黄涛

摘要：近年来，随着矿山开采深度及规模不断加大，露天开采资源逐渐消失，矿山地下开采也面临严重生态问题。要解决金属矿石地下开采所面临的问题，强化矿山地下开采技术的研究与应用是关键的途径。地下连续开采能实现机械连续作业，改善作业条件及作业环境，提高开采能力，缩短回采周期，利于对矿山进行深部低压管理控制。鉴于此，文章对金属矿山地下开采的关键技术与发展前景进行了研究，以供参考。

关键词：金属矿山;地下开采;技术措施

1.金属矿山地下开采关键技术研究

1.1凿岩爆破技术

凿岩爆破技术是金属矿开采过程中的重要技术，同时在金属矿开采的长期发展中也是一个薄弱的环节。因此，持续提高凿岩爆破效率，对于金属矿山安全高效开采至关重要。目前，凿岩爆破技术仍是地下开采的主要落矿手段，从最初的手工凿岩到气动凿岩机、液压凿岩机、凿岩台车（牙轮钻机、潜孔钻机），乃至现在的凿岩机器人，凿岩技术逐渐从机械化开始向自动化、智能化、环保化方向发展。经过长期的研究，国内外相继研发了适合各种条件的凿岩设备。近年来，随着凿岩设备的完善，美国、加拿大等国家在地下开采中将露天凿岩爆破技术引入进来，中深孔分段凿岩被大直径阶段深孔替代，取得了不错的应用效果。例如瑞典研发了一系列掘进凿岩台车，具有凿岩效率高、操作安全、污染小等优点;我国自主研制了集行走、凿岩和装药作业于一体的全电脑三臂凿岩台车，具有操作简单、安全系数高、施工成本低等优点，这些设备保证了凿岩质量与效率，降低了劳动强度与作业风险，自动化、智能化、环保化水平达到了一个新高度。同时，由于地下开采的条件不同，且井巷掘进和采矿作业应用条件不同，传统地下矿山常用的爆破方式呈现多样化，普遍使用微差爆破、挤压爆破和光面爆破等技术，在一定程度上改善了爆破质量。随着爆破技术的发展，传统爆破技术逐渐向精准爆破、绿色爆破、智能爆破方向发展。精准爆破主要通过孔网参数精细化设计、爆破能耗理论研究及爆破方案模拟构建矿山精准爆破体系;绿色爆破主要采用新型燃烧剂代替炸药，无爆破气体产生，大幅改善了井下空气环境，实现了井下绿色爆破;智能爆破主要通过爆破智能设计、智能装备、爆破振动智能预测及残孔自动识别等共同构成智能爆破系统，实现爆破技术的智能化。在技术不断进步和创新的新时代，凿岩爆破技术已经由传统的方法发展到机械物理破岩等非爆破岩技术。例如采用连续采矿机对中硬及以下矿岩进行机械破岩，工作效率高，施工条件好，有利于地压控制;利用高压水射流/热力破碎的物理破。

1.2运输提升技术

运输提升系统在地下矿山生产中占有极其重要的地位，通过运输提升可将各个环节连成一个有机整体，从而保证矿山正常生产。采场出矿经历了“人工—有轨—无轨”运输技术的发展历程，形成了从有轨为主、无轨为辅逐渐向无轨为主、有轨为辅的新局面。地下矿山采用无轨自行设备运输始于20世纪60年代，随着地下无轨设备的完善，地下无轨开采技术得到了迅速发展，推动了地下开采工艺的变革，是目前地下开采的发展趋势。采场短距离出矿采用铲运机运输，具有操作方便、工作可靠、出矿效率高、运行灵便等优点;井下长距离运矿采用地下汽车，目前国外应用较多，国内较为少见。提升距离随着采深的增加不断增加，提升技术面临着越来越大的挑战，同时伴随着各种矿石物料提升成本的增加。因此，发展深井矿石提升技术尤为重要。在总体上向大型化、大負载、高度自动化方向发展是矿井运输提升的未来总趋势。

1.3岩层加固技术

金属矿山主要针对软弱、破碎、高应力的岩层来进行加固。岩层加固技术可分为被动支护和主动支护，被动支护无法改变岩层内部结构，只能被动承受围岩变形，例如传统的木支护、砌碹支护以及钢拱架支护等;主动支护可以改变岩层内部结构，主动加强岩层自身强度，例如锚杆（锚索）、锚注、锚喷以及锚网喷等支护方式，其中锚注支护、锚喷支护以及锚网喷支护属于复合支护，锚喷支护更是成为了金属矿山岩层的主要加固技术。全长式锚杆和黏结式锚杆复合成全长黏结式锚杆，极大提高了锚固强度，在工程实际中具有很好的推广价值和应用前景;喷射混凝土从以往的干喷发展到如今的湿喷，改善了作业环境，防止了岩层剥落。将喷射混凝土和锚杆进行有效结合，可以在一定范围内控制围岩的自由变形，使围岩应力重新分布，可有效防止岩层剥离掉落。随着科技的迅速发展，国内外都在加大有关锚喷支护先进装备的使用。例如国外已研发了一系列锚杆台车、湿喷车以及挂网台车等设备，同时，我国自主研制了轮胎式锚杆台车（履带式锚杆台车）、矿用湿喷机以及两臂混凝土湿喷机等设备，在提高工作效率的同时，降低了劳动强度，保证了作业安全，在一定程度上实现了岩层加固技术的机械化、智能化。经过数次技术革新，岩层加固技术已从传统被动的单一支护发展到新型主动的复合支护，今后将呈现出机械化、智能化的发展趋势，以期提高安全性和作业效率。

2.地下金属矿山连续开采技术的发展前景

我国对于该技术的发展是迅速的，正在向着智能化的方向不断地努力，我国地下金属采矿技术的采矿成本要最大程度地进行降低，改善井下作业时的工作环境，达到安全性能高，让工人们能够平稳作业，对于矿山产量要不断地进行提高，将现代化技术设备应用于连续开采技术中，从而实现自动化与机械化作业，将连续开采技术的工作效率达到最高。我国在学习与引进国外先进技术的前提下不断地发展我国自身的技术，能够将我国的开采产量与工作效率提到最高程度。

结语

综上所述，我国金属矿山地下开采技术尽管已经取得了较大进步，但同世界先进水平相比还有较大差距。未来连续化、数字化、大型化是金属矿山地下开采的主要方向。金属矿山地下开采时需在考虑经济效益及社会效益下，研制更加适宜的地下连续开采技术，让金属矿山开采同周边环境能够更加谐调。开采中还需对矿山矿岩应力进行研究，开采中提高围岩稳定性，提高金属矿山地下开采安全性，让金属矿山地下开采朝着环保化、快速化、安全化方向发展。

参考文献

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