1李利锋 2雷亚男
1身份证号码：4103281992070**** 河南郑州 450000
2身份证号码：41032819911225**** 河南郑州 450000
摘要：随着我国经济实力的快速提升，我国迎来了高速发展的全新时代，深部矿产资源开采是我国资源持续供给和保障经济高速发展的重要物质支撑，井巷工程作为进入深部开采的安全通道是进入深部开采的咽喉，因此，深部矿井建设关键技术是实现深部矿产资源开采的重要技术支撑。
关键词：金属矿；深部开采；现状；发展
引言
近年来，我国工业产业飞速发展，在不断的发展进程中，需要大量的金属矿产资源。但由于金属矿产资源属于不可再生资源，且金属矿产保有量有限，使金属矿产资源出现严重短缺现象。加之资源消耗量和开采难度的不断加大，节能减排以及环保生态政策的不断推进，导致开采利用业对大多数处于表层的、相对紧缺的金属矿产资源的开发和利用提出了更高、更严的标准和要求。为了缓解当前所面临的金属矿产开采危机，缓解金属矿产供应与需求之间的矛盾，寻找替代性资源，加大探矿深部金属资源已迫在眉睫。
1金属矿深部开采现状分析
我国现开采金属矿以铜、金、钼、铅锌、钨、锡、铁、铀、辉锑等为主，成矿母岩以岩浆岩，变质岩为主。矿床类型涉及热液矿床，接触热液矿床，岩浆岩矿床，变质岩矿床等。矽卡岩型，斑岩型，玢岩型，岩浆变质型。根据我国的金属矿产资源地主分析中，由于矿产资源主要分布较深上，造成金属矿产资源的地下矿井压力往往过大，并且地质存在着不稳定因素，矿产资源伴生的掘进与支护问题较多，从而造成金融矿产资源开采难度相当大。
2金属矿深部开采发展
2.1.深部矿井围岩应力调控技术
目前，随着大量矿区进入深部开采，深部矿井井巷工程围岩处于高应力水平、高流体压力、含水率差异、高地温等复杂外界环境中，井巷围岩的变形、破坏方式也发生了一系列变化；地下开采体量、开采水平和采区布置等因素，以及伴随地层构造、断层和节理等的触发和运动等等对井巷围岩应力产生复杂的扰动效应，导致井巷围岩应力场的调整和演化。分析现有的矿井动力灾害研究成果，以冲击地压、岩爆和矿震等为代表的动力灾害，无论是发生的频度，还是发生的规模以及危害程度都明显加剧，且动力灾害的孕育过程具有“缓慢性”、发生的地点具有“随机性”、发生过程具有“突变性”等特点。因此，对井巷围岩应力演化规律的研究涉及非均质复杂介质、多相极端环境、不确定性、非线性、非定常、非平衡、多尺度和多场耦合等特征，深部矿井井巷工程的围岩体应力演化机制的研究已然超越了经典力学研究范畴。深部矿井井巷围岩应力调控技术的核心理念是借鉴金属矿水力压裂切顶卸压理论的研究思路，通过研究深井井巷建设和服役期间围岩应力迁移、集中和调整等演化规律，利用定向智能钻孔技术和水力压裂技术手段，实现深部井巷工程围岩卸压和应力调控，达到围岩长期稳定性控制目的。定向水力压裂利用定向钻机钻到目标岩体区域，并利用高压流体(液体或气体)使目标岩体区域产生裂缝或使天然裂缝扩展、贯通，从而形成新的三裂缝网络系统来改造岩层结构，实现围岩卸压和防冲击地压的目的。因此，亟待研究井巷通道结构-钻掘破岩-地质体相互作用的非线性力学模型和互馈机制，以及采动影响下井巷赋存地层多场及其相互之间的动态演化与耦合特征，形成深部井巷围岩多尺度力学与跨尺度关联机制，研究大规模复杂力学问题数值计算方法与软件，判识钻进井巷通道和深井开采引起的井巷围岩应力分布状态，研发小曲率半径转向钻进技术与装备，研究水力压裂原理以及建立动态裂缝扩展形态、几何尺寸、裂缝网络形态等压裂效果判识方法体系。
2.2深井降温与热害治理
近年来，许多金属矿山深部开采用矿井降温技术，最常见的两类为人工制冷降温技术和非人工制冷降温技术。人工制冷降温技术包括冰冷却系统和水冷却系统。冰冷却系统是通过风力或水力将地面冰厂制取的粒状冰或泥状冰运送到井下融冰装置以完成降温任务。
水冷却系统包括回风排热、地面排热井下集中式以及地面集中式等机组布置方式，两者应根据项目实际情况择优选择。非人工制冷降温技术主要是通过提高通风能力、改进通风方式，应用矿井通风系统而达到深井降温效果，包含预冷岩层、填充采空区、热源隔离等方法。但是，将风流预冷后送入井下，降温能力不足，降温成本高，且遇矿井热害严重，根本无法满足降温需求。以上两种降温技术均属于被动降温技术。为提高深井的降温效率，应鼓励发展主动降温技术。当前，金属矿深部开采所采用的主动降温技术包括深井高温岩层隔热技术和深井地热开发技术，通过新工艺、新技术同时辅以人工制冷降温技术，为深部采矿降温找到一条经济有效的双赢技术途径。
2.3高精度导航调直技术
在综采过程中刮板运输机不仅是煤炭运输的主要工具，其运行轨道更是采煤机割煤的运行轨道，同时还是支架挪移的支撑点。为确保综采过程中各个设备可以跟随作业面及时调直，确保回采作业得以顺利持续进行，就需要借助高精度导航调直技术，对作业面直线度进行精准控制。在某综采面两端和中间区域分别布设1台无线基站，实现对整个综采面的无线通讯全覆盖，同时通过配设导航装置、位置编码装置、无线发射装置等，实现对整个作业面位置信息的精准测定，并将相关数据实时上传至地面控制中心，通过中心计算机分析后，发出精准操控指令，实现对作业面的整体有效调直。
2.4高效开采关键技术
高效开采技术是促进矿业发展的主要研究方向，其是通过应用学科融合理论及计算机信息网络技术从而提升采矿设备和采矿工艺的工作效率。在机械化方面，通过研发大型、液压、集中和无轨化机械设备从而达到提高效率和降低劳动强度的目的;在无人化方面，通过遥感、信息与控制技术，研发无人作业模式，进而保障施工人员安全;在自动化方面，通过机电和电气自动化，从而完成通过人力难以实现的工作。
2.5智能集控技术
深部综采智能化系统的构建目的在于有效回采深部煤炭资源，作业面所布设的采煤机、支架、运输机等设备之间必须能结合煤层赋存状况进行自主的协调联动，这就要求必须构建配套的设备集成控制系统，从而实现多种设备间的有效互联。某矿井下综采面基于可视化远程干预控制、截割路径规划、井下工业以太网等先进技术，构建了以开采作业区域、井下集控和地面调度为中心的三级控制框架，从而构建了整套的智能集控系统，实现对智能集控技术的运用。运用智能集控技术，工作面作业人员减少接近2/3，作业区域实现无人化操作，作业效率及安全性大幅改善。
2.6无废无害关键技术
矿山开发产生的废物主要有前期废石、开采阶段废石和选矿及冶炼阶段的尾砂和炉渣。无废处理关键技术主要包括减少尾废产生和最大限度回收两方面。无害化关键技术主要包括地质灾害控制和尾废无害处理。地质灾害控制通过先进的设备进行探测、监测和预警;尾废无害处理通过化学或生物技术手段处理尾废中的有害物质或元素。
结语
新的采矿概念和采矿系统模式必将取代安全系数和效率较低的传统的采矿形式，未来采矿科技必将凭借新技术的潜在力量提高采矿效率、保证采矿工程的安全与稳定，不断推进我国金属矿深部开采技术向更高更远长久发展。
参考文献
[1]蔡美峰,薛鼎龙,任奋华.金属矿深部开采现状与发展战略[J].工程科学学报,2019,41(4):417-426.
[2]黄海余.金属矿深部开采巷道位移监测与围岩稳定性分析[J].现代矿业,2016,(10):14-17.
[3]石乃敏,潘爱民,沈雁醒.某金属矿山深部开采人工制冷降温技术方案分析[J].中国矿业,2016,25(7):161-165.
[4]鲍曙耀,郭辉.金属矿深部开采现状与发展战略[J].建筑工程技术与设计,2019,(27):4263.
[5]吕志远.矿井深部开采矿压与支护技术的分析[J].百科论坛电子杂志,2019,(5):764.