采矿技术发展研究

采矿技术发展研究

巩建国

黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司通风技术部158100

摘要：讨论了我国地下矿山主要采矿方法的特点、应用情况、改进情况及应用前景。

关键词：采矿技术研究

1引言

随着全球性科学技术的突飞猛进，国内外地下采矿技术也发展很快，很多采矿新技术、新工艺在地下矿山得到了应用。国内地下矿山采矿技术的发展，主要表现在采用各种高效采矿方法应用;大型高效采矿设备的发展与应用;数字化、智能化矿山的建设与发展。

2采矿工艺技术发展现状现阶段

采矿方法仍以空场采矿法、崩落采矿法、充填采矿法为主。由于采用了新技术、新工艺、新设备，国内地下金属矿山采矿方法发生了很大变化。

2.1空场法。当今地下空场采矿法发展特点是大孔、深孔、空场、大采场和阶段出矿。据不完全统计，国外使用空场采矿法出矿约占地下总采出矿量的60%，如南非的全面采矿法、加拿大和西班牙的阶段空场采矿法和VCR法甚至占绝对优势。这些方法尽管落矿方式有些不同，但都是空场采矿法，都在所开采的本阶段直接使用大型装载运输设备，在采场底部出矿，从而大幅度地提高开采强度。我国于20世纪80年代，首先在我国凡口铅锌矿成功试验了VCR法(大直径深孔球状药包阶段矿房法)。随后，这一高效率的采矿方法先后在金川有色金属公司、安庆铜矿、和狮子山铜矿等矿山得到推广应用。1980~1985年间，在凡口铅锌矿又试验成功了阶段深孔台阶崩落采矿法，该采矿方法的实质是将露天矿的台阶崩矿技术应用到地下开采中，实现了大量崩矿，机械化作业，大幅度地提高了采矿强度和工效，降低了出矿成本，实现了高效率、高效益采矿。

2.2崩落法。无底柱分段崩落法是一种安全、高效的采矿方法，在冶金地下矿山应用所占比例达到80%以上。国内地下矿山中，自该采矿法引进以来，历经数十年的发展，其结构参数由最初的10m×10m(分段高度×进路间距)逐步加大。目前国内采用的最大参数为20m×20m。如梅山铁矿已经加大到15m×20m、北铭河铁矿为15m×18m、程潮铁矿在深部开采采用17.5m×15m、大红山铁矿设计采用20m×20m等。采用大参数及其综合技术措施后，大幅度地减少了采准工程量、提高了采矿强度，降低了采矿成本，经济效益十分显著。增大采场结构参数，增加一次崩矿量，采用电动、全液压的大型无轨采矿设备，以达到减少采准工程量，提高全员劳动生产率和降低采矿成本的目的，是无底柱分段崩落法的未来发展方向。

2.3充填采矿法。充填采矿法在国外发展的特点是各工序实现机械化和设备大型化，主要表现在落矿、支护和出矿等方面。充填工艺技术中，胶结充填技术发展较快，从分级尾砂胶结充填到全尾砂高浓度胶结充填，到不脱水、不收缩的全尾砂胶结充填三个发展阶段。在回采工艺方法上，从提高分层分段高度直至发展大孔落矿，阶段全高嗣后充填技术有较大发展;改进采场结构参数，实现盘区机械化充填;充填系统实现了微机控制的半自动化、自动化;采用全尾砂胶结膏体泵送充填新工艺，从而使充填采矿法进入高效采矿的先列。我国先后采用干式、分级尾砂胶结、全尾砂胶结、碎石水泥浆胶结等新工艺与新技术。最近，我国成功地试验了一批具有世界先进技术水平的充填采矿工艺。具有代表性的是:高水全尾砂速凝固化胶结充填新工艺、高浓度全尾砂自流输送及泵压输送充填新工艺、粗粒级水砂充填新工艺、膏体泵送充填工艺与技术等。其中1994年在金川镍矿建成了我国第1个膏体泵送充填系统，1999年又在铜绿山矿建成了第2个膏体泵送充填系统。安庆铜矿以水泥、分级尾砂(不足部分用河砂补充)作为充填料，成功应用了高阶段大直径深孔崩矿嗣后充填法工艺[1]，取得良好的技术经济指标，填补了国内采矿领域多项空白，扭转了我国地下金属矿山普遍存在的多中段采场作业的被动局面，为地下矿山大规模安全、高效、低成本开采提供了途径，同时也标志着我国高阶段大直径深孔采矿技术进入了世界先进行列。

2.4原地溶浸采矿法。原地溶浸采矿是将采、选、冶技术结合起来的一种直接从地下提取金属的开采工艺。铀、铜、金、银等20多种金属矿床都有可能应用溶浸采矿。我国原地溶浸采矿技术于1985年在铀矿试验成功，并已建成原地溶浸采铀矿山。1995年长沙矿山研究院在东乡铜矿进行了国内首次井下原地破碎浸铜试验，1998年北京矿冶研究总院又在武山铜矿完成了原地浸铜试验。

3我国地下矿山采矿方法的发展趋势

纵观国内外地下矿山的发展趋势，进入21世纪后我国地下矿山采矿方法将在以下几个方面取得进展。(1)解决复杂条件矿床开采技术的问题，并在相关矿山得到推广应用。复杂条件矿床主要指“三下”矿床、富水矿床、极薄和极破碎矿体、第四系直接覆盖下矿床、高温高硫矿床和矿山保安矿柱等，由于开采这类矿床牵涉面广，为一集地质力学、岩石力学、岩石开采动力学、水力学、开采工艺方法、工程治理为一体的综合矿山开采工程系统，需采用综合的研究方法和手段，探索解决不同条件下矿床开采采场安全稳定性问题。并根据理论分析结果，制定符合开采实际的采矿工艺方法和相应的工程治理措施，寻求最佳的开采经济模型。(2)形成一整套的深部矿床综合开采技术。随着现代工业的迅速发展，人类对矿物资源的需求将越来越大。陆地矿产资源，特别是浅部矿产资源逐渐减小，资源枯竭已成为世界各国所重视的问题，深部矿床的开采已成为必然。因此开展深部矿床综合开采技术的研究，以解决深部矿体的采矿工艺、地压控制、岩爆和地温控制、深井提升、地下水防治和通风防尘、个体安全防护等开采问题。(3)崩落采矿法将得以更加完善和成熟。无底柱分段崩落法仍将在地下矿山开采中占据相当大的比重，阶段自然崩落法和阶段强制崩落法所占的比重将有所增加，崩落采矿法今后的总趋势将向大分段、高阶段和大孔径深孔采矿技术方向发展，大结构参数的崩落采矿法将得到推广应用。(4)随着采矿技术的发展，大型地下矿山采掘将向无轨化、连续化方向发展。液压凿岩机及相应的采矿凿岩台车和2.0～3.8ｍ3的电动铲运机的应用数量将逐渐增加，装药车和其它辅助车辆将在回采作业中得到普遍应用，采矿作业的机械化程度将得到进一步提高，从而使矿山的生产效率和经济效益得以提高。(5)缓倾斜薄矿体的机械化开采将得以实现。通过引进和开发，适合于缓倾斜中厚以下矿体开采的凿岩、运输配套小型机械化设备将会得到广泛应用，实现这类矿体的机械化开采，提高矿山的生产效率，改善矿山的经济条件。(6)环保型和无公害矿山开采将会得以实现。随着矿山开采深度逐渐增大，从提高矿石回采率和保护生态环境的需要，充填采矿法的应用比重将会有所增加，并向高效化方向发展。深孔阶段充填和分段充填将进一步完善，并得到广泛应用;高浓度全尾胶结充填、泵送膏体胶结充填将有较大的发展;矿山无尾排放的目标将随充填技术的不断进步和充填材料的更新得以真正实现;充填法与空场法的组合采矿技术将得到推广应用。

4结论

煤矿行业作为中国一项高危行业，由于其生产环境的多变性、特殊性、不可预知性。重视和加强采矿技术，发展采矿技术，创新技术方法，一方面能够减少事故发生，一方面能创造较高经济效益，取得经济效果和社会效果双赢。

参考文献：

[1]黄志伟，罗建川.我国采矿技术的发展与展望[J].有色金属(矿山部分)，1996(02):4-8.

[2]陈庆发.隐患资源开采与采空区治理协同研究[D].中南大学，2009.

[3]唐业茂，曾晓文.自然崩落采矿法技术应用探讨[J].有色金属(矿山部分)，2010(03):13-14+26.