地下采矿技术现状及发展趋势

崔晓虎,苗春林,郭建瑞,陈红芳（山西壶化集团爆破有限公司,山西　长治　047300）

地下采矿技术现状及发展趋势

崔晓虎,苗春林,郭建瑞,陈红芳
（山西壶化集团爆破有限公司,山西长治047300）

摘要：本文综合论述了国内外地下矿产的主要采矿技术，分析了目前地下采矿技术的现状，结合地下采矿技术的研究现状，从采矿设备规模、矿建工程规模、智能化自动化程度等方面论述了地下采矿技术的发展趋势。

关键词：地下矿山；采矿技术；发展趋势；技术现状

0　引言

矿产资源是现代工业技术发展的物质基础，随着工业经济的发展，人们对于矿产资源的需求量不断增加，这也促使矿产的开采技术不断的更新发展，经过20世纪工业经济的膨胀式的发展过程，矿产资源的开采技术也获得较大的技术进步，近年来随着全球工业经济发展速度趋缓，对矿产资源开采的技术要求也相应的提升，越是经济发展速度慢，越是对开采技术精细化、安全化、效益化的程度要求高。

1　地下矿产资源开采技术发展的必要性

从第一次工业革命开始到20世纪末，全球人口的总量增加了近三倍多，而经济发展却对矿产资源的总消耗需求增加了十倍，常见矿业资源的消耗量变化为：硬煤5倍，铅7倍，铁矿石11倍，锌17倍，铜28倍，尤其是一些稀有矿产资源的需求，更是达到了上百上千倍，乃至于达到了上万倍的增长[1]。

但是，地球的矿产资源的总量是有限的，随着经济规模的不断增加，对矿产资源的需求量必将增加，我国也同样面临着难以供求平衡的困境。因此，要提升矿产资源的开采技术合理开发，必将逐步加大各种矿产资源的开发利用程度，由现在的露天、浅地层逐步的向深地层开采发展，因此对目前地下矿产资源开发技术进行汇总，将有益于广大科研人员创新更加高效率、高安全性、高利用率的地下采矿技术。

2　地下采矿技术的现状

现阶段采矿技术方法有空场采矿法、崩落采矿法法、充填法、原地浸溶采矿法等。

（1）空场采矿法。当今地下矿产资源空场采矿技术主要发展趋势有大孔径、高台阶、大面积、连续化作业。据有关资料显示，空场采矿技术方法虽然在落矿的方式各有不同，但其技术原理基本类似，在开采阶段使用大型运输装载设备来大幅度的提高开采的强度。

我国从20世纪80年代开始推广VCR法，在凡口铅锌矿试用成功后，这一采矿方法还分别在金川有色金属公司、狮子山铜矿公司、安庆铜矿公司得到应用，并得到了较高的经济效益。

（2）崩落采矿法。无底柱分段崩落法是一种广为运用高效率、高安全性的采矿方法，在地下冶金矿山所占比重比较高，一般采用分段高度为12-15米，通过斜坡道、设备井、电梯井与各分段相互联系。结构网参数随着技术发展，正在向大间距发展。在采用大的结构参数及相关综合措施后，大幅度的降低了采矿工程量、提高了采矿强度，降低了成本，经济效益十分明显。

由于崩落法可以通过电动、全液压的大型无轨采矿设备，实现更大的采场结构参数，进一步的提高一次崩矿量，提高劳动作业效率和降低采矿成本，因此随着支护设备的技术进步，无底柱分段崩落法将成为地下金属矿山采矿技术的主要发展方向。

（3）充填采矿法。国外的充填采矿法已经开始向操作机械化、设备大型化，而国内的充填技术先后经过干式、碎石水泥浆胶结、分级尾砂胶结、全尾砂胶结等技术发展历程，在国内较大的矿山先后得到应用。代表性的工艺有：高浓度全尾砂自流输送及泵压输送充填采矿工艺、高水全尾砂速凝固化胶结充填工艺、粗粒级水砂充填工艺、膏体泵送充填工艺与技术等。在1994年我国自主研发的第一个膏体泵送充填系统成功应用于金川镍矿，1999年再次成功组建第二个膏体泵送充填系统应用于铜绿山。安庆铜矿采用水泥、分级尾砂作等充填材料，成功应用了高台阶、大直径、深孔崩落充填技术，取得技术和经济双重效益，并填补了国内采矿方法技术空白[2]。

（4）原地溶浸采矿法。溶浸矿山比常规矿山基建投资少，建设周期短，生产成本低，有利于实现矿山机械化与自动化，有利于矿区环境保护，因此，该法很有应用发展前景，我国首座地下溶浸矿山是1985年开始在铀矿开采中得以应用。1995年长沙矿山研究院在东乡铜矿成功完成了国内首次井下原地破碎溶浸实验，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　地下矿采技术的发展趋势

地下矿采技术随着新的矿藏条件的出现，现阶段我国大部分的矿山已经开始向大型化、智能化、自动化发展，采矿工艺朝着连续化或半连续化发展，矿山的安全生产工作和技术管理工作广泛采用计算机技术。未来随着科学技术的发展，采矿技术的设备使用将更加高端、生产将更加安全、效率将更加高效、系统将更加完善，资源开采将更加注重生态环境、绿色、和谐。

（1）设备智能化、大型化、自动化。目前地下矿山载重25t的电动铲车已经在井下作业，遥控铲运机械设备也正逐步实现微型化。遥控性的铲运、凿岩、汽车也已在矿山试运行，并正在研发凿岩机器人、装载机器人。

（2）无废开采。原地溶浸技术的利用将大幅增加矿产资源无废开采的范围，有效的回避了矿产资源开采给生态环境带来的负面影响，将矿山周围的人文环境、资源环境、生态环境和经济环境有机结合起来，构成环境友好的生态系统。

（3）深井采矿。现阶段矿山开采深度一般在700m到800m，而根据国内惯例，将开采深度大于1000m的矿山称为深井开采矿山。深井开采不是地下采矿技术的简单延伸，而是一个复杂的系统工程。在高温、高应力、高井深的“三高”特殊条件下，深井开采除常规地下矿采面临的诸多难题之外，还有其它需要解决的技术难点如冲击地压的控制、采场地压的防治、深井提升运输、热害的治理及深井的通风排水等。

（4）矿山技术的数字化、智能化及无人化。21世纪是科学技术飞速发展的世纪，数字化和智能化是这一时期知识经济发展的重要标志。信息技术、通讯技术、定位和自动化技术的发展，深刻得影响甚至改变着传统的采矿工业，遥控采矿、无人作业甚至于无人矿井等已经在很多国家成为现实[3]。

4　结束语

21世纪是一个机遇和挑战并存的新世纪。在不久的将来，现有的各种采矿技术都有可能面临深刻的变革。深井矿山、无人矿山、太空采矿、海底采矿等目前的概念都将变成现实。地下采矿工业将以一个崭新的面貌伴随着人类文明不断向前发展。

参考文献：

[1]陈田林.我国采矿技术的现状及发展趋势[J].专题研究,2011,18(07):504.

[2]李红零,吴仲雄.我国金属矿开采技术发展趋势[J].有色金属(矿山部分),2009,1(01).

[3]刘春波,孙光华,李富平.我国地下矿山采矿技术发展及趋势[J].河北理工大学学报(自然科学版),2009(05).