郭树林：中国岩金地下矿山采矿技术现状及展望

郭树林先生汇 的题目是中国岩金地下矿山采矿技术现状及展望，内容分五部分，第一简介，第二中国黄金资源概述，三中国黄金采矿技术发展现状及特点，四中国黄金采矿技术发展方向展望，五结语。

中国黄金工业是60年代才发展起来的一个行业，经过50多年的发展，已基本上实现了机械化或半机械化生产。尤其是近20年，中国黄金采矿技术已逐步接近世界先进水平，个别技术甚至达到国际领先水平。中国黄金工业生产仍然以岩金开采为主，伴生金和砂金开发为辅；而在岩金矿山生产中，又以地下开采为主，露天为辅。由于黄金是贵金属，所以，国家一直提倡采用损失贫化指标均较低的充填采矿法，进入21世纪，中国岩金矿山使用三大类采矿方法而有30多种回采工艺，并且，随着黄金价格和开采品位降低而崩落法的使用也有所增加。目前，岩金矿山大多采用浅孔留矿法，全面法、房柱法的空场法，约占60%以上，各种充填法约占30%左右，其余为崩落法及多种方法相结合。

中国黄金资源特点，黄金矿床种类多，但矿床规模较小，资源分布广泛，产量相对集中，金矿床中富矿少，低品位、难处理黄金资源占有比例增高，探采深度浅，露采矿山少。深井开采技术，中国黄金矿山深井开采技术的研究目前尚处于起步阶段.关于金属矿山浅井和深井开采的划分尚无标准规定，但中国采矿界一般认为，深度在300m以内的为浅井开采；300～600m为中等深井开采；600～2000m为深井开采；超过2000m为超深井开采。目前中国黄金工业对黄金资源的开发利用大多数还停留在1000m以上，1000m以下资源的勘查开发基本上还是刚起步，甚至包括其它金属矿山开采深度超过1000m的也为数不多。中金集团夹皮沟矿业有限公司二道沟分矿是中国目前开采深度最大的黄金矿山之一。2013年的开拓深度已达1365m，岩层温度31-35℃，工作面的作业温度29--32℃，严重影响工人的工作效率与身体健康。深井开采技术，根据国内外的深井通风技术的经验，矿井开采深度低于1600m，一般只需加强通风、预冷通风、或局部降温即可。可以使用通风降温技术而不必要应用制冷降温技术。二道沟分矿深井通风降温关键技术主要有如下几个方面:第一，增加人风风量风速。第二，降低人风风温。第三，提高人风风质。使井下环境适合人们的正常工作(工作温度不超过27℃)。湖南辰州矿业(002155,股吧)公司（原湘西金矿），开采垂直深度超过1000m，通过采用深井多级机站、降温岩层预冷入风流、局部循环降温等多项新技术，较好地解决了辰州矿业公司的深井通风降温问题。南非、美国和加拿大等矿已在深井开采方面进行了多年的实践，积累了丰富的经验。其黄金矿山的开采深度最大的达4000米以上，在深井开采的采矿工艺、岩爆防治和预测技术、岩层地压控制技术，地压测控系统，提升系统，深井通风及降温技术等方面形成了较为成熟的技术。目前南非一些金矿采用冰冷却系统进行井下降温，冰冷却系统的主要原理是利用冰的溶解热，通过冰的溶解把水冷却到接近0摄氏度，然后把冰冷却水送到各工作面，可将温度降至30摄氏度以下。

而在矿产资源的合理开发利用，中国是世界上矿产资源种类比较齐全的少数几个国家之一，目前已发现的矿种达168个，其中探明储量的148个矿种有20多个储量居世界前列，45个主要矿产探明储量的潜在经济价值居世界第三位。但是，由于中国人口众多，矿产资源潜在价值的人均占有量只有世界人均占有量的1/2，45种主要矿产潜在价值人均占有量在世界144个国家中排第88位以后。矿产资源人均占有量相对较少。

目前，我国矿产资源开发利用的总体水平比较低。据统计，我国国有黄金矿山的矿产资源利用率约为60-70%，乡镇小矿的资源综合利用率一般在50%以下。而国外矿山的资源综合利用率往往高达80%～90%，凡能取得经济效益的共、伴生元素和有用矿物都进行回收。

采矿工艺与矿山设备，经过近二十多年的持续努力，中国黄金采矿技术飞速发展。尤其是采矿工艺，已基本达到了国际水平，个别还达到了国际领先水平；矿山装备水平也得到很大发展，大大地缩短了与国际水平的差距。新城金矿与科研院所研究采用的“盘区上向机械化水平分层胶结充填法”和“盘区上向高分层连续回采胶结充填法”，其工艺和技术经济指标均达到了国际领先水平，是我国黄金工业具有自主知识产权的一项领先技术，设备基本实现了无轨化，其工艺已基本达到了国际水平。

三山岛金矿采用国外可行性研究成果，设计采用了点柱式机械化上向水平分层充填法，引进采用了凿岩台车，铲运机，锚杆台车，坑内卡车和电动卡车等无轨设备。其工艺和装备水平已基本达到国际水平。

他还介绍了自己所在的长春黄金研究院近年来的研究成果，指出长春黄金研究院在岩金矿山中厚难采矿体开采，矿柱回采和空区处理，深井开采通风与降温等技术研究，都取得了很好的成果，对促进黄金矿山生产发展起了一定的作用。

几种主要采矿工艺及技术，浅孔留矿法，浅孔留矿法所需设备种类少，投资低，工程量少，达产快，所以，它在中小型矿山，特别是乡镇地方企业应用较多。浅孔留矿法在我国黄金矿山生产中占的比重较大，其主要原因是矿体赋存状态即矿床开采技术条件比较合适。

充填采矿法，充填采矿法是黄金工业大力提倡的一种采矿法，因为黄金属于贵金属，并且，中国黄金地质资源可供利用的储量少，它的矿石价值高，国家提倡使用采矿损失贫化率低的工艺方法，以降低其在开采过程中的损失贫化，提高地质资源利用率，提高企业经济效益，相应也提高了社会效益。岩金矿山地下开采充填采矿法所占比例，已由20世纪80年代末期的20%，提高到21世纪初期30%以上；黄金地质资源利用率也由70年代的45%提高到80年代50%左右，21世纪初期达到67.5%，并有进一步提高的趋势，但与发达国家达85%相比，仍有较大差距。

崩落采矿法，黄金矿山不提倡使用崩落采矿法，但随着开采品位日益降低，以及比较容易回采的矿床日渐减少，而赋存状态极其复杂的黄金矿床开发，崩落采矿法也逐渐被人们所接受。我国黄金矿山使用崩落采矿法的是陕西太白金矿、广西宏益矿业公司等，除云南镇沅金矿、山东玲珑采用下向分层崩落之外，近年使用最多是中深孔无底柱分段崩落法。

黄金矿山采矿技术发展方向，岩金矿山尾砂综合利用和综合治理技术，目前，矿山资源开采过程中和开采后，都存在一系列的环境破坏问题，采矿空区的存在还会对开采中的矿山带来地压危害。这些问题不仅会造成环境的污染和破坏，还会造成资源损失、危及人民生命财产安全，如果采用全尾砂充填技术，同时对尾砂进行综合利用，既可节省建造尾矿坝所需的数千万元，还可避免地压的危害，提高资源的回收率；减轻甚至避免矿山开采对环境的影响。将尾矿充填回采空区可达到既废物利用，又治理环境的双重目的。这也是国内外治理尾矿造成的环境污染问题的总的趋势。

尾矿充填技术是上世纪初发展起来的一项充填技术，其作用是作为回采时的工作台，并控制围岩位移。70年代中叶后，国内外研究发展了一些全尾砂充填技术，其主要代表是：德国PM公司在格仑德（Grund）铅锌矿研究成功的全尾砂膏体泵送充填工艺；前苏联的阿奇赛多金属公司研究成功的高浓度全尾砂活化搅拌—自流输送充填工艺。

中国采用地下开采的矿山中，采用空场法的占55%左右，采用充填法的占11%左右。若在采用空场法和嗣后充填的矿山中采用低成本的全尾砂充填技术，将可能解决排放尾矿造成的地表环境污染和采用空场法开采所固有的地压逐步增高而造成的开采条件恶化问题，同时可避免减少建造尾矿库所需的投资。

岩金矿床深部开采技术综合研究，中国黄金矿山已有多处已经进入或即将进入深部开采范畴，如湘西、夹皮沟、二道沟、五龙、玲珑、乳山等金矿，随着开采的进行，岩体离层现象越来越明显，不但威胁安全生产，有的甚至因安全原因无法回采而造成大量的资源损失；此外，随着矿体开采深度增加，井下空气越来越热，将严重影响生产效率，妨碍矿山安全生产及工人身体健康；所有这些，将制约黄金工业的发展，对矿山生产带来很多困难，尤其是对这些企业提高经济效益不利。这是一部分矿山生产过程中不可回避的问题，也是其它国家如南非、印度、美国、加拿大、俄罗斯等已经经历过的矿床开采发展道路。

岩金矿床深部开采技术综合研究，中国深部开采的金属矿山由于采深尚未超过1600m，地热危害不太明显，且大都使用充填采矿方法，地压现象及其危害也不太明显，所以有关深部开采技术尚处于起步阶段，缺乏深入细致的研究。国外深部开采超千米的矿山有80余座，其中最多为南非。南非绝大多数含金、铀变质砾岩矿床，埋藏深度大都在千米以下，它们所遇到的地热、岩温升高、岩层压力等所涉及的地下开采问题，绝大多数已经解决，无论是井巷掘进、开采顺序、采矿方法、井下通风、降温方法、深井提升、充填料输送、充填方法、井下防排水等技术问题，均作了深入的研究，为这些深埋地下的矿体资源开采提供了技术保证。

岩金矿床深部开采技术综合研究，深井开采是我国包括黄金矿山在内的相当一部分矿山即将面临的问题，及时、全面的研究并解决深井开采时必将出现的、特有的技术和设备问题，保证进入深部开采的矿山继续持续、稳定、安全的生产。为我国的经济建设提供稳定可靠的资源保证。将具有重大的战略意义和经济意义。

充填工艺的发展方向，国内共有十余家单位进行了高水速凝固化材料的研究，目前，国内外所研制的各种高保水速凝材料均存在着成本高，充填后充填体易风化等缺点，这成了制约该项技术发展的主要障碍，也正是这项技术所要攻克的关键技术之一。

湖北三鑫金铜股份有限公司开展的充填胶结新材料的试验研究项目，对本地区众多冶炼厂排放的高炉废渣进行了活性分析研究，通过烘干外加石膏、复合激发剂等，经粉磨均匀混合而成一种极适用于井下充填的新型胶结材料，该材料充分利用了选矿尾砂中的有效成分，使胶结材料与充填体骨料尾砂产生相互作用，从而产生了较普通水泥更为优异的充填胶结效果。

充填工艺的发展方向，在新城金矿研究成功的高压风流态化造浆充填工艺，以其充填浓度高，充填系统投资少，自动化程度高等特点将会得到迅速推广。块石胶结充填自研究成功并在北美得到迅速推广后，近年来也在国内得到迅速发展。

采矿工艺向高效，高回收率方向发展。由于矿产资源不可再生的特性，再加上近年来黄金价格的持续走低，国内外矿山企业越来越重视追求采矿方法和工艺的高效和高回收率，以期获得最佳的经济效益。落矿的分层高度由低向高发展；分层落矿向分段落矿，甚至阶段落矿发展；分段高度也逐步由8-20m发展到30-40m，阶段落矿高度高达120m。在采矿方法上，空场法所占比例正逐渐减少，而充填法所占比重逐渐增高。

数字化矿山建设。当前，我国数字化矿山管理发展迅速，数字化已成为矿山现代化管理的重要手段。所谓数字化矿山是采用现代信息技术、数据库技术、传感器网络技术和过程智能化控制技术，在矿山企业生产活动的三维尺度范围内，对矿山生产、经营与管理的各个环节与生产要素实现网络化、数字化、模型化、可视化、集成化和科学化管理，从而将企业的安全生产与经营管理业务流程数字化，并加工成新的信息资源，及时准确地提供给管理者，以便及时掌握动态业务中的一切信息，做出正确的决策。

最后，郭树林指出，中国已经查明的黄金地质资源仅占世界第八位，自2008年产金量却超过南非而成为全球第一；随着矿产资源价格的持续降低，黄金地质资源开发向贫（矿）、难（采矿）方向发展，面临的难题越来越多，近年来采矿技术也得到快速发展，采矿技术研发的投入也在加大，未来发展速度加快。今后新的采矿概念和系统将凭借新技术的潜在力量来发展，特别是采矿科学向着高新技术应用方面的趋势日趋明显。