李克冰

金屬礦地下開采的開采效率及提升建議分析

李克冰

（金川集團(tuán)股份有限公司三礦區(qū) 甘肅省金昌市 737100）

金屬礦是一種不可再生資源，其一般采用地下開采方式來提高生產(chǎn)效率。但金屬礦地下開采具有開采環(huán)境復(fù)雜及開采效率影響因素多等特點(diǎn)，因此如何提升金屬礦地下開采效率成了社會普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。在本案，筆者以金川二礦區(qū)為例，淺析金屬礦地下開采效率的提升措施。

金川二礦區(qū)；地下開采；效率

金川鎳礦是國內(nèi)最大的稀貴金屬資源基地，而作為金川集團(tuán)的主礦山，二礦區(qū)的產(chǎn)能約占55%。金川礦區(qū)的礦巖破碎及其地應(yīng)力多為應(yīng)力值較高的水平構(gòu)造應(yīng)力，且礦體的傾斜度非常大?？梢?，金川二礦區(qū)的地下開采難度非常大。為了提高金川二礦區(qū)地下開采的效率，應(yīng)先查明影響地下開采效率的因素，然后再據(jù)此提出提升地下開采效率的措施。一般來講，金屬礦地下開采效率的影響因素包括：①開采設(shè)備的先進(jìn)性，具體可應(yīng)用遠(yuǎn)程自動化控制等高新技術(shù)來提高開采設(shè)備的先進(jìn)性；②開采過程的安全性，具體應(yīng)采取措施保證人員及設(shè)備在地下開采過程的安全；③礦物運(yùn)輸方式。針對這一問題，本文結(jié)合金川二礦區(qū)的實(shí)際情況，分別從如下方面淺析如何提升金屬礦地下開采的效率。

1 選擇合適的巷道開鑿方式

一般來講，地下礦石的堆積將遮蓋礦體。因此，在金屬礦地下開采中，應(yīng)先通過開鑿巷道的方式挖掘和開采礦石，其中巷道的形式分為斜坡巷和平巷兩種，且巷道的開鑿流程為：開拓→采切→回采。其中，開拓一般指的是礦床開拓，即經(jīng)井筒從地面深入地下礦體，以實(shí)現(xiàn)礦床與地表連接通風(fēng)及為金屬礦地下開采提供運(yùn)輸與排水通道，同時這也方便了金屬礦地下開采前期準(zhǔn)備工作的開展。在實(shí)際工程中，一般可采取下列三種開拓方式：①豎井開拓，其在金屬礦山開拓的使用頻度最高，約占80%，且豎井開拓的效率隨礦山開拓深度的加深而增高；②斜井開拓，其按井田的劃分及在不同階段的布設(shè)可組合成斜井單水平分帶式、分區(qū)式及斜井多水平分帶式、分區(qū)式；③聯(lián)合開拓，其指的是在同一類井田中采用兩種（或以上）的井巷進(jìn)行開拓。針對金川二礦區(qū)而言，可采用從上到下的方式進(jìn)行地下礦床的開采，具體按礦床的走向?qū)⑵鋭澐殖上鄳?yīng)的礦塊，用以作為礦采的開采單位。

2 選用先進(jìn)的開采設(shè)備

在金屬礦地下開采中，開采設(shè)備落后無疑會降低礦床的開采效率。因此，通過提高開采設(shè)備的先進(jìn)性來提高金屬礦地下開采效率具有非常必要。在開采設(shè)備方面，金川二礦區(qū)的做法包括如下幾點(diǎn)：①選用一種以計算機(jī)操控平臺為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程開采控制設(shè)備，以提升二礦區(qū)地下開采的效率；②為了提高測量的精度，用到了全測儀，而所謂全測儀，其是一種電子速測儀及其不僅集光、電為一體，還應(yīng)用了先進(jìn)的測繪技術(shù)，因此與傳統(tǒng)的測量方式相比，全測儀具有下列優(yōu)點(diǎn)：測繪功能強(qiáng)大、對通視和天氣的要求低、縮短了測量的時間及改變了“先控制、后碎部”的作業(yè)流程；③在測量中應(yīng)用了GPS全球定位系統(tǒng)，這將有助于對礦床開采位置進(jìn)行精確定位，且其中裝設(shè)的遠(yuǎn)程探測裝置可精確定位礦區(qū)，如此可將操控性開采設(shè)備成功應(yīng)用在地下開采中，進(jìn)而提升了地下開采的效率。

3 完善開采的安全保障措施

在金屬礦地下開采中，一旦發(fā)生安全事故，將直接中斷開采工作，且會破壞開采地段。對此，若重新開采，則將在修復(fù)損壞工作上耗費(fèi)大量的時間。因此，為了提高金屬礦地下開采的效率，應(yīng)完善地下開采的安全保障措施。在金川二礦區(qū)，其采取的安全保障措施包括如下幾點(diǎn)：①裝設(shè)地下防護(hù)預(yù)警裝置，以便全天候檢查地下的情況，且一旦出現(xiàn)有塌方的可能性，防護(hù)預(yù)警裝置將會在第一時間發(fā)出警報，以提醒管理人員及時處理，排除潛在危險；②隨時檢查地下支撐防護(hù)系統(tǒng)，即在鎳礦地下開采中，塌方事故不僅偶有發(fā)生，且危害極其嚴(yán)重，因此應(yīng)隨時檢查井下安全防護(hù)裝置，并及時解決其中存在的問題，從而提高井下作業(yè)環(huán)境的安全性；③在鎳礦礦地下開采中，引進(jìn)高科技的傳輸設(shè)備，其中礦物運(yùn)輸是在礦物開采后最為重要的環(huán)節(jié)，但在傳統(tǒng)的礦物開采中，一般通過人工裝箱與搬運(yùn)的手段來將礦物運(yùn)至地面，因此存在運(yùn)輸效率低的問題，而為了解決這一問題，金川二礦區(qū)通過運(yùn)輸履帶來運(yùn)輸金屬礦物，從而完善可鎳礦的開采流程及提高了其開采效率。

4 選擇合理的開采方法

近年來，國內(nèi)采礦技術(shù)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，即已從淺空采礦發(fā)展到了類型多樣的采礦技術(shù)，其中在金屬礦地下開采中，最為常見的三種技術(shù)為：

（1）自然開采技術(shù)。自然開采技術(shù)（或稱空場開采）指的是在回采的維護(hù)上，借助圍巖的穩(wěn)定性來建立一種采空區(qū)，并以支架為臨時支護(hù)。換而言之，在礦石堅硬、圍巖穩(wěn)定且耐震動的礦區(qū)，若礦房安全開闊，便可在礦柱支撐的環(huán)境中安全開采。研究表明，自然開采技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)簡單且工藝要求低的金屬礦地下開采方法，因此具有開采成本低的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用在礦石與圍巖穩(wěn)定性較好的礦區(qū)，但其同時也具有如下局限性：當(dāng)?shù)V體的厚度達(dá)到中厚層水平時，自然開采技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的回采率將會降低。

（2）人工支撐開采技術(shù)。若采用人工支撐開采技術(shù)，則在采空區(qū)的維護(hù)上，一般會用到碎石、爐渣等充填材料，同時還通過地壓管理來對地表移動進(jìn)行控制。據(jù)此，人工支撐開采技術(shù)的原理是通過充填體來實(shí)現(xiàn)地壓管理及控制地表下沉。實(shí)踐證明，人工支撐開采技術(shù)的應(yīng)用可不斷擴(kuò)大回采的工作面及采空區(qū)，從而改善了金屬礦地下開采與回采的工作環(huán)境。

（3）崩落采礦技術(shù)。崩落采礦技術(shù)是通過用崩落的圍巖來充填采空區(qū)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對地壓的掌控，其適合用在圍巖易崩落或地表易塌陷的礦體中。

金川礦區(qū)先后經(jīng)歷了多次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動，因此其構(gòu)造行跡以斷裂為主，其中主要的斷裂包括NW走向的壓性斷裂、NEE斜向的扭性斷裂、NE橫向的張扭性斷裂，詳見圖1。

圖1 金川礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造示意圖

如圖1所示，經(jīng)過多次的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動，金川礦區(qū)形成了斷裂縱橫交錯的格局，因此金川礦區(qū)的礦巖表現(xiàn)出整體穩(wěn)定性差、巖體破碎、巖體強(qiáng)度低級巖塊強(qiáng)度高的特點(diǎn)。另外，金川礦區(qū)的構(gòu)造具有非常明顯的地應(yīng)力作用。由于金川礦區(qū)的地應(yīng)力大且礦巖的穩(wěn)固性差，故采用了下向分層水平進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法。實(shí)踐證實(shí)，這一開采方法能在保證人員及設(shè)備安全的條件下，提升金川二礦區(qū)地下開采的效率。

5 結(jié)語

綜上，在金屬礦地下開采中，為了提升開采效率，具體應(yīng)做到如下幾點(diǎn)：①選擇合適的巷道開鑿方式，以便為地下開采工作的順利推進(jìn)提供前提條件；②根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)條件，選擇合理的開采方法；③選擇先進(jìn)的開采設(shè)備；④完善地下開采的安全保障措施?？傊?，在金屬礦地下開采中，任何提升開采效率的措施都應(yīng)以保證人員的安全為前提條件，而在正式進(jìn)行地下開采以前，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定及要求進(jìn)行地質(zhì)勘查，以實(shí)現(xiàn)金屬礦地下開采工作的順利推進(jìn)。

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TD853

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1004-7344（2016）27-0185-02

2016-9-6

李克冰（1969-），男，漢族，甘肅永昌人，工程師，本科，主要研究方向?yàn)榻饘俚V地下開采。