1980年代,VCR法(大直径深孔球状药包后退式崩落采矿法)首先在我国凡口铅锌矿试验成功。随后,这一高效率的采矿方法先后在金川有色金属公司、安庆铜矿、狮子山铜矿和金厂峪金矿等矿山得到推广应用。1980~1985年间,在凡口铅锌矿又试验成功了阶段深孔台阶崩落采矿法。该采矿方法将露天矿的台阶崩矿技术应用到地下开采中,即在采场的局部面积上,先形成切割槽,然后以这一切割槽为自由面和补偿空间,采用大直径深孔装药进行全阶段高或台阶状崩矿,崩落的矿石由采场下部的出矿系统运出。
(2)连续开采技术
地下金属矿山连续开采主要包括矿房的连续回采、矿体(床)的连续开采、矿石的连续运送及全工艺过程的连续化。我国从“六五”至“九五”期间,连续开采技术始终被列为国家重点科技攻关项目,投入了大量的人力、物力和财力进行理论研究和科学试验,并在一些铜矿等地下金属矿山连续开采技术的研究中取得了一些成果。
(1)无底柱分段崩落法
我国无底柱分段崩落法面临着一个如何加大和优化结构参数的问题。结构参数优化的主要方向是增大进路间距。增大进路间距将大幅度地减少采掘工程量。增大进路间距具有较强的可操作性,易于推广应用,目前我省的许多矿山都应用了该技术,并取得了较好的效果。低贫化放矿或无贫化放矿是指在放矿过程中当矿岩界面正常到达出矿口时便停止放出,以保持矿石界面的完整性,最大程度地减少矿岩的混杂性。低贫化放矿首先在镜铁山铁矿试验和应用成功。该技术具有简单、灵活、易于操作和无需对原采矿方法作重大改革等优点,且可降低贫化、减少岩石混入,经济效益巨大,因此,应用前景广阔。目前,低贫化放矿在程潮、桃冲、弓长岭等矿山得到了应用。
(2)自然崩落法
自然崩落法,具有生产能力大、采矿成本低的优点,特别适用于矿体厚大、矿化均匀易于自然崩落的低品位矿床开采。其应用原理是在矿块大面积拉底后,破坏矿块内的应力平衡,引起应力重新分布,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。
1.采矿设备高效化、大型化、自动化
高效化、大型化、和自动化无轨设备是矿山设备的发展趋势。研制高效率大孔穿爆设备,中深孔全液压凿岩机具,井巷钻进机械,以及铲运机为主体的装运设备,振动出矿和连续采矿及与之配套的辅助机械等系列设备,要求尽可能实现无轨化、高效化和半自动化、自动化。采矿激光测位装置,实现微机控制的凿岩台车,可自动清除车厢内粘结物的高效连续式装载和自卸式运输列车及由微机控制的铲运机等将得到发展和应用。大型矿山将采用全盘机械化、高效率的大型设备,并实现遥控及自动化。
2.矿山开采深井化
深井采矿,技术界尚无明确的、统一的概念,一般认为由于矿床埋藏较深而使生产过程出现一些在一般矿床开采时不曾遇到的技术难题的矿山生产,即为深井采矿。目前我国通常将深度超过lO00m的矿山称为深井采矿。我国现阶段非煤矿山的开采深度一般都不超过700~800m,但近年已有一些埋藏深度达1000m左右的矿床正在开挖,冬瓜山铜矿床、金川二矿区850m水平就属其中。伴随矿山开采深度增加,地压增大,岩温增高,矿山的提升、排水、支护、通风等诸多方面的困难也随之增大,因而要求采矿工艺技术和机械设备能适应这种变化。但是,随着矿山开采的延深,采掘技术和矿山机械设备性能的提高,开采深矿床的矿山将会越来越多。
3.矿山环保化、综合治理化
在国外尤其是发达国家,对矿山环境都采用综合治理的措施,对矿山排出的废水、废气、废渣及粉尘、噪音等均有严格的技术标准,许多低品位的矿山,因环保治理费用太大,而无法建设和投产。尤其是固体废料的治理,对废弃的尾矿坝、废石场一般都采用覆盖的方式,上部再种上植物,进行绿化、复垦。目前国外还强调建立无废料矿山和洁净矿山,我国南京栖霞山锌钼矿业有限公司和苏州吴县铜矿等也都基本上是无废料矿山。
此外,应用尾砂充填工艺进行矿床回采或空区处理可达到既废物利用,又治理环境的双重目的,这也是治理尾砂造成的环境污染问题的总的趋势。
4.矿山数字化、智能化
矿井在建设和生产过程中,防治水措施不到位而导致地表水和地下水通过裂隙、断层、塌陷区等各种通道无控制地涌入矿井工作面,造成作1作人员伤亡或矿井财产损失的水灾事故,通常称之为透水事故。透水事故最直接的原因是地下水,水理性质是地下水相互作用显示性质,而地下水在岩上中有不同的赋存方式,不同形式的地下水对岩土水理性质的影响程度有所不同,而且影响程度义与岩上类型有关。因此研究地下水与岩石的性质对安全防范透水必要。
(1)强结合水(又称吸湿水),吸湿水被分子力吸附在岩十颗粒周围形成极薄的水膜,是紧附于颗粒表面结合最牢固的一层水,其吸附力高达1OMPa,在强压下,其密度接近普通水的两倍,具有极大粘滞性和弹性,可以抗剪切,但不受重力作用,也不能传递静水压力。
地下水位变化包括地下水位上升、地下水位下降、地下水化频繁升降二个方面。地下水位变化可由天然因素或人为素引起,当地下水位的变化达到一定程度时,将对岩土工程造成危害。