深井金属矿床高效开采及地压监控技术研究

王春龙，郝英杰

（山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东 招远 265400）

今后我国金矿开采工作将逐渐向地下拓展，深井金属矿床具有不易被探测且开采展难度大的特点。目前我国大部分埋藏较浅的金属矿床已经被开采，深井金属矿山有利于提高我国的金属矿产资源的产量。对深井金属矿床进行开采，可以更好地满足我国市场对金属矿产资源的需求。在深井金属矿山的开采过程中，要想确保矿山开采工作的安全性、提高采矿效率，就要充分发挥低压监控技术的作用，这样才能有效减少安全事故的产生。以下对深井金属矿床开采的特征及开采现状进行分析[1]。

1 深井金属矿床的特点及开采现状分析

1.1 深井金属矿床的特点分析

深井金属矿床与露天矿床最大的区别就是矿床埋藏较深，开展工作在地下深部完成。我国矿山开采行业对深井金属矿床的埋藏深度进行了限定，矿床埋藏深度在900m以下的属于深井采矿。与金属矿床露天开采相比，深井金属矿床开采环境更为复杂，矿区的地质环境多变且地形较深。由于埋藏深度过深，也导致了深井低压较大、而且矿床的温度相对较高，矿井内难以通风。这些问题也增加了深井金属矿床开采的危险性。

1.2 我国深井金属矿床的开采现状分析

随着我国采矿行业的繁荣发展，我国的采矿技术也越来越先进，但是目前我国深井采矿技术仍然不够完善，我国的采矿深度还十分有限。埋藏深度较深的矿床地质环境较为复杂，对采矿技术要求也更高。这就要求矿山开采单位要制定出适合深井的矿山开采方式，并且要实时对地压进行监控，避免在采矿过程中出现岩爆现象。近年来我国在深井采矿过程中，因岩爆现象而威胁采矿人员生命安全的事故时有发生。当下在深井金属矿床开采过程中，最常用的是胶结充填采矿法，胶结充填采矿法能够有效提高深井金属矿产资源的回收率，从而能够减少采矿过程中的矿石浪费现象。以下对现阶段我国深井金属矿床开采过程中常用的技术进行分析[2，3]。

2 深井采矿的技术问题分析

2.1 采矿巷道容易变形

埋藏较深的金属矿床在采矿过程中，其巷道围岩受到了地应力的影响容易变形，进而导致巷道被破坏。由于深井的地质条件较为复杂，且深井矿道的构造应力较大，进而会对巷道工程的适应力造成影响。深井金属矿床原岩应力高，很容易导致矿床变形，倘若在开采过程中向下挖掘速度过快，会导致来压过快，增加巷道早期的变形速度。长期受地应力的影响，也导致了巷道围岩变软，巷道容易变形、难以持久。

2.2 深井气候条件恶劣

随着金属矿山开采深度的增加，在深井中采矿人员很容易受到热害的影响。由于深井中空气难以流通且温度较高，在采矿巷道的掘进过程中，工作温度高达50°至60°，进而影响了采矿人员的工作效率。长期在这种高温环境下作业，会对采矿人员的身体健康造成威胁，进而会降低采矿的工作效率。

2.3 水害增加

在深井中，受到应力变化的影响，导致了地下水流动形态的变化。尤其是在一些湿润地区，地下水资源较为丰富，随着矿山的延伸改变了地下水的流动方向，形成了承压水。在深井金属矿山的开采过程中，很容易受到水害的影响。倘若地质勘探工作存在问题，在矿山勘探时，没有对矿井涌水量进行正确的计算，就会导致采矿过程中出现水害事故，严重者将使矿山开采工作停滞。

2.4 高地应力的影响

随着矿山开采深度的增加，在深井采矿过程中，会受到高地应力的影响，高地应力会导致金属矿床的地质力学环境被改变。进而会增加巷道的掘进难度，也会导致巷道围岩的不稳定性。在长期高的应力状态下进行矿山开采工作，技术难度较大。

3 深井金属矿床高效开采策略分析

3.1 围岩控制技术

要想确保深井金属矿床开采的顺利进行，就要提高巷道围岩的稳定性，这样才能有效避免巷道在开采过程中变形。利用围岩控制技术可以有效避免这一问题，围岩控制技术具体可以分为、联合支护、被动支护和主动支护三种方式。当下联合支护技术在深井矿山开采过程中已经得到了广泛的应用。联合支护技术有利于维持深部围岩结构的稳定性，从而可以以起到对巷道进行加固的作用，有利于给金属矿床的开采工作提供安全的工作环境。

3.2 冲击地压防治技术

随着我国深井矿山开采技术的发展，我国在长期的深井作业过程中，也积累了一些经验。尤其是在防治冲击地压方面，目前我国针对冲击地压已经形成了一套防冲体系。利用地压监测系统可以对冲击低压进行实时预测，从而能够更好地判断出矿山开采工作存在的危险，也有利于帮助矿山开采单位及时采取安全防护措施。这就要求矿山开采单位要重视起地质勘探工作，要根据地质勘探的相关资料，合理布局低压监控系统。这样才能避免在采矿时应受采动的影响，使得地应力向巷道围岩转移。

3.3 高温控制技术

在深井基础矿上的开采过程中，不论是掘进巷道还是开采矿石，采矿人员都需要克服高温的影响。目前大部分矿山开采单位在深井中采用的是非人工制冷降温技术，通过安装排风系统加强空气的流通，从而带走巷道中的热量。这样一来虽然能够达到局部降温的效果，但是降温效果十分有限。而利用人工制冷降温的方式，可以弥补通风降温的不足。人工制冷降温技术具体包括：制冷技术、输冷技术以及热排技术，主要借助了动力装置，人工降温技术效率更高，也可以更好地控制深井巷道中的温度。

3.4 水害治理技术

要想确保深井金属矿床开采工作的顺利进行，就要预防水害，减少承压水给金属矿床开采工作带来的影响。这就要求矿山开采单位要重视地质勘探工作，在地质勘探时，要对矿井水进行充分的监测，计算出准确的矿井水涌出速率。尤其是在巷道的掘进过程中，要遵循先勘探后掘进的流程，并采取相应的制水措施。在巷道中采取排水和节水的方式，做好相应的预防工作。矿山勘探人员也要对井下水文环境的变化进行长期跟踪观测，这样才能有效避免水害给矿山开采工作带来的影响。

4 深井金属矿床地压监控技术分析

随着采矿深度的增加，地压也随之增大，要想确保深井采矿工作的安全性，就要解决地压问题。深井地压会对巷道围岩的形状以及采场造成影响，这就要求矿山开采单位要重视起地压监控技术。一方面矿山开采单位要做好巷道的支护工作，提高巷道的稳定性。尽可能将向道保持成椭圆形，这样才能有效提高巷道自身的承压能力。此外矿山开采单位也要做好地压监控工作，要利用低压监控系统，对深井巷道中的低压进行实时的、智能化的监测。尤其要做好巷道围岩的定应力测量工作，这样才能对巷道围岩的状态进行正确的判断，从而有利于及时发现巷道围岩在使用过程中出现的变形现象。在低压检测过程中，要采取逐步检测的方式，对围岩的位移情况以及巷道的下沉量进行监测[4]。

5 结束语

随着我国市场对金属矿产资源需求量的增加，我国大部分埋藏浅、开采难度较小的金属矿产资源已经被开采。今后我国金属矿山的开采将逐渐朝地下发展，开采深度将越来越深。这也对金属矿山的开采技术有了更高的要求。在深井采矿中，要充分利用围岩控制技术、冲击地压防治技术、高温控制技术以及水害治理技术的作用。这样才能为深井矿山开采工作提供安全的工作环境，有利于减少矿山开采事故的发生，从而能更好地保证工作人员的安全性。