雷小浪1 向杰锋2
1湖北杉树垭矿业有限公司，湖北 宜昌 443000
2湖北宜化江家墩矿业有限公司，湖北 宜昌 443000
摘要：数十年来，我国井下采矿技术持续发展，目前已经有了一套基本成熟的技术体系，且采矿行业也在持续发展，技术、安全对采矿作业的重要性日益突出，文章提出，广大从业者需深刻了解到井下采矿技术的发展现状，深入分析技术发展现存问题，把握住高新技术发展趋势，不断优化创新，以提高采矿生产水平。
关键词：地下采矿技术；现状；发展趋势
引言
矿产资源是不可再生资源，为了能够更好地开发利用矿产资源，需要不断地提高开采的技术，完善开采的工艺，使得矿产资源能够得到更充分的利用，从而促进矿产工程的发展，保证施工安全有效进行，提高矿产工程的收益。现代采矿工艺技术越来越多，针对不同的情况采用不同的技术，能够更好地进行资源的开发，使矿产资源能够更好地被利用。改善采矿的环境，采矿工程才能够顺利的进行。采矿工艺的发展，在我国经济发展中也起到了重要的作用，任何企业的发展都要符合社会的发展需求，采用先进的科学技术，完善生产过程中的不足之处，这样才能不断地提高采矿技术，提高采矿工程的质量，使矿产资源能够实现更多的利用，为采矿事业的发展做出重要的贡献。
1、我国矿产资源的发展现状分析
矿产资源是一种在长时间地质作用下形成的有用元素或有利用价值的矿物的集合体，通常情况下会埋藏在地下，需要经过开采和一系列的加工处理才能得到有效的利用。我国有着极为丰富的矿产资源，目前已经查明了160余种矿产资源。随着我国经济、社会的不断发展，我国对于矿产资源的需求量也在不断增加，这就迫使矿产资源开采企业去开采更多的矿产资源，在这一过程中经常会出现过度开采的问题，造成严重的资源短缺，并且还会对周围的生态环境造成严重的破坏和污染，这些问题严重制约着我国经济、社会、环境的协调、可持续发展。近年来我国大力提倡节能、环保的理念，不断采取措施推动经济、社会、环境的协调、可持续发展，在矿产开采行业中也融入了节能、环保理念以及可持续发展观念，矿产资源的开采变得越来越节制、合理，采矿技术也变得越来越先进，矿产资源的开采过程也能够得到有效的控制，对周围生态环境造成的破坏和污染问题也得到了有效减少。在未来矿产开采行业将融入更多环保、节能的采矿技术，实现对矿产资源合理、有效的开发利用，并推动矿产开采行业的可持续发展。
2、井下采矿技术的特点分析
井下采矿技术有着许多不同的种类，这些不同种类的井下采矿技术都有着自己所适用的环境，在井下采矿的过程中，矿产资源开采企业需要根据矿井的实际情况来选择合适的井下采矿技术。目前应用最为广泛的井下采矿技术是长壁开采技术，长壁开采技术主要应用在井下开采作业当中，能够极大提高开采的效率和质量，确保井下开采作业的顺利、安全进行。在开采金属矿产资源时应用长壁开采技术所取得的效果往往较差，因为金属矿层的厚度、深度、存储量等和矿产有着非常大的不同，因此长壁开采技术并不适用于金属矿产资源的开采作业。矿产资源开采企业必须要根据矿产资源的具体种类、矿井的实际情况来选择合理的井下采矿技术，确保井下采矿作业能够高效率、高质量的进行。井下采矿技术和露天采矿技术相比更加复杂，并且危险性更高，经常会出现各种安全问题，威胁工作人员生命安全，使采矿作业被迫中断。井下采矿技术还会受到地下空间的极大限制，地下空间往往比较密闭、狭小，这使得整个井下采矿作业难以得到有效管理，效率、质量难以得到有效提高。随着我国社会、经济的飞速发展，从事矿产资源开采的企业数量也越来越多，行业内的竞争变得越来越激烈，许多矿产资源开采企业为了在激烈的行业竞争中取胜，为了提高自身的经济效益、推动自身的发展，往往会投入大量的资金对井下采矿技术、井下采矿工艺进行改进，这极大促进了我国井下采矿技术水平的提高，使得井下采矿作业变得越来越规范、越来越高效。
3、井下采矿技术发展现存问题
一是采矿行业还需进一步规范，想要确保采矿行业的稳定发展，必须建立起完善的规章制度。从实际情况来看，我国采矿企业众多，尽管这些企业建立了基本的规章制度，但是仍旧在安全控制、技术发展、内部控制等方面存在问题，管理相对困难，井下作业粗放的情况相对普遍；二是中小型采矿企业，大多技术水准较低，安全管理能力较低，工作面存在走向长度过短的现象，机械化水平也有待提升，相应的安全控制措施、避灾控制措施无法有效落实；三是采矿企业过度关注经济效益，忽视技术发展以及安全控制，采矿本身是高危作业形式，其危险性尤为突出，同时采矿企业发展和高新技术发展有着密切关系；四是缺少专业技术人才，采矿行业技术发展潜力有待进一步提升[1]。
4、采矿技术分析
4.1、缓倾斜层开采技术
采矿施工具体开展时，有时会遇见缓倾斜层矿产的区域，与其他类型的矿床相比，该类型矿产区域的开采难度非常大。所以对于缓倾斜层开采技术的探究分析，是行业发展的关键性内容。其一，需要对体积较小的设备器械充分应用，从而完成采矿工作，以便将采矿效率进行提升，使得采矿技术完善发展；其二，在对该项技术使用时，要合理判断和分析矿床的薄厚，进而对较厚矿层当中应用的支架结构牢固性给予观察。如果是比较薄的矿层，要关注矿产是否有被压损的情况。
4.2、充填采矿技术
水力充填法：国内使用最早的充填法是水力充填法，其基本原理是把固体材料和水混合为浓度均匀的浆液，采取自然压头和泵压，经过管道完成连续运送，成本应用较低，而且还可以得到高传送的效果，其本身还不会遭到各种因素的干扰。此外，我国各部门已经开始研究高含量的浆液管道，并研发出更有效的处理方法[2]。
胶结充填法：这种方法是指在充填物内添加胶凝物，让松散的充填物固化成具备较高强度的总体，以满足复杂的采矿技术条件，在目前采矿充填中使用比较频繁。现如今高含量全尾砂胶结充填法已经较为成熟，获得比较频繁的应用，利用这项技术，本身的使用率可以高达80%，材料运输含量也提升到70%。
膏体充填法：其充填浆体含量通常超过75%，坍落度20厘米左右，充填采场的脱水量基本是零，这种含量的充填浆体称作膏体，其自流运输较难，通常依靠泵送。膏体充填尾砂使用率基本能达到100%，但是膏体充填相较于以上两种方法一次性投入高，工艺设施环节复杂，保护管理困难，充填效果受到充填物混合性能和组成等许多因素的干扰，针对员工要求相对很高，在管理上因为其本身性质，管理起来比较困难，要求相关人员对其加以优化与处理[3]。
4.3、井下支护技术
井下采矿作业的危险性极高，在采矿过程中经常存在着各种安全隐患，容易出现各种安全问题。为了确保井下采矿作业能够顺利、安全开展，必须大力应用井下支护技术，在开采过程中及时通过井下支护技术为矿井设置足够稳定的支护。我国矿产资源开采行业十分重视井下采矿作业的安全性，这极大推动了井下支护技术的发展。近年来锚杆桁架支护技术得到了广泛的应用，锚杆桁架是由钢杆、锚杆所构成的，有着极高的稳定性，在井下采矿作业的过程中应用锚杆桁架支护技术，可以有效提高矿井的稳定性，避免在井下采矿作业时出现各种安全事故[4]。
4.4、井下采矿机械化技术
在当前的生产开采过程中，针对井下开采技术进行改进创新具有非常重要的现实意义。对于现代矿产企业来说，生产经营的主要目标是实现煤炭资源开采的高效化、高产化和安全性。
那么，在实际应用过程中，要将井下开采技术与现代科学技术相结合，进一步丰富当前的采煤技术，研发出更加符合中国煤炭资源开采特色的采煤技术。目前，中国井下机械化开采技术的应用过程中逐步形成了浅埋深、硬煤层高产高效采煤成套技术以及缓倾斜薄煤层长壁开采技术等一些先进技术。另外，要充分保证采煤作业过程中煤顶的垮落距离，也就要进一步提升开采施工的安全性。针对当前开采过程中存在的顶煤冒放性较差的问题，还必须要结合东方开采设备成套技术来实现顶煤的有效破碎，并实现顶煤的安全置放[5]。
4.5、井下深部开采技术
随着我国对各种矿产资源需求量的不断增加，我国对各种矿产资源的开采力度也变得越来越大，矿产资源的储量在飞速减少。为了开采到更多的矿产资源，就需要在井下采矿作业的过程中大力应用井下深部开采技术。通过应用井下深部开采技术，可以满足现阶段我国矿产资源开采行业的需求，推动井下采矿作业的高效率、高质量开展，促进我国矿产资源开采行业的转型发展。和西方发达国家相比，我国的井下深部开采技术起步较晚，在研究、应用等方面仍然处于比较浅显的层次，并且井下深部开采技术对工作人员的操作和各种设备有着极高的要求，在实际应用的过程中面临着许多的困难。一旦应用不当，很容易引发矿井的爆炸或矿震事故。
5、井下采矿技术的发展趋势分析
5.1、安全防控系统逐渐优化
现阶段，煤炭安全的重要性越来越高，煤炭安全监测是必要环节。但是，当前，煤炭安全监测工作仍存在着不足，煤炭安全生产还是不容松懈。人们要加大安全网络系统的监控程度，秉持早发现、早处理的原则，在安全问题出现之前，及时修复缺陷，提高煤炭安全性，对综采工作面的设备进行及时监测和故障诊断。首先，开采单位要确保矿山机械设备的正常运行，保证矿山机械设备的性能，定期对每个控制单元进行安全隐患排查，同时注意做好维修准备。另外，要对机械操作人员进行培训，完善安全操作系统，确保培训后的操作人员能够胜任综采工作，减少安全事故的发生率。要做好日常工作记录，为日后的排查工作和下阶段的工作安排提供可靠的数据支撑，从而提高工作效率。这样集人机于一体的安全防控系统，减少人为失误，提高了机械的可靠性和煤炭生产的安全性。
5.2、顺应高新技术发展趋势，不断提高采矿技术水平
回顾数十年来我国井下采矿技术发展历程，不难发现，采矿技术经历了自动化、机械化等发展阶段，时至今日，井下采矿新技术均表现出一定的前瞻性、智能性，需秉承“科学技术是第一生产力”的原则，不断丰富技术创新内涵以及创新形式；四是要发展专业人才，矿产企业应从两个方面入手，一方面是要提高员工待遇，提高企业招聘门槛，积极引进高新技术人才，并为其发展创造出良好环境。另一方面是要不断培养内部技术人员，通过制定远期人才培育计划，定期开展培训教育活动、技术研讨活动等，立足于开采实际情况，不断优化采矿技术方法，组建出一支高素质的开采队伍，以保证安全生产，为采矿企业可持续发展奠定坚实的人力资源基础、技术基础[6]。
5.3、无人机管理矿山
采矿业已开始利用无人机的潜力进行测绘和信息数据的收集，无人机收集的数据与其他方法收集的相比准确度要高，单个的无人机的探测面积就可以覆盖大量土地范围，显著的降低了劳动力成本。无人机测量露天矿，完全可以做到无人机管理矿山，利用无人机来管理测量堆场，节约钻孔，爆破时间等。利用特殊用途无人机，配合各点位自动监测系统，可以对矿山的环境与排放进行检测与控制，用于监测矿山开采对环境影响的智能技术，同时监控有害物与气体的排放水平。目前，矿山采用最多的还是遥控型无人化开采，这种开采采用拟人手段，将人的视觉、听觉延伸到工作面，将工人从工作面解放到监控中心，实现在监控中心对设备的远程操控，达到工作面无人化开采目的。遥控型无人化开采是全面自动化、智能化技术的一个过渡阶段，当地质条件发生变化或个别设备异常时仍需要人工干预调整[7]。
5.4、井下深部开采技术
随着我国对各种矿产资源需求量的不断增加，我国对各种矿产资源的开采力度也变得越来越大，矿产资源的储量在飞速减少。为了开采到更多的矿产资源，就需要在井下采矿作业的过程中大力应用井下深部开采技术。通过应用井下深部开采技术，可以满足现阶段我国矿产资源开采行业的需求，推动井下采矿作业的高效率、高质量开展，促进我国矿产资源开采行业的转型发展。和西方发达国家相比，我国的井下深部开采技术起步较晚，在研究、应用等方面仍然处于比较浅显的层次，并且井下深部开采技术对工作人员的操作和各种设备有着极高的要求，在实际应用的过程中面临着许多的困难。一旦应用不当，很容易引发矿井的爆炸或矿震事故。未来矿产资源开采企业需要加大对井下深部开采技术研发的资金投入，对井下深部开采技术进行深入研究，不断提高对井下深部开采技术的应用水平，最终推动企业经济效益的提高，推动我国矿产资源开采行业的发展[8]。
5.5、设备趋向于多样化
目前，我国煤炭开采设备单一，结构复杂，难以在狭窄的工作面进行作业。为了满足实际采煤需求，煤炭开采设备要朝多元化方向发展。例如，安装可以进行人工智能处理的传感器，并通过数据处理模块计算采煤机的工作位移，以将数据输入模型中进行自主开采；引进智能化的采矿机器人，逐步取代人来全面进行采矿工作，从而节省人力和物力。最后，还可以引进先进的超声技术。与传统的探测方法相比，该技术的应用简化了工作环节并减少了工作量[9]。
5.6、综合自动化
人工智能是涵盖面更广的智能计算机系统，一直被用来提高操作效率。智能调度与控制系统作为地下金属矿智能开采系统智能化的软件平台和管理中心，对系统性能的优劣和成败起到关键性作用。围绕地下矿井的生产调度与开采过程进行控制的实际需求，实现基于数据仓库的可视化智能调度与控制，并为将来实现凿岩、支护、装药、铲装、破碎、无轨及有轨运输等七类智能无人采矿装备系统统一控制的集群化控制做好基础性研究工作，这一系统还支持采装运多台无人采矿装备的集群化协同作业，实现对采场、斜坡道及运输巷道等生产区域的安全管理，可管理多个安全区域;形成无人采矿增强现实与集控一体化平台，全面支持无人采矿生产模式的组织与实施。
结束语
通过进行井下采矿作业，可以为我国各行业发展和人民生活提供足够数量的矿产资源，为我国经济、社会的发展提供有力保障。由于井下采矿作业的危险性极高，因此矿产资源开采企业必须对井下采矿技术进行不断完善，不断提高对各种井下采矿技术的应用水平，确保井下采矿作业能够安全、高效开展。矿产资源开采企业需要加大对井下深部开采技术、井下充填技术、井下支护技术等的研究力度，不断提高对这些技术的应用水平，确保井下采矿作业的高效率、高质量完成，最终推动企业发展，推动我国社会、经济发展[10]。
参考文献：
[1]武文君.我国地下采矿技术现状及发展研究[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(21):144-145.
[2]叶武.分析地下金属采矿技术及潜孔钻机的进展与趋势[J].中外企业家,2019(33):113.
[3]马卫军.复杂条件下充填采矿技术研究[J].科技经济导刊,2019,27(25):104+134.
[4]齐飞.采矿工程中采矿技术及施工安全探讨[J].企业技术开发,2019,38(09):119-121.
[5]蒲勇,邓代兴.地下采矿对矿山地质环境的影响[J].内蒙古煤炭经济,2019(15):226+230.
[6]李元元.采矿技术及其施工安全措施分析[J].建筑技术开发,2019,46(13):81-82.
[7]张平发.地下矿山采矿方法设计思维[J].世界有色金属,2019(06):60-61.
[8]舒渊.地下金属矿山的充填采矿技术研究[J].世界有色金属,2019(04):68+70.
[9]崔忠贵.地下金属矿山的充填采矿技术研究[J].科学大众(科学教育),2019(03):201.
[10]靳海华.采矿工程中的采矿技术与施工安全[J].山东工业技术,2019(04):95.