矿山开采技术发展趋势综述

【摘要】本文探讨了我国地下开采技术的特点，应用情况，结合我国的矿山开采情况及未来金属矿石的需求情况，分析了未来地下金属矿山的采矿技术发展趋势，重点提出了未来建设高效化、大型化、环保化矿山的构想。

【关键词】金属矿山；地下开采；高产高效；采矿工程

1、前言

在我国全部的地下矿山中，地下金属矿山大约占到90%左右，随着一些露天矿山转入地下开采，这一比例还在逐步的增加，那么地下金属矿山的开采技术的发展显得至关重要[1]。随着我国机械化技术的发展和管理水平的提高，需要新机械、新材料和新工艺开始在地下矿山得到应用，主要表现为大型的、先进的机械设备的研发，高产高效采矿方法的采用以及数字化电气设备的使用等技术的发展。

2、地下开采技术发展现状

目前所采用的开采方法主要有以下几种，如空场法、充填采矿法、崩落采矿法，也存在一些其它方法，但是应用范围较少[2]。随着新设备、新工艺的实施，这么开采方法与以前相比也发生了很大的不同。

2.1 空场法

2.1.1 VCR法

20世纪8年代，VRC采矿方法在我国的铅锌矿进行了实验，并成功应用。后来，这种先进的采矿方法先后在金川矿业公司、安庆矿业公司、狮子山矿、金山矿进行了大范围的推广应用。20世纪80年代中期，在凡口矿进行了阶段台阶采矿法实验，把露天采矿工艺成功的应用到了地下矿山的开采之中，就是首先在采场上进行割槽，利用这一割槽作为补偿空间和自由面，采用深孔大直径爆破技术进行台阶崩落，并从采场下部进行崩落矿石的运输。

2.1.2 连续开采技术

地下矿山的连续开采方法主要是矿床的连续开采、矿石连续运输以及矿房连续回采，就是说所有的采矿工艺都实行工艺连续化。我国在这方面做过大量的重点项目科技攻关，如在“六五”到“八五”期间，就做过大量的连续开采项目，进行了大量的科研工作的现场试验，并在一些矿山进行了应用，取得了很好的开采效果。

2.2 充填采矿法

机械设备的大型化和机械化是实现充填采矿法的必要条件，不管是国外还是国内这方面都进行快速的发展，主要表现为支护设备、落煤割煤设备以及运输矿石设备方面。在充填技术方面，发展最快的是胶结性充填，从最初实行的尾砂胶结充填工艺发展到了高浓度胶结物充填技术以及目前比较流行的不收缩、不脱水的沙胶充填技术。矿石的回采工艺也得到了快速的发展，从最初的分层开采、分段开采，发展到了大孔落矿开采，阶段全高开采工艺也到了很大的发展；通过改良采场的布置参数，来进行采区机械化充填开采；并对充填系统实行自动化控制，最近新发明的泵送胶结膏体充填工艺，大大提高了工作效率，促进了充填开采工艺的高效开采。

在我国先后实行过干式胶结充填、分级胶结充填、尾矿胶结充填、水泥碎石胶结充填等先进的充填技术和充填工艺[3]。最近几年，有研制成功了具有世界领先的充填开采工艺，最具有代表性的是：粗粒级水砂充填新工艺、高浓度全尾砂自流输送及泵压输送充填新工艺、高水全尾砂速凝固化胶结充填新工艺、膏体泵送充填工艺与技术等。在20世纪90年代，在金川矿区进行了我国第一个泵送充填实验，后来相继又在铜绿矿进行第二个泵送充填试验，获得了成功。安庆矿泵送的材料主要是尾砂和水泥，运用高阶段深孔大直径的充填方法，取得了很好的充填效果，这一技术也填补了我国充填采矿方面的空白，改变了我国多年地下采用多中段作业的落后局面，实现了地下矿山高产、高效、安全开采，并且也标志着我国大直径深孔采矿技术已经步入世界采矿的先进行列。

2.3 崩落采矿法

在我国实行分段崩落开采工艺面临着很多问题，例如怎么加大断面和怎么优化结构布置参数等问题。通常对结构参数的优化主要是通过扩大进路的间距。只有扩大间距才能很好的减少采掘所需的工程量。并且增大间距的可操作性也较强，很容易实现，容易推广应用，现在已经在桃冲、北铭河、程潮进行了应用，并取得了很好应用效果。

低贫化放矿和主要是在采矿过程中当矿石临街面达到出矿口时就停止放出矿石，这样可以很好的确保矿石的完整性，很好的降低了矿石混入杂质。低贫化放矿这种工艺最先在镜铁山铁矿进行了试验，并取得了很大的成功。这种的优点主要是操作简单、灵活，并且还不需要改变原来的采矿工艺，不但可以降低矿石的贫化率，还降低了杂质的混入率，取得了很大的经济效益，所以，这种技术的应用前景非常大。目前，低贫化放矿我国的许多矿山都得到了不同程度的应用。

3、地下金属矿山采矿技术发展趋势

3.1 矿山开采深井化

随着矿井开采深度的逐步增加，在一些矿床较深的地区，矿石的开采条件较差，经常会遇到较大的技术难题。目前，我们通常把深度超过千米的矿井成为深井矿山。以前我国的非煤矿山通常不会超过千米，一般在700米以下，但是最近几年已经也出现了一些达到千米的矿井开始进行开采，例如冬瓜山铜矿床、金川二矿区850m水平就是这种深井。随着矿山的开采深度越来越大，岩层地压增大，岩层温度升高，矿山的排水、支护等遇到了前所未有的困难，这就要求我们要改进现阶段的采矿工艺和采矿设备。反过来说，随着采矿工艺和采矿设备的改进，深井矿山会越来越多。

3.2 采矿设备高效化、大型化、自动化

矿山设备的发展方向是设备的大型化、自动化和高效化，研制大功率的钻孔爆破设备、全液压凿岩设备、巷道钻进设备、输运设备、铲运设备以及振动出矿、连续采矿成套设备势在必行，并且尽可能的实现设备的高效化。半自动或者自动化，减轻工人的体力劳动。激光定位装置，是实现凿岩设备自动化的必要技术，自动化的凿岩设备可以进行自动凿岩，连续式装载、自动式装卸和运输。大型矿山采用全部的机械化、高效化的设备，必能大大降低劳动强度，增加矿山产量。

3.3 矿山环保化、综合治理化

在一些发达国家，非常重视矿山的环境治理，尤其是对矿上的矸石、废水、粉尘以及废弃，并且标准非常的严格，很多品味差的矿石都由于治理成本太高而无法生产。特别是对矸石的治理，对那么废石山、尾矿通常都会进行覆盖，在覆盖层上面再种植绿色植物，进行绿化处理。国外还非常重视建立无矸石矿山和无废物矿山，我国目前也在引进国外先进技术，例如南京栖霞山锌铝矿和吴县铜矿现在也建成了无废物矿山。

除此之外，采用充填工艺进行采空区充填，不但可以利用废物，还可以保护环境，这也是未来绿色矿山建设的总的方向。

参考文献

[1]孙豁然，周伟，刘炜.我国金属矿采矿技术回顾与展望[J].金属矿山，2003.

[2]周爱民.我国金属矿采矿技术主要成就与评价[J].采矿技术，2001，1（2）.

[3]郭树林.地下金属矿山采矿技术进展及研究方向[J].黄金，2003（1）.