有色金属矿山深井采矿技术探讨

滕 飞

（长春黄金设计院有限公司，吉林 长春130012）

近几年，在各行各业发展中，针对有色金属的需要量日益增加，但是有色金属的开采量却表现出了逐年削减的现状，主要原因是处在矿山浅层的资源已被开采殆尽，稀少的资源数量无法满足社会较高的资源需要量。而且，通过勘查有色金属资源布局状况发现，矿山深部有许多有色金属，但挖掘难度很大，常规技术不能够直接开挖资源。对于这个问题，要求矿产技术人员着重探究深井资源开采方法，根据开采难点研制最好的有色金属矿山深部开采方法，进一步提高这种矿山开采效果及效率，基于开采获得的许多资源迎合市场需求，促进有色金属行业的长期稳定发展。

1 深井采矿方法介绍

深井采矿方法主要指针对深度大于800米的矿山展开开采活动的方法，相较于浅井与中深井，深井开采方法面临着许多问题，像技术问题、经济问题以及安全问题等。相较于浅井开采方法，深井开采于采矿方式上基本一样，也有充填法、空场法以及崩落法三种，但是在开采过程，针对结构参数、回采步骤与回采方法等，均要根据深井矿山特征进行合理调节。

当前，考量深井矿山的独特性，充填开采法使用最为普遍。深井采矿存在几个比较的特征：①地压很大，原岩应力高，矿山压力的呈现比较强烈，岩体塑性大；②地温大，一般情况下，地温和深度是线性关系，它的增高率能够通过温度梯度代表（℃/hm，hm=100m），当地质环境不一样时，地温梯度也将不同，通常情况下式4℃/hm。③瓦斯浓度高，有些含瓦斯矿山，深部开采过程，瓦斯绝对涌出量将随着开挖深度的加大而增多，瓦斯突出频度高，吐出量也比较大。

2 有色金属矿体中深井开采技术的作用

2.1 高地应力去荷

深部开采中，高地应力现象是影响采矿顺利开展的一个重要因素，必须引起高度重视。在矿体回采规划中，要采取采场布局弱化法，积极整合，调节岩石应力布局状况，保证应力集中位置可以由浅部转移至深部。为完成这个目标，技术人员需要根据实际情况，合理调节需要承担应力荷载的岩块，保证其可以处在三向受力状态，防止应力太过聚集造成岩体损坏，而且还可以明显提高岩体本身承受水平。另外，技术人员还要采取科学规范的措施及手段，把岩层岩块承担的负荷和应力转移至深井岩石上，降低岩层承担的压力，进而符合高地应力去荷的基本需求。

2.2 保证结构可靠

深部采矿法可以基于相关的钢纤维砼支护来保障巷道结构的可靠性，保证生产安全。一般情况下，钢纤维砼支护方法多用在基础条件较好，但砼结构开始产生开裂现象的位置，经妥善处理，可以提高砼基体框架的强度与韧性，管理深部采矿期间的高地应力岩爆问题。在使用钢纤维砼支护方法支护处置砼结构时，需要使用很多机械设备，如砼搅拌器、运输机械、喷砼工作台等，可以提高作业面稳固性，管理危险岩层松动，保障生产安全。

3 有色金属矿体深部开采方法介绍

3.1 常用方法

（1）深井充填开采方法。这种方法最早出现在英国，随后被我国积极引入，目前在有色金属开采中使用普遍。深井充填开采方法应用过程选择的充填物时胶结材料，通过常年发展材料应用量和标准已通过反复改进，符合大型有色金属开采要求，常常采取全尾砂形式进行充填，由此能够提高材料固结性能，避免脱水和浓缩等问题的出现，还能明显减少采矿成本，完善了采矿阶段深井工作环境，使得采矿者能够在安全的操作环境下工作，进一步降低了井下各种安全事故的出现率，因此该技术具有显著的矿山深井应用价值，要求有色金属矿山单位在后期采矿过程积极使用这种方法开采金属资源[1]。实际使用时，采矿者要按照矿山结构的走势，明确需要挖掘的矿块，而且设立间柱、底柱，预留值是6米，回采高度要维持在2米左右，根据确定的比例分割矿块。在操作中运送巷道、充填井等操作地方要有效衔接起来，在贯通时提高工作效率，爆破过程，要在爆破周围设置雷管、凿岩机等设备。

（2）盘区房柱法。盘区房柱法是目前一种先进科技，在使用时应当在操作场地建立一个矿房，在其中进行回采工作。修建矿房时，要根据矿山深井的方向进行合理划分，促使该位置能够形成矿柱、矿房[2]。采矿阶段要保证不能处置采矿区，然后对作业范围顶板、下板面的矿层展开检查，通过检查如果矿石具有一定的稳定效果，顶板和下板质地较硬，并且顶板位置形成了厚岩层时才能够开始采矿工作。使用盘区房柱方法时，矿山中间柱的支撑性能很强，井底作业比较安全，可以有效减少采准任务，金属开采量多，但是开采时要掌握好潜孔全部切顶针对开采效率造成的严重影响。

（3）其他技术。①巷道中围岩支护法，有色金属矿体深井开采存在较高的文献性，因为井底矿石塌陷、跌落造成的矿体开采事故率较高，由此要求矿山企业基于井底开采的安全性，针对开挖的矿井巷道进行围岩支护处置，由此保障围岩可靠性，避免在采矿过程产生岩石层松动、石块掉落等现象。因此，巷道围岩支护法时当前矿井开挖需要使用的一项关键技术，需要矿山企业事前配备锚杆桁架支撑巷道内部，依靠锚杆的支撑作用管理围岩变形现象，使得间柱承载性能得到明显提升，保证井下工作的安全性。②高地应力卸载法，指作业时如果矿山是高地地形，回采时需要弱化作业场地上局部，针对回采顺序根据高低地形特征再次调整，然后检验岩石应力状况，如果满足规定的分布条件就要求转移应力，由此把集中于井口的应力迅速传送到矿山深井处，防止了应力始终在井口集中引起的开采效率低的情况。③排热通气法，采矿者在高温高压井底开挖有色金属，常常会出现安全问题，严重的会引起采矿者伤亡，因此矿山企业必须重视井底温度调控，采用排热通气方法就能够保障井下采矿工作温度合适[3]。调控温度时操作者应当分析大气岩石热交替机理，且监测井底开采环境中温度状况，然后才去先进的通风设施调整井底温度，保障温度能够下降到安全开采的标准范围；也能够采用隔热效果较好的支护材料，将之设置在井底巷道的岩石表层，这种材料导热性较低，用在深井岩层能够有效避免高温散出，确保井底温度合适。④安全保障方法，采矿过程要爆破岩石，科室爆破质量极易受到各种因素干扰，会产生爆破事故，因此矿山企业要采取低压微震检测方式、岩体可靠性检测方式等检测岩体、矿石的可靠状况，保障爆破顺序能够正常应用，防止在爆破时产生意外现象。

3.2 技术运用要点

以上技术使用期间，操作者要了解运用要点，保证技术运用价值能够得以实现。

第一，管理浪费现象，有色金属矿山开采中经常会采取低废控制方法管理产能浪费现象，由此使采矿得到的所有资源都能够用于需要的地方。通常情况下，对于一些品位不高的矿山会选择传统开采方法来开挖资源，但因为采矿技术不先进，造成资源被大量耗费，最后开采得到的资源数量远远低于预期值[4]。为降低资源耗费，矿山企业能够基于原地碎化溶浸法开挖有色金属，这种方法能够对划定的矿块展开标准化处理，利用钻入机械时具有很高的精准度，能够科学管理溶浸液体、矿块，最后的低废管理效果较好。

第二，管理岩爆问题，采矿过程因为岩体内部应力改变，岩体将突发性的产生岩爆问题，碎化的岩石将四散崩开，针对井底采矿者生命安全具有较大威胁，这种情况的出现率很低，但一旦发生并没有规律可循且引起的后果严重，要求矿山企业工作团队的关注，进一步探究岩爆问题，采用科学措施管理该问题的突发性出现。岩爆问题管理的常用方法是：针对岩爆问题的成因、表现和后果展开深入探究，掌握好引起这种问题的深井地压、地貌等情况，在采矿过程能够有效避免各项因素。比如，能够采取采矿地压法、岩爆问题预测法检测工作环境，根据测出的岩体声发射有关参数就能够科学预测将会出现的风险情况[5]。而且还要做好井底巷道内部支护防护工作，等支护锚杆都安装在指定位置以后，操作人员应检查支护效果，确定巷道围岩比较可靠、岩爆问题的损坏性影响很小时，能够基于支护结构挖掘有色金属。也能够根据调研的矿山地质、地压等信息，对岩爆问题展开预测模拟，明确这种问题出现以后将会影响的位置，就能对受影响区域的采场基本架构、布设状况进行完善改进，针对诱发岩爆问题的开采顺序，必须在减小风险的基础上，重新修改。

4 结束语

总之，当前国内矿山深井开采方法尽管获得了良好的效果，但在具体使用时仍然有很多缺陷与问题，要求深度探究相关技术。近些年，伴随工业化进度的推进，促使社会针对有色金属资源需求逐渐增加，有色金属矿体深部开采方法也面临诸多挑战。对此，技术人员需要深入探究深井开采技术，基于现有的科技进行创新，在保障深井采矿安全性的基础上，不断提高矿山深部采矿效率，为时代进步提供大量优质资源。