我國金屬礦山采礦技術現狀與發展趨勢

鄭要偉

（河南金源黃金礦業有限責任公司，河南 洛陽471000）

1 露天開采

露天開采在金屬礦山開采中曾經占據了主導地位，就目前而言，我國鐵礦石總產量的90%都是通過露天開采獲得的。露天開采技術主要有以下4種方式：

1）露天陡幫開采。采用這種開采方式時，開采初期的巖層剝離量相對較小，基礎建設少，而且建設的速度快，周期短，優勢明顯，因此，得到了迅猛發展。

2）間斷-連續開采。這種開采方式是利用電鏟裝載礦石，由汽車將工作面采出的礦石運輸到破碎機位置進行破碎，再結合膠帶運輸機運出，比較適用于深凹露天礦的開采。1997年，齊天大山鐵礦建立了礦巖破碎-膠帶運輸系統，該系統能夠在采場區域內實現自由靈活移動，提高了開采效率。

3）高臺階采礦。以科學技術的發展為驅動，露天采礦設備的大型化使高臺階采礦技術得以出現，對比發達國家，我國對高臺階開采技術的研究起步較晚，臺階高度一般約為14～15m，但是最近幾年，隨著裝備技術水平的提高，使10m3以上的大型采掘設備得到了推廣，也為高臺階采集技術的應用提供了良好的技術保障。

4）穿爆技術。在露天采礦中，一般情況下會使用淺鉆或者牙輪鉆，在設計位置鉆孔，埋入炸藥后，進行爆破開采。比較常用的爆破技術有擠壓爆破、孔內微差爆破、大爆區尾插爆破等，能夠對爆破減振以及難爆破礦巖的破碎塊度問題進行解決。

2 地下開采

2.1 無廢開采技術

在我國，無廢開采技術應用較好的金屬礦山有不少，采用該技術時，可以在強化邊坡穩定性的同時，將邊坡角盡量提高，這樣能夠減少開采出的廢石量，而且并采出的廢石可以用于建筑材料，選礦尾礦依照不同的大小作為建筑材料使用，基本實現無廢開采[1]。

2.2 大規模采礦技術

大規模采礦技術在金屬礦產開采中同樣有比較廣泛的應用，其包含了分段崩落法、分段空場法、階段空場法以及垂直深孔落礦階段礦房法（VCR法）等，大直徑深孔崩礦技術是大規模采礦技術的核心。

2.3 連續開采技術

在金屬礦山地下開采中，連續開采技術包括礦房連續回采、礦床連續開采、礦石連續運輸以及全部工藝流程的連續化，能夠顯著提升礦山開采的效率。

3 計算機在金屬礦山開采中的運用

計算機在金屬礦山開采中的應用體現在很多方面，能夠為金屬礦產開采的自動化提供可靠支撐。這里對其在自動化開采系統中的應用進行簡單分析。在金屬礦山自動化系統中，可以將計算機技術與機械設備相配合，實現自動化開采。在應用過程中，需要注意以下3點：

1）需要完整的自動化運行程序，保證采礦工作流程的完整性，避免出現細節的遺漏；

2）應確保控制命令的有效執行，借助相應的數據傳輸網絡來實現對數據信息的高效傳遞；

3）應有相應的機械設備作為輔助和執行機構，從計算機技術的應用分析，主要是借助計算機編程的方式設置完整且流暢的運行體系，同時，編寫各個執行環節的控制程序，利用程序實現自主控制。當設備對控制系統的命令做出響應后，控制動作就可以順利實現。

4 采礦環境控制

4.1 巖體支護

在現代支護理論中，將礦山開采的圍巖和支護結構看作是一個復合承載體，在這個承載體中，圍巖是主體，支護結構則是對圍巖進行加固的手段。金屬礦山開采中，巖體支護的方式有很多，如錨桿支護、噴錨支護、長錨索支護等。早在20世紀70年代，我國就對巖體支護和加固技術進行了深入研究，總結出了幾種比較有效的加固方法，分別是抗滑樁加固、錨桿錨索加固、擋土墻加固以及注漿加固等。以某銅礦為例，在20世紀70年代，使用半掩埋式抗滑樁，對長度在120m、垂直高度20m的滑體進行了加固，取得了良好的加固效果[2]。

4.2 礦井通風

在20世紀50年代以前，金屬礦山采用的都是自然通風，這也導致井下工作環境十分惡劣，50年代之后，越來越多的金屬礦山開始采用機械通風，逐步建立了相對完善的礦井通風系統，能夠為金屬礦山井下通風提供良好支撐。而在80年代以后，節能降耗理念的深化使礦井通風系統開始更多地使用節能風機，加上多級機站通風系統的推廣使用，使礦井通風網絡控制逐步得到優化，功耗大大減小。新時期，計算機技術、現代信息技術等被應用到通風系統中，使金屬礦山通風開始朝著現代化的方向發展。

4.3 巖移監測

我國從20世紀60年代開始，對監測儀器進行自主研發，開發出了大量能夠對金屬礦山井下巷道變形問題進行監測的儀器設備，如CBS22型多點位移計、SLL280型收斂計等；80年代后，計算機技術和遙控技術的發展將巖移監測預報技術推進到了全新的階段；90年代以來，伴隨著集成電子技術的普及，全站型測量儀、聲發射儀等開始出現，之后GPS、GIS和RS等技術的應用，使金屬礦山巖移監測的全天候監測成為可能。

4.4 礦井治水

金屬礦山開采中，需要重視防水、治水工作，在20世紀50～60年代，我國就礦床中水文地質條件的分類、礦坑用水量預測方法等進行了研究，但是，由于技術、資金等條件的限制，防治措施一般是疏干排水，相對單一。70年代，大型注漿帷幕堵水技術在水口山鉛鋅礦中得到了實踐，堵水率約為55%，在減少礦坑涌水的同時，可以實現對地面塌陷的有效控制。另外，物探技術開始被應用到巷道掘進，能夠為含水構造的預測分析提供技術支撐。進入80年代后，礦區水文地質條件研究開始轉向同位素示蹤試驗和計算機模擬技術，其在三山島金礦中取得了相當顯著的成果。新時期，金屬礦山防治水已經發展成為防治并舉、疏堵結合的綜合防治[3]。

5 金屬礦山采礦發展趨勢

5.1 數字化與智能化

以信息技術為支撐，數字化礦山發展迅速，信息技術、定位技術、通信技術和自動化技術等的發展和應用，使金屬礦山開采受到了前所未有的影響。對比發達國家，我國雖然在數字化，智能化礦山的建設方面起步較晚，但是發展十分迅速，借助3S技術、現代通信技術、自動化控制技術等的應用，在充分保證礦山開采安全性的前提下，能夠極大地提高開采的效率和效果。

5.2 深部開采技術

伴隨著開采的持續，金屬礦產資源的開發逐步朝著縱向的方向發展，對比淺埋礦床，深部礦巖在地質構造、賦存條件等方面存在顯著差異，開采技術條件更加復雜，也面臨著許多新的問題。相關統計數據顯示，現階段我國有約30%的礦山開采深度已經達到1 000m以上，如在2011年，紅透山銅礦的開采深度就已經達到了1 340m、云南會澤鉛鋅礦的深部礦體開采達到了1 571m，隨著越來越多金屬礦山進入深部開采階段，深部開采技術也因此得到了發展和普及。

6 結語

我國金屬礦山采礦技術的發展十分迅速，尤其是在新時期新技術的支持下，采礦設備、采礦系統以及礦山數字化等都得到了快速發展，取得了相當顯著的成果。本文從我國金屬礦山采礦技術的現狀出發，對其發展趨勢進行了探討和展望，希望能促進我國金屬礦山開發工作的順利進行。