浅论金属矿山采矿技术及其工艺发展的趋势

摘要：金属矿产资源是人类生存和发展的基础，其合理开发利用关系到人类社会的可持续发展。随着全球人口的不断增长和经济技术的快速发展，对金属矿产资源的需求日益增大。然而，资源紧缺、粗放利用、环境污染和生态破坏已成为制约我国经济社会可持续发展的瓶颈。因此，革新金属矿山采矿技术及其工艺，提高资源利用率，降低环境破坏，成为当前矿业发展的重要课题。

关键词：金属矿山；采矿技术；工艺发展趋势

1 金属矿山采矿技术的重要性

首先，采矿技术是矿山开发的核心环节，直接影响着矿山开发的效率、成本、安全和环境效益。先进的采矿技术能够提高矿石开采的回收率，减少资源浪费，同时降低开采成本，提升矿山企业的经济效益。

其次，采矿技术在矿山安全管理中起着至关重要的作用。通过应用先进的采矿技术，可以有效提高矿山安全生产水平，减少事故发生率。例如，安全监测预警系统利用传感器、监控系统等技术，实时监测矿山安全状况，及时预警安全风险，从而保障矿工的生命安全。

再者，采矿技术在矿山环境保护中也具有不可忽视的作用。传统的采矿方法往往会导致环境污染，如水体污染、土壤侵蚀等。而现代采矿技术则注重减少粉尘、废水、废气排放，降低对环境的影响。同时，采矿废弃物的处理和再利用技术也能够修复受污染的环境，实现资源的循环利用。

此外，采矿技术还是推动矿业行业技术创新和科学研究进步的重要动力。随着科技的不断发展，新的采矿技术不断涌现，如自动化采矿、智能化管理等，这些技术的应用不仅提高了采矿效率，还推动了矿业行业的整体技术进步。

2 常用的金属矿山采矿技术

2.1 空场采矿法

在回采过程中，将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，再采矿柱。应用空场采矿法的基本条件是矿石和围岩稳固，采空区在一定时间内允许有较大的暴露面积。空场采矿法具体又可分为：

（1）全面采矿法：适用于薄和中厚的围岩和矿石均稳固的缓倾斜矿体中，工作面沿矿体走向或倾向全面推进，在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿留下，呈不规则的矿柱以维护采空区。

（2）房柱采矿法：用于开采水平或倾斜的矿体，在矿块或采空区矿房和矿柱交替而置，回采矿房时，留连续的或间断的规则矿柱，以维护顶块岩石。它比全面采矿法适用范围广，不仅能回采薄矿体，而且可以回采厚和极厚矿体。

（3）留矿采矿法：工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上作业，自下而上分层回采，每次采下的矿石靠自重放出三分之一左右，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台。矿房全部回采后，暂留在矿房中的矿石再行大量放出。这种采矿方法适用于开采矿石和围岩稳固、矿石无自燃性，破碎后易再行结块的急倾斜矿床。

（4）分阶段矿房法：按矿块的垂直方向，再划分为若干分段，在每个分段水平布置矿房和矿柱，中分段采下的矿石分别从各分段的出矿巷道运出。

（5）阶段矿房法：用深孔回采矿房的空场采矿法，根据落矿方式的不同又可分为水平深孔阶段矿房法和垂直深孔阶段矿房法。

2.2 崩落采矿法

以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法，即随着矿石崩落，强制或自然崩落围岩充填采空区，以控制和管理地压。崩落采矿法具体又可分为：

（1）单层崩落法：主要用来开采顶板岩石不稳固、厚度一般小于3m的缓倾斜矿层。

（2）分层崩落法：按分层由上向下回采矿块，每个分层矿石采出之后，上面覆盖的崩落岩石下移充填采矿区。

（3）有底柱分段崩落法：也称有底部结构的分段崩落法，主要特征是：按分段逐个进行回采；在每个分段下部设有出矿专用的底部结构，分段回采由上向下逐分段依次进行。

（4）无底柱分段崩落法：分段下部未设由专用出矿巷道所构成的底部结构，分段的凿岩、崩矿和出矿等工作均在回采巷道中进行。

（5）阶段崩落法：回采高度等于阶段全高，可分为阶段强制崩落法与阶段自然崩落法。

2.3 充填采矿法

随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法。有时还用支架与充填料相配合，以维护采空区。充填采矿法具体又可分为：

（1）单层充填采矿法：适用于缓倾斜薄矿体中，用矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向一次按矿体全厚回采，随工作面的推进有计划地用水力或胶结充填采空区。

（2）上向水平分层充填采矿法：一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱。回采矿房时，自下向上水平分层进行，随着工作面向上推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间。

（3）上向倾斜分层充填采矿法：与上向水平分层充填法的区别是用倾斜分层回采，在采场内矿石和充填料的搬运主要靠重力。

（4）下向分层充填采矿法：用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固，矿石品位很高或价值很高的有色金属或稀有金属矿体。

（5）分采充填采矿法：当矿脉厚度小于0.3至0.4m时，只采矿石工人无法在其中工作，必须分别回采矿石和围岩，使其采空区达到允许工作的最小厚度，采下的矿石运出采场，而采掘的围岩充填采空区。

3 金属矿山采矿技术的发展趋势

3.1 自动化与智能化技术

在自动化方面，现代金属矿山普遍采用自动化设备和系统，如无人驾驶的采矿车辆、自动化破碎与筛分设备、远程监控与控制系统等。这些设备和系统的应用，极大地提高了采矿作业的效率和安全性，降低了人力成本。例如，无人驾驶的采矿车辆能够根据预设的路线和参数，自主完成矿石的开采和运输，减少了人为操作的失误和安全隐患。

而在智能化技术方面，人工智能、大数据、云计算等先进技术的融合应用，为金属矿山采矿带来了革命性的变革。通过智能算法和数据分析，可以对矿山的地质条件、开采过程等进行精确模拟和预测，为采矿决策提供科学依据。同时，智能监控系统能够实时监测矿山的安全状况和设备运行状态，及时发现并处理潜在的安全隐患，确保采矿作业的安全进行。

3.2 绿色采矿与可持续发展

随着社会对环境保护意识的增强和可持续发展理念的深入人心，金属矿山采矿技术正逐步向绿色采矿方向转型。绿色采矿不仅要求减少对环境的破坏，更强调在采矿过程中实现资源的最大化利用和废弃物的最小化排放。

为了实现这一目标，金属矿山企业开始采用一系列绿色采矿技术。例如，通过优化采矿设计，减少矿石开采过程中的废石产生，同时加强对废石的综合利用，如将其用于建筑材料或土地复垦等。此外，针对采矿过程中产生的废水、废气和粉尘等污染物，企业也加大了治理力度，采用先进的废水处理技术和除尘设备，确保排放达标，减少对周边环境的污染。

除了技术创新，金属矿山企业还注重管理创新，推动采矿技术与环境保护的深度融合。通过建立完善的环境管理体系，加强对采矿活动的环境监管，确保各项环保措施得到有效落实。同时，企业还积极开展环保宣传和教育活动，增强员工的环保意识，形成全员参与环保的良好氛围。

4 结束语

综上所述，金属矿山采矿技术及其工艺的发展是一个不断探索和创新的过程。随着科技的不断进步和环保意识的加强，金属矿山采矿技术将朝着更加高效、环保、安全的方向发展。在未来，智能化开采、绿色开采和深部资源开采将成为金属矿山采矿技术的重要发展趋势。通过引入人工智能、大数据等技术，实现矿山生产的智能决策和优化调度，提高生产效率和资源利用率。同时，注重环境保护，研发环保型采矿技术和设备，降低矿山对环境的影响，实现可持续发展。

参考文献：

[1]毕晓路，夏建峰，柏杨.浅论金属矿山采矿技术及其工艺发展的趋势[J].冶金与材料，2024，44（12）：166-168.

[2]李伟国.金属矿山采矿技术发展趋势及管理[J].冶金管理，2024，（09）：76-78.