论地下金属矿连续开采技术的发展

论地下金属矿连续开采技术的发展
发布时间：2022-08-29T03:11:37.917Z 来源：科学与技术》2022年第4月第8期作者：易洪[导读] 随着地下开采设备的液压化、大型化、自动化，非传统采矿技术的应用将成为采矿业的发展趋势
易洪
河南金泰矿业科技有限公司河南省郑州市450000摘要：随着地下开采设备的液压化、大型化、自动化，非传统采矿技术的应用将成为采矿业的发展趋势，本文主要介绍了地下金属矿连续开采技术的分类和工艺，列举了常用的两种连续开采技术，结合现有经验，提出地下采矿技术未来发展趋势。

关键词：地下金属矿连续采矿无间柱 1.前言
在地下煤矿“综合机械化采矿法”和金属露天矿的“间断-连续开采工艺”问世之后，以及针对目前传统采矿技术存在的缺点和局限性，一些采矿学者开始研究地下金属矿的连续开采问题，即推出非传统采矿技术。

非传统采矿技术的出发点之一是在采矿过程中，与其优化爆破技术，不如不用炸药，采用类似采煤(联合)机的连续切割机械破岩的采矿机，实现采用机械切割(破岩)的连续采矿。

2.地下连续采矿分类
目前，地下金属矿山的连续采矿可分为以下两类。

第一类是利用机械破岩的的连续采矿。

将采掘方式、凿岩落矿、装载出矿作业在同一空间平行连续进行，形成高度机械化的连续采矿、装运矿岩流水作业，如煤矿和采掘钾盐矿的多转轮采矿机采矿，它类似于隧道掘进机的作业方式。

第二类是采装运机组与一步骤回采方法配套的连续采矿。

它是一步骤回采的采矿方法和高效率的采、装、运设备组成的采矿系统。

在大矿段中采用阶段连续推进(不留间柱)的回采顺序，回采过程中，采、装、运工艺在不同空间平行连续进行。

实施采装运机组与一步骤回采方法配套的连续采矿，要从两个方面着手:一是要在矿床开采技术条件可能的情况下，采用高效率的采矿方法，并在开采过程中实现一步骤回采，不留间柱，在阶段开采顺序上连续推进;二是要匹配高效的采、装、运设备，科学地协调设备运行或组成出矿运连续作业线。

它不追求严格意义上的连续并行作业，而是以规模化采矿为目标，通过创新采矿方法、工艺和设备，将各采矿工序和设备有机组合起来，成为广义的连续采矿系统。

目前，第二类连续采矿方式的理念已在地下金属矿山中逐步推广应用。

2.连续开采技术
地下金属矿连续开采的基本含义是在一个矿块或阶段的回采过程中，落矿、出矿、运矿三大工序具有相对独立的作业条件，各工序可在不同空间平行连续进行，组成机械化的采矿作业系统。

连续开采主要包括4个层次的内容: (1)矿房的连续回采。

它是指在采场的回采过程中落矿、出矿、矿石运搬工艺的连续作业，主要研究适合于连续回采的采矿方法及采场结构，高效率、低大块率的凿岩、落矿技术，高效耐用和经济的采场连续出矿设备。

(2)矿体的连续开采。

它是指在矿体的开采过程中，不留或少留矿柱，尽可能采用一步骤回采的开采模式，主要研究开采方式和采场回采推进顺序，即上行或下行、前进式或后退式，以及有利于采场安全的地压管理和控制技术。

(3)矿石的连续运送。

它是指井下矿石的转载、运输、提升等环节，主要研究连续运送矿石的方式、运送设备及配套设备的研制等。

近几年国外很多矿山用特殊的胶带输送机实现了地下开采矿石的连续运送。

(4)全工艺过程的连续化。

它是指掘进、落矿、出矿、搬运、运输等过程的连续化作业，是最高层次的连续开采。

目前，这个层次在软岩矿中的研究和应用发展迅猛，已实现大规模开采，例如连续采矿机、冲击式采矿机、钻孔射流采矿等已开始投入使用。

但在硬岩开采中的研究难度较大。

3.常见的连续开采技术 3.1无间柱连续开采技术
无间柱连续开采技术是将阶段划分为矿段，以矿段为回采单元，不留间柱，采用下向平行深孔侧向崩矿、无二次破碎水平的组合式振动机出矿的底部结构，用分节式振动运输列车搬运矿石，形成采场出矿、运矿连续作业线。

采切、回采和充填作业在三个相邻块段间平行进行，相互衔接，分别转移，采矿工作面在阶段上连续推进。

由于这里的连续采矿是以矿段为回采单元、矿段间不留矿柱为其主要特征，故又称为“无间柱连续大量采矿”。

3.2缓倾矿体连续开采技术
湘西金矿成功的实现了连续推进帷幕隔离跟随充填开采。

该工艺特点是:不留矿柱，沿走向一步骤连续开采，减少了贫化和损失;使用具有主动支护能力的可压缩金属支柱为临时支护设备，保证了工作面的安全，为落矿运搬和充填提供了良好的作业环境;应用采空区帷幕隔墙跟随充填的快速处理方式，从而达到了快速处理采空区及整体支护采场顶板的目的。

该采矿方法以水压支柱临时支护顶板，帷幕隔离快速充填为基本条件。

矿体倾角一般要求小于30°～35°;采幅尾充填使0.75-300m，特别适合0.80～2.00m采幅。

采准切割工作十分简单，主要工程有阶段沿脉平巷、脉外运输平巷、切割平巷、沿脉天井、放矿斗口和人行天井。

采场崩矿后，进行顶板安全检査，视情况在矿石搬运前或搬运后架设水压支柱;当工作面推进一定距离，水压支柱架设到3～4排，形成支柱网;工作面继续推进，支柱网后面空场跨度达到4-6m，再一起拆走最后的一排支柱，进行帷幕安装，快速充填尾砂处理采空区。

水压支柱是利用矿山井下作业用的压风为动力，以凿岩用水为介质的新型支柱。

支柱额定工作阻力为20t，可重复使用，适合于缓倾斜矿床采矿时临时支护。

水压支柱一般安设在距崩矿自由面1.5m以外，在采场的支护网度一般为1.5mx1.5m，又可根据不同的岩层条件调整密度。

水压支柱支撑力大，布设简便、灵活，在缓倾斜矿块开采中作临时支护能使矿房跨度显著增大。

该采矿方法的优点是:采场生产能力较大，贫化、损失较低，工人劳动强度较低，适应于破碎多变的采场顶板;主要缺点是开采条件必须满足水压支柱系统的安装要求。

4.评价
我国地下矿连续开采技术经过十多年的努力，实现无间柱连续采矿，取得了丰硕成果。

研制成功采场出矿、运矿、原矿分与二次破碎连续作业机组和原矿车带式输运机，为大量落矿提供了除无轨设备以外又一类可以自行制造的高效出矿设备。

解决了大量落矿采矿法长期存在的落矿高效率与出矿低效率的矛盾，发挥大量落矿采矿法的整体功能，使其成为真正高效率的采矿法，提供了新的工艺技术。

采场连续工艺的实现，为矿山增大矿块尺寸、推行集中作业、实现强化开采、提高企业的经济效益开创了新路。

阶段连续回采将推动地下金属矿山作业机械化、工艺连续化、生产集中化和管理科学化的进程，促进矿山现代化。

5.结束语
连续开采技术不仅改善井下工作条件和作业环境，缩短采场回采周期，实现高效高强度大规模的集中强化开采，有时也是解决复杂难采矿体开采有效的途径之一。

随着地下开采设备的液压化、大型化、自动化，非传统采矿技术的应用将成为采矿业的发展趋势，未来通过引入智能控制、无线通讯及卫星定位等先进技术，构建数字化矿山，将会使传统采矿业实现智能化，规模化和集约化。

参考文献：
[1] 李梦龙. 金属矿地下连续开采技术研究[A].河南科技,2020.2.
[2] 曹贞兵. 地下金属矿山采矿技术进展及研究方向[A]. 行业发展, 11-5004（2020）13-0007-2。