云南锡业股份有限公司大屯锡矿云南个旧661000
摘要：随着开采深度的不断增加,地应力逐步增大,地质条件不断恶化,涌水量慢慢增加,地温显著升高,带来了深部地压、提升能力、作业环境恶化、通风降温和生产成本急剧增加等一系列问题,抑制了生产能力提高和矿产资源的充分回收。如何处理深井开采所带来的危害已是刻不容缓课题，本文综述深井开采所面临的若干安全问题，结合实例加以分析，进而提出解决问题的思路和见解。
关键词：金属矿山；深部开采；若干关键问题；对策
1、前言
随着开采深度的不断增加，井下采矿系统愈加庞大复杂，地质条件特别是岩体应力条件变化显著，地温呈现明显升高趋势，不得不面临深部地压、提升能力、作业环境恶化、通风降温和生产成本急剧增加等一系列难题。上述问题的存在不仅抑制了生产能力提高和矿产资源的充分回收，而且制约了矿山生产安全和高效运行。因此，深入研讨金属矿山深部开采相关技术问题，对众多地下矿山都是十分必要的重大课题。
2、深部开采面临的一般共性问题
2.1岩体力学性质变化显著
随着开采深度的增加，地应力随之增大，岩石所处的应力环境以及由此导致的岩体力学性质等都有较大变化。在浅部的硬岩，在深部可能表现出软岩的特征，从而引起巷道和围岩的大变形；浅部的原岩大多处于弹性状态，而深部的原岩处于“潜塑性”状态，由各向不等压的原岩应力场引起的压、剪应力超过岩石强度，造成岩石的潜在破坏状态。因为上述岩体力学性质的变化影响，深部开采开凿工程的支护，除了必须考虑岩石强度性质和岩体结构外，还必须考虑工程所处应力环境的特殊影响，应合理控制岩体的峰后变形，并尽量使巷道围岩处于三向应力状态，采用“先柔后刚”的思路更有利保持和提高岩体整体强度和稳固性。
2.2地压显现突出
深部开采，地压一般会呈现出静态型向动态型的转变特征，构造应力往往成为主导控制性应力。因此，岩体受地压影响而造成的破坏性，往往由浅部“平稳静态开裂”或“松脱冒落”为主要形式，转变为冲击型地压———岩爆这样一种严重破坏形式。岩爆型地压活动性大小及其发生机理，对深部开采安全有极大的影响。
2.3地温持续升高
随着开采深度的增加，地温将会持续升高。研究表明，增温率一般为３℃／１００ｍ左右，按此推算，数千米的矿井，地温升高带来的热害将成为又一个不能回避的安全生产难题，也是必须认真对待的职业健康问题。据资料统计，超过适合人体温度后，每增加１℃，其生产效率将降低７％～１０％。为此，采取经济有效的措施，解决深井的通风和降温问题，对保证深部地下开采的正常进行具有重要意义。
2.4通风复杂性增加
通风复杂性，不仅仅因为垂直深度增加、采矿中段增加自然带来的系统网络复杂性加剧，同时地温升高带来的热害环境，将使得通风面临的条件更加复杂，解决的难度也就更大。除上述一般性的深部开采共性问题，对有些采用水力充填的矿山，还要面临充填料浆输送的一系列难题，如料浆离析沉淀、爆管（堵管）问题、倍线选择等。
2.5提升问题
深井采矿存在高温、高压、废石处理、矿石提升、深井排水等一系列问题，但人们的注意力过分集中在高应力矿岩的岩爆机理与预测预报方面。即使对岩爆机理与预测预报的研究也未能有效同采矿工艺技术相结合，取得有利于控制高应力与高井温环境的深井采矿方法。在深井水力开采、废石处理、水力制冷及水力提升等方面研究进展更是缓慢。
3、金属矿山深部开采对策研究
3.1加大研究力度
随着越来越多的矿山进入深部开采,加强对岩爆的研究己刻不容缓,研究重点在以下三个方面：①从地应力、岩体结构、矿岩物理力学性质、采矿方法、开采过程、开采顺序、围岩能量聚集和释放规律等方面综合分析和研究岩爆机理；②建立有效可靠的监测系统和手段,对岩爆发生的可能性、发生的地点和大小进行预测预报；③从防止和解除围岩高能量聚集,避免引起高能量迅速释放的外部条件出现两方面采取防治岩爆的有效措施。
3.2“循环通风”将成为研究的热点之一
“循环通风”相关技术应用，２０世纪８０年代以后，“受控循环风”技术在英国、南非和加拿大得到了较多的应用。如，１９８２年南非在劳瑞因金矿（Ｌｏｒａｉｎｅ）进行了受控循环通风应用的大规模现场试验；１９８６年，英国威尔摩斯煤矿（Ｗｅａｒｍｏｕｔｈ）采用受控循环通风技术，循环系数达到３０％；加拿大留顿矿（Ｒｕｔｔａｎ）冬季空气预热系统中。国内，云南锡矿山在独头掘进、辽宁青城子矿选矿厂在地下运矿系统等作业现场都较成功的应用，解决了生产难题。上述的实践应用更多地局限于区域小环境范围，与在矿井大系统整体上应用相比，有很大差距和本质上的区别。
循环通风技术应用尚不普遍，面临诸多困难，与对污风在流动的过程中自净作用机理远远没有达到认识上的成熟有相当大的关系。红透山铜锌矿充分利用采空区（和巷道）对排放污风的自净功能，辅以净化设施的后期处理，实现循环风参与大系统的通风过程。在“循环风系统”的创建上，实现了新的突破，相关技术经济指标先进，提供了难得的实践样本，代表了深部开采通风技术进步方向，具有重大的借鉴意义。可以预期，随着深部开采矿井通风难度的不断增大，加之成功案例的不断增加，必将推动“循环风利用技术”相关领域研究不断深入。
3.3加强地压监测系统的运用
虽然我国深井开采的矿山已有几座建立了微震监测系统，但如何通过地震数据分析与解释，确定采矿诱发的地震在时间和空间上的分布规律和岩爆可能发生位置，通过岩体活动对采矿过程的反应监测，辅助矿山进行岩石工程设计和指导采矿生产则任重而道远。
3.4地热利用，变害为宝
由于客观事物的复杂性，地温热害的规律性认识有待进一步深入，特别是对红透山铜锌矿这样的特殊样本更有深入研究的意义，以便更深刻认识规律，更好指导实践。针对可能普遍需要面对的地温热害问题，传统的通风一般方法可能失灵，因此必须拓展思路，大胆创新，从不同的角度，综合开展各种可行性方法的比较研究，做到未雨绸缪。要特别关注和深刻把握企业自身的实际条件和相似企业的差异化，而不能简单照搬所谓“新技术”，以免事倍功半。
4、结语
我国深部开采正面临着一系列问题，要实现深部矿体安全、高效、低成本开采，必须加强深部开采理论的研究，推动采矿新工艺新技术的运用;大力发展高效装备配套及自动化、智能化的数字矿山技术;同时提升矿山的风险评价与安全保障技术。
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