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摘要：深層有色金屬礦產埋藏深，自然條件惡劣，開采技術難度大且作業風險高，是礦產資源開采中需要切實解決的問題。深井開采技術專門針對于深部礦床進行資源開發，雖然是專技專用但也面臨著開采過程中的多項難題。本文解析了有色金屬礦產和深井開采技術的概念，提出了對有色金屬礦深井開采的認識，探討了有色金屬礦山深井開采的常見問題，最后提出相關技術措施，以期提高有色金屬礦開采的綜合效益。
關鍵詞：有色金屬礦山；深井開采技術；開采難題；技術措施
有色金屬礦產是工業生產的基本資料和發展國民經濟的重要支撐，我國有色金屬礦產儲量豐富，資源類型多樣，以往由于開采技術有限，主要作業于淺層礦床，伴隨著工業經濟的飛速發展，淺層礦產的逐漸消耗殆盡，深部礦床開采成為必然選擇。礦產深井開采所顯現的自然現象，集中表現在地溫、地壓隨開采深度的增加而增大；開采深度越大，面臨的問題越多，開采所需的技術要求也就越高。筆者結合自身知識積累對相關內容作以下分析和探討。
1基本概念解析及開采認識
1.1有色金屬礦產
有色金屬的定義有狹義和廣義之分，狹義的有色金屬指的是除含鐵成分的其它金屬，所以又被稱之為非鐵金屬；廣義的有色金屬在此基礎上涵蓋了有色合金，即以一種含量超過50%的有色金屬為主，多種其他元素混合而成的合金體。比較直觀的定義就是，除黑色金屬礦產之外的其他金屬礦產資源統稱。按照有色金屬的基體成分，還可以將其細分為重金屬、輕金屬、貴金屬和稀有金屬等。
1.2深井開采技術
深井開采相對于淺層和中井開采而言，其衡量標準就是礦井深度，對于這個深度值國際上多有差異，南非和德國等標準為800~1000m；英國為750m，日本僅為600m，我國深井深度可以達到1000~2000m；根據礦產成礦地質、自然地理構造的差異及開采作業實際需要，不同礦產的礦井深度也會存在一定差異，目前世界和行業內普遍認可的標準為800~1000m。深井開采技術就是礦產資源深井開采作業過程中所應用的專項技術。
1.3深井開采認識
有色金屬礦山的深井開采是為了更好地滿足經濟發展對資源的需求，源于淺表金屬資源的大量開采耗盡，既是一種必然之舉，也是被動性要求。一方面只有不斷提高開采深度和開采技術才能獲得較高的開采率，才能更好地滿足經濟的發展需要；另一方面，由于有色金屬屬于不可再生資源，其藏量隨開采力度的增大而減少，最終面臨枯竭，同時鉆井開采也會對礦區生態環境、地貌結構等帶來不同程度的破壞，因此必須注意使用合理的開采技術和運行方式。
2有色金屬礦山深井開采中的常見問題
深井及超深井礦產開采是基于特殊環境下的開采作業，由于會對開采區地層結構和周邊環境造成影響，因而可能引發一系列負面效應，比較常見的有巖爆、高溫、高應力、采場閉合及地震活動等，這些情況都將增加有色金屬礦產深井開采作業的安全風險和成本投入。下面以幾種最典型的開采問題為例進行分析：
2.1巖爆問題
巖爆是在開挖或其他外界擾動下，地下工程巖體中聚積的彈性變形勢能被突然釋放，導致圍巖爆裂、彈射的動力現象。巖體中存在的高地應力是導致巖爆產生的主要條件，地應力隨巖層埋深的增加而加大，當這個應力強于巖石本身的強度時，則將巖石擠壓破裂彈射出來。巖爆具有很強的突發性、隨機性和危害性，對深井作業人員和設備都會造成極大的危害。
2.2通風不暢
井下通風不良是危及深井作業安全的重要因素。金屬礦深井由于深入地層空間，地表空氣無法進入，加之金屬礦產資源本身存在毒性和污染，使得礦井空氣更加惡劣。造成有色金屬礦深井通風問題的主要因素有：沒有設計專用的通風井，導致礦井深部風量嚴重缺乏；通風線路設計過長，增大風阻使得風壓較低，無法有效輸送足量的新鮮空氣；風源受到井下粉塵及金屬毒性污染。
2.3高溫滲水
礦井深部不僅空氣稀少而且高溫高濕，高熱是由于存在多種熱力作用，除了井下地熱、空氣壓縮熱外，機械作業摩擦、燈光照射及巖礦爆炸等都會產生大量的熱量，從而使得井下溫度增高[1]。隨著巖體溫度的快速上升，圍巖大量散熱帶來一系列熱害作用，嚴重影響到深井下的有色金屬礦產資源開采作業安全和效率。同時，有色金屬深井往往會穿過地下水層，復雜的地下水文地質使得礦井巖體受到地壓、水壓的共同作用產生裂隙，地下水在高壓下滲透巖體，造成礦井頂板漏水、底板突水甚至坍塌等危害。
3有色金屬礦產深井開采技術
3.1高地應力卸荷技術
在有色金屬礦山的回采階段，采用采場局部弱化技術科學設置礦山回采順序，同時全面分析并合理調整巖石應力的分布情況，促使高地應力逐漸轉移到深部空間，以此避免礦井內出現應力分布不均，減少發生安全事故的幾率。另外，為最大限度應用高地應力卸荷技術，增加巖石強度和其承壓能力，必須保證承重應力的負荷處在巖石的三向應力狀態，以讓巖石均衡受力實現內外應力沖抵，避免某一力量過大造成巖體結構破壞，從而有效降低有色金屬礦山深井開采中的巖爆問題[2]。
3.2高溫礦井排熱通氣技術
礦井熱害隨開采深度增加，井下機電設備的增加而日趨嚴重。礦井熱害的處理一般采取降溫技術，分為人工制冷降溫和通風降溫。人工制冷降溫技術是依靠動力裝置來達到降溫制冷目的，經過制冷、輸冷、傳冷和排熱一系列技術措施，使礦井得以系統化制冷，從而有效地解決深井的高溫熱害問題。深井的通風降溫主要使用高溫礦井排熱通氣技術，它利用空氣和巖石之間的熱交換原理，實現對高溫礦井的排熱通氣。針對于相對復雜的深井通風問題，也可以使用新型均壓通風技術，通過開發配套的均壓監測，漏風通道檢查，新型阻漏材料、阻漏方法以及均壓自動調節等技術配合實施均壓通風，可在不停產、不封閉的條件下，減少漏風和瓦斯涌出，抑制自燃發生，提高有色金屬深井開采作業的安全性[3]。此外，為提高深井開采作業的安全性，必須將大量新鮮的空氣持續不斷地輸入深井下，以此沖淡井下CO2、CO及瓦斯等有毒有害空氣濃度，為井下作業人員創造一個良好的工作環境。應建立井下區域式通風系統，每個區域均設置一組進、回風井，該設計能夠縮短通風線路，降低風阻系數且保證各區域享有獨立、安全通風，從而提高礦井的通風能力和抗災能力。
3.3深井地下水綜合防治技術
有色金屬礦山深井開采中很容易受到地下水的侵襲，為防止井底深積水保障正常的開采施工，必須采取有針對性的防治技術措施。一是做好采前防控，嚴格按照先探后掘、先治后采的防控原則，在進行有色金屬礦山深井開采前，先對礦山所處區域的地質構造、水文特征等進行勘查、分析，明確礦井水源的異常位置，提前制定防控預案；二是加強采中防治，不同成礦地質下的有色金屬礦山，其地下水系也往往較為復雜，由此造成深井開采中的水害多樣化，要想實現有效治理，必須結合其地質構造特點綜合應用“防、堵、疏、排、截”的系統治理手段，即提前預防、加強封堵、及時疏通、分區排放、分段截流，避免或減輕頂板透水、井底突水、巖壁滲水等水害事故的危害。
4結語
有色金屬礦山的深井開采必須做到作業安全與生產質量的同步?；诘V山地質條件的復雜性及深井開采技術要求，實施期間應綜合考慮可能存在的開采風險，靈活選用正確的技術措施，實現科學規劃、合理開采、降本增效、安全運行，從而確保多種效益。
參考文獻：
[1]許愛榮.有色金屬礦山中深井采礦技術的意義分析[J].中國設備工程，2018（01）：199-200.
[2]江飛飛，周輝，劉暢，盛佳.地下金屬礦山巖爆研究進展及預測與防治[J].巖石力學與工程學報，2019（05）：956-972.
作者：劉莉暉 單位：甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院