有色金属矿山深井采矿技术研究 孟祥凯

有色金属矿山深井采矿技术研究孟祥凯

摘要：由于各项技术及产业的发展不断提升与扩大，对有色金属的需求量变得

越来越大。据相关部门调查研究，当下我们国家的有色金属产销量每年已经达到

了一千万吨以上，有色金属开采也逐步从表层开采转战到深部。在这样的严峻背

景下对深井开采技术提出了迫切的需求。基于此，本文将会重点分析深井采矿技术，给其未来发展指明方向。

关键词：有色金属；深井采矿技术；矿山

引言

在我们国家农业、工业以及科研等行业都需要大量的有色金属，在经济飞速

发展之下其需求量也都在不断提升浅层的矿床已经被开采殆尽，深部资源蕴藏复杂，且安全风险极高，开采难度极大，如何在有限的资源环境下，提升资源开发

利用效率，以满足基本的发展需求，还需要相关部门及人员的继续研究和努力。

1、深井采矿技术概述

深井开采技术是指800米以上的矿山开采技术，与浅、中深井相比，深井开

采技术面临着技术、经济、安全等一系列问题。与浅层开采技术相比，深部开采

方法基本相同，包括充填法、露天采场法和崩落法，但在实际开采中需要根据深

部矿井的特点，调整结构参数、开采顺序和开采工艺。目前，考虑到深部矿山的

特殊性，应采用充填采矿法。最广泛使用的深井开采具有以下几个显著特点：一

是地压大，原岩应力大，矿压较大，岩体可塑；二是地温高。一般来说，低温与

深度呈线性关系，上升速率可用温度梯度（hm，hm=100m）表示。当地质条件

不同时，地热梯度也会不同。一般来说，地热梯度是不同的。较低的温度为

4C/hm，第三，气体较大。在某些含气矿井中，随着开采深度的增加，瓦斯绝对

排放量也会增加。瓦斯突出发生频率大，突出量大。

2、常用技术

首先是英国研究的深井充填采矿技术，然后是中国引进的深井充填采矿技术。现阶段广泛应用于有色金属资源的开采，该技术应用过程中使用的填充材料为胶

结材料，经过多年的发展填充料的数量和标准得到了多次提高。符合有色金属资

源大型矿山的作业要求。全尾砂充填法常用于提高物料的固结效果，减少脱水和

浓缩的发生，也可以取得显著效果。降低资源开采成本，优化深部矿山开采过程

中的工作环境，促进矿工在安全的工作环境中工作，有效地降低了井下作业中各

种事故的发生率，因此该技术在深部矿山开采中具有理想的应用价值，需要有色

金属材料。金属矿山企业要在以后的采矿作业中更多地利用这一技术来进行黄金

开采。属于资源生产。

其次，盘区房柱技术属于现阶段采用的先进技术，需要在作业现场修建矿山

来完成采矿工作。在建矿房时，必须按矿井深部的方向进行划分和处理，以便在

此位置形成柱子和房屋。在开采过程中，应注意不处理采空区，然后检查工作区

的顶板和底板情况。经检查如果矿石稳定性好，顶板、底板坚硬，顶板形成厚层，可开始开采。在采用该工艺的过程中，矿柱的支护能力强，井下作业安全。有效

地降低了采矿精度和资源开采量。然而，必须把握好浅孔全面切顶对工作效率的

不利影响。

最后，对于其他技术，一种是巷道围岩支护技术。有色金属矿山深部开采具

有很高的风险。由于地下矿崩落事故率高，矿山企业必须从地下作业安全的角度

做好已开挖巷道的围岩支护处理，以保证围岩安全。稳定性好，在开采中不会发

生岩层松动、掉块。因此，巷道围岩支护技术是当前矿山建设阶段需要采用的一

项重要技术，要求矿山企业提前准备螺栓桁架，以支撑巷道内部。在锚杆支护下，可以控制围岩变形，有效提高支护柱的承载力，保证地下作业的安全。二是高地

应力卸载技术，如果矿山在作业过程中属于高地形，则在开采过程中要弱化工作

场地的局部，根据地形特点调整工作程序，然后检查岩石应力情况。如果分布符

合标准，则需要转移应力，以集中在井口的应力上。可以很快地输送到矿井深部，避免了井口应力集中导致开采效率低的问题。三是排热通风技术。在高温高压地

下开采有色金属的工人，经常发生安全事故，严重时会导致工人死亡。因此，矿

山企业不应忽视地下温度的调控。该技术的应用可以保证井下采矿作业的适宜温度。在控制温度时工作人员需要研究空气与岩石之间的热交换机理，监测地下矿

山工作环境的温度，然后使用先进的通风设备调节地下温度，以确保温度降到安

全最低标准。也可采用保温效果好的支护材料安装在地下巷道的岩面上。这种材

料的热导率很低。能有效地防止高温在深层的扩散，保持井下温度适宜。第四，

安全保证技术，在施工过程中需要爆破岩石，但爆破质量易受多种因素的影响，

会发生爆破事故。因此，矿山企业需要采用地压微震检测法、岩体定性检测法等

手段来检测岩体和矿石的稳定性，以保证爆破过程的正常有序使用，避免爆破事

故的发生。

3、技术研究方向

4.1采矿设备方面

针对有色金属矿山赋存规模小、赋存变化大的薄矿脉，应研制相应的低层钻

铲设备，优化配套开采技术，提高薄矿脉机械化开采水平。此外,投资科技应该增加、系统规划和顶层设计数字矿山建设应加强技术创新、管理创新和制度创新应

采取的手段促进新旧转型和可持续发展传统有色金属矿山企业的驱动力。

4.2岩爆方面

岩爆地质问题，矿井当中的岩爆预测及控制问题一直是所有人关注的重点，

相关科研人员也都做了几十年的研究。但是因为岩爆本身的突发性以及随机性，

即使当下科研人一直在进行研究，但还是无法对岩爆实施有效的预测及控制，与

矿井的开采安全要求仍旧有非常大的差距。岩爆预测应密切结合采矿的过程,数值

模拟方法,如定量计算未来采矿引起的扰动能量的大小,时间和空间分布岩体及其

变化在开采的过程中,可以借助地震能量在地震学和大小之间的关系,对未来发展

趋势的采矿诱发的岩爆预测和震级的规则。

4.3通风建设

现阶段深井正朝着纵深的方面发展，再加上其规模以及生产布局等也都在不

断扩大和变化，要是此时没有对原本的通风系统进行改变就会使得通风系统的效

果无法得到有效保证。应该要将矿井所需要的风量进行精确计算，据实际的生产

需求去深入考虑矿井对风的需求，以此计算出来总体的风量需求。应该要注重中

段风量的分配情况。最后，要加强通风设备的完善工作，且依据矿井对于风量的

需求配备合适的设备设施等，设置必要的调风、调阻通风构筑物（风门、风桥、

风窗、风墙等），确保井下作业面的有效风量。

4.4标准建设

国内外没有专门针对深井采掘作业提出技术规范要求，现目前国内运行的各

类有色金属地下矿山采掘作业指导规范性文件，仍基于前期国内有色金属采矿属