地下金屬礦山采礦技術進展及研究方向

曹貞兵

（云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655000）

金屬礦是我國開采最多的一類礦山之一，人們生活質量的提升帶動著對金屬制品需求量的增加，以至于需要加大對我國地下金屬礦山的開采，但是在開采過程中破壞了地表環境，施工周圍的植物也遭到破壞，使得我們的自然環境逐漸處于一種不平衡的狀態；雖然金屬礦資源被大量開發，但實際上有很多都是沒有被利用到的因此就會浪費掉。筆者認為無論是自然環境遭到破壞還是金屬礦資源的大量浪費，其根本原因還是在于開采技術的不完善，所以為了能夠減少金屬礦資源的浪費、增加有效利用率。為了改善自然環境，我們需要從傳統的開采技術出發對其改進并創新，以達最優目的。

1 有關地下金屬礦山開采過程中的各類技術現狀

1.1 有關露天開采的現狀

1.1.1 有關分期開采的分析

分期采礦技術是露天開采技術中最常見的一種，一般來說應用這種技術的開采環境旨在開采量較大的狀況下，分期開采可以有效提升開采效率，相對一次性開采而言其占有剝采比小的優勢，從資金投入上得到一定減少進而可以提升前期的開采收益，由于投入小那么其風險也會相對較小。露天開采無論是在國內還是國外都是一種比較常用的一種開采方式，在我國有許多大型的金屬礦山也使用這種技術進行開采。

1.1.2 關于陡幫開采的分析

陡幫開采的提出相對來說比較早，最早是在20 世紀的六七十年代由一名蘇聯教授提出的，而我國也是在同個時間段進行了相關開采技術的探討分析，經過我國專家對其的長時間研究也是小有所得，在我國當前階段的金屬礦開采中有時也會應用到這種技術，其優勢在于工程量不大、施工周期也沒有很長，一般這種技術被應用在像我國弓長嶺金屬礦這樣處于比較惡劣、海拔高、地勢險的地方。

1.1.3 關于高臺階開采的分析

我國整體地勢呈臺階狀分布，從西到東依次遞減，正因如此處于兩節地勢交接處的金屬礦山開采難度更大、環境更加惡劣、地勢更加險峻，所以我國針對這一現狀也開始對高臺階開采技術進行深入了解并逐漸運用到這種狀況下的礦山開采中，其主要開采設備是以露天開采設備為主，在我國不斷研究下也對其開采設備做出不斷地改進，進而才使得我國在高臺階開采技術上也取得了最大高度達1400 多米的成就。

1.2 有關地下開采技術的現狀

有關金屬礦開采技術的大部分作業都在露天進行，但隨著技術的改進和時代、環境的發展，為了保護環境也逐漸從地上轉入地下進行，以下是我們對有關一些地下開采技術的現狀分析。

1.2.1 關于空場采礦的分析

這種開采技術在有關金屬礦開采中的應用也比較多，尤其是在有色金屬和黃金開采中，但是這種開采技術也有一定的局限性，比如對開采地區周圍的環境有一定要求，這種技術多被應用在巖石多且穩固的礦山開采中而且對淺部開采有一定的成效，如果向下深部開采可能就會產生一定困難；另外這種開采技術也不是沒有優勢的，這種技術前期的資金投入不會很高，其建設施工的時間也沒有很長，生產率相對其他開采技術來說也比較高。

1.2.2 關于崩落采礦的分析

分段崩落采礦是整個技術中應用相對比較廣泛的一種地下金屬礦開采技術，這種技術主要被用于有色金屬的開采中，在有色金屬開采中運用這種開采技術的金屬種類也不少且占比總體來說也很大，我國目前一直致力于對這種開采技術的研究，已經研究出來了無底注分段崩落開采技術，同時也在我國許多金屬礦山開采中被應用，相關研究部門也以這些應用為基礎進行對該技術的進一步研究于改良。針對無底柱分段崩落開采技術，在國外的相關專業公司中會被廣泛應用，比如瑞典的LK 公司，這種開采方式是將自動化與機械化緊密結合起來，其產生的目的也是為了能夠與露天采礦技術進行競爭，維持地下礦其經濟有利的生產能力，迫使該公司采用大量崩礦分段崩落采礦法，通稱為深孔崩礦采礦法，是地下礦的生產率可以得到很大的提升，該公司也對其他方面進行了研究，比如巖石力學研究、計算機模擬和數據處理等，其目的都是為了能夠對該技術進行深層研究與開發、創新。

1.2.3 關于充填采礦的分析

地下開采的難度相對較大，在平常所開采的金屬礦山中許多所處位置的地勢都不是很平坦，加上礦山周圍的巖石、碎石的不穩定，在對礦山的回采過程中都因為這些原因造成坍塌事故的發生，所以充填開采技術就是因此而生的。充填開采技術對于整個地下開采中的回采環節來說是重要的一部分，充填法在國外相關項目開采中的應用率還是比較高的，甚至在二十世紀的七八十年代其應用比例達到百分之三千以上，隨著時代發展和開采技術的創新就目前來說利用充填法的材料也是越來越多，干式到水式再到現在的膏體、膠體充填是一個發展的全過程。該開采技術的優勢在于施工方式多樣，可以根據不同情況進行填充。

1.2.4 關于露天改地下開采的分析

雖然露天和地下是兩種傳統且常見的金屬礦開采方向，但是隨著開采技術的不斷發展，我們也將二者結合起來采用一種新的結合技術來進行開采，我國的有關部門因此也做出了一些調查研究，探訪國內國外的相關技術專家并對這種結合技術進行改進，當前這種技術也被應用到許多大型礦上開采中。

1.3 采礦設備進展

世界上先進的地下礦山開采技術在各個方面都有創新，采用膠輪設備向大型化發展，向無軌化、大型化、液壓化、自動化發展。目前我國對于不同采礦技術的采礦設備有穿孔設備、裝運設備、輔助設備等。目前我國對該方面的創新與發展還是比較重視，所以可以考慮向這些方面進行發展。

2 關于出現在金屬礦開采中的問題

雖然相關開采技術得到了改進與發展，同時也被應用到實際開采中去，但實際在其應用期間出現了許多問題，我們對其也作出了一些總結得出了這些問題：①我國地域遼闊，金屬資源豐富，但是貧富礦差距較大，相關礦山資源利用率不高加上對其資源的過度開采和浪費。②雖然目前來看我國的相關開采技術已經發展的很好了，但是有些技術不能被全國普及，所以在我國許多地方的開采技術相對來說比較落后，進而導致該地的開采率低、資源有效利用率也不高。③由于長時間的過度開采對我國的自然環境造成了很大的破壞，地下開采有時也會影響到地下水的純凈度。④隨著我國經濟的快速提升導致人們對金屬制品的需求量大幅度上升，所以許多相關的金屬礦開采企業過度消費自然資源為滿足人民需求，雖然能對我國經濟的提升帶來一點好處，久而久之就會反其道而行就不利于我國經濟的發展，而開采技術水平在一時間也很難再次得到提升。

3 關于地下金屬礦開采技術發展方向的研究

雖然我國作出了有關傳統開采技術的創新，但還沒有達到理想的目標，對于未來的礦山開采技術發展還有很大的進步空間，我們將從其發展方向作出一些總結。

3.1 信息化開采技術

科學技術的發展帶動著AI 技術的發展，在礦山開采設備上進行改進也未嘗不可，通過對設備的改進，將設備制造的更精細化使得在開采過程中的每一個環節都可以變得更加精細化，使每一個開采的重要點都可以關注到，使得增加更大的開采效益和資源利用率；另外，AI 技術由總控臺圈圈控制，通過機器設備控制整個開采工程，可以有效實現無人化、智能化的開采技術創新。

3.2 大規模開采模式

一般來說，我國的金屬礦山開采模式都不會小，因為就目前我國人群對金屬制品的消費量及需求量來看就需要大規模的開采，十多年來我國金屬礦山在崩落采礦技術方面的發展主要體現在高分段大間距的無底柱分段崩落法和無軌出礦的高階段自然崩落法，而近年來分段高度和階段高度不斷加大，也正因如此大規模開采技術也將成為一種開采發展趨勢而且也會融入更多信息化、科技化、自動化的因素來進行。

3.3 無廢開采方向的發展

近年來由于對自然資源的大量開采給自然制造了許多廢物、污染物，進而是我們生活的環境受到威脅，而改進這一現象也將成為未來我國礦山開采技術上的一種發展趨勢，我國提出的“金山銀山就是綠水青山”也正是我們要順應的一個理念，所以未來將以改進技術為前提、創造出無廢開采為目標進行，以促進我國經濟與自然的和諧，營造出一個人與自然雙和諧的社會環境。為了順應我國生態文明新理念，無廢開采技術也將成為二十一世紀礦業可持續發展的重要研究課題之一。

3.4 關于地下金屬礦山采礦技術的創新與發展

未來與創新是當前我國整體發展的一個大方向，所以在采礦技術上也應該有一定的創新，筆者認為有關金屬礦采礦技術的創新應該是科技創新，所以對于技術創新要順應當前我國科學技術發展的方向進行，創新意識在該產業發展中也有很大的作用。金屬礦開挖產業作為當前比較特殊的一門新型產業，其特殊性和新穎程度就決定了其需要多年才能找到適合自己發展的方向并建立起一個目標，由于采礦技術的傳統性，這就使我們在技術開發與創新上需要下足了功夫。就現代化設施的應用避免了采礦行業，需要不斷引進專業人員并進行有效創新意識的培養，當然創新意識的培養并不是一朝一夕就能完成的，因此為了能夠保證創新技術與時代的相融合，我們需要找到新的創新方法。

3.5 有關無軌采礦方面的發展

技術創新也需要有設備創新來輔助完成，無軌采礦技術是當前該行業研究的一個重點，由于無軌采礦可以不受空間限制進行作業。目前有關無軌采礦設備的研究與開發已經加快了進度，該設備用深孔鉆探機和刮板全，震動對金礦進行開采，同時利用輔助機械不斷挖掘和開采，這樣不僅加快了采礦的速度，還提高了工作效率，自動化和半自動化的功能是大型無軌采礦設備的主要特點，也是采礦過程中必須用到的一種工具。礦用激光測量儀可實現微機控制的鑿巖機，可自動去除高性能連續荷載，自卸車運輸和微機控制刮板，以此來實現自動化方向發展，已明確其主要發展方向。

4 結語

隨著我國的不斷進步，在礦山開采技術上的改進也需要跟上時代的腳步，雖然當前我們的生活質量有所提升但也要保證開采時能夠保護到自然，避免對資源的濫采和過度浪費，所以我國相關部門要以提升金屬礦資源的利用率為目標進行相關技術升級，以確保能夠得到更好的回報。