論金屬礦的采礦方法

張維濤

摘? ?要：現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開(kāi)各類(lèi)金屬礦物材料，目前在我國(guó)各產(chǎn)業(yè)金屬材料需求不斷增大的大環(huán)境下，提高金屬礦產(chǎn)資源開(kāi)采效率和質(zhì)量至關(guān)重要，同時(shí)也需要兼顧環(huán)境保護(hù)和成本把控。本文分別從露天金屬礦和地下金屬礦兩種開(kāi)采對(duì)象入手，探索金屬礦開(kāi)采方法和工藝，并結(jié)合行業(yè)的發(fā)展分析未來(lái)金屬礦開(kāi)采方法和技術(shù)發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：金屬礦? 采礦? 方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TD853.34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（a）-0046-02

我國(guó)作為歷史悠久國(guó)家，早在兩千年前，就開(kāi)始了對(duì)各類(lèi)金屬礦物的開(kāi)采利用。進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)以來(lái)，我國(guó)廣袤的土地資源中，多種金屬資源成為支持國(guó)家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的寶貴財(cái)富。同時(shí)，為了提升金屬礦物采礦效率和質(zhì)量，我國(guó)金屬采礦方法和工藝逐步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了理念和技術(shù)方面的突破。同時(shí)，隨著可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略等方面思想成熟，金屬礦開(kāi)采還充分考慮到了因地制宜和合理成本把控，這都是如今時(shí)代環(huán)境下支持我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的關(guān)鍵。

1? 露天金屬礦開(kāi)采方法和工藝技術(shù)

1.1 結(jié)合松土機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)的開(kāi)采方法

在離地表較近的露天礦開(kāi)采過(guò)程中，一般可以采用這種方法進(jìn)行采礦，主要方式是先用松土機(jī)來(lái)處理淺表土層和礦巖，這樣可以避免傳統(tǒng)爆破方法對(duì)礦層及周邊環(huán)境的不利影響。然后，使用鏟運(yùn)機(jī)來(lái)處理礦巖雜質(zhì)土質(zhì)，再開(kāi)采金屬礦。可見(jiàn)，鏟運(yùn)機(jī)可以從現(xiàn)場(chǎng)清理到礦物開(kāi)采之間勝任多種工作，且同時(shí)具備裝載、鏟挖、運(yùn)輸、卸載等多種功能，進(jìn)而能配合松土機(jī)實(shí)現(xiàn)分層排土、分層開(kāi)采，具備著高效科學(xué)優(yōu)勢(shì)[1]。

1.2 陡幫開(kāi)采

陡幫技術(shù)作為基礎(chǔ)工程量較少、施工過(guò)程較便捷的方法，在露天金屬礦開(kāi)采領(lǐng)域很有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。一般在凹陷露天礦藏地，開(kāi)采工作初期剝離量比較大，為了讓生產(chǎn)過(guò)程剝采比例均衡化，投資成本科學(xué)化，大多會(huì)采用該方法。同時(shí)，這種開(kāi)采方法還可以推遲終邊坡暴露時(shí)長(zhǎng)，大量節(jié)省了對(duì)終邊坡的維護(hù)成本，并且，還可以增加最終邊坡角，進(jìn)而能減少剝巖量。

1.3 連續(xù)和間斷有效集合的開(kāi)采方法

在露天礦產(chǎn)開(kāi)采工作中，可以將間斷和連續(xù)開(kāi)采方法有效集合起來(lái)，使用電鏟裝載礦石，然后使用破碎機(jī)設(shè)備破碎礦石，再用運(yùn)輸汽車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸，之后通過(guò)膠帶運(yùn)輸設(shè)備將礦石輸送到采場(chǎng)外。這種方法特點(diǎn)在于對(duì)運(yùn)輸車(chē)和運(yùn)輸膠帶設(shè)備的結(jié)合應(yīng)用，很好發(fā)揮了兩種設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。尤其在深凹露天礦開(kāi)采工作中，這種方法具備高效、便捷、成本可控等優(yōu)勢(shì)。例如，在我國(guó)東鞍山露天鐵礦開(kāi)采工作中，就是使用的間斷和連續(xù)有效集合的開(kāi)采方法。另外，在齊大山鐵礦，還開(kāi)發(fā)了可移動(dòng)式礦巖破碎系統(tǒng)和膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，取得了非常優(yōu)異的開(kāi)采成績(jī)[2]。

2 地下金屬礦開(kāi)采方法和工藝技術(shù)

2.1 空?qǐng)霾傻V技術(shù)

2.1.1 連續(xù)化開(kāi)采技術(shù)

針對(duì)部分地下金屬礦藏，可以使用連續(xù)開(kāi)采技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)包括連續(xù)回采礦房、連續(xù)開(kāi)采礦體以及連續(xù)運(yùn)輸?shù)V石，三個(gè)方面保持系統(tǒng)性和連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)一步到位的全工藝流程。首先，回采工藝流程當(dāng)中，利用該設(shè)備系統(tǒng)讓出礦、落礦和搬運(yùn)等工藝實(shí)現(xiàn)連續(xù)性作業(yè)，然后，在落礦、掘進(jìn)、內(nèi)部搬運(yùn)、外部轉(zhuǎn)載、輸送等方面也實(shí)現(xiàn)連續(xù)性作業(yè)。連續(xù)性采礦技術(shù)是如今我國(guó)在礦產(chǎn)開(kāi)采領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)，它為實(shí)現(xiàn)采礦產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定、高效、安全運(yùn)營(yíng)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如，在獅子山銅礦，逐漸建立了一套系統(tǒng)化連續(xù)作業(yè)開(kāi)采機(jī)制，同時(shí)基于該技術(shù)系統(tǒng)，也實(shí)現(xiàn)了采礦工作管理的系統(tǒng)化。

2.1.2 VCR技術(shù)

該方法主要是在礦體開(kāi)拓之后，使用潛孔鉆在上部沿脈平巷進(jìn)行鑿巖處理，向下鑿到拉底水平。然后進(jìn)行下部運(yùn)輸拉底工作，完成后以水平分層方法，進(jìn)行分段裝藥爆破，一般封層高度4m左右。以該方法開(kāi)采出來(lái)的礦石，在通過(guò)無(wú)軌設(shè)備進(jìn)行裝載和運(yùn)輸。該方法優(yōu)勢(shì)在于工作難度較低且安全性強(qiáng)，同時(shí)出礦較容易。該方法在我國(guó)安慶銅礦有大量應(yīng)用，效果出眾[3]。

2.2 崩落采礦技術(shù)

2.2.1 無(wú)底柱分段崩落法

無(wú)底柱分段崩落采礦技術(shù)是我國(guó)比較傳統(tǒng)成熟的地下采礦技術(shù)，但是隨著工藝進(jìn)步和采礦產(chǎn)業(yè)管理要求提升，這種技術(shù)也面臨著深入優(yōu)化問(wèn)題。主要方向在于對(duì)進(jìn)路間距等相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。例如，通過(guò)增加進(jìn)路間距，可以減少采掘工程量和工程成本。另外，這種方法實(shí)現(xiàn)途徑比較簡(jiǎn)單，無(wú)需大范圍改造采礦工作管理系統(tǒng)，有很強(qiáng)實(shí)踐意義。

2.2.2 自然崩落技術(shù)

隨著現(xiàn)代勘測(cè)等相關(guān)技術(shù)進(jìn)步，在地下巖層金屬礦開(kāi)采中，可以利用自然崩落技術(shù)。其方法主要應(yīng)用于礦體厚大且容易發(fā)生自然崩落的礦床中，主要方法為在礦塊進(jìn)行大面積拉底，讓礦體應(yīng)力平衡被破壞，然后利用其應(yīng)力變化使礦體自然崩落，便于后續(xù)開(kāi)采。顯然，該方法節(jié)省了大量前期挖掘、爆破投入，在相關(guān)勘測(cè)工作達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，其安全性和效率優(yōu)勢(shì)也很突出[4]。

2.2.3 充填采礦法

充填采礦法是如今比較先進(jìn)且重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)類(lèi)型之一，在地下金屬礦開(kāi)采中逐漸有大量應(yīng)用。其主要是采用相關(guān)材料和工藝，將地下礦產(chǎn)采空區(qū)進(jìn)行填充，以加固巖體，同時(shí)為上層采礦提供平臺(tái)和基礎(chǔ)。該方法不僅提升了采礦工作安全性和可靠性，同時(shí)還降低了采礦行為對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，符合現(xiàn)代安全、生態(tài)保護(hù)理念。部分礦山使用混凝土假底而后進(jìn)行尾砂充填，既滿(mǎn)足了下向采礦頂板的強(qiáng)度要求，又實(shí)現(xiàn)了低成本的快速采礦，是一種理想的采礦方法，山東焦家金礦、吉林吉恩的大嶺礦都使用的這種方法。

3? 金屬礦開(kāi)采方法及技術(shù)發(fā)展展望

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展大環(huán)境下，金屬礦開(kāi)采領(lǐng)域得到了大量技術(shù)支持，同時(shí)傳統(tǒng)技術(shù)深入優(yōu)化研究工作也在積極進(jìn)行。就全球范圍來(lái)看，我國(guó)金屬礦采礦技術(shù)方法還存在著諸多不足。例如，很多自然和技術(shù)條件比較差的地區(qū)，采礦裝備和技術(shù)設(shè)備比較缺乏;金屬礦開(kāi)采規(guī)模較小、效率低、效益較差;勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全隱患多等。針對(duì)這些情況，我國(guó)金屬礦開(kāi)采乃至整個(gè)礦產(chǎn)開(kāi)采行業(yè)都在積極進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，主要發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)。

3.1 技術(shù)方向

在技術(shù)層面，機(jī)械化、智能化、系統(tǒng)化是主要方向，其主要技術(shù)原理在于，通過(guò)對(duì)金屬礦產(chǎn)分布狀態(tài)、地質(zhì)條件等進(jìn)行全面勘測(cè)，然后結(jié)合相關(guān)機(jī)械設(shè)備，設(shè)計(jì)建立完善的開(kāi)采系統(tǒng)。例如，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用地下無(wú)軌采礦設(shè)備、大型露天采礦設(shè)備等，全面提升采礦技術(shù)效率，確保整體性和連續(xù)性[5]。

3.2 安全和效益管理提升

同時(shí)，利用信息化和智能化技術(shù)，對(duì)采礦工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄，通過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)分析，來(lái)掌握礦產(chǎn)開(kāi)采工作進(jìn)展和狀態(tài)。尤其是利用各類(lèi)傳感器和信息化系統(tǒng)，對(duì)采礦區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一方面了解和把控采礦工作質(zhì)量，另一方面也為安全管理工作保駕護(hù)航。另外，在未來(lái)，信息化智能管理系統(tǒng)還會(huì)進(jìn)入到礦產(chǎn)開(kāi)采工作效益把控工作中，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集分析，結(jié)合多種新興采礦技術(shù)，對(duì)投入成本和預(yù)算工作進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，靈活采用多種采礦理念和方法，進(jìn)而形成較為合理的礦產(chǎn)開(kāi)采方法體系。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，金屬礦產(chǎn)資源作為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展重要資源之一，有必要在開(kāi)采理念和技術(shù)方法方面不斷進(jìn)步。我國(guó)作為金屬礦產(chǎn)資源豐富但開(kāi)采環(huán)境較為復(fù)雜的國(guó)家，需要結(jié)合不同地區(qū)金屬礦產(chǎn)實(shí)際自然環(huán)境和技術(shù)條件，采取科學(xué)性、實(shí)用性更強(qiáng)的金屬礦開(kāi)采方法。在相關(guān)方法應(yīng)用和深入研究中，需要以提升金屬礦開(kāi)采效率、質(zhì)量、效益為宗旨，同時(shí)也要保證開(kāi)采工作安全，兼顧社會(huì)及生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉世吉.提高金屬礦地下開(kāi)采的開(kāi)采效率分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2019（16）：4756.

[2] 王列.我國(guó)金屬礦開(kāi)采技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2019（13）：3920.

[3] 孫光文.金屬礦地下連續(xù)開(kāi)采技術(shù)探討[J].百科論壇電子雜志，2019（5）：333.

[4] 王海慶，李麗，陳玲， 等.基于尾礦庫(kù)調(diào)查的西藏自治區(qū)金屬礦開(kāi)采強(qiáng)度分析[J].國(guó)土資源遙感，2019，31（2）：218-223.