章錦榮，杜德崗，蔣玉青

（昆明坤澤礦業(yè)技術(shù)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000）

由于各項(xiàng)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷提升與擴(kuò)大，對(duì)有色金屬的需求量變得越來越大。據(jù)相關(guān)部門調(diào)查研究，當(dāng)下我們國(guó)家的有色金屬產(chǎn)銷量每年已經(jīng)達(dá)到了一千萬噸以上，有色金屬開采也逐步從表層開采轉(zhuǎn)戰(zhàn)到深部。在這樣的嚴(yán)峻背景下對(duì)深井開采技術(shù)提出了迫切的需求。

1 研究的必要性

據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段我們國(guó)家每年有色金屬需求缺口基本保持在五千萬噸。2017年，科技部、國(guó)土資源部、水利部日前聯(lián)合印發(fā)《“十三五”資源領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，明確“十三五”期間，礦產(chǎn)資源（金屬、非金屬、鹽湖等）類型領(lǐng)域的科技創(chuàng)新發(fā)展思路、發(fā)展目標(biāo)、重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展方向、重點(diǎn)任務(wù)和保障措施。響應(yīng)國(guó)家政策要求，對(duì)資源開發(fā)可共享技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化推廣，提升行業(yè)內(nèi)企業(yè)的整體基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)力，促進(jìn)更多基礎(chǔ)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化是企業(yè)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

目前，淺層的礦床已經(jīng)被開采殆盡，有色金屬的深部開采將成為采礦的主要研究方向[1]。通過調(diào)查分析能夠發(fā)現(xiàn)在未來的十年時(shí)間之內(nèi)我們國(guó)家的有色金屬深部開采將會(huì)達(dá)到一千米或以上。而深部開采將面臨諸多的關(guān)鍵難題：一是深部高應(yīng)力問題，深部高應(yīng)力可能導(dǎo)致破壞性地壓活動(dòng)，包括礦山開挖引起的巖爆、塌陷、頂板、突水等動(dòng)力災(zāi)害。二是巖性惡化。淺部硬巖變成深部軟巖，彈性體變成潛塑性體，給支護(hù)和礦山安全帶來了很大的負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重影響了礦山的開采效率和效益。三是深高溫環(huán)境,隨著深層溫度1.7℃/100-3.0℃/100米梯度增加。

2 深井開采的含義

在南非、加拿大等礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，礦山深達(dá)800m～1000m被稱為深井開采。在德國(guó)，深度在800m～1000m以上的礦山稱為深井，深度在1200m以上的礦山稱為超深井。日本的“臨界深度”為6億米，而英國(guó)和波蘭的“臨界深度”為7.5億米。

3 現(xiàn)狀分析

國(guó)民經(jīng)濟(jì)需要的鐵、錳、銅、鉛、鋅、鋁土礦等塊狀礦柱品種無法滿足需求。每年有60%以上的鐵精礦、70%以上的銅精礦和50%以上的鋁土礦必須從國(guó)外進(jìn)口。主要金屬礦產(chǎn)資源對(duì)國(guó)外的高度依賴，對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展構(gòu)成了潛在的嚴(yán)重威脅。更重要的是，鎢、錫、鉬、銻、螢石、重晶石等中國(guó)優(yōu)勢(shì)礦物的優(yōu)勢(shì)正在減弱甚至喪失，其可供儲(chǔ)量對(duì)2020年需求的保證程度分別僅為89%、35%、85%、55%、15%、26%。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我們國(guó)家對(duì)開采技術(shù)的研究比較晚，對(duì)于深井開采技術(shù)來說，基本還處于初步階段，只有少部分礦山進(jìn)入了深井采掘作業(yè)，并在深井建井、采掘設(shè)計(jì)、采掘支護(hù)工藝、供配電、通風(fēng)、排水、地壓監(jiān)測(cè)、巖爆防治等諸多方面取得了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，大部分礦山仍然處于保證回收地下資源時(shí)只注重了大規(guī)模的開采，忽略了對(duì)開采技術(shù)的深入研究[3]。

4 技術(shù)研究方向

（1）采礦設(shè)備方面。針對(duì)有色金屬礦山賦存規(guī)模小、賦存變化大的薄礦脈，應(yīng)研制相應(yīng)的低層鉆鏟設(shè)備，優(yōu)化配套開采技術(shù)，提高薄礦脈機(jī)械化開采水平。此外,投資科技應(yīng)該增加、系統(tǒng)規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)數(shù)字礦山建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和制度創(chuàng)新應(yīng)采取的手段促進(jìn)新舊轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展傳統(tǒng)有色金屬礦山企業(yè)的驅(qū)動(dòng)力。

（2）巖爆方面。巖爆地質(zhì)問題，礦井當(dāng)中的巖爆預(yù)測(cè)及控制問題一直是所有人關(guān)注的重點(diǎn)，相關(guān)科研人員也都做了幾十年的研究。但是因?yàn)閹r爆本身的突發(fā)性以及隨機(jī)性，即使當(dāng)下科研人一直在進(jìn)行研究，但還是無法對(duì)巖爆實(shí)施有效的預(yù)測(cè)及控制，與礦井的開采安全要求仍舊有非常大的差距。巖爆預(yù)測(cè)應(yīng)密切結(jié)合采礦的過程,數(shù)值模擬方法,如定量計(jì)算未來采礦引起的擾動(dòng)能量的大小,時(shí)間和空間分布巖體及其變化在開采的過程中,可以借助地震能量在地震學(xué)和大小之間的關(guān)系,對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)的采礦誘發(fā)的巖爆預(yù)測(cè)和震級(jí)的規(guī)則。

（3）通風(fēng)建設(shè)。現(xiàn)階段深井正朝著縱深的方面發(fā)展，再加上其規(guī)模以及生產(chǎn)布局等也都在不斷擴(kuò)大和變化，要是此時(shí)沒有對(duì)原本的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改變就會(huì)使得通風(fēng)系統(tǒng)的效果無法得到有效保證。應(yīng)該要將礦井所需要的風(fēng)量進(jìn)行精確計(jì)算，據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需求去深入考慮礦井對(duì)風(fēng)的需求，以此計(jì)算出來總體的風(fēng)量需求[4]。應(yīng)該要注重中段風(fēng)量的分配情況。最后，要加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)備的完善工作，且依據(jù)礦井對(duì)于風(fēng)量的需求配備合適的設(shè)備設(shè)施等，設(shè)置必要的調(diào)風(fēng)、調(diào)阻通風(fēng)構(gòu)筑物（風(fēng)門、風(fēng)橋、風(fēng)窗、風(fēng)墻等），確保井下作業(yè)面的有效風(fēng)量。

（4）標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。國(guó)內(nèi)外沒有專門針對(duì)深井采掘作業(yè)提出技術(shù)規(guī)范要求，現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)運(yùn)行的各類有色金屬地下礦山采掘作業(yè)指導(dǎo)規(guī)范性文件，仍基于前期國(guó)內(nèi)有色金屬采礦屬于淺層礦藏的情況，對(duì)深井開采存在的高地壓應(yīng)力、巖爆、高涌水及深井提升運(yùn)輸沒有明確的涉及，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在此領(lǐng)域存在缺失。建立和采用標(biāo)準(zhǔn)可以提高安全生產(chǎn)，集成不同類型的設(shè)備，消除技術(shù)壁壘，提高工藝流程的互操作性。全球礦業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范組織正在打破孤立發(fā)展的理念，幫助礦業(yè)形成全球化思維和標(biāo)準(zhǔn)化思維。

5 結(jié)語(yǔ)

在我們國(guó)家農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及科研等行業(yè)都需要大量的有色金屬，在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展之下其需求量也都在不斷提升淺層的礦床已經(jīng)被開采殆盡，深部資源蘊(yùn)藏復(fù)雜，且安全風(fēng)險(xiǎn)極高，開采難度極大，如何在有限的資源環(huán)境下，提升資源開發(fā)利用效率，以滿足基本的發(fā)展需求，還需要相關(guān)部門及人員的繼續(xù)研究和努力。