浅谈金属非金属矿山采矿技术发展趋势

浅谈金属非金属矿山采矿技术发展趋势

摘要：我国金属非金属矿石丰富，但是长年来，对于金属非金属矿山的开采缺乏系统性的管理，使得我国的矿石开采利用率低。因此，了解金属非金属矿山目前的现状，并针对目前存在的问题提出一些可行性的策略具有重大的理论和现实意义。本文介绍了金属非金属矿山采矿的新技术,探讨了当今世界我国金属非金属矿山采矿技术的主要发展趋势,为金属非金属矿山采矿新工艺和新技术的进一步研究提供了理论依据。

关键词：金属非金属矿山；采矿技术；现状；发展趋势

科学技术的飞速发展，给金属非金属矿山提供了前所未有的发展机遇。通过运用先进的科学手段，引入和吸收国外优秀的采矿新技术和新工艺，对传统的矿业进行全新的改造，我国的金属非金属矿山的采矿技术已不断与国际接轨。这对于促进我国的采矿业，提高我国矿产石的利用率具有深远的意义。

1金属非金属矿山采矿技术的现状

1.1露天矿

1.1.1充填采矿法

所谓充填采矿法是指运用充填材料来填补采空区，从而控制周围岩石的崩落以及地表的下沉，对地压进行管理，进而保证回采工作的安全性和简便性的一种采矿方法。它是伴随着采工作面而不断推进的，具体有三组方法：干式充填法，即充填料主要为露天碎石或者地下矿挖掘的废石等。这类充填材料的输送方式通常是通过人工、机械或者风力来完成的；水力充填法，即以砂、炉渣或者选厂尾砂等为主要充填材料，在管道内借助水的力量运至采场胶；结充填法，即通过管道借助水或者机械的力量将凝固后的胶凝材料与浆状胶结物料运至采场的一种采矿方法。由于干式充填法所需要的劳动力多且强度大，采矿成本高，因此逐渐被后两种所取代。盘区高分层、分段充填以及高阶段大直径的深孔嗣后填充技术的出现和在采矿技术中的广泛普及，大大的推广了充填采矿法的使用。

1.1.2陡帮开采

陡帮开采是通过加陡剥岩工作帮，将挖掘机布置于某些台阶上，将台阶分为工作台阶和暂不工作台阶两种，通过控制不工作台阶，并相应的减少不工作台阶的宽度来使露天矿的工作帮坡角与台阶高度以及平盘宽度相协调。它有利于缩短边帮的暴露时间，起到稳定边坡的作用。陡帮开采有组合台阶、倾斜条带式、并段穿爆以及工作台阶追尾式四种主要的开采作业方式。由于陡帮开采具有投资少，周转周期短、经济效益高的优势，在新建的矿山和扩建改造后的矿山中应用十分的广泛。

1.1.3高台阶采矿

高台阶采矿是随着采矿装备的大型化发展而出现的一种新的采矿工艺。由于近来年我国大型挖掘装备在金属非金属矿山的投入使用，高台阶开采工艺技术在露天矿开采中也得以采用。目前，我国金属非金属矿山在剥离作业时一般采用的是18-30m的高台阶开采。这类台阶主要适应电铲斗容量在10-20 m3的汽车。主要有两个步骤：一是从剥离台阶过渡到高台阶，实现台阶并段。二是在下部的作业区，仍旧采用原有的低台阶，以保持必要的强度。

高台阶开采通过集中化的开采，使其工作帮的坡角得以增大，从而可以为剥采工作赢得足够的时间，无论是从钻孔到装载还是到运输的效率都大大的提高了，从总体上提高了工作的效率。

1.1.4露天爆破技术

爆破技术是露天矿采矿中常用的技艺之一。爆破的主要方法主要有三种，即炮孔法、药室法以及裸露药包法。在这三种爆破方法的基础上，目前应用广泛的爆破技术主要有微差爆破和预裂爆破。

微差爆破是在雷管里加入定量的缓燃剂以拖延部分雷管的爆炸时间，使整个药包形成一个按毫秒级起爆的网络模型的爆破技术。间隔的时间大约为13-25毫秒。微差爆破的主要特点就是可以均匀岩石的破碎程度，从而降低爆破冲击度，既可以改善爆破的质量，同时操作简便且安全，破坏力小，具有巨大的经济效益。但是同时值得注意的是微差爆破所依存的是一个复杂，对技术精确度高的网络设计，因而要提高技术含量。

预裂爆破是一种小药量多钻孔的爆破新技术。主要方法有两种，一种是在即将到达边坡线时，将威力较低的小药卷放进预留的岩层炮孔里。另一种方法就是在边坡线上开挖出语孔壁平行的密集的炮孔，使其形成为一个破裂面，这就能在一定程度上减弱应力波对于岩体的破坏作用。预裂爆破能有效地避免超挖或者欠挖的现象，同时起到稳定围岩的作用。

1.1.5设备的大型化

（1）钻机。目前国外普遍采用的的钻机是直径在310毫米-380毫米之间的牙轮钻，有的最大直径可达559毫米，其钻孔深度可达73米。国内钻机的运用也很普遍，按照矿山的规模，钻机使用的型号也不同。中型矿山一般使用直径为200毫米的潜孔钻，而牙轮钻一般仅在一些重点的冶金矿山中被使用，大约占到8%的比重。这些矿山的牙轮钻的直径可达250-310毫米。

（2）矿用电铲。露天矿国内电铲斗的容量的极限为16.8 m3，并稳居主体地位，液压电铲的使用极少。但是国外液压铲已经占总比重的26%，且使用比重在不断的扩大，其电铲斗的容量最高可达43m3。

（3）露天矿用汽车。目前国内的汽车载重量最大只能承受170吨，而在国外，汽车的载重量早在20世纪的70年代便已达到120吨或者150吨，目前更是已达到240吨，甚至320吨。虽然，近些年来，我国已大大改善了采矿设备技术，但是与国外相比，我国露天开矿设备仍有很大的差距。

（4）矿山电机车。我国国内现在普遍使用的是有由直流电来驱动的电机车，这类电机车的粘重最多为150吨。而国外大型的矿山主要采用交流电驱动的电动机组，其粘重为300-480吨。

1.2地下矿

1.2.1大间距集中化无底柱开采法

这种采矿技术的优点是：（1）可以适用于地质条件复杂的矿山；（2）应用大结构参数低贫化放矿可以减少工程量，降低开矿成本；（3）改善了采矿强度和矿块的生产能力；④采用大间距的集中化无底柱更适合在缓倾斜矿体开采中应用。大间距的采矿缩短了工作线路，增大了进路间距，有效地降低了采矿的成本。同时，大结构参数也使得集中化的作业得以进行，在提高工作效率的同时也增强了作业的安全系数。

1.2.2地下金属非金属矿山无废开采技术

对于金属非金属矿床在开采过程中的废石、赤泥以及尾矿等固体废料源，采用露天与地下联合开采技术，有效地降低了废石的产出量；运用胶结充填技术对于赤泥进行改造利用；运用高浓度的尾砂充填技术使得尾矿废料资源化。通过对地下金属非金属矿山的无废开采，就从根源上减少了废石的产生，废物回收再利用，既有利于提高资源的利用率，同时也减少了对生态环境的破坏，对于保护环境具有重要意义。

露天与地下联合开采技术是通过优化采矿内部系统，即剥离的废石不再排向大地，而是有效的在露天的坑底被加以延伸开采，在矿山的垂直面同时进行露天开采与地下开采。具有开采高强度、开采成本低、开采效率高以及产量均衡的特点，大大减少了废石的排放量，从根本上解决废石排放问题。

1.2.3机械大型化

目前国内地下矿开采的主要设备是以柴油驱动的铲运机，其电铲斗容量最高纸仅达6.1 m3，最低的仅有0.38 m3。主要以潜孔钻架为主。而国外不仅铲运机的载重量超大，而且已经广泛的使用无轨运输，如矿用自卸车等。液压钻机得到普及，且具有自控、遥控以及程控的功能。

1.2.4地下矿爆破技术

目前根据地下矿开采的自然条件以及设备条件，对地下矿的爆破技术主要有