金属矿山采矿技术与工艺的发展探讨

摘要：金属矿山开采工作需要强调技术、工艺控制，以保证采矿效率、质量和工作安全。本文 以金属矿山采矿技术与工艺现状为切入点，在此基础上分析可行的优化建议，就优化思路、重点技术等进行论述，包括智能控制、多主体联动等。最后就金属矿山采矿技术与工艺的发展趋势进行简述，以客观呈现相关技术和工艺的优势、特点，也为金属矿山采矿活动的持续发展提供少许参考。

关键词：金属矿山 采矿技术 工艺发展 智能控制

中图分类号：TD85

Exploration of the Development of the Mining Technology and Process inof Metal Mines

LIU Guoxi FAN Jidong ZHANG Yongqiang

Altay Zhengyuan International Mining Co.， Ltd.，AltayHabahe，Xinjiang Uygur Autonomous Region，836700 China

Abstract： The mining workof metal mines requires emphasis on technology and process control to ensure mining the efficiency， quality， and work safety of mining. Starting from the current statussituation of the mining technology and processes in of metal mines， this paper analyzesfeasible optimization suggestionsare analyzed， anddiscussesoptimization ideas and key technologies are discussed， including intelligent control and multi-agent linkage.， andFfinally provides， a brief description of the development trend of metalthe mining technology and processes of metal mines， so as is provided to objectively present the advantages and characteristics of relevant technologies and processes， and toprovide some reference for the sustainable development of metalthe mining activitiesy of metal mines.Abstract：Metal mining work needs to emphasize technology and process control to ensure mining efficiency， quality， and work safety. This article takes the current status of mining technology and processes in metal mines as the starting point， analyzes feasible optimization suggestions， and discusses optimization ideas， key technologies， etc.， including intelligent control and multi-agent linkage. Finally， a brief description of the development trend of metal mining technology and processes is provided to objectively present the advantages and characteristics of relevant technologies and processes， and to provide some reference for the sustainable development of metal mining activities.

Key Words：Metal mines;Mining technology;Technological development; Intelligent control

采矿是自地壳内和地表开采矿产资源的技术和科学，其中技术性部分即采矿技术。我国金属矿山采矿技术与工艺已经比较成熟，能够较有效的 地完成各类金属矿物开采、运输，也能保证安全工作质量。进一步分析又可发现，随着技术发展和理念进步，当前金属矿山采矿技术与工艺也存在优化的空间和必要，尤其是基于现场控制需要的智能技术、可服务远程控制的信息技术，有助于改善金属矿山采矿技术与工艺水平，提升生产安全性。我国各地金属矿山生产过程中，时有矿难发生，在此背景下，分析金属矿山采矿技术与工艺现状、优化建议等，具有一定的现实意义。

1 金属矿山采矿技术与工艺现状

1.1机械连续采矿技术与工艺

早期金属矿山采用爆破采矿模式，该技术原理简单、工艺流程明确，大 但选矿难度大，也存在破坏围岩结构稳定性的问题，现已经基本淘汰。当前金属矿山普遍采用机械连续切割法，以机械掘进、机械凿岩的形式完成采矿。该技术的优势在 在于精准化水平高、安全性理想，能够连续完成开采、运输等一般工作，效率也比较理想[1]。从技术特征上看，机械连续采矿主要借助机械设备对综采面进行切割处理，通过动力设备为开采工作提供支持，其工艺一体化水平高，可以在开采的同时完成装载、运输。该技术的缺点在于受到地形条件下至 限制，如果金属矿床形式复杂，难以通过机械连续采矿技术进行开采，工艺应用难度和复杂性也对应 相应提升。

1.2高压水射流破岩采矿技术与工艺

随着爆破开采技术的劣势渐渐突显，一些新式采矿方式、技术得到关注，包括高压水射流破岩采矿在内。该技术一般认为产生于20世纪后期，其特点在于能够用于中等及以下硬度岩体处理，以较强的水射流压力快速进行岩体破碎，完成选矿、运输等后续作业。该技术主要特色在于能够控制采矿过程中粉尘浓度较高的问题，安全性理想[2]。但部分金属矿山开采难度大、岩体硬度高，高压水射流破岩采矿无法应用。该技术的工艺比较复杂，不能一体化完成采矿、运输、装载活动，且成本水平也偏高[3]。

1.3激光破岩采矿技术与工艺

部分金属矿的价格高昂、 ，开采过程中为避免出现非必要损耗，需要采用更精细化的技术，提升工艺水平，客观 这在客观上催生了激光破岩采矿技术。该技术主要利用激光产生的高热光束进行作业，高热光束集中于岩体表面后，快速集中并产生较高热能，使岩体局部因高温影响被破坏，快速分解、熔化和汽化，实现切割破岩，价值较高的金属矿物也可不受或少受影响，得到充分开采[4]。从特点上看，激光破岩采矿精度高，但成本也较大，难以在所有金属矿山中普遍使用。其工艺流程环节较少，但需要投入较多精力进行工艺处理[5]。

2 金属矿山采矿技术与工艺优化建议

2.1基本思路

以当前金属矿山采矿作业中常见的机械连续采矿模式为例，其技术与工艺的优化主要强调借助现代信息技术一体实现，包括工作效率、自适应调整、安全控制等方面内容。思路上主要强调对开采作业的关键信息进行实时采集，同步组织信息对照，根据对照结果智能化确定工作模式、参数等，提升开采作业的现场管控合理，优化工艺流程。其基本框架如图1所示。

按照图1所示模式，在金属矿山采矿作业过程中，利用现场控制终端，对粉尘浓度、岩体强度以及其他实时信息进行采集，并实时传递给设备智能中心。后者根据系统设定的默认程序，对实时信息进行对照，根据对照结果下达各类指令要求现场控制终端加以执行，一些重点参数完成实时记录以备后用。远程端工作人员对设备的工作程序进行设定、调整，干预一些现场工作中的异常问题，如设备损坏、参数异常等。在此思路下，机械连续采矿模式的安全性、工作效率、节能效应等可以得到一定提升。

2.2重点技术

2.2.1智能控制

按照图1所示模式，机械连续采矿模式的工作能力得到提升，有助于改善金属矿山采矿技术与工艺水平， 。实现该模式的关键在于优化智能控制。以安全控制工作为例，金属矿山采矿过程中，粉尘浓度过大时，可能引发爆炸问题，影响作业质量、经济效益，也危及工作人员。默认切割区域内的粉尘浓度平均为F，则实际工作中受到作业时间、岩体类别、矿物情况、作业参数等因素影响，切割区域内的粉尘浓度往往围绕F上下波动，并有一定可能与F重叠，表现为：

[Fmin……F-3；F-2；F-1；F；F1；F2；F3；……；Fmax]（数据集1）

数据集1（1）中，Fmin表示切割区域内的粉尘浓度的最低值，最小应为0，；Fmax代表切割区域内的粉尘浓度的最大允许值，超过该值，开采区域内存在一定爆炸风险。该数值应由矿山工作部门根据业务类别确定。具体工作中，由机械设备外置传感器进行粉尘浓度的实时采集，并将其提供给智能模块进行分析，后者对粉尘浓度F进行分析，如果其处于Fmin、Fmax范围内，表明当前切割区域内粉尘浓度仍处于合理水平，无爆炸隐患，可继续组织生产。

智能控制应具有一定鲁棒性，建议采用随机森林法进行智能决策。当矿山工作部门根据业务类别确定Fmax具体值后，可将其代入计算机系统中实现记忆。开采走作业开始后，来自传感器的信息应关注实时性，以较短间隔（建议在5s之内）不断将切割区域内粉尘浓度信息提供给设备智能单元进行分析，对应信息进入计算机系统后，由计算机内置分析系统进行评估，即随机森林工作区，如果随机森林内50%决策树认为切割区域内粉尘浓度接近、且高于Fmax，系统默认当前工作区域存在爆炸风险，发出警报或启动抑尘设施进行抑尘；如果随机森林内50%决策树认为切割区域内粉尘浓度低于Fmax、 。系统默认当前工作区域不存在爆炸风险，不做警报和其他动作，信息采集工作继续进行。此模式下，Fmax 具体值越精准，随机森林决策效率越高，机械连续采矿模式的安全性越理想。

2.2.2多主体联动

机械连续采矿模式在金属矿山采矿工作中应用普遍，属于核心工作方法，为提升其技术水平、工艺质量，还应在实际工作中尝试借助信息技术实现多主体联动，需联动的主体包括远程工作人员、现场终端、辅助设备等，可采用CAN总线技术提供支持，将多主体的工作集成到相同的工作系统内，其工作结构如下： 如图2所示。

按照图2所示模式，机械连续采矿模式下，控制中心利用CAN总线建立多信道独立作业模式，将矿山工作人员、负责机械连续采矿的综采设备以及其他主体纳入一体化管控系统内，以控制中心集中进行控制，另预留若干闲置信道，为后续可能存在的控制需求提供保障。以上文所述的安全控制为例，综采设备一端出现安全隐患，且通过抑尘处理不能消除，该信息通过CAN总线系统进行传输，提供给控制中心，控制中心根据默认程序进行处理，并要求工作人员参与，以保证安全控制的实时性和有效性。多主体联动模式下，机械连续采矿工作的总体效益得到提升，其他环节工作也可以得到改善。

3 金属矿山采矿技术与工艺的发展趋势

3.1新技术的扩展

对未来金属矿山采矿技术与工艺的发展趋势进行展望，可发现新技术的扩展有可能成为其进步主流。新技术扩展主要是指针对金属矿山开采作业需要提供新的技术方法，或对传统技术手段进行更新，完善工艺流程。如例如：针对机械连续采矿模式进行的优化，可在关注安全工作的同时，重视引入远程一键控制机制，以提升参数控制能力，改善设备工作水平。一键控制可视作金属矿山采矿技术信息化扩展，根据矿山的生产计划、设备工作情况，对开采参数进行更新，以一键操作的方式，直接将指令下达至设备作业终端，使其能够严格遵照工作计划实时进行指令接收、参数调整，提升金属矿山采矿技术与工艺应用水平。

3.2工艺流程和重点环节优化

金属矿山采矿技术与工艺的进步一般需要以生产需求为基础，根据生产内容和目标，有针对性的 地进行工作调整，包括工艺流程和重点环节优化在内。在机械连续采矿模式下，一些贵重金属在运输、装卸工作中可能因磕碰、掉落等因素被消耗，可对切割、采集、运输工艺进行优化，利用软垫进行贵重金属的承接、运输，综采过程中利用可视化设备进行作业面金属含量分析，以减少切割、运输等工艺环节出现金属损耗的可能、降低非必要损失。

3.3设备更新和应用

金属矿山采矿技术与工艺的进步，对现代工作技术和方法具有较高要求，未来还应重视技术设备的更新和应用，尤其是现场工作设备，包括智能设施、通信设备等。以通信设备为例，无论现场独立控制、独立作业的工作设备，或远程设备，均需要借助通信线路发挥作用。未来需要定期进行通信设备检查，测定其性能，及时更换老旧设施，使所有通信线路均可发挥预期作用，满足信息的采集和交互需要，为金属矿山采矿技术与工艺进步提供间接支持。

4结语

综上所述，金属矿山采矿技术与工艺的发展一般是同步的，当前可用于金属矿山采矿作业的技术较多，工艺各有不同，存在进一步改进的空间和必要。思路上看，主张建立现场独立控制、独立作业的工作系统，以智能技术提供管控方面的支持，在此基础上强调多主体联动、反馈与改进，为金属矿山采矿技术与工艺的改进提供支持。未来金属矿山采矿技术与工艺的发展会更多关注新技术、新设备的运用，以实现工作能力的针对性提升，总体改善金属矿山采矿作业水平。

参考文献

[1] 吴春烨.充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用策略研究[J].山西冶金，2023，46（10）：102-104.

[2] 郭玉杰.金属矿山采矿工程常用采矿技术及其细化管理方案研究[J].世界有色金属，2023（18）：34-36.

[3] 刘玉，刘洋.充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中运用分析[J].中国金属通报，2023（3）：22-24.

[4] 郑怀国.露天煤矿复杂地质构造及多刚性工艺约束下综合工艺优化研究[D].徐州：中国矿业大学，2021.

[5] 陈康卫.高含水率超细铁矿尾砂固化剂组成设计与性能研究[D].广州：华南理工大学，2020.