摘要：我国金属矿山贫矿多，富矿少，矿山开采技术不平衡，资源利用率低，地下开采容易引发环境问题。为解决金属矿山开采中的这些问题，在对金属矿山进行开采时多采取地下连续开采技术。本文在对金属矿山采矿方法选择及其影响因素分析基础上，对地下连续开采技术的施工方法及其工程中的实际应用进行了具体阐述，并对金属矿山地下连续开采技术的未来发展趋势进行了展望。
关键词：金属矿山；地下开采方法；地下连续开采技术
引言
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，连续开采工艺方法为一条有效途径。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。
1 金属矿山地下开采概述
金属矿产深埋地下，露天开采矿石剥离系数高，成本大，因此对于金属矿山多采用地下开采方法。地下开采分挖掘及矿石开采两步。矿石开采时需要对挖掘中开通的想到进行开凿，在开凿中多经过开拓、采切、回采几个步骤。在矿石开采时，多是分阶段进行开采的，开采多按照先上后下的开采顺序，并沿着矿床将矿体划分成几个矿块，矿块高度多在60 米左右。对金属矿石地下采矿方法多分三类：①矿柱支撑采矿法：当矿区中围岩稳固，矿石坚硬，矿房比较开阔，采矿安全性比较好的情况下多采取矿柱支撑采矿法。②人工支撑采矿法：金属矿山开采中如对回采工作面需要不断拓展，对采空区需要不断加大情况下，需要采取人工支撑采矿法。③崩落采矿法。金属矿山开采中，如果开采中出现矿石崩落，此时需要对采矿区利用崩落的岩石进行充填，通过充填保持围岩稳定，通过充填来掌握地压，这种方法为崩落采矿法。在具体开采过程中，需结合不同矿山种类、地应力、工程地质条件等因素选择最适合的开采方法。
2 金属矿山采矿方法选择及影响因素分析
2.1 矿体种类
金属矿山按矿石颜色可分为黑色、有色、贵金属三种矿产，黑色矿以铁矿为主，有色矿以钳、锌、铜、铝等为主，贵金属矿以金、银为主。金属矿体不同，采矿方法也不一样，铁矿因价值低，多采取空场开采法及崩落开采法；有色金属矿还有贵金属矿因价值高，多采取填充开采法，这样按照矿体种类选择开采方法可提高开采效益。
2.2 地应力
地应力指的是采矿时导致低下岩体及采矿结构破坏变形的根本作用力。地下开采时只有对开采区地应力状态条件充分掌握，才能对矿山中金属总体分布合理确定，并获取正确的开采方法，可依据开采方法及地应力确定开挖步骤，支护结构参数及支护的形式，这样才能在开采时确保围岩稳定，才能对矿山矿产最大限度开采，提高开采效益。之所以说地应力参数在地下开采中比较重要主要是因为地应力为确定矿山开采巷道及采场最佳形状的主要参数，巷道及采场走向应同最大主应力方向保持平行。
2.3 工程地质条件
矿山开采前需对矿山工程地质条件进行充分考察，只有对矿山地质条件充分了解，才能确定矿山采场构成要素，才能对矿山岩石物理力学性质掌握清楚，只有掌握这些才好根据这些条件来判定矿山开采方法。工作人员在进行矿山工程地质条件考察时需从岩体结构、岩体分布、岩体裂缝、断层，矿山地下水等着手，做好每项调查，因为这些项目条件都会对采矿方法选择造成影响。
3 金属矿山开采时存在的主要问题
我国金属矿山开采在先进科学技术下取得了较大发展，但也存在一些问题，主要为：①我国金属矿山尽管资源多，但是富矿少，大型金属矿产少，较多的都是贫矿，所以说，尽管矿山不少，但是矿产资源还是比较缺乏的。②金属矿山开采技术不平衡。
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我国地域广阔，各个地域矿业发展水平不一，矿山开采技术也不平衡，发达地区拥有媲美国际先进水平的采矿技术，但是在偏远地区，采矿设备及采矿技术还是比较落后的，使得这些地区矿山开采的效率普遍偏低。③资源利用率低。社会不断发展下，人们更重视环境保护，重视可持续发展，因此在金属矿山开采特别是有色金属矿石开采上很重视矿石利用回收，但是我国在有色金属利用回收技术上还存在很大不足，有色金属资源利用率低。④地下开采引发环境问题。金属矿石地下开采会使矿山地面塌陷，不仅对原有地形地貌造成影响，也会对该地区土地及地下水资源造成破坏，恶化矿山地质环境，矿山开采所引发的环境问题使得开采地区不能适应当地经济发展要求。
4金属矿山地下采空区的处理措施
4.1 回填金属矿山地下采空区
一部分地下采空区严禁发生地表塌陷现象，例如，地下采空区的顶部是建筑物所在区域或者露天采矿工作区等，就这种类型的地下采空区，一般情况下，回填采空区是处理地下采空区的最佳方式。回填采空区所用的材料均就地取材，主要包括采矿过程中开采出的废石与矿渣以及地表上自然脱落的大量废石等。回填的方式主要是将上述的填充材料输送到钻孔、天井或者专用通道之中，将填充材料加压，使其能够自行流入到地下采空区，从而回填满地下采空区。这种处理方式有几点要求值得注意，第一，地下采空区必须与钻孔、矿井或者巷道之间相连，这是填充材料顺利进入采空区的首要前提，也即只有具备一定的通道才能将填充料顺利地输送到地下采空区之中。第二，在开展回填作业时，作业人员必须对金属矿山地下采空区的具体信息有充分的了解，如地下采空区的位置、范围、体积以及回填通道的位置等。这种处理方法的优势在于收集填充材料非常方便和容易，处理地下采空区的速度较快，效果较为显著，在回填好地下采空区之后，回填的材料就能紧密地填满采空区。其缺陷在于回填地下采空区的作业难度非常大，所耗费的资金较多。
4.2 封闭金属矿山地下采空区
地下采空区周边的岩体应力若想完全集中，往往需要耗费较长的时间，量变是质变的必要前提，地下采空区周边岩体应力集中达到最大限度必须经过一个过程，在这个从量变到质变的过程中，地下采空区还是比较安全的。因此，必须在这段较短的时间之内，立即组织有关人员撤离该地区的居民和作业人员，确保人民群众的生命财产安全，同时对有关采矿作业区采取保护措施。只要安全地将该地区的居民和工作人员撤走后，哪怕地下采空区发生重大采矿事故，也不至于造成巨大的人员伤亡和经济损失。
4.3 崩落金属矿山地下采空区顶部岩体
对金属矿山地下采空区顶部岩体进行崩落处理，可以使崩落后的岩石直接填入采空区之内，而且还能形成一个缓冲层，这个缓冲层能够减轻大量岩体突然性脱落产生的巨大冲击力。自然崩落和人工崩落是对地下开采区进行崩落处理的常用方式。就自然崩落而言，如果岩石暴露过久或者面积过大，岩石就容易自然地崩落，总体上讲，岩体结构与地质结构都对岩体崩落有较大的影响，岩体也许会在预定时间之前就开始崩落。如果采空区周边的岩体结构十分稳定，难以自然崩落，就必须采用人工方式对其强制崩落，主要采用爆破方式，爆破的方式和爆破的部位都必须根据岩体的具体情况来选定，否则就会影响其效果，甚至加大地下采空区发生事故的隐患。
结束语
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。
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论文作者:郑振,张本乐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/28
标签：采空区论文; 矿山论文; 地下论文; 金属论文; 崩落论文; 矿石论文; 方法论文; 《基层建设》2019年第16期论文;