针对深井采矿工程中新技术的应用及实践要点分析

引言

深井采矿工程面临着极其复杂的地质与生产环境，对技术应用与实践提出了更高要求。近年来，随着智能监测、机械制冷、远程自动化等新技术不断发展，为应对深部开采挑战提供了新的解决方案。这些技术的科学应用不仅关乎矿山生产效率和经济效益，更是保障人员安全、实现可持续发展的核心所在。因此，系统分析新技术在深井条件下的应用特点及实施路径，对推动行业技术进步和工程实践优化具有重要的现实意义。

1 深井采矿工程的核心技术挑战

1.1 极端地质环境带来的安全控制难题

深井开采面临高地应力、高地温和高井深的“三高”极端环境。随着深度增加，岩体应力水平急剧升高，导致采场和巷道围岩稳定性急剧恶化，极易引发剧烈的岩爆、片帮和顶板冒落等动力灾害，对人员和设备构成直接致命威胁。同时，地温梯度导致井下工作面温度可超 40^∘C ，高温高湿环境严重危害作业人员健康，大幅降低劳动效率，并影响设备正常运行可靠性。此外，巨大的采空区和复杂的工程活动进一步扰动原岩应力场，使地压管理变得极其复杂和不可预测，传统支护体系趋于失效，安全风险呈指数级增长。

1.2 井筒提升与物料输送的效率与成本瓶颈

开采深度大幅增加对矿井提升系统提出了极限挑战。首先，传统钢丝绳提升方式在超深井中面临绳重自重过大、有效载重比下降、提升时间显著延长等一系列技术经济瓶颈，提升能力成为制约整个矿山生产能力的决定性环节。其次，深部开采导致矿石、废石及人员设备的垂直运输距离增长，能耗急剧攀升，使运输成本成为运营成本的主体。同时，漫长的输送路线也大幅增加了系统故障率，维护保障难度大，任何环节的中断都会导致整个生产链条停滞，生产组织与调度灵活性严重受限。

2 深井采矿工程中新技术的具体应用

2.1 智能岩层监测与预警系统

针对深部高地压引发的岩爆和冒落事故，智能岩层监测与预警系统是关键应用。该系统通过在采场和巷道关键部位密集布置微震传感器与应力应变计，实现对岩体内部微破裂与应力变化的二十四小时不间断采集。海量数据通过井下工业环网实时传输至地面数据中心，经由智能算法进行深度处理和综合分析，精准定位岩体内的高应力集中区和潜在破裂面。最终，系统能够对大规模岩体失稳事件进行提前数小时至数天的趋势性预测和分钟级的短临预警，为人员疏散与风险防控提供至关重要的决策依据，将灾害防治由被动应对转为主动预见。

2.2 高效机械制冷降温系统

高效机械制冷降温系统是应对深井高地温环境、保障安全生产的关键技术手段。该系统主要采用集中制冰与输冷相结合的方式，通过大型制冰机组在地面或井下适宜位置制备大量粒状或片状冰晶，随后借助风力或水力输送系统，经由保温管道将冰粒连续输送至深部高温工作面。在目标区域，冰粒在融化过程中大量吸收空气中的显热和潜热，实现快速、高效的降温与除湿。该方案有效克服了传统通风降温在超深井中效果有限的弊端，能够将采掘作业面温度稳定控制在规程要求的范围内，显著改善井下劳动条件，从根本上预防作业人员中暑、热衰竭等职业健康风险。同时，稳定的低温环境也保障了井下精密电气设备和液压机械系统的可靠运行，减少故障率，为深井矿山的安全、高效和连续生产提供了至关重要的环境保障。

2.3 远程遥控与自动化开采设备

为最大限度减少深井危险区域的人员暴露，远程遥控与自动化开采设备得到广泛应用。这套体系的核心包括无人驾驶的凿岩台车自动完成钻孔爆破作业，以及遥控操作的铲运机进行矿石装载与运输。操作人员无需进入高风险采场，只需在远离工作面的控制室或地表调度中心，通过高速低延迟网络传输的高清视频画面和设备数据，即可安全舒适地对井下设备进行精准操控。更进一步，部分设备可依托预设程序实现全自动化运行，自主完成循环作业任务。这不仅极大保障了人员安全，还能实现不间断生产，显著提升开采效率的整体稳定性。

3 新技术实践的核心要点

3.1 技术体系的协同整合与系统性规划

新技术的应用绝非孤立行为，而是一项复杂的系统工程。其成功实践的首要核心在于进行顶层设计，确保各项技术之间能够无缝协同与整合。例如，部署自动化采矿设备的前提是必须构建覆盖全域的可靠高速通信网络；智能预警系统的效能发挥依赖于传感器数据与生产调度系统的联动响应。缺乏统筹规划极易导致技术孤岛，使巨额投资的新技术无法发挥应有效益。因此，必须从矿山整体运营视角出发，将地质、采矿、机电、通信和信息技术进行一体化考量，制定分阶段、相互支撑的实施方案，确保技术子系统有机融合，形成整体解决方案。

3.2 极端工况下的可靠性与适应性保障

极端工况下的可靠性与适应性保障是深井采矿新技术成功应用的基石。深井环境的高温、高湿、高粉尘及剧烈地压活动对技术装备提出了近乎极端的可靠性要求。在选择和应用新技术时，必须将设备在恶劣条件下的长期稳定运行作为核心考量。设备设计与选型需优先考虑耐腐蚀材料、抗震结构和高效散热系统，从源头上保障其环境适应性。实践中必须建立远超地面标准的预防性维护体系和关键备件储备机制，因为深井设备故障维修难度大、时间长，单点故障可能导致整个生产系统陷入停滞。任何技术的应用都不能单纯追求技术参数的先进性，而必须确保其在特定恶劣环境下的适用性与鲁棒性。只有在保障可靠性的前提下，新技术才能真正发挥预期效益，为深井安全生产提供持续稳定的技术支持。

3.3 人才培养与组织管理模式的同步变革

新技术的实践必然伴随着对传统人力结构和生产管理模式的冲击。最先进的技术最终仍需由人来掌控和维护，因此人才培养与组织架构的调整是决定实践成败的隐形关键。操作人员需从体力劳动者转变为设备监控与维护者；管理人员需学会依据数据看板进行决策。必须建立前瞻性的培训机制，使员工队伍具备相应的机电、IT 和数据分析技能。同时，管理流程、安全规程、绩效考核制度也必须与技术应用深度适配，打破部门壁垒，形成鼓励创新、容忍试错的新型组织文化，从而真正释放新技术的全部潜力。

结束语

深井采矿新技术的应用是应对深部资源开发挑战的必然选择。通过智能化监测、高效制冷及远程自动化等技术的综合实践，显著提升了开采安全性与生产效率。未来，应继续强化技术协同创新，注重装备可靠性及人才培养，推动采矿系统向智能化、绿色化方向发展，为深部矿产资源的高效开发利用提供坚实保障。

参考文献

[1]苑正涛,许恒朋,刘路.针对深井采矿工程中新技术的应用及实践要点分析[J].世界有色金属,2024,(13):46-48.

[2]许恒朋,侯志林,刘路.深井连续推进跟随充填采矿技术[J].中国金属通报,2023,(12):16-18.

[3] 王志强. 采矿工程中采矿方法的创新探讨[J]. 当代化工研究,2021,(12):76-77.

[4] 赵 建 孝 . 采 矿 工 程 矿 方 法 的 实 践 探 索 [J]. 内 蒙 古 石 油 化工,2019,45(09):47-48.

[5] 李运乐. 浅析采矿工程中采矿方法的实践[J]. 世界有色金属,2019,(14):38+40.