地下金属矿高效开采及安全性研究

◎黄涛

现阶段，随着地下金属矿高效开采技术的不断发展，为了进一步提高开采安全，需要根据有效的技术运用，全面提高管理能力，加强工作人员安全意识，提高生产安全管理水平。不断构建更加完善的开采体系，保证安全开采，为地下金属矿高效开采提供良好保障。通过具体分析，总结了地下金属矿开采特点，研究了常见的安全问题与应对措施。

一、地下金属矿的开采特点

对于矿产资源而言，本质上是自然资源，也是人们生存发展的物质基础。而开采区的地理位置，对于开采金属矿也有重要性的作用。第一，矿产资源成矿条件不确定，地下金属矿是因质演变形成的，加上形成无法确定促使金属矿开采需要做大量的地质勘查。所以要深入研究开采工作，找到同地质环境，技术能够进行结合的有效开采方法。第二，地层中矿产资源不是全部露在表层上，开采的时候针对没有露出来的盲矿体要特别加强注意，因为开采过程中存在危险性和隐蔽性的特点。第三，关于矿产资源的分布情况，整体上会受到人为因素的不良影响，而矿产资源在全球范围具有普遍性的特征，所以区域上比较特殊。第四，地质环境会影响到矿产资源的形成，而地下金属矿资源的产源是由多个等级构成，包括矿带，矿床、矿体等。所以在实际开采的过程中要不断研究矿产的耦合性。

二、地下金属矿高效开采常见的安全问题

我国矿产资源具有富矿少、贫矿多、大矿少、小矿多的特点。近代以来，我国金属矿山开采技术长期处于落后状态。它基本上依靠人工操作，这使得矿产资源的浪费极其严重。改革开放以来，金属矿山的开采强度有了很大提高，开采技术不断提高。现阶段，我国一些矿山的采矿技术实现了连续或半连续，采矿设备实现了大型化、自动化和智能化，金属矿山的采矿技术得到了加强，有效地提高了我国金属资源的产量。未来，随着科学技术的飞速发展，采矿技术将朝着设备更可靠、生产率更高、采矿系统更完善、生产更安全、矿产资源开采更注重生态环境和谐的方向发展。

有色金属采矿在社会生产和经济发展过程中，有着积极作用和重要意义，让工业原料的充足稳定供应得以实现。为让国民经济发展环节能满足有色金属消费需要，采矿企业应该在资源投入上不断加大，从而在有色金属采矿规模上扩大，切实提高整体开采数量。有色金属采矿工程施工安全问题的形成是多个方面，因采取区域特殊性地质环境和有色金属开采技术的不足，让有色金属采矿工程施工存在安全问题。当前常见的施工问题主要包括瓦斯爆炸，矿井坍塌、矿区火灾等，不利于有色金属开采作业的正常运行。在安全生产意识的提高下，多数有色金属开采企业已经开始调整开采方式，以及工程的具体施工方案，从而转变开采的基本流程，也让安全问题的出现得到了避免。但在多种因素的影响下，仍然有少数有色金属开采企业，在以往开采观念的制约下对工程施工的具体环节安全技术管理的重要性有所忽略，在应用工程施工技术管理上存在不足，无法让有色金属采矿工程环节的安全隐患得以发现，给安全事故的发生带来机会，影响着企业和社会的各个层面发展。对此，基于采矿企业和有关部门应该提高自身的认识，确定安全问题的基本类型，为安全防治提供有力的条件。

三、地下金属矿开采方法和工艺技术

1.空场采矿技术。

（1）连续化开采技术。

地下金属矿藏可以使用连续开采技术，比如连续回采矿房，连续运输矿石，连续开采矿体等，达到全工艺流程一步执行到位的效果。在回采工艺流程中运用该设备可以实现连续性作用，比如出矿的连续性，落矿的连续性，以及搬运的连续性等。所谓连续性采矿技术是矿产开采领域发展的重点技术，为采矿产业稳定，安全和高效的发展奠定了基础。有的地方已经建立了系统化连续作业开采机制，并且在此技术系统的基础上让采矿管理也实现了系统化目标。

（2）VCR技术。

VCR技术是在矿体实施开拓后使用潜孔钻，在上部沿脉平巷处实施凿岩并向下凿到拉底处。再实施下部运输拉底将以水平分层方法完成。使用这样的技术方法开采矿石，主要是通过无轨设备实施运输与装载工作，主要优势是工作难度小，安全性比较强，而且出矿方面也相对容易，在实践应用中有着不错的效果。

2.崩落采矿技术。

（1）无底柱分段崩落法。

在我传统采矿技术中，比较成熟的是无底柱分段崩落采矿技术。该技术在工艺进步与采矿产业中，随着发展已经在管理要求上发生变，所以需要在技术上加以优化才能适应发展。具体而言，主要的方向是优化进路间距等相关结构参数。比如进路间距的增加能够让采掘工程量与工程成本不断减少。除此之外，无底柱分段崩落法相对实现起来容易，不需要实施大范围改造采矿管理系统。

（2）自然崩落技术。

地下岩层金属在实际开采的，在现代化勘测技术的发展背景下，可以运用自然崩落技术完成。该技术方法主要是应用在矿体厚，容易发生自然崩落的矿床当中，然后在矿块实施大面积拉底让矿体应力平衡再运用应力变化促使矿体自然出现崩落，有利于后续开采工作的完成。该技术不仅节省了前期挖掘，爆破投入，而且在勘测达标的前提下还突出了安全性和工作的效率性。

（3）充填采矿法。

如今较为突出的技术是充填采矿方法，这种技术方法主要应用在地下金属矿开采过程中。具体是采用材料与工艺把地下矿产采空区填充好，并通过岩体加固的方式为上层采矿提供基础保障。在很大程度上而言，充填采矿法提高了安全性和可靠性，面助学还让采矿行业对于环境的影响降低，与当前现代安全和生态保护的基本理念相契合。有的矿山使用混凝土假底后实施尾砂充填，不仅充分满足了下向采矿顶板强度要求，而且还让低成本快速采矿工作得以实现，是非常好又具有优势的采矿方法。

3.复杂难采矿体的开采。

矿产资源中品位高、开采条件好的矿床大多已经或正在利用。未来，水文地质条件复杂、开采难度大的矿床将越来越多。这部分的资源量非常巨大。该类矿床采用何种开采方法和开发方法，如何经济有效地控制岩石变形、巷道维护、排水、采空区处理和地表设施保护，将是该类矿床安全、经济、高效开采的关键。

松散破碎矿体综合开采技术研究。在矿床形成期间或之后，经历了剧烈的地质构造运动，导致矿体及其围岩或矿体及其周围矿体的严重断裂构造。因此，应加强对该类矿区的工程地质研究与评价，研究矿岩体的断裂状态、开采过程中的破坏模式及其可能的影响；研究了该类矿岩采准巷道的整体开采布局优化；研究支护加固的优化方案及相应的开采工艺；研究、引进、消化国外先进高效的采矿设备并国产化；研究矿床开采的经济效益，寻求高效的开发利用方案。

富水矿体或大水层覆盖矿体综合开采技术研究。对于此类矿床，首先要弄清水体或水系与矿体之间的动态关系，尤其是在矿体开采过程中。加强矿岩体能量积累与耗散规律及其控制理论研究；加强岩石变形破坏和涌水量监测方法和预测系统研究。

总之，在开采地下金属矿时，为了保证最终的开采效果，必须科学合理地应用开采技术。这不仅提高了采矿效率，而且保证了采矿质量。但需要注意的是，施工人员必须提前采取一系列防护措施。同时，还要建立符合矿山职工人身、财产安全的保障措施，既能尽可能避免一系列安全风险事故的发生，又能保证金属矿山地下开采的效果。由于地下金属开采本身具有一定的难度和风险，有必要采取有针对性的措施，保护员工的人身安全，从而实现企业的经济效益。

四、提高地下金属矿高效开采及安全的对策

1.重点解决通风问题。

（1）加强地下测风。

检查井下矿井通风安全的时候，安全监察的部门要对是否有通风报告进行检查，比如每日总进风量的情况，总回风量的情况、漏风情况，风量情况等都要检查。不要只依托矿井自然通风，因为这无法达到需要的要求。另外，必须要加强对下册封工作的开展，让企业机械通风得到推动，确保矿井和通风设备能够具有完善性，从而确保矿工的安全。

（2）专业的人员是通风工作开展的前提。

负责通风的工作人员对他们也有相应的要求，必须要有专业知识储备和充分了解矿体情况，唯有如此才能确保顺利开展通风工作，所以要强化培训工作人员的救民于水火能力，强化培训通风系统的专业知识，同时也要强化监督通风安全。

（3）冬季强采矿井采用井下进风预热措施。

随着季节的不同，在冬天的时候风力相对会比较强，给自然通风带来了安全问题，有的人会把火苗代入到矿井中，致使发生火灾，所以在冬天的时候要减少开展自然通风的次数，应该多使用机械通风。

2.加强采空区管理。

针对于矿井的具体位置，需要做全方面的检查。依据矿井位置与岩层移动的角度，在岩层移动的范围停止使用所有竖井，预防发生重大事故问题。同时需要对各个矿山采空区管理进行有效检查，看否是依据设计要求处理，发现与设计要求不符合的采空区要及时做相应的处理。在对采空区进行管理过程，应结合具体进度以及实际，针对性的制定完善的管理方案，这样不仅利于保证安全，也能全面提高生产效率，利于实现高效开采，作为技术人员，不仅要提高工作认识，也要结合有效的管理对策，全面的开展采空区管理研究。

3.紧急出口扩建。

关于矿井技术的改造工作，以及矿井扩建工程要形成两个有利于行人的安全出口，也要形成大型的通风系统。中下段的位置形成两个安全出口以前不要实施采矿工程的操作。为让人员的安全通行得到保证，在中段与采场内部采用沿路天井做安全出口，并且也要依据实际要求，设置好安全平台和扶手等。通过加强出口管理，实施紧急出口扩建，能保证开采效率。也利于保证开采安全。

4.加强水灾事故管理。

对于水灾事故管理的加强工作，应该将金属地下矿山水文地质条件做好详细检查。如果是不依据设计要求实施开采作业的情况或是没有做勘探工作的，都要实施停产整顿，只有检查通过才能展开下一步的工作。因地下因素不确定，容易发生水灾等事故，针对这些问题，技术人员要提高认识，并应做好应急处理工作，通过规范化开采，积极加强安全生产管理意识与能力，必然能够避免因失误造成的水灾隐患。

5.采区井巷不安全技术应对方案。

采区井巷工程施工不安全技术为了得到避免，有色金属实施开采时要重视井巷道施工环节，需要依据实际梳理好单道起坡，双道起坡的施工方案，确保安全性上没有差异性存在。利用横向对比确保有色金属采区中部车场的安全运作，可以改变车场原有的设计形式，运用双道起坡结构有效预防车场产生通道堵塞的现象，保证有色金属运输能够顺利进行。实施井巷弯道曲率半径计算的时候，需要有效结合运输设备的运输吨位并加以确定。比如运输设备如果是7t就要将井巷半径控制在适合的范围，以12m～15m为宜。还可以利用对曲率半径的有效控制，预防运输环节发生问题的情况出现，以此进一步保证运输的安全性。

6.不断加强地下金属矿开采安全性。

地下金属矿开采的效率以及安全性要不断提高。也就是地下金属矿开采的安全，整体与企业长期稳定发展和员工生命安全直接相关，这也是企业发展的关键性因素。

（1）安全生产制度的健全化。

依据开采矿山规模的大小建立安全管理机构，并建立健全化的安全生产管制度与责任分配制度，同时生产工作的规章制度和突发事故救援组织的建立都要列入到具体的工作范围。

（2）投入与管理力度的加大。

依据金属矿产开采的安全生产规定，实施地下金属矿开采的过程中，应该做好全面性的安全防范规划，也要做好相应策略制定。根据工作人员的需要购买开采使用的安静装备，并依据国家法律法规开展工作。

（3）加强防护措施。

为让安全事故的发生得到有效避免，在实施金属矿产勘查与开采的时候要强化施工安全防护措施，真正意义上做到有效的预防。实施地下金属矿钻探作业的时候，钻塔要配置上避雷装置，在勘探和浅井工和中场取样勘查完成后要立即做好回填工作。

（4）新型金属矿开采技术的使用。

因当前发展的形势下，矿产资源比较有限，随着浅部矿产资源的开发与利用，地下金属矿开采，正向着深部开采进行。而关于深部的开采工作不同于浅部的开采，其安全隐患开始增加，而且开采的整个过程也会增加复杂程度。但是，随着技术的日益发展，采矿技术也相对成熟化，不仅出现了自动化采矿，而且还让机械化和智能化采矿得以实现。

（5）井下电子设备。

从地下采矿作业环境来看，相对条件比较恶劣化，需要井下电子设备坚固耐用才行，还要可以适应井下环境工作，能够具有高防护等级，进而对于工作人员井下作业工作会有帮助，不仅能够提高工作效率，而且还能确保员工的安全。

五、结束语

总之，随着新时期发展，全面的加强地下金属矿高效开采及安全水平的是必要的，作为新时期技术人员，要结合具体开发项目，提高安全认识，加强技术应用与管理水平，针对性的制定完善的开采模式，提高安全保障工作水平，为地下金属矿高效开采奠定良好基础。希望通过以上分析，能加强地下金属矿高效开采研究水平。