金属非金属矿山井下施工智慧化研究论文

　　摘要：当前工业整体发展较为迅速，金属非金属开采属于工业领域重要组成部分，在社会经济不断发展中发挥着十分重要作用。但是就其开采现状来讲，安全技术方面仍存在一定问题，安全风险较大，为了使金属非金属进行地下开采过程中，生产安全得到充分保证，就需注重安全技术相关问题分析，结合问题提出相应解决对策。

 

　　关键词：金属非金属；施工；开采；技术

 

　　我国矿产资源丰富，在多年来的探索中我国采矿技术有了明显提升，但矿产资源开采毕竟含有一定的危险系数，为了给矿产资源开发创造环境，需要强化资源开采的科学性，重视金属矿山地下开采方法的应用，从而保证金属矿山的开采质量。基于此，本文对金属矿山地下开采方法进行探讨，分析了当前的开采现状及技术应用，以此提出了具体策略，以期能够为相关人员提供借鉴。

 

 

　　近年来，随着我国社会经济及科学技术的发展，信息化技术被广泛应用到各个行业领域，可以利用这些技术对矿山开采设备进行技术改造，提高矿山开采设备的精细化，从而促进矿山开采活动的高效进行。通过精细化的开采设备能够对矿山开采的每一个细节进行控制，确保矿山开采的整体效益，降低矿山开采过程的资源浪费。同时，由总控台对矿山开采的全过程进行监控及指挥，从而促进矿山开采技术朝着智能化、无人化的方向不断发展。

 

 

　　在地下金属矿山实施智能开采过程中，应密切联系实际开发情况，系统设计地下金属矿山开采方案，应结合矿山井下实际采取不同的技术，而不需要机械地复制相关的技术参数。对具体问题要具体分析，结合不同情况灵活处理。此外智能技术的有效应用还需要满足场地和信息技术的要求。要因地制宜地进行仔细调查，确保采矿工作在相对安全的条件下进行，使经济效益和采矿效益最大化。结合以上分析可以发现，智能技术在地下金属开采中的应用并不是一个单一的结构，而是一个相对复杂的信息系统建设，不同的系统之间需要相互配合。信息的综合管理、分析、传递和收集也需要借助不同的平台来实现。为了成功实施智能采矿，确保采矿效益，需要促进不同平台之间的有效合作，提高工作效益。

 

 

　　随着我国城市化建设进程的不断加快，对金属矿产的需求也逐渐增加，但我国金属矿产的开采量不能完全满足当前各领域的发展需要，地下开采还存在一些问题。具体现状如下。

 

　　2.1通风问题

 

　　进行开采时，通风效果在较好状态下，将对安全运行产生积极的影响。但是一般情况，多数地下矿山都不具有瓦斯，在此情况下，机械通风难以获得较好效果。随着各行业的快速发展，安全监管部门加强了对矿山的管理，并作出了明确的规定，指出地下矿山机械通风的监管需要全面实施。然而，大多数地下矿山对机械通风的重视不够，难以全面实施通风。主要体现在以下几个方面：首先，部分矿山单纯安装了主扇，在通风系统方面仍需做出完善，在此情况下，便会出现风流紊乱情况；其次，在进行长距离掘进时，部分矿上未能对局部通风机进行合理设置，这在一定程度上会使地下矿山进行开采时存在较大安全隐患。

 

　　2.2采空区安全隐患

 

　　在采矿整体进程逐渐加快过程中，金属非金属矿山开采强度有所增加，开采时间与以往相比也比较长，进而矿区土壤比较容易出现坍塌问题，大部分矿区的塌陷是由采空区塌陷引起的。在采空区出现塌陷情况下，事故发生后涉及的范围会比较大，伤亡人数也会比较多，因此，有必要加强对采空区的研究。当采空区设置在岩层移动距离内时，矿山在岩层移动时很容易受到影响，在实施开采工作时更容易发生矿山垮塌问题。这种问题出现的原因在井筒在最初建设时，未能严格遵循相关审查规范，导致设计出现了不合格问题，进而影响井筒结构，也使采矿工作在实施过程中出现了较多问题。

 

　　2.3透水问题

 

　　部分金属、非金属地下矿山在开采时，对水文条件没有进行严格的调查，对地质状况没有充分认识与了解，不利于安全风险的防范。同时也存在掌握矿山水文地质条件，却没有采取有针对性地采取防护的问题。在此情况下，就会出现透水的问题。矿山在开采时，需要遵循有疑必探、先探后掘、探放结合原则，然而，许多矿山的勘察工作没有得到充分实施，进而造成开采时旧巷道和空采区出现连接问题，同时，部分矿山在历史状态下未能对洪水发生时的水位进行调查，导致井口标高缺乏合理性。在极端天气下，矿井可能被洪水淹没。

 

　　除了上述问题之外，在运输方面也可能存在一些问题。在出现这一问题时，需加强检修与养护工作的实施，当检修中发现问题时，需要及时纠正，以确保各类设备在使用性能方面处于良好状态。并且井下电机车需运用专业控制器。设备在出现老化问题时，需及时对其进行更换，避免运用带式制动设备。

 

 

　　近年来，随着开采技术的不断发展，采掘技术在实际生产活动中发挥了积极作用，在开采过程中也有各种各样的问题，不能确保矿山的整体效率，但也容易导致大量资源浪费。具体来说，主要体现在以下几个方面。

 

　　3.1矿山地下开采不规范

 

　　虽然我国拥有大量的金属资源，但是不同地区的贫富矿差距较大，对矿山资源的利用率有待提升，且矿山资源存在较严重的浪费情况，或是受到某些因素的影响出现过度开采的行为。随着社会生产对矿产资源需求的不断增加，地下开采也是必然的。然而，我国现有的金属矿山资源分布广泛，很多地方的金属矿山开采不规范，开回采利用率低。根据矿产资源分布的特点，地下开采占比大。采掘工作量大、难度大。因此，各种先进的科学技术逐渐应用到矿产开采中。目前，机械设备在地下开采中的应用较为普遍，既减少了对人力资源的需求，又避免了资源浪费的问题。

       3.2设备陈旧，技术落后

 

　　先进采矿技术普及程度不高，导致部分地区矿山资源开发效率低，难以保证矿山资源的充分利用。随着社会经济的不断发展，各个领域对金属矿的需求都在不断增加，各种技术的应用引起了我国金属矿行业的关注。根据矿体赋存条件、采矿方法等综合考虑，整个开采过程需要划分为多个阶段，按开采顺序合理开采。目前，发达国家的采矿设备和机械较为先进，整个采矿过程的自动化水平较高。然而，目前我国部分地区地下矿开采方法相对单一，部分金属矿山的开采设备仍然比较陈旧，不仅降低了开采效率，而且提高了开采过程的危险性。先进技术的出现和应用促进了矿山设备的创新。因此，应合理应用自动采矿技术和设备，提高地下开采的效率和质量。

 

 

　　3.3采矿方法单一

 

　　金属矿山地下开采是通过各种技术手段对金属矿山进行开采的过程。由于地下金属矿山地质结构复杂，不同的开采方法适用于不同的环境，单一的采矿方法难以满足当今时代的发展需要。因此，大多数地区的开采都是两种以上方法的结合。同时，采矿作业受到诸多外部因素的干扰。当受到不利影响时，会造成施工进度延误、矿产资源浪费等现象，并可能导致安全问题。

 

　　3.4法律制度不完善

 

　　虽然矿山安全立法颁布十余年，对矿山安全生产起到了非常重要的指导作用，但由于缺乏系统性，至今仍未形成完整的法律体系。随着改革的深入和经济的发展，一些法规和标准，如矿山安全法等已经不能完全满足矿山安全形势的需要，特别是一些矿山安全技术标准和规范，需要进行修订和完善。特别是面对大量个体或集体经营的中小矿山的格局，安全生产的监督对象多样化，使得监督工作更加困难。

 

　　随着我国对金属制品需求的增加，企业为了获得更高的经济效益，加大了开采规模。虽然可以获得短期的效益，但势必会影响长期的经济发展以及后期的安全风险和环境破坏，且采矿技术水平在一定时期内无法得到提高，不利于矿业的可持续发展。

 

 

　　4.1充填采矿法

 

　　金属矿山的开采受到多种因素的共同影响，选择科学合理的开采方法可以在实现安全开采的基础上提高经济效益。用充填料对采空区进行充填的采矿方法，可以采用碎石、矿渣、黄土、水泥等特定的充填材料进行充填，借助充填料、支柱配合形成支承采空区，主要用于回收率高、陷落和特殊复杂地质条件下的矿体，达到防止地表下沉的目的，研制充填材料、配套设备应用均会提高开采成本，因此多用于贵重稀缺金属或地表不允许下沉的矿体。

 

　　4.2无废化、环保化的绿色开采

 

　　根据以往金属矿山开采情况来看，整个矿山开采过程存在较严重的环境污染情况，整个开采过程中产生的污染物和废物数量较大，给当地生态环境的发展带来了巨大的挑战。基于这种情况，我国对矿山开采的节能环保提出了严格的要求。需要顺应“绿水青山就是金山银山”的理念，将矿山开采技术改造为无废开采技术，以保证矿山生产活动的顺利进行。目前，一些矿业发达的国家十分重视矿山环境的综合治理，对矿山生产中粉尘、废渣、废水等污染物的排放标准作出了严格的规定，这使得一些品位较低的金属矿山因处理成本高而无法开采。我国也需要学习这一采矿理论，只有将环境治理放在首要位置，发展无废化、环保化的开采技术，才能够促进矿山开采行业的可持续发展。

 

　　总之，为了满足我国时代发展的要求，有必要加强研究地下金属矿山采矿技术，不断提高采矿的技术水平，在满足我国金属制品需求的同时，减少开采造成的环境破坏和资源浪费，并使矿业向绿色环保方向发展。要实现这一目标，必须以提高资源利用率为目标，提高采矿技术水平，合理科学地应用信息采矿技术和充填采矿技术，注重采矿技术与智能技术的融合，从而进一步有效地提高矿山的经济效益和社会效益。

 

 

　　5.1解决通风问题

 

　　金属非金属展开地下矿山相关开采工作时，需对井下进风量、风速、风阻等进行详细记录，结合实际情况对通风设备进行科学设置。在具体实施时，需结合具体通风情况和独头掘机实际长度对风筒直径进行设置，并且在选择风扇型号时，也需考虑上述问题，给予机械通风充分重视，矿山即使没有瓦斯，也需重视机械通风的实施。在此过程中，应由专业人员进行通风工作，加强通风设备的设置，合理利用机械通风相关系统，防止风力不足、气流紊乱等各种问题。在远距离挖掘时，应合理设置局部通风机，以确保风机在功率方面能满足实际要求;在工作中，应注意实施检测工作，加强检测制度的实施。并且将风门口、风窗、挡风墙、风桥等设施设置齐全，防止出现井下风流短路问题。根据矿井的实际情况，风机采用并联与串联相结合的方式，保证了矿井的总体通风量。在出现废弃巷道情况下，需及时对其进行封闭，避免发生漏风情况。同时需设计通风检验系统实施探测工作，相关工作人员在工作中需结合规范具体要求针对通风系统展开检测。

 

　　5.2重视采空区治理

 

　　首先要对矿井的具体位置进行校核，结合井筒实际位置以及岩石移动角针对全部井筒展开计算，对于岩石移动范围内的井筒，有必要弃用，禁止使用，以避免安全事故的发展；其次，对矿山内的安全矿柱进行分析，其中主要为地表和中间位置二者之间的矿柱，以及采矿间的矿柱。如果矿柱达不到具体的设计要求，则需要采取一定的补救措施，并停止生产；第三，与采矿方法设计进行对比，检查采空区内相关管理工作是否能够充分落实，主要是矿柱是否充足，充填方法能否及时充填。不符合设计要求的，应当采取相应的补救措施；最后，需要检查坍塌范围，并在实测范围内设置防护措施。同时，要对地表构筑物进行检查，及时封闭采空区，避免安全隐患。此外，还要对地压进行监测。在地质复杂、地压活动严重的情况下，有必要积极建立相关的地压监测和地压管理系统，有效预测矿山的实际情况，避免在大地压情况下产生垮落问题。

 

　　5.3解决透水问题

 

　　首先，对矿山水文地质情况进行检查，在资料不明情况下需将生产停止，针对勘探进行补充，并提供相应的水文地质资料。如果资料比较复杂，但是未能结合要求进行施工的情况出现，就需让其进行停产整改；其次，检查矿山标高和洪水位标高，历史状态下形成矿井等需展开重点核查，一旦发现问题，就需运用有效措施处理，对防汛建筑物应加高加固，也可以运用重新建井方式；第三，针对采空区坍塌范围中的地质情况进行严格核查，了解其是否会出现灌井隐患，以及是否存在和地表之间进行联通过的水源，特别是对于矿床在河床下，然后根据实际情况制定切实可行的措施；最后，对矿区的老井、小矿井和含水层进行严格的检查。如果出现以上方面的问题，需注重保安柱设置，不能对保安柱进行破坏。

 

 

　　6.1精准选择合适的开采技术

 

　　矿产资源作为一种不可再生能源，在我国经济发展中发挥着重要作用。在开采前应用地质雷达技术可以避免识别偏差，防止大量资源被遗弃在采空区。在应用该技术的过程中，需要在开采前绘制三维成像，对所有地下金属矿床进行区分和对比，防止安全事故的发生。智能视频成像技术采用高清相机，通过CCD感光元件捕捉黑暗环境下的采矿动态，使相机的灵敏度达到工业级0.1X。如果发现异常情况，将自动报告问题信息，并提供捕获成像和应对方案。

 

　　6.2引入模拟技术，对采矿过程进行模拟

 

　　将信息技术引入采矿和掘进作业中，通过应用网络进度管理软件对挖掘进度进行控制，能够显示时间和相互制约的关系。根据矿山开采进度，尽快合理调整资源，优化时间，能有效适应复杂多变的矿山场地环境。在矿山管理中，由于安全、质量管理难度大，信息量大，是整个管理的重要环节之一。应用仿真技术对整个采矿过程进行仿真，不仅可以提高质量管理的效率和水平，而且可以获得相当可靠的管理结果。例如：应用质量管理软件后，在对采掘各个阶段的质量进行控制和评价时，可自动形成质量评价表。完成相关质量评价曲线的绘制后，可及时评价各部件的质量等级，从而实现动态的质量控制和管理。

 

　　6.3引进真实三维矿山管理系统

 

　　GIS的正确应用可以保证金属非金属矿山顺利实现安全生产目标，但不符合矿山安全生产的要求，特别是可视化要求。通过对真实场景三维技术的正确应用，可以解决以上问题，提高矿山安全生产效率。由于矿山地质条件复杂，井下作业会受到多种因素的干扰，产生多种安全隐患。传统的矿山安全监测主要采用二维专业地图，不能真实反映工作环境，造成信息沟通不畅。在发生重大灾害时，很难立即作出反应并提供相应的救援服务。通过三维景观技术的应用，可以收集到多种数据，用于夯实矿山安全管理的基础。通过三维景观技术和GIS信息系统的建立，应急管理系统的建立，可以促进安全管理效率的提高，预防各种安全事故的发生。通过上述技术的正确应用，遥感图像和矿区的地形数据可以得到及时和可视化处理，可以根据计算机进行反映的总体情况或通过三维模型，或真实场景和其他相关方法，使相关人员能够更好地获取各种信息和掌握工作环境，促进安全生产效率的提高。