金属矿山地下开采方法选择及策略分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 70 金属矿山地下开采方法选择及策略分析 刘渊源 刘龙涛 杨生伟 任 波 中国水利水电第三工程局有限责任公司，陕西 西安 710000 摘要：摘要：本文以金属矿山地下开采方法选择及策略分析作为探究，探讨了随着有色金属矿山开采业技术的不断进步，国内外同行进行大型金属矿山和地下资源开采作业所采用的新工艺技术等有着很多新形式的创新突破与快速发展，并制定总结出了一套先进实用的采矿工艺流程，本文对我国近年来各类金属矿山及其地下矿山开采施工采用的多种先进的采矿作业方法进行做了初步分析研究。关键词：关键词：金属矿山；地下开采方法；选择策略 中图分类号：中图分类号：TD7 1 金属矿山地下开采概况 随着我国社会经济生产对地下矿产资源长期需求量的与日俱增，当下金属矿山地下开采的工作量更大，难度也明显有所增大。信息时代下，由于先进的矿产科学信息技术也逐渐被广泛应用推广到工业矿产资源开采中，机械设备的广泛普及得到推广，金属矿山地下开采施工人力资源的成本得以降低，自动化建设进程逐步加快。金属矿山地下开采由于技术先进转化程度较高，受到了当前我国有色金属学和矿物学行业的高度重视，也是直接影响地下开采工作进度的重要影响因素。根据所用金属和铁矿石基体材质硬度的变化情况，设置制定相应的金属矿工艺流程。当一个矿体开采硬度较大时，需要将整个矿体开采施工过程分别划分组成为多个工程阶段的施工环节，实现不同工程施工段环节能够同时配合进行，节省时间和节约资源。当施工矿体材质硬度较小时，则矿体可以按照规定工序正常进行开展选矿施工。需要特别注意和提到的一点是，为了能避免造成施工现场混乱，必须确保各项工序的协调。就目前全球多家地下开采企业开采工作情况分析来看，发达国家已经基本具备了较为齐全的地下开采设备以及勘探机械，借助现代信息网络技术和先进的开采装备，整个地下开采工作过程的专业自动化管理水平也比较高，与过去过度依赖企业人力资源的局面已经有很大的区别。而地下无轨轨道采矿设备工艺技术作为新兴的现代采矿设备技术，其成熟度之高代表着目前采矿设备行业技术整体发展水平，是目前采矿设备行业正在大力发展正在推广的新技术工艺。2 常见的金属矿山的地下资源开采方法 依照矿山企业在矿山对矿石进行地下回采处理过程方法及对地下采场进行经营管理采用的技术方法的一些差异，金属矿山企业与地下非金属矿山企业的地下矿产开采方法有以下几种方法。2.1 空场采矿法 这种采矿支护加固方法的主要构造特点之一就是它在对矿山进行回采加固工作后的整个过程当中，对那些采空区采用了一种暂时的留存形式，为作为留存加固方式存在的矿柱提供了一些技术性构造的有效支撑与加固。2.2 崩落采矿法 崩落采矿法是人工采矿的技术方法，实际上也是一种可以通过采用人工采矿崩落围岩矿石的新技术办法来实现矿山资源的统一管理方式的方法，采用人工开采崩落的围岩矿石在整个生产过程中进行，是通过一些人为强制的方式或者是通过人工的技术方式来对矿山围岩进行崩落，最终重新填充被采挖的区域。通过合理使用人工工程技术方法手段，来真正实现利用人工对整个矿山地质资源环境进行统一的管理和环境质量控制。该系列采矿充填施工方法的一个共同技术特点是需要在各种矿石开始陆续被钻采之后，通过采取一系列预先方案，有详细施工步骤要求的充填施工准备方式，那些已经开始崩落的开采矿体岩层中可能还会存在着少量的上下盘岩石空隙以及被覆盖着的岩层空隙，来对矿体采空区进行一次合理、有效的采矿填充，通过合理运用这种矿山充填的方法，可以比较及时可靠的实现矿山对采矿区的有效安全与控制。2.3 充填式采矿法 中国科技期刊数据库 工业 A 71 这种内部充填式采矿作业的主要方法特征是指采矿体在原有矿体的回采工作面位置上在逐步进行回推进回采作业的采矿工作，利用内部的填充矿料来对在原矿岩体采矿体进行深部填充和开采工作的一种新型充填采矿方法，它本身具有以下的两个工艺特点：一是对矿体进行充填回采的整个生产过程中，矿体在被采空区的充填区域完全依靠由充填其矿石在内部进行填充和开采内部的材料、支柱体。这种采矿的方法有许多应用用途，其中主要用于开发具有较高价值的矿石和方便获取填充材料等方面。3 我国金属矿山地下开采的注意要点 3.1 隔水层、含水层 工作人员在金属矿山地下开采的工作过程中通过在能够确保场地基层地质的稳定条件下对于地层水位水质渗流会对地质造成什么样的不良影响等来展开分析探讨，通过我们采用现场地质试验的多种方式，了解一下水位渗透系数的具体地理力学参数。值得各位工作人员特别注意的一点是，在开采的过程中，如何处理好地下水排放工作是关键，如果出现隔水层被破坏或者含水断层破碎带贯通，将导致水城内部和外部水压的不均，因此工作人员可以通过采用地下几何流向法则来进行流向判定，最终通过了解地下地层水位的实际波动流向。3.2 水文地质参数 在对金属矿山进行地下开采的整个过程中，想要更好确定地下水文地质的一些实际物理参数，工作人员一般可以直接采用展开抽水地质试验的这种方式进行展开研究，在对金属岩土岩心工程样品展开抽水测试的整个过程中，首先我们应当正确选择合适的地质样本，在对金属岩心工程进行样本选取的整个过程中，应当尽可能多的确保选取样品的地质完整性。抽水软化现场测试并不是一蹴而就的，为了能够确保最终试验结果的测量正确性，工作人员通常应当对不同基层深度的可渗水岩石展开不同测量，在进行测量时我们应当始终采用相同的测量仪器设备，从而在实际基层施工的管理过程中，采用正确的抽水软化试验方法可以进行试验实现，同时由于基体岩石的基层受力软化情况与干燥耐水程度之间处于不成正比的因果关系，因此基层工作人员完全可以通过采用合理的抽水软化算法方式应用来准确测定基层岩石的干燥耐水性以及岩石透水性两个指标。4 金属矿山地下开采方法选择及策略分析 4.1 地应力状态 这里提到的巨大地应力其实是指能导致整个地下的采矿工程结构体系本身以及它周围所有采矿和工程岩体系统出现强烈扭曲或变形，甚至最终造成严重地质破坏后果的一种地质作用力。可以说，只有地质技术人员能较准确地掌握研究好我国金属矿山巷道开采工程在各工程地区各项具体矿地围岩应力变动情况特征参数之后，才能使我国矿区整体结构围岩的各种分布状态得到较为完整、清楚的分析。确定或选择一个较系统的金属矿山巷道的开采与设计新方法，通过实地技术条件分析观测，选择设计出各种适合于金属矿山采场围岩的各种巷道断面形状类型与各种巷道尺寸。矿体支护与开挖巷道设计的各项设计施工方法步骤、进行矿山巷道开挖支护施工作业采用的各项巷道形式、支护结构采用的巷道各项施工具体工艺控制设计参数以及各种围岩的形成过程等等，在确保矿山围岩长期具有良好稳定性的前提条件下，提高矿石资源的可实际利用开采量，大幅度提升了对矿山开采矿石资源带来的经济效益和间接投资收益。4.2 矿石资源开采为主线的采矿方法 矿体岩石组成的具体地质种类成分与岩石成分的主要类型表现为有下述情况三种：第一种是黑色金属矿种类型，其中最主要的类型有黑铁矿等三种矿床；第二种矿床是纯黑有色金属矿，主要类型金属有纯黑铜、铅锌、钨、钴以及钼铜、铝、镍、锌、锰等五种金属；第三种矿产则是黑色贵金属矿石（主要代表有金、银等）与黑铀矿。因为露天开采铁矿资源时的资源潜在使用价值相对偏低，通常来讲某些情况下，我们可以采取露天进行矿石资源开采利用为主线的采矿方法，即便有时可能因为一些地下矿体埋藏的位置太过隐蔽需要露天进行，这时候我们往往只能考虑采取露天挖采空场或崩落场的采矿充填法。如果我们采用胶结充填法后进行地下铁矿资源的二次循环开采，那么这样做可能要产生的矿石充填费用与铁矿石资源回采后的成本之间明显要比地下矿石开采再使用的成本价值要低，从经济角度去考虑是不可行的。相反，在之前人们进行一些大型有色金属矿山的开采充填以及其他贵重有色重金属矿山等进行开采及充填开采工作时，很多矿床都采用了开采充填矿这种开采方法，通过采取这种开采中国科技期刊数据库 工业 A 72 充填的方法，才可能最大限度地降低金属矿石自身造成的贫化率与损失率。这是因为某些大型有色金属矿本身与某些贵重金属矿岩等对矿石具备的再利用资源价值实际上都已经远远超过了全部实际成本。此外，还要综合考虑各种主要金属矿石产品本身的质量，这些不仅要看其中各种主要矿石高低含量的相对比例，还要注意看其各个金属矿石杂质成分含量的平均数量。4.3 矿体埋藏深度同矿体的资源赋存地质条件之间关系密切 通常情况下，随着整个矿体的埋藏平均深度会不断地增加，矿体岩石与内部围岩结合的破碎变质程度都会越来越严重，同样，其岩层化学稳定性程度也会不断地降低，再加上矿体越往深处，地质位置相对地应力强度就越大、温度就越高，工作面围岩以及内部通风环境条件等不断地恶化，导致矿山开采的困难越来越大。这些实际地质情况对矿山处于相对较高深地质位置的开采和设计矿井的通风、降温、减小生产环境的综合成本以及如何压低损失等的各个重要方面也提出了许多复杂的新要求。可以说，厚度差异和开采倾向对于不具有相同深度的同一矿体所选择的具体开采工艺方法以及选择布置合适的采场方式都是存在巨大差异的。例如在一些矿体厚底或分布很均匀的矿脉，在进行机械化的采矿新技术方法路线的选择及设计优化时，要尽可能做到机械化开采矿石方面技术条件的动态发展。企业针对其矿石厚度划分为中上下厚度之间的小矿体，要进行采矿机械化工艺技术方法设计上的优化方案的选择或设计变更，并且能够大幅度地提升企业对该矿石厚度进行的开采机械工作方案的控制力度，并同时使实际开采或机械化的采矿机械作业过程更方便的展开。金属矿体之间矿体的相对厚度一般存在较明显的差别，进行矿石采场布置与布置方式的选择上在不同布置矿体之间同样存在这一些明显差异，在这种特殊情况下，针对矿体厚度应力稍低一些的较厚薄矿体，采场垂直布置上一般要沿着比较厚底的矿体垂直走向来选择，而当我们针对比较薄的矿体，进行采场选择和布置矿体时，必须按照一般矿体垂直应力走向的垂直方向来分别进行矿体选择和布置，这是因为在这种厚薄矿体中的最大垂直应力的走向通常必须是沿着一种矿体垂直应力走向，所以只能对于矿体采场进行垂直应力方向的布置，这样就保证了采场所呈现的方向同最大应向力所呈现的方向是相同的，有利于矿体采场的稳定。4.4 矿山的地下综合开采施工的各项技术条件要求与其他经济指标关系（1）矿体开采时的一些具体地质情况以及辅助材料等的储备供应也会对选择采矿新方法、实施优化过程产生直接的制约作用，进而也对选择采矿设计工艺及其具体方法的实施将产生较大影响，影响了矿石的开采以及设计优化等工程目标的实现。所以，在金属矿山开采的设计方案中，需要根据具体采矿技术条件与矿山材料的实际开采供应能力做出先进合理的金属矿体采矿方案。（2）矿山资源经济效益的评价与以下几个基本生产经济指标有关：采场企业自身的年矿山实际矿石开采及生产能力、金属矿石实际开采时的实际矿石贫化率水平及其与资源损失率、采矿现场生产机械工人技术水平及使用矿区机械设备职工的平均生产劳动水平和平均生产率、材料能源企业的矿山资源综合消耗资源水平以及进行金属矿石资源采掘生产的其他各项生产具体设备投资成本。经济指标数据方面的指标差异也可能会间接地决定着同一矿体内的矿山开采、加工的方法水平、同一制造设备工艺技术之间技术水平的有较大差异。5 结束语 综上所述，在进行金属矿山地下开采过程中，往往存在各种各样的安全问题，因此工作人员在进行地下开采的过程中，一定要做好全面的安全防护措施，从通风设备、运输等各个方面入手，做好安全防护工作，最终推动金属矿山行业的科学发展。参考文献 1车志锋.金属矿山地下采矿方法及开采系统的风险管理研究J.中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2021(12):3.2吴钦正,刘兴全,李桂林,等.我国金属矿山深部开采发展现状及对策研究J.商品与质量,2021(1).3庞磊.金属矿山地下开采对地表建筑物影响分析研究J.山西建筑,2021(1).