地下金属矿采矿科学技术的发展趋势

田玉玲

摘  要：进入新世纪，伴随着全球经济化的到来，我国社会主义经济和城市化建设也在迅猛发展，对于矿产资源的需求也大幅提升。经过地下金属开采科技人员的多年研究与努力，我国的地下金属矿开采科技取得了长足的进步。本文以当前我国地下金属矿开采使用的普遍工艺与安全管理为理论依据，对地下金属矿采矿科学技术的发展趋势做出了相应的分析。

关键词：地下金属矿;采矿技术;发展

当前我国的地下金属矿科学技术工作人员在已有的科学技术基础上，结合复杂的地下金属开采实际环境，创新研发出了一整套完备的科学技术体系，但是在目前的地下金属矿开采过程中，仍然存在开采技術水平不均衡、对周边生态环境破坏严重、资源利用率和回收率差、施工中安全管理意识不到位等诸多问题。因此，非常有必要结合实际情况，对现阶段地下金属矿采矿所运用的普遍科学技术和安全管理方式进行一番分析。

一、采矿工程的采矿技术特征分析

采矿工程是一项危险性极高的工作，尤其是地下采矿工程，因此需要使用先进的采矿科学技术确保每一位地下采矿人的生命安全。

近些年，我国采矿技术水平的不断提升，不仅有效提高企业采矿工作效率，也减少了采矿施工人员的安全风险和整个地下金属矿采集的综合成本。

我国的采矿技术发展主要是以长期发展为核心，以提高采矿效率和保障采矿人员的生命安全为前提，而不断进行科研与改进的矿产采集技术。现阶段，我国所使用的地下金属矿采矿科学技术还处于科研发展阶段，各项采矿技术都有着明显的缺献，这从根本上制约了现代地下金属矿采矿行业的产能和效率。

在现代采矿工程技术的不断发展的过程中，出现了各种新的安全隐患。为了有效提升科技发展、解决安全隐患，我国不断要求企业加大采矿技术研发投入与安全施工的管理投入，研究更为先进的现代采矿工程技术和更加切实有效的安全管理体系。

现阶段，我国采矿技术的主要特征有以下几点：

（一）类型繁多

我国矿产资源种类丰富，地下环境复杂多变，具体开采过程中使用何种采矿技术，不能一概而论。采矿技术的选择主要取决于矿区的地下特征。选择的开采技术不同，具体施工方式也会有很大的差别。例如，我国当前采矿工程技术中应用度最广泛的是长壁煤矿开采工艺技术（如下见图1）。但其主要应用领域范围有限，仅仅适用于地下煤矿的开采，如应用到其他领域的采矿工程中，效果就会大打折扣。如果将长壁煤矿开采工艺技术应用到在目前最热门的金属矿采矿工程中。因为金属矿无论从地层储量，还是储层厚度、开采难度都与煤矿截然不同。地下储层的巨大差异，和具体开采过程中对设备的要求，造成了选择采矿技术时，必须根据具体矿区的实际情况进行科学的选择，务必要做到方案的选择有针对性。

（二）技术操作复杂程度高

露天矿采集和地下矿采集是目前我国两种最基本的矿产采集模式，但无论哪一种采矿模式对所采用的科学技术要求都十分严格。

采矿行业是属于危险系数较高的一种工程行业，地下采矿作业相比于露天施工，对施工技术和安全标准的要求更加严格。如果地下操作过程中出现意外，加之众多的未知安全隐患，将会给井下工作人员的撤离，和事故发生后对现场的救援带来巨大的困难。因此，采矿企业对地下采矿设计在技术和安全性审核上都极其严格，要从理论上杜绝发生重大技术或安全事故的可能性。

在地下金属矿产的开采过程中，由于施工环境困难，采矿效率十分低下，必须切实做好前期的采矿施工安全准备工作。对每个采矿施工准备环节的生产技术以及应用设计方案都必须进行严格的安全检查，避免出现施工疏漏，造成重大事故发生。

地下金属矿产采集技术是极为复杂繁琐的，尤其是整体施工设计和安全管理，都需要有关人员付出大量的心血和努力。

（三）技术行业发展更新速度过快

我国经济与科技多年来发展迅猛，对矿产需求量巨大，因此导致采矿工程技术的不断更新发展。随着当前我国采矿市场经济管理体制的不断完善，更多的时间精力与大量资金投入汇集到专业采矿工程技术的研究中，致使行业内技术推陈出新的速度非常快。为此，各个企业对将高素质人才投入科研生产中都极为重视，因为只有不断强化提升自身的科技水平，才能确保企业在激烈的市场竞争中始终占据一席之地。

二、金属矿采矿科学技术的发展趋势

（一）使用大型的智能采矿设备

过去在对金属矿进行挖掘工作时，一般情况下所采用的都是人工与机械结合点的工作模式，采用的工具也都是小型的机械，需要大量的人工操作对机械进行指令的设置和具体的控制。而现如今，小型机械设备逐渐被大型、超大型的智能机械设备锁逐步取代，为生产节约了成本，也降低了人工开采的安全风险。而随着无人车辆的广泛应用，也进一步缩减了人工成本。

使用智能化水平更高的挖掘设备是地下金属矿挖掘未来发展的趋势。随着科技的进步，用智能化的先进机械设备代替人工开采进行地下作业，不但能够极大的提高金属矿产的开采效率，同时能够有效的为工作人员提供安全保障，这对于未来金属矿采矿科学技术的发展有着重大意义。

（二）金属矿使用无废开采技术

地下矿产开采的造成的污染主要有三点，分别是原始资源大量浪费、地层塌陷和废料的大量排放。而无废开采技术，则是通过尽量减少采矿施工中废料的产生和排放，提高对资源的使用率，减少矿产开发污染和资源过度浪费，也是新世纪金属矿绿色采集技术的发展目标之一。

实现无废开采的主要途径有以下几条：

1.提高对资源的使用效率。提高开采效率，提升对现有资源的利用率，减少废物的排放量，从而达到降低污染的目的。与此同时还能有效的降低对自然资源的耗费，为金属矿采集行业起到延寿的作用。

2.减少开采废料的产生。通过对采矿方法的合理利用，降低生产端废料的产出率。同时大量运用回填技术，将产出的可利用废料回填进已开挖的地层之中。这样不仅降低了废料产出，起到了环保效果，还对地层的稳定起到了保护作用。

3.对产出物品进行综合利用。增强对产出物的回收利用，让有价值的产出物变废为宝，再度做出贡献。

4.攻关高科技采矿方法。

通过几种方式，实现地下金属矿无废开采技术，可有效的减少垃圾和污染物的产出，最大化程度上减少地下金属矿开采对环境资源造成的破坏。

（三）深井采矿技术

现如今，我国一般的正常采矿深度都在1km左右，中国内陆地区的金属矿因大量的采掘，已经逐渐地被开发使用殆尽，所以人们把目标指向更深的区域。

据不完全统计，国外金属矿山开采深度超千米数量最多的国家是南非，超过75座;另外，印度也有开采深度超过2km的金矿;美、俄、加、澳也有些超过了1km深。因此，我国矿业界亦把目光投向了深度开采。

然而，深井开采也存在着比较大的困难，因为随着深度的增加，井内的温度、压力都会成倍增长。在深井開采中存在着各种突发灾害，而由于高温造成的恶劣环境因素超过了人体生理承受能力，也给人工操作带来了极大的困难。再加上井深给其他综合施工带来的困难，以及超深度封闭环境对工人心里的影响，这些都导致了深井采矿伤亡事故的频发。

上世纪末，由于缺乏应对地下突发事故的采矿工艺，世界上多处超深度矿井发生过惨重的矿难事故。因此，许多国家对深井开采投入了巨大的研究。核心问题主要集中在如何应对高温高压下突发地层灾害的矿产采集技术。

但要实现深井采矿技术的本质性变革，必须深入研究高压、高温、地层灾害、采矿系统、开采方式这五个基础科学问题。这五项已经被列入国家重点研究项目的科研项目，日后必会产生能够推动整个深井开采技术发展的重要成果。

（四）数字化智能开采技术

新世纪的矿山需要引入全新的采矿理念，构建一套全新的无人矿山开采系统，这样的开采技术被称之为数字化智能开采技术。

首先，实现数字化开采技术，必须具备以下条件：

1.必须具备快速、准确的自动化信息集采系统。包括仓储信息、施工环境监控、物料消耗、各项参数等，并能对这些采集到的数据进行有效分析。

2.必须具备可以连接外部网络的生产管理系统。不仅可以在局域网内有效的监控矿山的生产、经营、管理情况，同时可以实现高效的信息传递，实现无纸化办公，提升了施工管理效率，还可以通过外部网络获取先进的技术工艺。

3.拥有通常的通讯设施，可以有效的掌握实时工况，并及时与外界沟通。

而实现智能化开采技术，则应分别实现：采矿设备智能化、信息收集智能化、调度系统智能化。

数字化智能开采技术，指明了未来矿山的发展模式。未来的采矿工艺也将通过这项开采技术的广泛应用，发展成一门科学、复杂的跨学科交叉工艺。

四、地下金属矿开采过程中的安全管理措施

1.施工人员的安全管理。

目前，很多的地下矿山都是运用了合同制采矿模式，将具体的采矿工作承包给合同对象，但是合同内部的采矿单位用工情况不尽合理。许多的从业人员受教育程度很低，一般都签的也是短期劳动合同工。这类从业人员从未接受过专业的安全指导，自身也不具备自我保护的安全意识。再加上矿产采集从业人员的流动性较强，安全教育培训也未能及时的开展到位，个人安全意识淡薄。个别地方还存在着部分采矿人员仅仅接受了表面安全指导，因此在实际的施工作业环节安全事故频发。

在地下金属矿开采工作中，需要积极的践行最基本的安全准入制度，让每一位工作人员持证上岗。严格杜绝未通过专业培训的人员进入工作岗位，使每一位工作者能具备足够的安全防范意识，在稳步提升自身的专业技能的同时，掌握科学合理的安全预防以及应急处理举措。

地下开采作业的人员，应该接受最少72学时的安全培训。在经过严格的考核之后，通过之后领证上岗，参与到实际的生产作业中。最初上岗之时，需要有有经验的老师傅带领，通过三个月在岗培训期之后，才可独立进行施工作业。

2.开采爆破的安全管理。

爆破安全管理工作实际开展的前，应当重视安全管理的细节内容，爆破工艺管理和易爆物品的运输管理均属于其中极为重要的内容。

爆破工作现场负责人，除应该具备基本的工作经验外，还应该具备3年以上无重大责任事故的爆破工作经验，同时对于爆破工作的安全预防和紧急事故的分析处理等均为该岗位必须具备的基本素质。

地下开采环节，需要根据矿山爆破设计规定执行，相应的参数按照施工方案进行设置。如需修改应由设计人员通报审批后，依照具体矿岩条件加以更改，其他人员不可随意的改变设计定好的任一项参数。

爆破物品运输应该根据安全管理的实际要求落实具体的行动，运输车辆属于专用车辆，应该进行有效隔离储存和密封。尤其要注意，避免炸药和雷管混装的运输行为。

押运过程中需要提高警觉、密切注意押运物品的情况，相关的人员应该紧随车辆行动，并及时对车辆的情况进行监控和汇报。

爆破之前，还需落实好警戒和警报处理，及时的通知周边人员进行合理的躲避。

爆破之后，应该及时的落实好机械通风方案，将炮烟及时、合理的排出，避免相关人员在整个过程中发生中毒事故。

3.金属矿开采溜井安全管理。

溜井属于地下开采过程中至关重要的运矿途径，如果其安全程度和管理未能达标，将会影响到开采作业的安全，也会威胁到工作人员的生命安全。

溜井的处理需要重视一些细节性的问题，要做到百密而无一疏。不要让溜井变成“老虎口”，使工作人员和设备的安全受到威胁。

溜井口需要及时的悬挂溜井名称标识牌，设置警示红灯和警示标牌，随时提示着溜井危险、禁止靠近等警示语。溜井口还应该设置好具备安全缆绳的安全防护栏，以确保作业人员的安全。

根据实际的需要，可以在溜井口设置水泥挡墙，方便对井口的保护和维护，阻挡运矿设备掉入溜井中;避免积水倒灌进溜井中;避免炸仓事故的出现等。

溜井口应根据实际的需要，合理的配置上相应的牢固挂钩，确保溜井检修人员能够及时的保障自身的安全。

4.开采顶板安全管理。

地下开采金属矿时，需要重视冒顶和片帮事故的发生。因两者占据着较大的比重，所以需要重视科学化的安全管理方案。

地下作业安全应该建立在相对稳固的顶板下。考虑到顶板矿体结构的性质及差异性，为更好的维护井下作业的安全程度，以免出现冒顶和片帮事故，需要制定出严格的管理方案，让相关工作的开展得到有效的支持。

顶板安全管理依照顶板岩体本身的稳定程度、岩性的强度情况等进行不同的管理，不同顶板也需要采取对应的支护方式。

参与相关工作的安全人员和技术人员，也需要做好相应的安全管理工作，严格执行分级管理制度，确保在整个施工过程中，所有人员处于有效的管理系统之内。

结语

金属矿产资源作为适合现代国家社会经济发展重要矿产资源之一，在相关技术的研究和实际应用方面必须不断发展进步。目前，我国作为一个金属矿产资源丰富，但是其开采环境较为复杂的国家，需要充分结合不同资源地区的实际情况和现有开采技术，采取科学性、实用性更强的金属矿资源开采技术开展采矿活动。在对相关开采技术的深入研究中，需要以提升我国金属矿资源开采效率为目标而不断进行深入研究。同时更需要着力保障金属矿产开采者的生命安全，保护开采区域生态环境，以此为宗旨持续推动行业及生态环境资源的可持续发展。

参考文献：

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