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摘要：本文首先分析了深井开采的概念，接下来详细阐述了深井开采灾害主要表现形式，最后对深井金属矿床安全高效采矿方法研究做具体论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：金属矿山；深井开采；地压监控
引言
矿产资源是发展国民经济、保障国家安全的物质基础。21世纪，我国已进入快速工业化和城镇化的发展阶段，对钢铁、有色金属等原材料资源消费快速增加。经济学家认为，当人均国民生产总值在1000-2000美元时，国家处于工业化阶段，这是资源消耗强度最大的时期。我国正处于工业化中期阶段，，我国金属需求量仍将大幅增长，资源消耗强度将进入高峰期。由于金属矿产品需求量的快速增长和资源量的不足，我国金属矿业凸显两大矛盾。一方面金属矿山消失过快，矿产品供需矛盾加剧。矿山发展落后于有色金属工业的整体发展水平。另一方面采矿科技相对落后，矿产资源远未充分开发。采矿规模小，效率低，管理粗放。由于长期开采，我国埋藏在浅部的金属矿床资源己接近枯竭。为满足国民经济和社会可持续发展的需求，在海洋和极地矿床大规模开采还没成为现实的情况下，必须加快对深部资源的勘探和开发利用，深井开采己呈必然趋势。
1深井开采的概念
深井开采在不同的国家和地区有不同的定义标准，如在南非对800m~1000m的矿井深度进行开采称为深井开采；在德国对埋藏深度达到800m~1000m的矿井进行开采称为深井开采，对埋藏深度达到1200m以上的矿井进行开采称为超深井开采；也有一些国家深井深度标准制定的较低，如日本为600m，英国为750m。而中国目前所普遍认同的标准根据矿藏不同而不同，煤矿深度为800m~1500m的为深井开采，金属矿的1000m~1200m为深井开采。
2深井开采灾害主要表现形式
2.1岩爆频率和强度增加
岩爆是深井开采中一个比较突出的问题，目前世界上已有20多个国家和地区有深井开采岩爆记录，以南非和印度的金矿为多。世界上硬岩矿山第一次岩爆发生在印度的科拉尔（Kolar）金矿。在南非深部金矿的开采中，由于地震等事件诱发的岩爆、岩石冒落，使南非的采矿工业成为最危险的工业之一。从岩爆统计数据来看，其它国家也一样，随着开采深度的增加，岩爆发生的次数和强度呈增大趋势。我国红透山铜矿自20世纪70年代中期开始就有弱岩爆现象发生，施工进入深部后，岩爆次数增多，强度增大。特别是近年来，岩爆的频度和强度明显增大。虽然没有造成人员伤亡，但对安全生产造成了不同程度的影响，构成了重大安全隐患。冬瓜山铜矿在基建期间井巷施工过程中发生了10多起弱岩爆事件。统计资料表明，岩爆多发生在强度高、厚度大的坚硬岩层中，主要影响因素是岩层的地质结构和岩石特性，随着开采深度的增加，岩爆的发生次数、强度和规模也随之上升。
2.2地温升高、作业环境恶化
深井开采条件下，岩层温度将达到摄氏几十度的高温。如南非斯太总统伊residentStyen）金矿井下3000m工作面原岩温度高达63℃以上。地温升高造成井下工人注意力分散、劳动生产率降低，甚至无法工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆日本7个矿井的调查结果表明：30一37℃工作面较30℃以下工作面的事故率增加115一213倍。高温热害已被认为除水、火、瓦斯之外的第四大矿井灾害。
3深井金属矿床安全高效采矿方法研究
3.1初步设计推荐的采矿方法及其存在的技术问题
在开采之前，要根据勘探数据进行采矿方法的设计，结合矿体实际情况进行研究分析。根据矿石品位的不同采用不同的方式来有效地促进资本回笼、还贷等。本文就阶段空场嗣后充填采矿法作为初步设计推荐进行阐述。该方法是以盘区为回采单元，不留盘区矿柱，为了让采场有更好的受力环境，选择的是沿着矿体走向进行布置，也让地压的应力较为集中。盘区逐步向垂直矿体的方向推进，对较为厚大的矿体部分进行开采。同时，采场按隔三采一的方式进行回采，并根据矿体的厚度不同而爱用不同直径的深孔爆破落矿。对采空区的回填使用的是全尾砂胶结或者是全尾砂进行充填。阶段空场嗣后充填采矿法在技术分析上是可行的，但也要结合不同的矿床情况。结合实际，它仍然有一些技术问题和不足。一是复杂的回采工艺让生产管理难度增加，在隔三采一的方式下，各个盘区、各个采场之间都需要进行紧密的衔接，来让开采有序进行。如果在实际生产过程中，出现爆破、支护、填充等工序的断裂或衔接不顺利的情况，都会造成矿山整体的运行受到影响，最终导致生产效率低，收益低。二是盘区回采顺序不利于产量稳定。在技术设计中，盘区是沿垂直矿体的走向进行推进的，由矿体厚大的部分着手开采，这样一来前期深孔采场回采，而中深孔凿岩设备在生产过程中并不能真正发挥作用，后期的回采中，深孔采场的产量难以得到保证，也将造成深孔凿岩设施设备的闲置。三是可能出现深孔采场凿岩铜室的分布是在矿脉之外，使得炮孔的利用率不高，而围岩中掘进量较大，掘进成本增高。
3.2采矿方法优化研究
3.2.1盘区及采场布置方式
初步设计推荐的盘区连续回采方式的主要特点是：矿床按一定大小划分为盘区，盘区间不留隔离矿柱。盘区垂直走向布置，在盘区内划分采场。盘区回采充填结束后进行下一盘区回采。根据冬瓜山首采地段的矿体分布情况，将矿体划分为12个盘区，盘区尺寸为150mxl0Om，。这种盘区及采场布置如前所述，主要是回采工艺复杂，生产组织管理难度大，必须严格按照“隔3采1”方式回采。采场小，矿量少，不能充分发挥大型无轨设备的效率，生产能力难以提高。
3.2.2采准系统布置优化
①将拉底层与出矿层合一，减少工程量，降低施工难度，简化工程布置；②深孔采场拉底和切割一次形成，采用中深孔爆破，拉底高度为13.sm。③确定采准工程尽量布置在脉内，提高深孔采场的炮孔利用率，减少矿石贫化损失，增加副产矿量，有利于达产和提高矿山经济效益。④为提高出矿设备效率，出矿巷道及出矿进路的坡度控制在10%以内。在矿体走向上，盘区出矿巷道布置在不同水平，既可降低矿石的贫损指标，实现各盘区分区通风，改善通风质量；也有利于降低出矿巷道及出矿进路的坡度，发挥铲运机的效率。在部分穿脉上（如54线穿脉、56线穿脉）布置两层出矿穿脉，每一层出矿穿脉负责一个盘区的出矿任务
4采矿巷道地压支护控制
支护是深井开采控制巷地压的一种有效方式，而锚喷支护是运用较为广泛的一种支护方式，它是一种柔性的支护方式，在支护中对围岩起着主要的加固作用，使用锚杆，让其在围岩体中承载岩石应力，让加固锚杆和被加固的围岩共同承担起围岩传递的应力，从而提高围岩的自承能力。另外，喷射混凝土的方式能够封闭围岩，预防围岩的风化，限制围岩膨胀，提高其自身的支撑力，进而保障巷道的稳定，确保人员的安全。通过锚杆和喷射混凝土的相互配合，可以有效的将围岩的承载能力和承载结构进行加强，让锚杆和围岩共同承担冲击荷载。
结语
总之，深井金属矿床开采难度较大，影响因素也较多，本位在对深井开采的特征、技术条件等方面进行了分析，并对实现高效开采的方法进行了探讨，以求推动我国采矿业高效发展。
参考文献
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[2]章锦荣，杜德岗，蒋玉青.有色金属矿山深井采矿技术研究[J].世界有色金属，2018（22）：28-29.
论文作者:王金河
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/9/30
标签：深井论文; 围岩论文; 矿体论文; 矿床论文; 金属论文; 南非论文; 方式论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;