地下金屬礦采礦科學技術的發展趨勢

吳 平

（江西鐵山垅鎢業有限公司，江西 贛州 342307）

隨著人民的生存水平不斷提高，對金屬產品的需求也越來越高，因此，我們必須加強對地下礦場的開發力度。然而，在采礦時，對地表造成了嚴重的損害，建筑周邊的植被也受到了損害，導致我們的自然環境逐步失衡。盡管金屬資源得到了巨大的開采，但是許多金屬資源卻沒有得到充分的使用，因而被白白浪費掉。筆者認為，造成我國金屬礦產資源嚴重流失和環境污染的根源，主要是由于采礦工藝的不健全，因此，要想降低資源的浪費，提高資源的利用率，要想提高環境質量，就必須從常規采礦工藝上進行改造，使之達到最佳效果。

1 地下金屬礦的開采特點

開采區的地質條件是金屬礦山開發中的一個關鍵環節。礦物資源是人類賴以生存的重要資源之一。礦山的成礦狀況存在一系列的不確定因素，其成因是隨著地球環境的演化而逐步形成的一種客觀的地質系統，因其形成的不確定因素，導致了對金屬礦山進行大規模的勘探。因此，必須對采礦前期工作的內容進行全面的研究，找出一種既符合當地的地質條件又符合已有技術條件的合理采礦方法[1]。

2 有關地下金屬礦山開采過程中的各類技術現狀

2.1 有關露天開采的現狀

2.1.1 有關分期開采的分析

分期采礦技術是目前最常用的一種露天開采技術，通常情況下，采用分期開采技術的是為了保證大量開采的情況下，提高采礦效益，與一次性開采相比，它具有較低的剝采率，在投資上有所降低，從而提高了采礦的早期利潤，因為投資少，所以它的危險性也就低了。在國內外，露天采礦都是最常見的采礦方法，而在我國，也有不少大型金屬礦山采用了露天采礦技術。

2.1.2 關于陡幫開采的分析

陡幫采礦法的概念是在20世紀60和70年代由一位蘇聯的專家首先提出的。同時，國內對有關采礦技術的研究也在同一時期進行了分析，該技術在我國目前的礦山開發中也經常采用，它的優點是工程量不大，施工周期也不長，通常適用于地勢比較惡劣，海拔比較高，地勢比較險的地區。

2.1.3 關于高臺階開采的分析

我國地形總體上呈現階梯型，由西向東逐漸減小這也是為什么在兩個地形的交匯點，采礦難度更大，環境更惡劣，地勢更陡峭的原因。

因此，我國也就對此情況進行了深入的研究，并逐步將其應用于礦山生產開采中。其主要的采礦裝備是以露天采礦設備為主，隨著國內的不斷的研究也對其采礦裝備進行了持續的完善，從而也讓我們在高階采礦技術上達到了最高1400多米的成績。

2.2 有關地下開采技術的現狀

金屬礦山的采礦技術大多是在野外露天進行的，但是，由于技術的進步，時代和環境的發展，為力保護環境，人們也開始從地面向地下的采礦技術轉變。下面是幾種礦井采礦技術的概況[2]。

2.2.1 關于空場采礦的分析

空場采礦廣泛地用于相關的金屬礦開發，特別是在有色金屬和金礦的開發上。不過這種采礦技術也有一些限制，那就是需要對采掘區域周邊的條件進行限制，這些技術一般都是在一些堅硬的礦石中使用的，雖然對于淺層的采礦效果很好，但對于深層的采礦工程就有些麻煩了，但是這種采礦技術還有一個好處，那就是投資并不多，建造周期短，產量也比一般的采礦技術要高得多。

2.2.2 關于崩落采礦的分析

分段崩落采礦是一種較為常用的采礦技術，它是一種在有色金屬開采中使用的技術，在有色金屬開采中使用的金屬種類很多，而且數量也很多，我們國家也在不斷的進行著這項技術的研發，現在已經開發出了一種無底注水式的塌落開采技術，并且在國內的很多礦山中都得到了推廣。

2.2.3 關于充填采礦的分析

地下采礦比較困難，一般情況下，金屬礦山中許多所處位置的地勢都不是很平坦。再加上礦區周圍的巖石和碎石的不穩定，導致了采礦的崩塌，這就是充填采礦技術的由來。充填采礦技術是整個礦井回采過程中的一個重要組成部分，在國外有關項目中，充填法的應用比例仍較高，即使是在20世紀70和80年代，它的使用率也超過了30%。隨著時間的推移，采礦技術的不斷革新，使用的材料也越來越多，從干式到水式，再到膏體，膠體充填。這種采礦工藝具有多種施工方法，能根據不同的條件進行充填[3]。

2.2.4 關于露天改地下開采的分析

雖然露天采礦和地下采礦是兩種比較常用的采礦方法，但隨著采礦技術的發展，我們將兩者結合在一起，形成了一種新的采礦技術，而我們國家的相關部門也在進行了大量的研究，請了國內外的技術人員，對其進行了改良，目前已經在很多大型礦山開采中進行了使用。

2.3 采礦設備進展

目前，國際上最先進的礦井采礦技術已從各方面進行了革新，包括使用橡膠車輪的大型化、無軌化、自動化、液壓化等。

目前國內針對不同開采工藝采用的設備主要有穿孔設備、裝運設備、輔助設備等。我國在此領域的創新和發展仍較為關注，因此可以考慮在這幾個領域開展。

3 關于出現在金屬礦開采中的問題

盡管有關采礦技術已經有了一定的改進和發展，并且已經投入到了生產中，但在實際使用中卻遇到了很多問題，通過對它的分析，我們得出了以下結論：①我國幅員遼闊，礦產資源豐富，但貧富差距很大，礦產資源利用率低，資源開發浪費。②盡管國內的采礦技術發展的很好，但一些技術并不適合國內使用，因此國內很多地區的采礦技術都比較落后，導致了資源利用率低。③長期的過量開發對我國的自然環境造成了嚴重的損害，而地下開采往往會對地下水的凈化產生一定的影響。④隨著經濟的高速發展，金屬的需求量越來越大，很多礦業公司為了滿足人民的需要，大量的使用自然資源，這對我們國家的經濟發展是有好處的，但如果長期下去，我們的經濟就會變得不那么好了，采礦技術也不可能在短時間內再有進步。

4 關于地下金屬礦開采技術發展方向的研究

目前，我國在傳統采礦工藝上已取得了一定的突破，但尚未實現預期目標，對今后礦井技術的發展仍有很大的改進余地，本文就該技術的發展趨勢進行綜述。

4.1 信息化開采技術

隨著科技的進步，人工智能的發展，采礦設備的升級也是必然的，通過對設備的改造，讓采礦的各個環節都得到了優化，從而提高了開采的效率，提高了開采的效率，同時，AI技術還可以通過計算機來控制采礦項目，從而達到無人化、智能化的開采[4]。

4.2 大規模開采模式

一般而言，我國的礦業規模都不會太小，因為我們現在的人口對金屬產品的需求和需求都是巨大的，這十多年來，我國的崩落采礦技術發展的主要方向是高分段、大間隔的無底柱分段崩落法和高段天然崩落法，但隨著時間的推移，隨著礦床的高度和高度的逐漸增加，大規模的開采技術將會是一種必然的發展趨勢，并且會越來越多的信息化、科技化、自動化的應用。

4.3 無廢開采方向的發展

近幾年，隨著人類對自然的過度開發，產生了許多廢物、污染物，對我們的生存環境造成了極大的危害，而改善這種狀況，將會是我們今后的發展方向，我們要做的就是改善技術，創造一個無廢物開采的環境。隨著新的生態文明思想，二十一世紀的采礦技術將是一個值得關注的問題[5]。

4.4 關于地下金屬礦山采礦技術的創新與發展

“未來”和“創新”是目前國家發展的大方向，因此在礦業技術方面也要有所創新，我相信，在金屬開采技術方面，我們要做的就是科技創新，而技術創新要符合我國目前的科技發展趨勢。

金屬挖掘行業是一種新興的行業，它的特殊性和新奇性決定了它要花很長的時間去尋找合適的發展方向，并且確立一個明確的目標。

在現代設備的運用上，要避開礦業，必須持續地引入專業人才，并培養出有效的創新意識，當然，創新意識的培養并非一蹴而就，所以要確保科技的發展，必須要有新的創新方式。

4.5 有關無軌采礦方面的發展

技術創新還必須依靠裝備的革新來實現，而無軌道開采技術則是目前這一領域的主要研究方向。目前，無軌采礦設備的研發工作正在加速，它采用深孔鉆機和鏟子，通過振動來開采金礦，并使用各種輔助機械，不停地進行挖掘，既可以加快采礦的速度，又可以大大提高工作效率[6]。利用激光測量儀可以實現單片機的自動卸載、自動卸載和微型計算機控制刮刀，從而達到自動化的發展趨勢。

4.6 與智能化技術相融合

4.6.1 定位技術

在過去，由于受到電磁干擾、工作環境惡劣等諸多因素的制約，使其無法在礦井中得到充分的利用，而隨著技術的發展，開發出了很多新的定位技術，例如WIFI跟蹤、射頻識別等，可以將其運用到礦井中，從而推動采礦工作的順利進行。

4.6.2 軟件的開發

由于一些煤礦企業對軟件技術的運用不夠重視，造成了信息交換困難，數據信息的準確性也不能得到保障。因此，必須加強設備監控、生產調度、地理信息、環境管理等軟件技術的應用，以便對礦井生產進行實時的采集和分析，從而為制定合理的采礦計劃提供科學的參考。同時，該技術還可以促進各部門之間的協作，有效地提高了人力和裝備的使用效率。

5 金屬礦露天開采技術的進展與展望

5.1 穿爆技術在金屬礦開采中的發展

在國內露天金屬礦山中，穿爆技術是目前最常用的一種技術，但其技術本身具有不穩定的特性,對其造成的影響也很大。隨著我國成立,有關單位不斷完善穿爆工藝，新中國成立后，穿爆工藝的機械化水平也有了很大的提高。我國地質條件復雜，在實施穿爆工藝時，會產生大量難以開采的金屬礦石，因此必須提高穿爆技術[7]。我國早在60、70年代就開始了持續的研究，對多排孔微差爆破技術進行了深入的優化和應用，極大地改善了國內露天金屬礦山的開采效率。隨著國家的發展，爆破技術的穩定性、安全性都得到了極大的提高，爆破作業人員對爆破時間的精確控制也得到了極大的提高。

5.2 金屬礦露天開采技術的未來展望

建國后,金屬礦山開采技術取得了長足的發展,但也面臨著一些問題。在國內金屬礦山露天采礦中,穿爆技術是一項重要的技術。隨著中國的發展,我國的穿爆技術得到了長足的發展,露天金屬礦山的開發也不斷涌現出新的技術和新技術,目前國內露天采礦技術已處于國際領先水平。但建國后,我們在露天金屬礦山的開發上所取得的進展,主要是從技術層面上來的,目的在于提高采礦的效率和經濟效益。展望了我國露天金屬礦山的開發前景,實現資源保護性開發,并加強對礦產資源的保護,并使露天金屬礦山完全機械化,是今后發展的主要方向。目前我國露天礦山開采中最大的問題是采用了大量的爆破技術,存在著一定的安全隱患,而且露天采礦對周邊環境造成的破壞也很難控制,因此,必須加強礦山露天采礦技術的穩定性,以達到保護礦產資源的目的。隨著科技手段的不斷革新,我國將突破露天金屬礦山與地下金屬礦山的技術壁壘,開發露天地下金屬礦產聯合采掘技術。

5.3 金屬礦地下開采技術的未來展望

建國后，我國的地下金屬開采技術得到了飛速的發展，許多具有高品位、易開采的地下礦山都開始開采了，不過，國內的礦石需求量還在不斷的增加，隨著我國的發展，一些礦石含量不高、開采難度大的地下礦山也會被納入開采行列，這將會導致礦山的短缺和環境的惡化，未來，地下金屬開采技術將會更上一層樓。地下金屬礦山的開采技術，是有關工作人員關注的一項重要內容，是保證礦山安全生產的關鍵。在將來的采礦工作中，將會有電腦資訊科技的應用，特別是在采礦之前，要先對礦脈進行空間仿真，然后再找出合適的采礦技術[8]。地下金屬礦的開發，也要解決已經采空的礦山的再開發利用問題，可以把采空區建成一個尾礦庫，既能保護環境，又能減少廢料，又能避免采空區坍塌，從某種意義上保證了人們的生命和財產的安全。該技術在今后的應用是不可避免的，國內目前也在開展該項技術的研發，通過對該技術的優化，可以充分利用該項目的優勢，開展地下金屬礦產的安全、有效的開采和相關工作。

6 地下采礦技術的研究方向

盡管地下采礦能為我國的經濟和社會的安全提供巨大的保障。這樣可以增加我們國家的經濟利益。不過，凡事都有它的優點和缺點，有利的方面也有缺點。礦山開采分為地下開采、露天開采和地下露天開采。但這三種方法都有很大的危險。

6.1 不同礦型的開采方式及危害

在不進行回填或填埋的情況下，會導致地面塌陷。想象一下，如果將地面挖空，那么地面就會塌陷，這是一種很恐怖的情況，而在露天采礦，則是在地底挖一個大坑，將礦石挖出，而在露天采礦，則是因為礦石的位置很靠近地表，這種方法雖然方便，但是也有很大的危險性。露天采礦的工藝是穿孔，爆破，裝料，運輸，排石。鉆孔的質量對采礦的質量有很大的影響。在爆炸的時候，他們會將這些礦石裝上卡車，然后運送出去。露天采礦對環境有一定的影響，而爆炸產生的有害氣體則會對大氣產生污染。

6.2 不同類型開采方式的優缺點

不過，除了這些以外，還有很多開采的方法，比如：水力開采、水力開采、海洋開采；溶侵開采則是利用化學物質在地面上開采，而溶解開采則是一種多學科的開采技術。這是一種非常復雜的采礦方法。使用此方法的礦工必須具有較高的專業知識和技能。這也是為什么開礦對礦工的要求很高的原因。下一個是水力開采，這是一種非常常見的采礦方式。這樣的開采方式，有一個很大的優勢，那就是前期的準備工作要少，施工速度要快得多，而且設備也很簡單，工時利用率高，產量高，勞動生產率高，操作費用低，技術簡單，工作安全，為洗礦和選礦創造了良好的條件。而且可以對細小的物質進行高效的回收，而且回收率很高。這樣的開采方法，固然有很大的好處，但也有它的弊端。不利之處：受天氣條件的影響，在寒冷地區工作的時間較少。

7 結語

隨著國家的發展，采礦技術的發展必須與時俱進，現在我們的生活水平已經提高了，但是我們必須要在開采的時候，盡可能的保護大自然，減少資源的浪費，因此，國家有關部門必須加強對金屬礦產的開發利用，以提高礦產資源的利用率，從而獲得更高的收益。