地下矿山采矿方法范文

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中图分类号：TD43 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01

一、金属矿山地下采矿方法概况

地下采矿方法是自矿块内采出矿石所进行的采准、切割和回采工作的总称。采准工作掘进一系列巷道，为切割和回采工作创造条件；切割工作为回采工作形成自由面和落矿空间；回采工作自回采工作面采出矿石，包括落矿、出矿和地压管理三种作业。采矿方法是指如何安全、经济地采出矿块、矿房或矿柱内矿石的方法，包括矿块的采准切割、采空区处理、回采工作。

（一）空场采矿法

根据矿块或矿壁的结构不同与回采作业的特点，空场采矿法可分为房柱采矿法、阶段矿房采矿法、全面采矿法、留矿法等。空场采矿法特点：回采过程中，采空区始终是空着的，用主要暂留或永久残留的矿柱进行支撑，一般在矿石与围岩很稳固时采用。这种方法通常将矿块划分为矿房与矿柱，先采矿房，后采矿柱。采矿房时，形成的采空区一般先不做处理，这种采矿法要求围岩和矿石稳固。空场采矿法是属于结构简单的一种采矿方法，易于工人掌握，生产效率也较高，贫化小，成本低，实践技术也比较成熟，因而应用广泛。现阶段我国有色金属、黄金及化工矿山应用相当普遍。

（二）崩落采矿法

崩落围岩采矿方法的特点是随着矿石采出，采空区被有计划的用崩落矿体岩石来充填，采空区能够得到及时的控制和处理，在地表允许陷落、矿体围岩不稳固条件中使用较多。通过强制或自然崩落围岩充填采空区的方式来控制和管理地压，主要包括分层崩落法、分段崩落法、单层崩落法、阶段崩落法充填采矿法

（三）填充采矿法

矿石价值高、要求回收率高、充填料材方便、地表不允许陷落

和特殊复杂地质条件下的矿体，一般采用填充采矿法。在回采时，采空区依靠充填其内的充填料、支柱或充填料与支柱

相配合形成的人工支承体支承采空区。

二、金属矿山地下采矿方法选择系统的重要性

（一）地下采矿是人类获取地下资源的重要方式之一，采矿方法的选择又是地下采矿的核心，然而影响地下采矿方法选择的因素众多，不同的地质条件又有不同的要求，具有极大的模糊性和不确定性，不能够仅靠单一定量分析来确定。传统的采矿方法选择就是仅由单个影响因素或几个因素各自直观地评价而确定的，带有极大的经验成分，具有很大的局限性。

（二）地下采矿的发展趋势是不断简化采场结构，采用新的工艺技术和新设备，机械化开采，实现大型化、集约化生产，实现地下采矿的智能机器化开采，实现资源的最大回收利用。必须从系统研究的角度，将模糊数学、层次分析、神经网络和人工智能等方法相结合，设计出合理的采矿方法选择系统，选择出最佳的地下采矿方法，才能达到安全高效的目的，获得最好的效益。近年来计算机已成为实现矿山科学管理和工艺理论研究的重要手段，广泛用于模拟采矿生产工艺，优选采矿方法、工艺和设备，研究改进采场结构和控制出矿品位，以及监控采矿作业和进行计划管理、财务管理和材料管理等，为采矿方法的智能化选择提供了条件。计算机在矿山中的进一步开发应用必将导致采矿技术的更大发展。

采矿是一个极其复杂的系统问题，采矿设计和安全管理具有众多的不确定性、模糊性和知识不完备性。因此，用模糊数学、层次分析构建金属矿山地下采矿方法选择系统，对采矿工程进行定量分析与定性描述，基于系统工程的观点与方法进行采矿问题的研究是采矿科学的发展方向。对采矿方法选择系统分析的综合集成；并通过集成系统的计算机人机对话功能，动态地实现采矿方法设计与的系统分析，建立复杂采矿条件下采矿方法选择系统。

三、金属矿山地下采矿方法选择系统应用

首先，从系统的层次结构出发，根据目前金属矿山地下采矿方法的现状，建立其完善的采矿方法知识库。其次，根据模糊数学的原理建立了推理机，根据模糊数学的原理进行采矿方法选择，模糊数学法主要用于采矿方法选择和采矿方法的技术经济指标预测。模糊数学选择采矿方法时，主要是将与目标矿山的地质技术条件与候选采矿方法相比较，并且计算出与候选采矿方法所要求的地质技术条件之间的模糊相似程度，选择条件最近似的作为目标矿山上的采矿方法。运用模糊数学选择采矿方法时，综合考虑了各种因素，更加的客观科学。但是隶属函数的构造方法不同，权重矩阵就有一定的差距，初选采矿方法时，首先对各种影响采矿方法选择的指标进行模糊量化，并且建立出相应的模糊评判矩阵，选出较好的几种方案。对初选出的方案进行终选时，采用了模糊综合评判的方法，对每个方案的技术经济指标进行分析比较，在建立出评判矩阵和权重矩阵的基础上选出最优方案。最后，利用VB开发人机界面友好的金属地下采矿方法选择系统，降低了研发的难度，提高了研发效率，加快了数据的处理，提供了全面高效的辅助支持。将定性分析与定量分析相结合，运用了多学科知识对采矿方法进行选择，达到金属矿山地下采矿方法选择的智能化。对地下采矿的科技发展起到完善和积极推动作用。价值工程法在采矿方法选择中采用价值工程法主要考虑的是资金的时间价值，主要根据技术经济指标的对比进行方案选择。

四、结语

现代科技进步与采矿科学的发展相结合，是采矿业向前迈出的一大步。对于金属矿山地下开采方法的正确选择，是迅速提高矿山技术管理水平，实现矿山设计优化的关键环节。对采矿业安全快速发展有着重要的现实意义。

参考文献：

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中图分类号：F407.4

中图分类号：

随着矿山开采业技术的不断进步，国际与国内进行金属矿山地下开采的工艺技术也有着新的突破与发展，不断向着开采效率高、机械化程度高和回采率高的程度发展，在矿产开采现场的综合生产能力以及劳动生产率都出现了较大幅度的提升，贫化指标与损失指标都出现了较大幅度的减小，为了在金属矿山地下开采采矿中选择最为合适的采矿方法，制定出最为合适的工艺流程，本文中对近年来我国金属矿山地下开采采用的主要采矿方法进行了分析研究。

一、常见金属矿山地下开采采矿方法

采矿方法指的是如何通过安全、经济的手段把位于矿块、矿柱以及矿房内的矿石开采出来的方法，主要包括对矿块进行的采准切割、矿石的回采以及对采空区的处理等多个方面的工作。

依照在对矿石进行回采过程中对采场进行管理的方法的差异，金属与非金属矿山的地下开采方法基本有以下几种类型。

1. 空场采矿法。这种采矿方法的主要特点就是在进行回采的过程当中，对采空区采用暂时留存或者是永久留存的矿柱进行技术性的支撑加固，采空区始终处于一种空着的状态。根据矿壁与矿块表现出来的实际结构差异以及进行回采作业的工作特点，该采矿法又能够划分成全面采矿方法、阶段性矿房采矿方法以及房柱采矿方法。

2. 崩落采矿法。这种采矿方法是通过崩落围岩的办法来使地压管理得到实现的采矿方法，也就是在崩落矿石的过程中，通过强制或者是自然的方式把围岩崩落以用来填充采空区域，通过这种方法来实现对地压的管理与控制。该采矿方法的特点就是在矿石陆续采出之后，通过有计划、有步骤的方式利用崩落的矿体中存在的上下盘岩石以及覆盖岩层来对采空区进行合理的填充，通过这种方法及时地实现对采空区地压的控制，妥善地处理好采空区，通常情况下是在矿体围岩处于一种不稳定的状态、地表情况可以承受陷落的情况下采用该种采矿方法。具体的方法包括单层、分层、分段以及阶段性崩落法。

3. 留矿采矿法。这种采矿方法是把采下的很大一部分矿石暂时留存在矿房中，采矿工人以矿石堆为作业地点进行工作，主要的开采对象是矿石及其围岩都比较稳定的中厚与急倾斜薄矿体。该采矿方法的特点就是在进行回采的过程当中，在采空区的位置暂时放置一些开采出来的矿石，借助这些矿石配合采空区的矿柱对采空区形成支撑作用，通常是在矿石条件比较稳定，不容易出现氧化、自燃以及粘连现象，且矿体的围岩情况比较稳定的情况下采用。

4.充填采矿法。这种采矿方法是在回采工作面逐步进行推进的过程中，通过填充料对矿体采空区域进行填充的一种采矿方法。它的主要特点是进行回采的过程中，矿体采空区域依靠其内部填充的充填材料、支柱以及两者配合而出现的人工支撑体对采空区进行支撑。这种采矿方法通常应用于开发具有较高价值矿石、具有较高回收率要求的矿石、能够较方便的获取充填料、地表不能够出现陷落情况以及地质情况较为复杂特殊的矿体。

从具体的统计数据来看，目前铁矿山地下开采主要仍把崩落采矿法作为主要的采矿方法，有色金属与黄金矿体的地下开采则以充填采矿法以及空场采矿法作为主要方法。

二、对采矿方法以及技术产生影响的主要因素

对采矿方法的合理选择指的是能够根据实际的地质条件，提高对矿山开采工作进行安全管理的力度，尽量降低人员伤亡事故的出现。要根据实际情况合理的选择合适的采矿方法，制定出适合当前的工艺流程，要做到这些，必要依据当前开采矿体的具体规模、价值以及赋存的具体条件来进行详细的研究，从而系统的掌握矿山地下开采的具体技术条件。

1. 金属矿山工程地质条件以及矿石的物理力学特征

金属矿山工程地质条件以及矿石的物理力学特征能够较为完整的反映出矿石岩体整体的稳定性。它能够对采矿现场的构成要素以及地压管理中包含的重要元素产生直接的影响，对采矿方案的确定以及采矿工艺的确定发挥非常重要的作用。

具体的工程地质条件主要有矿山岩体的结构、具体的岩性分布情况、破碎带的位置、断层情况、节理情况、裂隙的分布情况以及地下水的情况等等。矿体的物理力学特征主要有容重情况、实际抗拉强度值、实际抗剪强度值、空隙程度、产生声波的实际传播速度、单轴与三轴的具体抗压强度以及强度条件等等。

2. 地应力状态

这里提到的地应力指的是导致地下采矿结构以及采矿岩体出现变形以及被破坏的最为根本的一种作用力。可以说，只要在掌握了金属矿山开采工程地区的具体地应力情况之后，才能够对矿山区域整体的分布有完整的认识，确定出适合当前工程条件的矿山开采方法，通过技术观测，确定出金属矿山采场以及巷道的最合理的断面形状与尺寸、矿体开挖的具体步骤、进行支护的具体形式、支护结构的具体参数以及形成支护时间等等，在确保围岩具有稳定性的前提下，极可能多的提高矿石的开采量，增加矿山开采的经济效益与收益。例如根据物理学上的弹性力学理论，矿山采场与巷道的最为理想的形状是由四周应力集中在一起形成的一种现象，最合理的断面形状呈现为椭圆，并且该椭圆形在位于垂直与水平两个方向上的两个半轴具有的长度的比值应该等同于断面水平方向的应力与垂直方向的应力的比值。在这种条件下，矿体的采场及巷道周边位置处于一种均匀等压力的状况之下，可以说这是最为稳定的一种受力状态。此外，在确定出矿体采场以及巷道具体的走向之后，同样要考虑地应力最好的走向应该同最大主应力所处的方向相平行。此外，在实际的采矿工作中，采场及巷道具体走向以及断面具体形状的选择仍要与工程需求相结合，并综合考虑经济性以及其他方面的条件。

3. 矿体的具体种类与质量

金属矿的种类主要有三种，第一种黑色金属矿，主要代表有铁矿等；第二种是有色金属矿，主要代表有铜、铅、锌、钨、钼、铝、镍等；第三种是贵金属矿（主要代表有金、银等）与铀矿。因为铁矿的价值相对比较低，通常情况下只能选择露天开采的方法，即便因为矿体埋藏过深需要进行地下开采，这时候也只能采取空场采矿法或崩落采矿法。如果通过胶结充填法进行铁矿的开采，那么所产生充填与回采成本可能比矿石自身的价值还要高，从经济角度来讲是不可行的。相反，在进行有色金属矿山以及贵重金属矿山的开采工作时，则很多采用了充填开采法，通过这种采矿方法才能尽可能的降低矿石的贫化率与损失率，这主要是因为有色金属矿与贵重金属矿自身所具备的价值已经远远超过了进行充填的成本。此外，还要看金属矿石的质量，不仅要看矿石品位的高低，还要看矿石杂质的数量。

4. 矿体赋存的环境与状况

这里所提到的矿体的赋存环境指的是矿体同围岩的具体接触情况、稳定情况与具体的埋藏深度。

金属矿体的埋藏深度同矿体具体的赋存条件有着非常巨大的关系，通常情况下，在矿体埋藏深度不断增加的情况下，矿体与围岩的破碎程度会越来越严重，同样，其具有的稳定性也会不断降低，再加上越深的位置地应力越大、温度越高，工作面以及通风条件都在不断的恶化，导致了开采困难程度出现了很大的提高。这些实际情况全部对处于较深位置开采设计的通风降温、减小生产的成本以及控制地压等各个方面提出了更为严峻的要求。

矿体的具体赋存情况有矿体的具体厚度与倾向。可以说，厚度和倾向不相同的矿体选择的开采方法以及布置的采场都是有差异的。例如针对厚底很小的矿脉，进行采矿方法选择时要尤其关注矿石方面的变化情况。而针对厚度中上的矿体，进行采矿方法的选择时要保证能够提升矿石开采的力度与矿厂的实际生产能力，并使机械化作业方便展开。金属矿体的厚度存在差别，进行采场布置方式的选择时同样存在差异，通常情况下，针对厚底较低的矿体，采场一般沿着矿体的走向方向进行布置，而针对厚度较大的矿体，进行采场布置时一般垂直走向方向进行布置，这是由于厚矿体的最大应力通常是一种垂直走向，所以采场进行垂直方向的布置，这样就保证了采场长轴所呈现的方向同最大应力所呈现的方向是相同的，这样有利于矿体采场的稳定。

5. 矿山地下开采的技术条件与经济指标

（1） 矿山地下开采的技术条件

首先，环境条件，例如地表能不能允许塌陷情况出现，如果允许塌陷，那么就可以采取崩落采矿法；如果不允许塌陷，那么就可以采取充填采矿法或空场采矿法。矿体开采的具体技术装备条件以及材料的供应情况会对采矿方法的整个过程产生直接的制约作用，进而对采矿工艺具体实施过程产生影响，影响矿石开采设计优化目标的顺利实现。所以金属矿山的开采设计当中需要根据具体的技术条件与材料实际供应状况做出最为合理的矿体采矿方案。最后，技术管理的具体水平条件。当前技术管理的实际水平能不能符合采矿方法规定的技术管理的具体水平对能不能达到矿体采矿方法中所列出的目标有着非常大的关系。例如针对规模中小型的矿山、地方性的矿山，进行开采方法的选择时应注重选择技术上简单，能方便工人掌握，以及方便管理的矿体开采方法。长时间的时间证明：要做好一个金属矿山，不但要靠技术，也要靠管理，两者都很重要，缺一不可。因此，努力提升当前矿山开采的技术管理水平，毫无疑问的已经成为了实现金属矿山进行设计优化的最为关键的一个环节。

（2）经济指标

矿山开采的经济指标主要有：采场的实际生产能力，金属矿石的贫化率与损失率，采矿工人及矿区机械设备的劳动生产率，材料的消耗以及矿石的具体成本。经济指标的差异将决定矿体开采方法与工艺的差异。

总结：

在矿山开采业技术不断进步的过程中，国际与国内进行金属矿山地下开采的工艺技术也有着新的突破与发展，不断向着开采效率高、机械化程度高和回采率高的程度发展，在矿产开采现场的综合生产能力以及劳动生产率都出现了较大幅度的提升，贫化指标与损失指标都出现了较大幅度的减小。本文介绍了四种我国金属矿山常用的地下采矿方法：空场采矿法、崩落采矿法、留矿采矿法、充填采矿法，并重点从金属矿体的整体规模、价值、赋存的具体条件与状况等几个方面来进行分析，希望对大家有所帮助。

参考文献：

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[2] 张成良；侯克鹏；李克钢；；硐室爆破法处理采空区的应用实践[J]；工程爆破；2008年04期

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目前，国内外地下矿山采矿技术的发展往往体现在该企业采用各种采矿方法的比重和回采工艺，从而使得采场生产能力和劳动生产率有了较大的提高，为企业带来了可观的经济效益。然而，随着地下矿山开采新技术、新方法的不断涌现，新的问题也日益突出，因为，开采技术往往都会存在某些不足或将要面临某些问题。因此，相关矿山企业必须深入探讨地下矿山开采技术，详细分析其所面临的问题，并找出相应的解决策略，为最终提高我国地下矿山开采技术水平提供可靠保障。

1.地下矿山开采技术分析

1.1地下矿山无废开采技术

地下矿山无废开采技术是近些年才发展起来的，但是很快就得到推广与应用，因为改技术符合国家产业政策和发展方向。此外。地下矿山无废开采技术不仅可以充分利用矿产资源，为企业创造更多的经济效益，而且可以避免废弃物对自然环境造成污染和危害，是今后矿山开采技术发展的首选。该技术主要包括：高浓度尾矿料的制备与输送技术、全尾矿充填技术等。目前，地下矿山无废开采技术在俄罗斯、美国、德国、印度、加拿大等国家得以广泛应用。

1.2崩落采矿技术

1.2.1自然崩落法

自然崩落法在地下矿山开采中应用较广泛，其优点在于采矿成本低、生产能力大、开采速度快等，尤其是对于那些矿化均匀、矿体厚大，并且容易于自然崩落的低品位矿床开采，特别适用。自然崩落法的应用原理是，在通过在地下矿山中破坏矿块内的应力平衡，使得矿块大面积拉底后，进而引起应力不均匀分布或应力集中，形成新的自然平衡拱，拱内矿石因受重力作用而周期性冒落，最终达到矿山开采的目的。

1.2.2无底柱分段崩落法

无底柱分段崩落法是近些年才在我国应用的，至于如何加大和优化结构参数的问题仍然是阻碍该方法在我国进一步推广的主要因素。其中，结构参数优化的目的就是为了增大进路间距，从而极大地减少采掘工程量。由于增大进路间距可操作性强，易于实现，目前在我国的桃冲、程潮、板石沟以及北铭河等矿山都应用了该技术，并呈现出诱人的应用前景。特别是那些低贫化放矿或无贫化放矿工序，为了保持矿石界面的完整性，正常情况下在放矿过程中当矿岩界面正常到达出矿口时便停止放出，从而最大程度地减少矿岩的混杂性，提高矿岩的纯度。随着无底柱分段崩落技术的应用，能够极大地减少岩石混入，降低贫化，并将为相关企业带来巨大的经济效益。

1.3承压开采技术

承压开采是在有效保护地下水环境前提下的开采技术，并且开采效率也比较高。随着矿井开采速度、开采深度、开采规模进一步加大，一些矿区来自底部的灰岩裂隙岩溶高承压水的威胁E1趋严重，对接下来矿区的开采造成一定的难度，底板岩层在采动的影响下的破坏程度也日趋加剧承压开采技术能够很好地克服以上问题。承压开采技术指的是在不疏降地下水位的情况下，回采工作面底板含水层有较高的承压水作用时，通过底板封堵、加固等手段来从而防止水害事故的发生，确保开采工作的顺利、有效进行。一般情况下，承压开采的三种途径：合理选择开采区域、当留设防水（砂）矿（岩）柱、取合理的采矿方法和工程措施。

2.地下矿山开采技术所面临的问题

2.1开采成本增加，开采难度增大

随着矿山开采项目的不断增多，我国矿产资源日益枯竭，后期剩余储量一般位于矿床的底部及边缘地带，开采难度不断加大，从而无形中使得相关矿山企业增加了开采成本。因为，深部矿床受地压影响大，同时，矿体埋藏较深，现有技术条件难以开采，矿石及围岩软弱破碎，提升运输环节较多，矿体分散，矿体倾角厚度变化大，矿床边缘的矿体夹层多，从而使得采矿工程位置不断下移。最终将会出现新采区不断开拓，而原有的老采区不能及时密闭的现象，使得整个地下采矿活动范围越来越大，通风越来越困难，采矿生产受到制约，矿井涌水量不断增加，采矿难度越来越大，开采成本不断增加。

2.2可开采资源储备不足

依照现有的开采速度，我国的地下矿产资源将会越来越少，并在未来数十年枯竭，使得矿山开采面临着一些列生产危机。随着我国经济社会的快速发展，对能源的需求也在El益增多，现有的资源储备难以满足其基本需求，进而转向国外进口，将会增加我国能源风险。

2.3开采量下降，开采人员富余

随着矿山开采行业的不断发展，以往的开采模式将会发生改变，矿体将会向着深部及边缘地带集中，使得矿山开采的范围不断缩小，矿体变小变薄，采矿作业点越来越集中，矿产资源年产量也会逐年降低。最终，矿山生产所需的相关技术人员量不断下降，使得以往的人员出现大量失业，人员闲置和人员过剩的现实，这样，将会带来一系列社会问题，不利于我国社会主义和谐社会的建设。

3.地下矿山采矿技术的发展趋势

3.1矿设备大型化、高效化、自动化

随着科学技术的不断发展，地下矿山采矿技术也在不断转型，其开采设备将会出现大型化、高效化和自动化发展。各国将会加大科研投入经费，研制高效率大孔穿爆设备、井巷钻进机械、振动出矿和连续采矿及与之配套的辅助机械、中深孔全液压凿岩机具以及铲运机为主体的装运设备等，逐步实现高效化、无轨化、半自动化和自动化，以便于更好地满足当今社会发展的需求。同时，还需要研制出可自动清除车厢内粘结物的高效连续式装载的采矿激光测位装置，实现微机控制的凿岩台车等。

3.2地下残留矿新工艺的发展

在地下矿山开采中，采矿工艺是提高开采效率和确保采矿质量的必要条件，对于矿山开采具有重要的作用。在今后的发展中，人们将围绕提高采矿生产能力这个主目标，重点研究地下残留矿新工艺技术。因为，随着民采企业和非常采矿现象不断增多，无序开采的情况相当严重，不仅抢占大量的国家矿产资源，还造成浪费严重，遗留了大量的残留矿体。然而，该类矿床在开采过程中存在采矿方法、地压灾害、巷道维护、岩层控制、采空区处理等技术问题，需要通过系统的研究加以解决，通过加大对地下残留矿新工艺的研究，充分回收有限的矿产资源，对我国地下矿山行业的良性发展具有重要意义。

【参考文献】

[1]李红零，吴仲雄.我国金属矿开采技术发展趋势[J].有色金属（矿山部分），2009（01）.

[2]刘春波，孙光华，李富平.我国地下矿山采矿技术发展及趋势[J].河北理工大学学报（自然科学版），2009（02）.

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1引言

采程是一个综合性的工程，其开境特别复杂，地下矿山深采表现的尤为突出。近几年来，伴随我济持续高定发展，能求旺盛，煤量大幅加。这使得矿采延度加快，开进一加大。伴随矿采深度的增加，直致矿山地的升高温高，同时难以避运提、排水、支风、充填等系统的带战。

2地下矿山深部开采带来的问题

（1）地下矿部开采过中，高力带来的动害问题主要表爆和巷稳变形破坏，其关术在于岩制问题。根据地分律及矿山地山深部开采时岩学性质试以看出：伴随开度的增加，原力的垂量的增大度的增大成比，同时矿度指标伴采深度的增加有下趋势，故而造成地下矿山深部开采过程中，巷形破坏现象加剧、矿稳现象增多、岩变性质增强。

岩动是最直接、最剧质动力灾害，是地下矿山深部开采时一个比出的灾问题，严肋、作员和设全，目前全球范围内有50多个国家和地区做爆活动录，其多发非和印山地下矿山深部开采中。记的第一次爆就发生在印尔金矿。在南矿的开程中，伴下矿山深部开采行，爆活度和频著增加，从十八世纪初的十起到十八世纪中期的近三百起，造成了百余人丧生和几千个工失。从各个国家和地区的统据看，岩生的强频度伴随地下矿山开采深度的增加而增加。

近年来，伴随开采深度的增加，岩度和强度明大，虽尚未造员伤亡，但其己成为矿山地下矿山深部开采的重全问题。统料可以看出：岩发生于强、厚度大、埋的完岩中，主要影响因层的地质结构和岩性，伴随地下矿山深部开采的进入，岩频度、强度及规呈升高势。

与浅采不同，地下矿山深部开采时不仅自力随深加而增大，而且深部岩构面一般较浅部育，导致构力的作用十著，致使巷岩应力过大，同烈的采矿扰致采动影围内的巷力近十倍于原力，由于以上因个或共同作用，造成巷护结构的大面形和破坏，严响了矿山生井巷开拓工行。

从钻孔实验的观测数据研究可以看出，正常的地温梯度一般大约为0.02-0.03℃/m。经在矿山实地调合分析发现，导致地下矿山深部开程中井下温度升素有许多，主要是由于岩内热水、矿化、机备、空气压人体等热热或散热造成。所以说地山深部开采条件下，井下作业常会出现高十度的高境。

深井高环境对人的生响很大，易使井下工意力分散，劳动生低下，进而导致工故升高，矿山生率大幅下降。长时间的高环境不仅恶矿的作业环境，而且易导致发生热挛、热疲射病等热业病。所以说，热业病威胁将是地下矿山深部开采面临的又一严重问题。从一些国内外的统料可以看出，当井度超过27 ℃以后，温升高1℃，工故发生率升高8-20%，劳产率下降9-15%，如对日本10个矿害事故的调查显示：工温度在30-37℃的事生率较30℃以度高10万倍倍；当井温超5℃时，将使工法工作，直接威人的生全。有研究者将高、水、火、瓦为矿井四大灾害。

伴随开度的增加，矿提、排水、充填、供水、通温、压风、通明等系统的复度随之升高，将会对深部矿山开采的生力产生较大的影响，一方面伴井的延伸，运率必然有低，其次各个系设运行以及管用升高，将对矿山的经济效生消极的影响。通水、供风、充高水压约，对工设所需的材料材质（各管压能力、钢的提升性能）有了更高的要求。

3地下矿山深部开采的安全措施

（1）统筹规划，合理开采

对地下矿山深部开采统划，合采，尽可能防止采柱应力叠成的应高。巷置在稳层内；巷向尽可能与本区最大力方向一致，减小力对巷道的作用；避免开的支承压烈作用，将巷置在已采的采下；采取上部煤层预采，跨巷回采等方法，避上部开留煤响，且与煤沿保持一距离；避免相之间的相互影响；合理开序以避免采邻的区段时进行等。研究快速有部高应压技术，对于防于局部应中而引起稳和动力灾害具有实际意义。

（2）充分了解，因地制宜

加强深质工作，充分了杂多变的煤岩征、瓦、水等灾布，断间结构、围定状态及与井程之间的相系，从而为采效方案或技径提础条件。

改进围制技术，限岩变坏。围岩支式分为被护和主护，被动支护是限岩的变形破护控制已经松动破石，主护是以围岩的，利用围撑能力控岩变形破坏。深部围进几小就有可能为碎裂体或松体，支象是破的剪胀变形围岩。试以看出，岩值强度和残度对围感，较小的围以较大地提岩的强度。所以说，在采用主动方式，提网索支统的强度和改善性，可能取得较护效果，地良地段复合支果可能会更好，应宜。

（3）加深研究，技术治理

加强深害治理技究，在进行通温和局下制冷技究与应时，开辟新的思究可行的技术途径，变热热能用，变利。另外，采科技成果，研济高效且环好的矿井降术材料，是保部采矿顺展的技术方法。对于深斯问题，今向必然是治发利用相结合，将煤发与煤层开发等重要的位究。对于地下矿山深部开采的动象，应进一究其发件、特律，建立符矿山深部开采实测预报理论以治措施。

4结论

煤矿地下矿山深部开临的一系题将是我前和今后煤全生产大问题，必须未缪，加大科新的力度，以期解技术难题，采术装备，降低和下矿山深部开采带险，实现深部煤全、高本开采。

参考文献

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智能化

一、前言

从世界范围来看，瑞典的基律纳铁矿和加拿大国际镍公司的矿山是两个依靠采矿装备进步来提高采矿效率和促进矿山稳步发展的典型代表。以基律纳铁矿为例，尽管长期开采使得该矿的开采条件逐渐变差，但其年生产能力一直维持在千万吨以上，其中虽有管理水平的因素，但装备和采矿技术的进步是最基本和最重要的因素。在1983年，基律纳铁矿分段崩落法的分段高度为12m，使用阿特拉斯-科普柯(Atllas Copco)公司钻孔直径57mm的Simba 323型风动凿岩台车钻孔、8t斗容的Cat980型柴油装载机装载。目前分段崩落高度己增加到30m，钻孔主要用重型液压凿岩机或潜孔液压钻机，钻孔直径115mm，85％的矿量采用斗容为15～25f的电动装载机装载，装载作业也由每周5个工作日改为7天，有些采区还采用夜班工作制。在我国，凡口铅锌矿和金川公司是两个依靠装备进步、改进采矿技术与工艺来提高生产效率的典型地下金属矿山。

近30年来，地下矿山依靠装备进步，使生产效率提高了3～5倍或更高。目前，人们又在努力研制和开发适合连续开采的采矿装备，以期进一步提高采矿效率。在露天矿，依靠装备进步改进生产工艺、提高经济效益、扩大开采边界的效果更为明显。

纵观采矿技术的发展，可以看到矿山机械的革新是源动力，因此大力发展矿山机械设备是目前国内矿山生产规模化发展的重要保障。本文从矿山机械设备发展趋势入手，重点分析矿山机械大型化和智能化的意义，对国内矿山机械发展进行探讨。

三、矿山机械大型化发展趋势

近20多年来，采矿设备大型化的趋势十分明显，特别是没有作业空间限制的露天矿设备，工作质量达数百上千吨、乃至数千吨的设备种类繁多。例如P&H 5700XPA型电铲的工作重量达1500多吨，最大电机功率近4000kW；RH400型液压挖掘机的工作重量达800吨，柴油机功率2500kW；L－1800轮式装载机的工作重量217吨，柴油机功率近1492kw；Cat797型矿用汽车的工作重量达558吨(满载)，功率2404kW：T282型矿用汽车的工作重量为528吨(满载)，功率2000kW；而小时生产能力为10000吨的大型可移动(或全移动)破碎站的重量达2000吨以上，配备动力2000多kW。

与此同时，地下矿采矿设备也悄然变得越来越大。例如，在20世纪80年代，常用铲运机的装载质量一般为6～10t，斗容0.4～1.0m3、装载质量1～2t的铲运机也在一些矿山得到应用；而现在大型地下矿常用铲运机的装载质量一般为15～20f，装载质量25f的Toro 2500型铲运机、Bison电动铲运机及更大的Toro2500E型铲运机也在矿山获得实际应用。常用井下运输汽车的基本吨位已从20～30t提高到50f，最近Tamrock公司又推出了Super系列井下运输汽车，其中的Super 0012H型载重可达100～120f。钻孔深度可达60m以上的Simba W469型凿岩台车，已使得基律纳铁矿分段崩落法的分段高度从12m提高到近30m。

矿山主要机械作为引领采矿技术革新的主要力量，其发展趋势分析具有重要意义：

1　钻孔设备

目前，由长沙矿山研究院与衡阳有色冶金机械总厂研制的YZ-55型牙轮钻机，其钻孔孔径为280～380mm，在结构参数和技术性能方面已经赶超美国60RⅢ型牙轮钻机。由宣化采掘机械厂和长沙矿山研究院研制的SC－165E型和CBH一10型潜孔钻机，已将气压提高到1.6～1.8Mpa，并实现自动作业、故障自诊断、误动作保护及远程监控管理。从矿山钻孔设备设计研发阶段来说，国内技术已经基本能够与国际先进水平接轨。

从国内矿山企业运用矿山机械设备的现状来看，大多数露天矿山已基本实现潜孔钻穿孔进行中深孔爆破和机械铲装等机械化采矿，但地下矿山特别是矿体赋存较薄的矿山仍主要采用手风钻进行浅孔留矿开采方式。无论从我国露天开采还是地下开采钻孔设备的现状来看，仍然和先进水平有所差距，这种差距更多的是来自于国内矿山未使用与之相匹配的更为先进的采矿方法。

可以说矿山钻孔设备的发展应该向着机械设备大型化、自动化和精度化的趋势逐步发展，并逐步使用与之相匹配的采矿方法。

2　装运设备

矿山装运设备包括铲装和运输设备，露天开采和地下开采的装运设备从发展对比来看，露天矿山装运设备的更新与发展取得了更为长足的进步，地下矿山主要是受限于地下运输巷道的尺寸大小和囤岩岩性等。

从大型露天矿装运设备研发看来，太重集团成功地研制出了WK-55型矿用机械正铲，斗容为55m3；由北方重汽公司研制的MT5500型电动轮矿用卡车，额定载重量为326t。但此类装运仅在国内特大型露天矿山有可能见到，中小型露天矿山仍采用4-10m3的电铲和20-50t的自卸矿车。

铲运机、井下自卸汽车和电机车(柴油机车)是地下开采主要的装运设备，目前国内许多地下矿山仍采用有轨运输，在一定程度上限制了运输效率。在采矿业发达的国家，如瑞典、加拿大、美国、德国、芬兰等，地下矿山已广泛推广应用无轨化采矿技术。这些国家使用铲运机、井下矿用自卸汽车等井下无轨运输设备的出矿量已占总出矿量的80％～85％。一般来说，日产1000～3000t的地下矿采用20～35t矿用汽车，日产15000～40000t则采用45～60t的汽车，20t以下的井下矿用自卸汽车则很少采用。

地下无轨运输方式的优势现已逐步吸引了绝大多数国内矿山企业(特别是大中型矿山企业)的目光，可以说无轨运输会逐步取代有轨运输成为国内地下矿山运输方式的主流，同时与之相适应的大型井下装运设备也呼之欲出。四、矿山机械设备智能化发展趋势

在“数字化”、“智能化”己成为知识经济重要标志的21世纪，在采矿设备向着大型化发展的同时，随着卫星无线通讯技术和微电子技术的飞速发展，采矿设备在开发和应用方面也逐步开始了自动化和智能化的进程。可以说，目前采矿设备的自动化和智能化已经取得了实质性的进步，无论在露天矿还是在地下矿，无人驾

驶程式化控制和集中控制的采矿设备，已经进入实际研发与应用阶段。在今后的20年里，完善的自动化和信息技术将会在采矿设备得到更广泛的应用，也将会在一定程度上改变采矿方法和提高采矿技术水平。

信息、定位、通讯和自动化技术的迅速发展和应用，深刻地影响和改变着传统的采矿工艺，无人工作面、遥控采矿甚至是无人矿井等已在瑞典、加拿大、美国、澳大利亚等矿业发达国成为现实。加拿大INCO公司通过地下通讯、地下定位与导航、信息快速处理及过程监控系统，实现了对地下开采装备乃至整个矿山开采系统的遥控操作。在当前自动化程度最高的加拿大国际镍公司斯托比矿，除固定设备已实现自动化外，铲运机、凿岩台车、井下汽车全部实现了无人驾驶，工人只需在地面遥控这些设备，就可以保证采矿工作顺利进行。我国也正在朝这方面发展，自动化调度系统、采矿设备的自动化控制、智能化全球定位系统等现代技术也已在一些矿山得到推广应用，并取得了很好效果。但总体水平同国外发达国家相比，差距还很大。

学习国外先进经验，努力实现我国采矿工艺与采矿设备智能化，提高矿山安全生产度和劳动效率。首先，加快建立矿山设备智能化体系，结合运用网络、相关软件、矿山数据和模型及调度优化和全球卫星定位系统(GPS)技术，构成了矿山生产智能化采矿系统；其次，逐步发展智能采矿机器人系统技术，使采矿机器人进行开采过程的联合作业，形成矿山开采作业完整体系。