或半连续化，可移动式破碎站也得到了较为广泛的应用，汽车运输的运距已经处在较为理想的范围，陡坡铁路运输的研究也取得了重大突破，高陡边坡加固技术的应用也获得了较为理想的效果。在硬件设备逐渐完善的情况下，为联合开采技术的应用提供了充分的支持与保障，联合开采技术日渐成为新的矿山开展模式，很多研究成果也在向矿山生产实践领域进行转化，推动矿山生产行业的快速发展。

2 我国金属矿开采技术发展趋势

2.1 智能开采技术

矿山生产行业实现完全自动化开采模式存在较大困难，其中最大的难题在于无法将开采过程中所需要的推土机、装药车、拉矿车等机械设备全部实现智能遥控式操作管理，只有该难题得以解决，才能确保机械设备能够在不同的条件下顺利进行开采活动。在此背景下，遥控开采系统的研发和应用将成为引领矿山生产的新的趋势。该系统所具备的优势包括：投资较低，且技术功能非常先进，每一件所投入使用的机械设备都将配备安装摄像头，能够对不同环境条件下的生产作业活动进行全方位的监测。

2.2 数字开采技术

矿山开采数字化，是一种新的矿山生产理念，即在矿山生产活动中实现数字化技术的全覆盖，以空间信息技术来作为支持和保障，实现矿山开采活动的数字化、信息化管理模式。在数字化开采模式的应用下，整个矿山生产开采的过程将会是一个庞大的数字信息集群，借助数字信息集群实现作业操作。但是，数字技术的设计和应用非常复杂，工程任务量也较重，需要花费较大的时间进行研究才可能予以实现，这也让该技术的实践应用需要分阶段、分步骤来逐步实现。目前，我国市场对矿产品的需求量不断增加，从事矿山生产开采活动的企业需敏锐把握这一机遇，将现代化信息技术积极应用到生产实践中来，以此来推动矿山企业创造更多的效益，将数字开采技术的应用充分发挥出来。

2.3 深井开采技术

当前我国矿山企业所面临的生产现状为：浅部资源已经开采完毕，开采活动正在向深部推进，这就意味着对开采过程中的安全保障提出了更高要求。关于深井开采技术的概念认识，目前行业没有形成统一说法，而较为一致的观点是：在深度开采过程中将会解决更多不可预料难题，是新型矿山生产作业模式。目前，我国金属矿山行业的开采深度大约在700m～800m 以内。而超出1000m 的矿产开采深度就可以确定为深井采矿。对于深井采矿而言，其工程难度较大，与普通的地下采矿难度有着天壤之别。深井开采作业环境具有“三高”的特点，即高应力、高温、高井深，在该环境下除了需要解决浅部开采所存在的问题以外，更需要对深度开采环境下所存在的采场地压控制、冲击地压防治、深井提升运输、热害治理和深井的通风排水等多种复杂难题进行逐一解决。这也就意味着该生产作业技术在矿山开采领域的实践应用需要完成对深井围岩应力分布状态的特征及变化形式、深井冲击地压防治与监测监控技术等诸多难题的攻克。随着我国矿山行业开采深度越来越大，相信在不断的将来困扰深井开采技术的相关难题将会得到有效的解决，使得该技术在矿山开采场景中得到充分广泛的应用[3-6]。

2.4 无废开采技术

矿山开采虽然为国家经济建设和保障居民生活等领域做出了巨大贡献，但该行业对生态资源的破坏确是客观存在的。该行业对生态环境资源所造成的破坏主要包括以下四个方面：即资源损失、地表塌陷、排放废石、排放尾砂。而无废开采技术便是在秉承生态环保理念的基础上，就如何有效解决和规避矿山开采中所存在的危害环境资源问题所提出的技创新技术理念。该技术的基本观点是：围绕着矿山开采过程中的业务运行过程，将矿山人文环境、生态环境、资源环境和经济环境进行统一的分析与整合，构建一套绿色环保的工业生产系统。该技术理念的原理是：在有效降低废原料的排放量前提下，创造最大化的产量和效益；当采矿工程结束后，通过简便易行的环保治理，就能够将矿山与当地的生态环境进行有效的适应与融合，对矿山的生态价值进行有效的修复。由此可以看出，无废开采技术想要获得成功的应用，需要具备以下三项基本的技术素质，即资源效率高；废料流出量小；地表不受破坏。经过相关专业人士的大量研究论证，提出了以下具体的应用实践路径：第一，研发完善可靠的无废采矿生产工艺，有效降低和控制废石料的产生，或者将废石料实现原地回收利用。目前，该领域的研究成果主要有：地下溶浸、溶化、熔炼等基于物理、化学处理方法的开采技术。第二，实现废料的综合利用。例如，将采矿废料用于建筑、耕地等领域中来，将其“变废为宝”，成为其他领域生产活动的有益材料。第三，将开采过程中产生的废料放置在统一的区域进行储存，用于后期采空区的治理等。目前，在采矿业较为发达的国家和地区，都采用溶浸技术来实现低成品矿石的回收利用，我国的铜、铀、金、银等矿山也在进行该技术的应用与探索。

2.5 连续开采技术

连续开采技术在矿山生产行业中的应用，指的是对采矿区域、采矿作业工序等在突破时间和空间限制下进行同步开展的生产模式。该技术理念于上世纪60 年代便被提出，并陆续开展了大量研究和论证，目前所取得了主要研究成果有：连续硬岩切割采矿机研制、带式运输机研制、振动放矿技术与设备研究等，在实践中的应用已经较为成熟。而我国采矿行业对该技术的研究重点主要集中在连续硬岩切割采矿机的研发方面，但受困于其高昂的生产成本和较短使用寿命等原因，在短期内很难得到广泛的应用，对连续开采技术优势的充分发挥造成较大制约。另外，要想有效保证连续开采技术的生产质量和效率，除了要实现作业区域内的连续生产之外，还对外部生产条件，例如，运输条件、生产调度条件等予以更高要求，这都需要相关人员不断探索研究，以实现该技术的应用优势。当前国内外采矿行业市场上已经涌现出大量的成熟稳定的支持连续开采应用的设备和技术，相信在不断的将来，连续开采技术的发展将会更加成熟，必将会得到更加广泛的应用。

3 结束语

我国的矿山开采行业的发展机遇和挑战并存，一方面在生态环保理念下，对矿山开采技术应用的节能环保提出了更高的要求，另一方面市场对矿石需求量的快速增长也为金属矿开采技术的研究提供支持。越来越多采矿企业也在积极寻找更好的创新发展、变革路径，大批更加先进、稳定的矿山采矿技术涌现。我们相信，在不远的将来将会有更多的先进的采矿技术应用到金属矿的开采中来，有力推动采矿行业向生态环保效益好、低成本高产量的方向快速发展，为我国的社会经济发展做出更加突出的贡献。