何玉琪

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021）

1 金屬采礦業(yè)發(fā)展的重要性

金屬采礦業(yè)的發(fā)展是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展伴隨著礦產(chǎn)資源快速消耗，金屬產(chǎn)量的同步增長是國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，由表1可以看出金屬材料的產(chǎn)量增長與GDP的增長相輔相成，我國正處于工業(yè)化中期階段，今后20-30年是我國資源消耗的高峰期。另外，金屬礦業(yè)的發(fā)展，關(guān)系著國家經(jīng)濟(jì)安全和國防安全，縱觀全球，世界各國對礦產(chǎn)資源的爭奪日益加劇，我國已將全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略、作為國家全球戰(zhàn)略的一個重要組成部分。

表1 GDP發(fā)展與金屬產(chǎn)量的關(guān)系

2 我國金屬采礦業(yè)發(fā)展面臨的問題

2.1 我國金屬礦產(chǎn)資源供應(yīng)量不足

我國金屬礦產(chǎn)資源的總體特點(diǎn)是，資源特點(diǎn)是分布不均,貧礦多富礦少，重要的礦產(chǎn)資源儲量不足，人均少，比如銅鋁人均儲量占只有世界平均水平的1/6和1/9。目前中國鐵、銅、鋁、鉛、鋅、鉻、錳等礦產(chǎn)品自產(chǎn)量不足，需要大量進(jìn)口，例如，2003年，銅產(chǎn)量的60%以上、鋁產(chǎn)量的48%以上、鉛產(chǎn)量的30%、鋅產(chǎn)量的20%是靠進(jìn)口原料生產(chǎn)的。

后備資源不足，保障程度低，探明儲量大部分已被動用，可持續(xù)增產(chǎn)的后備基地嚴(yán)重不足。東部大量礦產(chǎn)陸續(xù)開始進(jìn)入資源枯竭期，銅、鉛、鋅、等礦產(chǎn)現(xiàn)有儲量的動態(tài)保障程度只有十幾年。鋁土礦保障程度不足20年，鐵礦保障程度僅30年。

2.2 采礦綜合效益差

我國礦山的綜合效益與發(fā)達(dá)國家相比存在差距，一方面與我國礦床的賦存條件復(fù)雜有關(guān)，另一方面采礦技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于采礦設(shè)備的發(fā)展，我國礦山裝備水平相比國際先進(jìn)水平存在差距，礦山生產(chǎn)效率低，地下礦山的生產(chǎn)效率僅為發(fā)達(dá)國家的5%-10%，無法實(shí)現(xiàn)高效高強(qiáng)度采礦，而且采礦損失率大，資源綜合利用率低。對于“三下”礦床等復(fù)雜難采礦床的開采尚未形成可行的系列開采技術(shù)及裝備，該類礦山的開采成本及資源利用效果很不理想。

2.3 采礦業(yè)發(fā)展與環(huán)保的矛盾突出

近年來礦產(chǎn)資源的消耗和需求急劇增加，采礦行業(yè)的大規(guī)模、低水平擴(kuò)張，片面追求經(jīng)濟(jì)增長速度，缺乏環(huán)境保護(hù)意識，環(huán)保投入不足，對生態(tài)環(huán)境造成巨大破壞。礦山排出的各類廢石、廢渣、尾礦的堆放也侵占大量土地，在暴雨誘發(fā)下極易發(fā)生泥石流。礦山表土剝離導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失、地表植被破壞，大片土地出現(xiàn)沙化。開采導(dǎo)致巖(土)體變形，誘發(fā)崩塌和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。采礦廢渣、尾礦暴露在大氣中，其中的硫化物發(fā)生氧化使降水成為酸雨。

3 金屬采礦業(yè)發(fā)展的方向與對策

針對目前我國金屬采礦業(yè)面臨的資源短缺，環(huán)境保護(hù)壓力大的問題，應(yīng)從以下幾個方面尋求金屬采礦業(yè)發(fā)展的方向與對策：

3.1 采礦設(shè)備高效化、大型化、自動化

采礦技術(shù)的變革依賴于采礦裝備的創(chuàng)新，沒有采礦裝備的發(fā)展，就不可能有采礦技術(shù)的進(jìn)步。提升礦山裝備水平，采用大規(guī)模強(qiáng)化開采新技術(shù)，新工藝、新裝備，加強(qiáng)對深部、低品位、難采礦產(chǎn)資源的綜合開發(fā)利用，提升目前礦產(chǎn)資源自給能力。高效化、大型化、自動化無軌設(shè)備是礦山設(shè)備的發(fā)展趨勢，露天礦方面，鉆機(jī)、挖掘機(jī)、自卸卡車向大型化發(fā)展，地下礦山方面，研制中深孔全液壓鑿巖機(jī)具、鏟運(yùn)機(jī)為主體的無軌化裝運(yùn)設(shè)備，振動出礦、連續(xù)采礦以及配套的輔助機(jī)械設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)自動化、智能化。

3.2 發(fā)展高效、連續(xù)采礦技術(shù)

采礦方法朝大參數(shù)和結(jié)構(gòu)簡化方向發(fā)展，采用高階段 (120-200米)、大采場、實(shí)現(xiàn)一步驟回采 、采準(zhǔn)切割合一可以大幅度降低采切比，降低采礦成本，改善采場地壓分布。

采礦工藝向連續(xù)化規(guī)?；较虬l(fā)展，可解決落礦高效率與出礦低效率的矛盾，采礦工藝逐步從間歇式工藝，向鏟運(yùn)機(jī)、破碎機(jī)—膠帶運(yùn)輸機(jī)配套的間斷—連續(xù)工藝過渡，階段連續(xù)回采時，強(qiáng)采、強(qiáng)出、強(qiáng)充，圍巖暴露時間短，有利于采場地壓控制，回采工作面連續(xù)推進(jìn)，使井下采礦作業(yè)合理集中，從而避免礦山因大量留礦柱導(dǎo)致的多中段作業(yè)、資源大量損失的問題。

3.3 礦山數(shù)字化與采礦智能化

所謂數(shù)字化，實(shí)質(zhì)是利用計算機(jī)系統(tǒng)來收集、處理信息，從而完成自動控制和決策，將礦山進(jìn)行數(shù)字化是未來礦山的發(fā)展趨勢，數(shù)字礦山可將工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及巖石力學(xué)數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸、存儲、顯示與探采工程進(jìn)行計算機(jī)集成，利用計算機(jī)進(jìn)行礦山規(guī)劃與開采方案決策優(yōu)化，同時礦山主要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)過程監(jiān)控與調(diào)度、礦山環(huán)境監(jiān)測與災(zāi)害預(yù)警都可利用計算機(jī)系統(tǒng)完成，使礦山的設(shè)計、經(jīng)營、管理人員可以快速、準(zhǔn)確、充分、完整地了解礦山各方面的信息。在此基礎(chǔ)上利用GPS、虛擬傳感技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)、對采礦設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制和調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)遙控采礦、無人采礦，使礦山的生產(chǎn)管理智能化、自動化，使礦山經(jīng)營管理更加高效安全。

3.4 發(fā)展無廢開采技術(shù)，建設(shè)綠色礦山

把礦區(qū)資源與環(huán)境作為一個整體，與環(huán)境協(xié)調(diào)一致地開發(fā)礦區(qū)，最大限度地減少廢料的產(chǎn)出、排放，提高資源綜合利用率，減輕或杜絕礦產(chǎn)資源開發(fā)的負(fù)面影響。實(shí)現(xiàn)無廢開采的途徑有：一是采用合理的開拓系統(tǒng)和采切比小的采礦方法，從源頭上控制廢石產(chǎn)出率，實(shí)現(xiàn)廢料產(chǎn)出最小化。如采用上行開采順序、建設(shè)井下選廠，將廢石、尾砂回填采空區(qū)。二是加強(qiáng)綜合回收，提高廢料資源化的水平，使廢料資源變成礦產(chǎn)資源，比如將廢料資源制作建筑材料和用來礦區(qū)復(fù)墾、造地等。三是加大研究和推廣一些無廢開采的新技術(shù)，比如溶浸采礦技術(shù)中的原地溶浸法是在地下用溶浸液將礦石中的有用成份有選擇性地浸出，不必采出礦石，避免了廢料的采出。

3.5 促進(jìn)溶浸采礦技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

我國金屬礦床具有貧礦多、富礦少的特點(diǎn)，而隨著20年來采礦工業(yè)的發(fā)展,富礦資源已經(jīng)大量消耗，許多資源面臨枯竭，資源供需矛盾凸顯。面對這種情況，未來我國采礦工業(yè)的一個重要開采對象將是貧礦資源,因而勢必加大貧礦資源的開采利用，相應(yīng)地發(fā)展貧礦資源開采技術(shù)。溶浸采礦技術(shù)的原理是用溶浸液將礦石中的有用成份有選擇性地浸出，再將溶液抽出送車間回收有價金屬，是回收低品位礦石資源有效手段，在大力開發(fā)貧礦資源的背景下，溶浸采礦技術(shù)具有深遠(yuǎn)的發(fā)展前景，是采礦業(yè)未來發(fā)展的一個重要方面。目前我國有些礦山已經(jīng)成功的應(yīng)用了溶浸采礦技術(shù)，但規(guī)模不大，未來應(yīng)擴(kuò)大規(guī)模,更重要的是研究開發(fā)原地溶浸的關(guān)鍵技術(shù),以促進(jìn)原地溶浸采礦的推廣應(yīng)用。

3.6 深部采礦與開發(fā)海洋資源

目前國內(nèi)許多礦山的儲量即將枯竭，但深部具有很大的找礦前景，意味著未來地下礦井開采將無可避免的進(jìn)入深部開采，深部開采面臨的問題是地壓顯現(xiàn)加劇，巷道難以維護(hù)，采場地壓管理困難；高地應(yīng)力引起巖爆、礦震、沖擊地壓等動力災(zāi)害；深部地溫升高，井下氣候環(huán)境惡化。因此，關(guān)于深部開采的理論研究和系統(tǒng)開采技術(shù)研究將是未來的研究重點(diǎn)，應(yīng)該在深井開采的巖爆、礦震、沖擊地壓等動力災(zāi)害控制、預(yù)報與防治技術(shù)；深部開采安全技術(shù)、采場布置與采礦方法、降溫與通風(fēng)、采場支護(hù)、超深豎井掘進(jìn)、鋼繩提升和無繩提升等方面力求突破。

海洋資源將成為人類未來資源開發(fā)的主要對象，隨著陸地金屬礦產(chǎn)資源逐漸枯竭和全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展對金屬礦產(chǎn)資源需求的日益增加，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，海洋金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)將成為一項(xiàng)高產(chǎn)出、高效益的產(chǎn)業(yè)。

［1］劉喜彥.淺談金屬礦山采礦技術(shù)發(fā)展趨勢及目標(biāo)[J].黑龍江冶金，2008（2）.

［2］戰(zhàn)凱.地下金屬礦山無軌采礦裝備發(fā)展趨勢[J].采礦技術(shù)，2006（3）.

［3］過江，古德生，等.區(qū)域智能化采礦構(gòu)想初探[J].采礦技術(shù)，2006（9）.