金属矿山采矿技术与工艺的发展探讨

马玉龙

（甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730050）

在社会生产生活需求下，使得采矿事业不断发展，纵观目前我国金属矿山开采情况，绝大部分的金属矿山都是地下开采，而地下开采过程中，由于受到密闭空间，复杂环境等多种因素影响，很难充分利用技术优势，导致金属矿山开采整体效率不高，与此同时，开采安全问题也尤为突出。因此，为保证金属矿山开采效率、安全，应当深入分析金属矿山开采技术和工艺，明确各类技术方法的适用条件，进而保证在矿山开采过程中提升技术利用率，提高开采效率。由此可见，本文针对金属矿山采矿技术与工艺的发展探讨显得尤为重要。

1 目前我国金属矿山采矿发展现状

现代社会的逐渐发展，推动采矿事业不断发展，这使得采矿技术在很大程度上取得了一定突破。也正是受到不断更新的采矿技术影响，促使我国矿业生产经营理念发生了巨大转变，无论是投资还是运行，都使得矿山效益、发展活力得到提升。但从当前实际情况看，在采矿方式上依然沿用过往模式，导致矿山采矿工作问题颇多，而本身就紧缺的矿产资源，得不到良好的技术管理，进而造成组织生产困难，具体问题总结如下：

第一，随着采矿事业的发展，采矿企业之间的竞争也越发激烈，但采矿企业自身的核心竞争力明显不足。相比于露天采矿，地下采矿具有较大难度，这对采矿工作人员提出较高要求，可目前矿山采矿专业技术人员较为匮乏，再加上企业不具备完善且科学的开采管理，开采设备较为落后，只停留在控制低成本层面，严重阻碍了企业发展发展[1]。

第二，地下采矿作业由于受到诸多因素影响，具有超负担、高强度特点。但目前我国矿山采矿作业一般都以计量结算方式为主，超负担工作现象非常常见。在井下生产过程中，容易出现交叉作业，无论是人员、设备还是具体的作业点都非常多，容易引发诸多安全问题。

第三，目前我国多数矿山企业开采所需设备不够先进，而且很多小型开采团队多为挂靠，具备的开采技术难以迎合当前开采工作需求，也缺乏专业的技术人员对现场进行监管，进而引发开采现场安全问题。而设备方面，由于企业资金投入不足，没有及时引进先进设备，直接影响了矿山开采工作效率和进度，也容易引发诸多安全问题。

第四，多数矿山企业并未真正意义上落实安全生产责任制度，即便是企业已经结合实际情况制定了相应的井建工作、矿山采矿挖掘工作的安全管理细则，也未能严格执行、落实。事实上，采矿作业本身涉及到多个环节，属于一项系统性工程，再加上开采规模大，工作复杂困难，只有保证各个工作环节相互协调、平衡，才能有效避免较多安全生产隐患[2]。

第五，现有采矿工作人员存在流动性较大的问题。从多数采矿企业用工制度看，一般都是以轮换制、长短期合同制度等方式为主，但专业的工程技术人员、具备采矿技能人员缺乏足够的稳定性，而能长期工作的绝大部分都是矿山周围、贫困人群，这类人员无论是安全意识还是职业修养，都存在较多不足，进而导致采矿作业安全隐患较大。

2 金属矿山开采工艺方法分析

通过对目前我国金属矿山采矿发展现状的分析看，不难得知，技术方法在金属矿山开采过程中具有重要作用。只有开采作业人员掌握相应的金属矿山开采技术与方法，才能从根本上提升开采效率，与此同时，也能确保开采作业的安全性。因此，非常有必要深入分析各类开采方法，了解并掌握具体适用条件，助力金属矿山开采事业顺利发展。

2.1 崩落采矿

崩落采矿法，分为无底柱分段崩落法、自然崩落法两种，是我国金属矿山开采中非常常用的方法之一[3]。其中无底柱分段崩落法，最早起源于20世纪60年代的瑞典，而后逐步引进我国，在不断实践、验证后才逐渐在我国金属矿山开采作业中广泛应用。就目前实践应用情况看，在采矿作业中若想应用无底柱分段崩落法，前提基础就是必须优化结构参数，只有保证结构参数合理才能保障无底柱分段崩落法作用得以发挥。相比之下，自然崩落法在实际应用过程中，主要是利用了岩石本身具备的自然应力，达到落矿的目的，从此方法实践应用效果看，具备较大的生产能力，同时，在采矿成本方面也不需要投入过多，该种方法针对矿体厚大、矿化均匀、易于崩落的矿床开采凸显出了非常明显的优势，具有较大应用价值。综合来看，崩落采矿在采矿实践中的应用发挥了重要价值，对此，采矿企业以及相关技术人员，应当掌握无底柱分段崩落法、自然崩落法具体的利用条件，而后结合矿山具体情况进行针对性的应用，从而有效发挥技术价值，提升采矿效率[4]。

2.2 空场采矿

现阶段，我国金属矿山开采作业中，也常使用空场采矿法，具体划分为两种，即连续化开采、大直径深孔采矿法。第一种，地下金属矿山的连续化开采。该种方法在矿山开采作业中，主要就是连续回采矿房、连续开采矿体，从实践应用情况看，无论开采工艺还是矿石运送都必须保证连续性[5]。采用连续化开采方式，在很大程度上提升了金属矿山的开采效率，为保证这种方法能够有效发挥作用，采矿作业人员应当预先做好相应的准备工作，确保实现连续化。而第二种方法，大直径深孔采矿法的实践应用，主要就是将露天采矿中的台阶崩矿技术引用到了地下采矿中，在实践操作中，需要采矿技术人员先对采矿局部面积范围内做切割槽，在此基础上，将切割槽作为自由面和补偿空间，利用这种大直径深孔装药，进而完成全阶段或台阶状的崩矿，而后，采矿作业人员需要从采场的下部运出崩落的矿石，最终完成采矿工作，可见，大直径深孔采矿法在具体应用中表现出了一定高效性。总的来说，对于金属矿山的开采，应用空场采矿法可以很好的提升采矿效率，是目前采矿企业应用较多的方法[6]。

2.3 原地溶浸采矿

对于金属矿山的开采，应用原地溶浸采矿法凸显出了实效性。从该方法实践应用情况看，能够直接从地下提取金属，主要是因为融合了采矿、选矿、冶炼几个方面，能够实现一体化采矿作业。从我国目前实践应用情况看，绝大部分的金属矿床都能够适用原地溶浸采矿法，直接提取矿山中的金属，根据实践经验看，该方法的有效利用突显出了一定优势，可以总结为四点：其一，原地溶浸采矿法在实践应用中由于直接提取地下矿山金属，省略矿石运送地面环节，因此，整个矿山开采工作效率更高，采矿周期更短，同时，也无需投入较多的成本，在经济效益方面优势较为明显[7]；其二，由于此方法应用不需要取出地下矿石，减少了运送环节产生的尾砂、废石等情况，进而凸显出一定的环保优势；其三，对于那些无法正常使用常规开采方法的矿床，可以通过利用原地溶浸采矿法完成开采作业，可见这种方法的实用性、广泛性；其四，因为直接提取地下矿山金属，所以减少了诸多劳动力，也很大程度上改善了劳动条件，有利于保障采矿人员安全。总之，对于金属矿山的开采，应用原地溶浸采矿法具备非常明显的优势，有利于提升金属矿山开采效率，提升开采水平。

2.4 充填采矿

除了上述几种方法之外，充填采矿法的应用也非常广泛，在我国金属矿山开采实践中发挥了重要作用。就目前采矿方法实践应用情况看，我国一直在探索多种新工艺，引进新技术，比如干式、分级尾砂胶结、全尾砂胶结、碎石水泥浆胶结等，为矿山开采积累了大量实践经验，积攒了不少技术资料，这为我国金属矿山开采技术的研究提供了充足支持。而对于充填采矿法的应用情况看，一些具有世界先进水平的充填采矿工艺得到了我国众多采矿企业的青睐，比如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。这些新工艺的利用，促使我国金属矿山充填采矿法的利用发挥了一定优势，不仅提升了矿山开采有效性，同时也保障了矿山开采安全性[8]。

3 金属矿山技术主要研究方向

纵观我国地下金属矿山实际开采情况看，随着现代社会经济、科学技术的发展，在日后金属矿山发展中，必然逐步朝向专业化、机械化、环保化方向发展，因此，针对地下金属矿山技术的研究也会逐步向这个方向发展。

3.1 技术化、环保化采矿

金属矿山开采技术，会逐步朝向技术化、环保化方向发展。这里的指的技术化，意在通过发挥技术作用和优势，有效提升我国现代采矿整体水平，在先进技术作用下，促使采矿作业更加标准化、专业化、规范化，切实保证采矿安全性。环保化则主要注重开采作业过程中体现的环保效益，应当促使金属矿山技术在实践应用中，发挥保护环境作用，最大程度上降低矿山开采作业造成的环境问题。总的来说，金属矿山开采技术的研究，应当充分迎合现阶段我国绿色经济发展主题，符合现代化和专业化发展要求，在技术、环保方面，助力金属矿山开采事业良好发展。

3.2 专业化、机械化采矿

在研究金属矿山开采技术过程中，专业化、机械化也是未来研究工作的重要方向。所谓的专业化，主要目的在于提升矿山开采作业统一性、标准性，从而最大程度上避免开采作业没有约束而过于随意，从而引发诸多安全隐患问题。而机械化的研究，主要就是提升采矿作业效率，从而切实增强矿山开采经济效益，使采矿企业获得更多利润。因此，为实现这一目标，我国该领域的研究人员应当立足当前实际情况，分析出当前存在的技术问题，找出具备的优势，从而有针对性的弥补不足，发挥优势，形成更为专业的技术体系。除此之外，也需要从采矿大型设备、器械的研究设计入手，保证矿山开采工作逐步实现机械化[9]。

4 未来我国金属矿山采矿技术发展趋势

综合来看，目前我国金属矿山采矿技术在实践应用中已经取得一定成绩，但整体上与西方发达国家相比，还存在诸多不足。随着科技、采矿技术日益提升下，在未来我国金属矿山开采技术会逐步朝向新的方向发展，下文就此展开讨论。

4.1 凿岩爆破技术

凿岩爆破技术的快速发展，极大的提升了凿岩速度，也增强了精度，这对金属矿山整体开采作业而言，能够提升整体采矿质量、效率。此外，凿岩爆破技术的应用为采矿企业提供极大便利，可以根据实际需求进行自主设计，同时也可以实现矿山现场加工炸药，这对推进凿岩工作的开展具有重要作用。凿岩技术的有效发挥需要借助凿岩设备支持，而设备自动化、全面控制化发展能够为技术提供强大支撑，也很好的保障了凿岩作业安全性。

4.2 采矿设备自动智能化

采矿设备为采矿技术应用提供强大支持，因此，为促使采矿技术充分发挥作用，应当促使采矿设备逐步实现高效、完善、可靠，进而助力采矿作业效率得以提升，同时，还要保证设备配套更加完善，全面提升采矿设备机械化、自动化程度。

首先，未来发展中，采矿设备将逐步实现大型化。从目前我国露天采矿情况看，一般会使用到大型设备，相比之下，地下采矿作业由于受到空间、环境等因素的影响，使用大型设备会受到一定限制，因此，在日后发展研究中应当加大力度推进地下开采设备大型化。例如，充分应用汽车、装载机、挖掘机等设备，其中可以借助汽车实现遥控开采作业，这可以很大程度上提升装机容量；而应用液压挖掘机，可以实现大范围的开采作业。

其次，采矿设备智能化发展。所谓的智能化就是减少人为操作，可以利用遥控技术，提升采矿设备操作性能，提高作业效率。比如借助遥控技术操控铲运机进行采矿作业，而遥测技术与数据通讯的发展下，必然会进一步推进遥控技术的应用和发展。

最后，采矿设备将逐步自动化发展。自动化技术、信息技术作用下，必然会革新采矿工艺。从当前我国自动化技术应用情况看，虽然金属矿山开采过程中已经有所运用，但对于其潜在的效益，多数企业并未充分挖掘、应用，目前只是停留在辅助操作控制层面，例如，自动化定位钻机钻头，实现自动化控制钻速、铲运机挖掘等。当自动化技术并未全面实施于采矿作业中，在未来研究、发展中还需要进一步完善。

4.3 采矿生产系统日益完善

开采工艺和采矿方法对金属矿山采矿工程具有重要影响，随着我国科技水平的提升，这使得矿山设备机械化程度有所提高，所以，以往的采矿工艺、开采方法难以满足当前矿山开采作业需求，这就需要不断转变采矿观念，从各个采矿作业环节入手，从安全、效率等方面加以提升，逐步朝向更加健康的方向发展。而对于生产安全系数的提升、采矿系统的逐步完善，建议采矿企业积极引入现代化开采监控系统，通过实时监控、定位系统，发挥自动化技术、通信技术等作用，助力矿山开采企业各项工作能够顺利开展。同时，在监控系统作用下，管理人员能够根据监控开采实际情况，遥控操作地下开采装备、开采系统，有效提升开采自动化水平，逐步实现无人作业，切实提高采矿面积产量，为采矿企业获得更多效益。

4.4 矿山开采数字化无人化

在未来金属矿山采矿发展中，该领域研究人员应当加大力度发展全新的采矿观点，逐步构建出智能化、数字化的开采模式，朝向无人采矿模式发展。为实现矿山开采数字化作业，企业首要任务就是构建出符合实际需求的生产经营管理系统，保证能够准确、全面、快速、自动的完成采矿各个环节的信息收集，而后在系统的作用下对信息加以处理，并依托通讯平台实时传输各项相关数据，全面提升采矿工作管理水平，提高工作效率。而矿山智能化开采，同样需要构建出现代化采矿调度系统，同时，还有满足设备智能化，确保工艺技术等重要数据进行数字化收集。当中采矿调度系统发挥着重要作用，该系统主要就是利用计算机、GPS、无线数据通信等，全面优化采矿调度，进而实现对矿产的合理控制、管理。

5 结语

总而言之，就目前我国金属矿山资源看，不仅分布复杂，而且矿产资源严重不足。因此，非常有必须要深入研究当前我国采矿事业发展情况，加深采矿技术研究，而后结合实际情况，选用适宜的工艺方法，不断提升采矿技术水平，切实提高我国金属矿山开采技术效率，逐步实现采矿设备智能化、技术环保科学化发展，同时，在未来发展中，也要积极推进矿山开采数字化无人化，逐步完善采矿生产系统，从而推动经济平稳发展。