地下采礦技術現狀及發展趨勢

崔曉虎,苗春林,郭建瑞,陳紅芳（山西壺化集團爆破有限公司,山西　長治　047300）

地下采礦技術現狀及發展趨勢

崔曉虎,苗春林,郭建瑞,陳紅芳
（山西壺化集團爆破有限公司,山西長治047300）

摘要：本文綜合論述了國內外地下礦產的主要采礦技術，分析了目前地下采礦技術的現狀，結合地下采礦技術的研究現狀，從采礦設備規模、礦建工程規模、智能化自動化程度等方面論述了地下采礦技術的發展趨勢。

關鍵詞：地下礦山；采礦技術；發展趨勢；技術現狀

0　引言

礦產資源是現代工業技術發展的物質基礎，隨著工業經濟的發展，人們對于礦產資源的需求量不斷增加，這也促使礦產的開采技術不斷的更新發展，經過20世紀工業經濟的膨脹式的發展過程，礦產資源的開采技術也獲得較大的技術進步，近年來隨著全球工業經濟發展速度趨緩，對礦產資源開采的技術要求也相應的提升，越是經濟發展速度慢，越是對開采技術精細化、安全化、效益化的程度要求高。

1　地下礦產資源開采技術發展的必要性

從第一次工業革命開始到20世紀末，全球人口的總量增加了近三倍多，而經濟發展卻對礦產資源的總消耗需求增加了十倍，常見礦業資源的消耗量變化為：硬煤5倍，鉛7倍，鐵礦石11倍，鋅17倍，銅28倍，尤其是一些稀有礦產資源的需求，更是達到了上百上千倍，乃至于達到了上萬倍的增長[1]。

但是，地球的礦產資源的總量是有限的，隨著經濟規模的不斷增加，對礦產資源的需求量必將增加，我國也同樣面臨著難以供求平衡的困境。因此，要提升礦產資源的開采技術合理開發，必將逐步加大各種礦產資源的開發利用程度，由現在的露天、淺地層逐步的向深地層開采發展，因此對目前地下礦產資源開發技術進行匯總，將有益于廣大科研人員創新更加高效率、高安全性、高利用率的地下采礦技術。

2　地下采礦技術的現狀

現階段采礦技術方法有空場采礦法、崩落采礦法法、充填法、原地浸溶采礦法等。

（1）空場采礦法。當今地下礦產資源空場采礦技術主要發展趨勢有大孔徑、高臺階、大面積、連續化作業。據有關資料顯示，空場采礦技術方法雖然在落礦的方式各有不同，但其技術原理基本類似，在開采階段使用大型運輸裝載設備來大幅度的提高開采的強度。

我國從20世紀80年代開始推廣VCR法，在凡口鉛鋅礦試用成功后，這一采礦方法還分別在金川有色金屬公司、獅子山銅礦公司、安慶銅礦公司得到應用，并得到了較高的經濟效益。

（2）崩落采礦法。無底柱分段崩落法是一種廣為運用高效率、高安全性的采礦方法，在地下冶金礦山所占比重比較高，一般采用分段高度為12-15米，通過斜坡道、設備井、電梯井與各分段相互聯系。結構網參數隨著技術發展，正在向大間距發展。在采用大的結構參數及相關綜合措施后，大幅度的降低了采礦工程量、提高了采礦強度，降低了成本，經濟效益十分明顯。

由于崩落法可以通過電動、全液壓的大型無軌采礦設備，實現更大的采場結構參數，進一步的提高一次崩礦量，提高勞動作業效率和降低采礦成本，因此隨著支護設備的技術進步，無底柱分段崩落法將成為地下金屬礦山采礦技術的主要發展方向。

（3）充填采礦法。國外的充填采礦法已經開始向操作機械化、設備大型化，而國內的充填技術先后經過干式、碎石水泥漿膠結、分級尾砂膠結、全尾砂膠結等技術發展歷程，在國內較大的礦山先后得到應用。代表性的工藝有：高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填采礦工藝、高水全尾砂速凝固化膠結充填工藝、粗粒級水砂充填工藝、膏體泵送充填工藝與技術等。在1994年我國自主研發的第一個膏體泵送充填系統成功應用于金川鎳礦，1999年再次成功組建第二個膏體泵送充填系統應用于銅綠山。安慶銅礦采用水泥、分級尾砂作等充填材料，成功應用了高臺階、大直徑、深孔崩落充填技術，取得技術和經濟雙重效益，并填補了國內采礦方法技術空白[2]。

（4）原地溶浸采礦法。溶浸礦山比常規礦山基建投資少，建設周期短，生產成本低，有利于實現礦山機械化與自動化，有利于礦區環境保護，因此，該法很有應用發展前景，我國首座地下溶浸礦山是1985年開始在鈾礦開采中得以應用。1995年長沙礦山研究院在東鄉銅礦成功完成了國內首次井下原地破碎溶浸實驗，1998年北京礦冶研究總院又在武山銅礦完成了原地浸銅試驗。

3　地下礦采技術的發展趨勢

地下礦采技術隨著新的礦藏條件的出現，現階段我國大部分的礦山已經開始向大型化、智能化、自動化發展，采礦工藝朝著連續化或半連續化發展，礦山的安全生產工作和技術管理工作廣泛采用計算機技術。未來隨著科學技術的發展，采礦技術的設備使用將更加高端、生產將更加安全、效率將更加高效、系統將更加完善，資源開采將更加注重生態環境、綠色、和諧。

（1）設備智能化、大型化、自動化。目前地下礦山載重25t的電動鏟車已經在井下作業，遙控鏟運機械設備也正逐步實現微型化。遙控性的鏟運、鑿巖、汽車也已在礦山試運行，并正在研發鑿巖機器人、裝載機器人。

（2）無廢開采。原地溶浸技術的利用將大幅增加礦產資源無廢開采的范圍，有效的回避了礦產資源開采給生態環境帶來的負面影響，將礦山周圍的人文環境、資源環境、生態環境和經濟環境有機結合起來，構成環境友好的生態系統。

（3）深井采礦。現階段礦山開采深度一般在700m到800m，而根據國內慣例，將開采深度大于1000m的礦山稱為深井開采礦山。深井開采不是地下采礦技術的簡單延伸，而是一個復雜的系統工程。在高溫、高應力、高井深的“三高”特殊條件下，深井開采除常規地下礦采面臨的諸多難題之外，還有其它需要解決的技術難點如沖擊地壓的控制、采場地壓的防治、深井提升運輸、熱害的治理及深井的通風排水等。

（4）礦山技術的數字化、智能化及無人化。21世紀是科學技術飛速發展的世紀，數字化和智能化是這一時期知識經濟發展的重要標志。信息技術、通訊技術、定位和自動化技術的發展，深刻得影響甚至改變著傳統的采礦工業，遙控采礦、無人作業甚至于無人礦井等已經在很多國家成為現實[3]。

4　結束語

21世紀是一個機遇和挑戰并存的新世紀。在不久的將來，現有的各種采礦技術都有可能面臨深刻的變革。深井礦山、無人礦山、太空采礦、海底采礦等目前的概念都將變成現實。地下采礦工業將以一個嶄新的面貌伴隨著人類文明不斷向前發展。

參考文獻：

[1]陳田林.我國采礦技術的現狀及發展趨勢[J].專題研究,2011,18(07):504.

[2]李紅零,吳仲雄.我國金屬礦開采技術發展趨勢[J].有色金屬(礦山部分),2009,1(01).

[3]劉春波,孫光華,李富平.我國地下礦山采礦技術發展及趨勢[J].河北理工大學學報(自然科學版),2009(05).