井下采矿技术及井下采矿发展趋势分析

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摘要：我国矿产资源较为丰富，其中金矿作为一种经济价值高的自然资源非常珍贵，对其进行合理合法的开采有助于促进国家发展，但是自然资源毕竟有限，开采过程也具有一定的难度和危险性，为了保证国家对金矿资源的需求，采矿企业必须不断提升开采技术，充分了解金矿山体地理环境，采矿条件的基础上选择合适的开采设备和技术深入开发地表以下的矿产资源，使得采矿质量、生产力、安全性能和经济效益都大大提高，从根本上提高金矿资源的开采率。而井下采矿技术作为成败的关键因素成为了本文的研究重点，并且本文还将探讨井下采矿的发展趋势，希望能有助于提高采矿量，促进我国经济发展。

关键词：井下；采矿技术；发展趋势

我国是一个矿产资源相对丰富的国家，也是一个发展中国家，但是许多矿山地域地理气候特征不一，面对较高的金矿需求，如果仅以小矿井小规模方式开采，产量将难以保证，而且由于技术和管理原因，过度开采现象经常发生，开采过程中带来的环境污染等负面因素也不可小觑，将严重威胁人类社会的和谐与稳定发展。面对矿产资源开发利用中存在诸多的问题，采矿企业开始注重资源的节约与环境的保护，对安全、技术、质量的要求也在不断提高，井下采矿技术也进行了改进和完善，在对不同的矿山进行开采时，结合地形、气候、环境，矿井的形状、深度等，在遵循安全、经济、环保等原则的基础上选择或组合最佳的开采方式来更好地挖掘金矿价值，并使我国的矿产资源开发利用朝可持续发展方向靠近。

1井下采矿概述

（1）井下采矿特点。①开采环境复杂。我国幅员辽阔，不同地区的矿山开采环境差异性较为明显，例如地质条件、气候条件、矿产量、矿源分布等，即便同一地区不同地块矿产赋存也很复杂，而且受限于当地的城市规划和开发计划等政府监管原因，井下开采作业需要考虑众多的内在和外在因素，在遵循基本行业规范的基础上才能安全、高效地进行[1]。②开采技术复杂。井下开采过程中除了要挖掘金矿，还要考虑其输出和采矿人员的安全、设备的工作状态，因此整个技术操作流程包括回采、掘进、排风、排水、供电、运输、提升等多道程序，由此建立的完整的开采技术体系才能发挥协同作用，而由于各工艺的复杂性，要充分考虑设备类型、开采技术以及安全管理的影响，制定科学合理的开采施工方案，采取更为有效的技术管理措施，促使整个开采顺利进行，从而提高效率。（2）采矿技术选择原则。①安全第一原则。井下采矿与露天采矿相比由于作业环境较为复杂不明，安全隐患较多，因而存在更大的风险性，对作业人员的安全防护意识要求更高，在技术的选择上也要考虑尽量避免引起安全事故，例如采用崩落采矿法很有可能会引起地表塌陷，在废石区与采空区容易产生泥石流现象，这些都是井下采矿时需要重点、妥善处理的问题，确保采矿技术、采矿设备的安全性。②生态环保原则。当前人们的环保意识非常高，各行业的也建立了新的绿色施工标准，而在井下开采过程中设备运行会排放废气，还会产生粉尘、废气渣石、生活垃圾等，这些污染物会严重破坏矿上整体及其周围的生态环境，此外虽然我国金矿储存量丰富，但不合理的开采会降低其利用率，造成资源浪费，因此在制定井下开采技术方案时要考虑降低废弃料量，提高资源的利用率，保证开采效率，使得采矿行业发展与生态环境保护同步友好进行。③技术可靠原则。技术更新具有快速化、现代化的特征，而井下作业复杂多变，因此金矿井下采矿要以高效生产力为指导方向，并结合可持续发展理念来创新开采技术，尽量采用强度大、损害小的采矿技术来保障生产力，实现生态环境保护，此外为了保证生产效率和安全，需要提高井下开采的自动化操作水平，并辅助远程监控技术，从而为井下采矿提供可靠的技术保障，以此来全面发展经济效益与社会效益。

2井下采矿技术介绍

（1）空场采矿法。空场法是指回采以后采场暴露不作处理，适用于矿体上盘围岩中等稳固以上矿山，其中又可细分为多种方式，一是全面采矿法，适宜开采倾斜薄矿体及极薄矿体，需要在采矿现场设定矿柱当作支撑来减少矿石贫化率，产量和质量难以保证，但是以人工操作为主，采矿便利，分采分运，二是留矿采矿法，主要应用于二次回采过程中，在全面采矿法的基础上进行了技术改良，施工操作变得复杂，工作强度高，但是可有效减少金矿采矿不必要的损失，为了弥补其在安全性上的缺失，留矿全面组合采矿法结合了两种方式的优点，采用人工混凝土柱方式当作支撑，降低了损耗率，也保证了开采安全，具体应用时要根据实际情况合理选择。（2）填充采矿法。填充采矿法在我国的金属矿山具体开采实践中利用也较为广泛，一般是在回采结束后，在采空区域内利用废石或者尾砂进行回填施工，其中削壁充填采矿法操作强度较大、操作繁琐，但是采矿效率高、废石利用率高，而向上分层干式充填采矿法多应用在采矿厚度超过80cm的矿体中，这两种采矿方式都需要建设充填系统和管道系统，建设成本和维护成本较高，比较适用于金矿质量好且产量丰富，能创造较大经济效益的矿体[2]。充填采矿是国家鼓励使用的环保型采矿技术，对土地和地表水体起到很好的保护作用，而且一直在进行研究创新，目前开发应用了高水全尾砂速凝固化胶结充填和高浓度全尾砂自流输送及泵压输送充填新工艺，极大地提高了矿山开采的有效性和安全性。（3）崩落采矿法。该方式广泛运用于金矿井下采矿中，特别对厚大矿体的开采效果更加显著，主要是在回采结束后，利用崩落的围岩填充采场，降低对采矿的影响，适宜开采急倾斜的任意工业厚度矿体。根据落矿的不同，可以利用侧向崩矿法或者无二次破碎法实施采矿工作，还可以由上至下分层崩落、由高至低有底柱分段崩落、无底柱分段崩落，其中无底柱分段崩落技术的机械化水平更高，无需进行底柱设计，资源浪费较少因而更受欢迎。但崩落法也有安全隐患，由于采空区大，暴露时间长，地表容易塌陷，对采场周围的安全防护要求较高，布置也要合理，还要进行严格的安全管理。

3井下采矿的发展趋势

（1）井下采矿技术的发展趋势。鉴于现今社会面临着严重的资源短缺、环境污染等问题，当今时代对于采矿技术有着绿色化、低碳化、高科技化的要求，而且现代矿产事业强调高效化、可持续化的发展，因此井下采矿技术要向着更深层、更安全、更环保的方向积极发展：①深部开采发展。随着我国的发展，矿山资源需求缺口不断扩大，矿体表层资源开发以及不能满足当下的社会供应需求，为了更好地对矿山内部资源进行合理开发，矿业企业需要不断提高技术水平。而深部开采面临着压力高、温度高、地质结构复杂等因素，开采难度更大，需要在提升、排水、支护等技术的实施上进行深入研究，使未来的采矿技术适应深部环境。②深海采矿技术发展。我国的海洋面积较大，但深海矿井开采处于初级阶段，受海洋环境影响，在有限的技术水平下海底资源还存在很大的开采空间，因此深海采矿技术是我国金属矿产开采需重点研究的技术，需要在采矿船的定位、深海矿物的采集、海底矿物运输和矿物提升等关键环节来提高技术水平，建设完善的深海矿产开采系统，使深海资源安全高效开采成为可能。③绿色开采技术发展。绿色化的采矿工艺符合我国对于工业发展的要求，而无废开采技术是金矿井下采矿响应高效、绿色、环保、低碳发展理念的重要体现，满足了采矿绿色生产的要求，成为了金矿开采的主要发展方向。地下采矿过程的绿色化有助于改进采矿技术和规范采矿作业，使未来的矿山开采实现废物利用、资源与环境治理多重功效。④智能信息化技术发展。信息智能化主要是指在采矿工艺、生产调度、无人采矿系统等各个方面将当前的先进新型技术与井下采矿技术体系相结合，进行技术和工艺上的改革与创新发展，使未来的采矿事业呈现信息化、自动化、产业化高能生产形式。（2）井下采矿设备的发展趋势。井下开采技术需要借助设备来实现，因此在改进技术的同时也要不断升级设备，完善其功能性，使之向数字化、智能化、精密化及生态化方向不断发展，这样才能有效提高井下开采效率，为开采作业提供良好的基础保障。因此可从几下几方面来发展采矿设备：①积极融入自动化技术。当前的采矿作业机械设备越来越大型化、规模化，为了使设备能高效运转，通过微机自动控制技术可实现大型铲运机等机械设备与自动化控制技术的有效结合，进一步提升开采过程的科技水平，以此减少人力投入，同时也避免了因为人为失误、不规范的行为活动造成的不良影响，此外鉴于自动化技术的应用优势，开采作业可以深入人力不可达到之处，并且提高了设备的反应速度和产能水平，更为矿山企业的优化管理创造了条件，提高了企业的发展实力[3]。②应用立体化安全监控与预警系统。井下采矿需要在完善的管理体系下监督执行才能最大化保持效率和安全，因此要基于矿山开采与经营活动现状开展技术管理和安全管理工作，保证安全监控和预警工作的有效性，而强化矿山安全监控与预警系统，形成完善的技术管理网络，促使管理人员可以对开采活动进行实时、全面的监测，对设备运行状态进行监管，对各项安全指标进行动态化管理，对各类矿山开采资源进行合理的配置，并且还能及时获知危险预警，快速启动应急处理机制，降低安全事故损伤，从而提高采矿管理与经营水平。

4结语

综上所述，鉴于井下采矿在我国的重要地位，面对其开采过程中的各种问题，只有合理选择采矿技术，提高企业的采矿水平，才能在保证安全的前提下切实提升金矿采矿效率，创造更好的经济效益。此外为了使金矿井下采矿更为深入、安全高效，在这个交替更新的时代，井下采矿技术要紧跟时展，致力于新技术、新设备的研究与开发，不断提高井下采矿技术的整体水平，朝着可持续发展的目标不断前进，促使采矿业更好地满足现代市场发展需求，为企业健康稳定的发展奠定坚实基础。

参考文献

[1]葛晓伟.井下采矿技术及井下采矿的发展趋势探讨[J].当代化工研究，2020（11）：7-8.

[2]贾晓鑫.井下采矿技术标准和井下采矿的发展形势[J].中国石油和化工标准与质量，2019（14）：85.

[3]靳海华.采矿工程中的采矿技术与施工安全[J].山东工业技术，2019（04）：95.

作者：刘振 单位：山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿