郭樹林：中國巖金地下礦山采礦技術現狀及展望

和訊黃金訊息 由中國黃金協會與世界黃金協會共同主辦的首屆中國國際黃金大會於9月10-12日在北京國際會議中心隆重舉行。大會致力於推動中外黃金產業交流與合作，以打造中國黃金“博鰲”為目標。本次大會，和訊黃金作為戰略合作媒體對本次大會進行全程報導。在黃金礦業技術及設備創新分論壇上，長春黃金研究院采礦所所長郭樹林先生介紹了中國岩金地下礦山采礦技術現狀及展望。

郭樹林先生匯報的題目是中國岩金地下礦山采礦技術現狀及展望，內容分五部分，第一簡介，第二中國黃金資源概述，三中國黃金采礦技術發展現狀及特點，四中國黃金采礦技術發展方向展望，五結語。

中國黃金工業是60年代才發展起來的一個行業，經過50多年的發展，已基本上實現了機械化或半機械化生產。尤其是近20年，中國黃金采礦技術已逐步接近世界先進水平，個別技術甚至達到國際領先水平。中國黃金工業生產仍然以岩金開采為主，伴生金和砂金開發為輔；而在岩金礦山生產中，又以地下開采為主，露天為輔。由於黃金是貴金屬，所以，國家一直提倡采用損失貧化指標均較低的充填采礦法，進入21世紀，中國岩金礦山使用三大類采礦方法而有30多種回采工藝，並且，隨著黃金價格和開采品位降低而崩落法的使用也有所增加。目前，岩金礦山大多采用淺孔留礦法，全面法、房柱法的空場法，約占60%以上，各種充填法約占30%左右，其余為崩落法及多種方法相結合。

同時，中國黃金地質資源種類比較齊全，黃金礦床分為岩金礦床、砂金礦床和伴生金礦床三種。就國內而言，砂金資源保有量日趨減少，目前存在的資源因與環境相關的眾多原因而難以利用，國內黃金產量絕大多數來源於岩金礦山和伴生金礦山的開采。

中國黃金資源特點，黃金礦床種類多，但礦床規模較小，資源分布廣泛，產量相對集中，金礦床中富礦少，低品位、難處理黃金資源占有比例增高，探采深度淺，露采礦山少。深井開采技術，中國黃金礦山深井開采技術的研究目前尚處於起步階段.關於金屬礦山淺井和深井開采的劃分尚無標準規定，但中國采礦界一般認為，深度在300m以內的為淺井開采；300～600m為中等深井開采；600～2000m為深井開采；超過2000m為超深井開采。目前中國黃金工業對黃金資源的開發利用大多數還停留在1000m以上，1000m以下資源的勘查開發基本上還是剛起步，甚至包括其它金屬礦山開采深度超過1000m的也為數不多。中金集團夾皮溝礦業有限公司二道溝分礦是中國目前開采深度最大的黃金礦山之一。2013年的開拓深度已達1365m，岩層溫度31-35℃，工作面的作業溫度29--32℃，嚴重影響工人的工作效率與身體健康。深井開采技術，根據國內外的深井通風技術的經驗，礦井開采深度低於1600m，一般只需加強通風、預冷通風、或局部降溫即可。可以使用通風降溫技術而不必要應用制冷降溫技術。二道溝分礦深井通風降溫關鍵技術主要有如下幾個方面:第一，增加人風風量風速。第二，降低人風風溫。第三，提高人風風質。使井下環境適合人們的正常工作(工作溫度不超過27℃)。湖南辰州礦業(002155,股吧)公司（原湘西金礦），開采垂直深度超過1000m，通過采用深井多級機站、降溫岩層預冷入風流、局部循環降溫等多項新技術，較好地解決了辰州礦業公司的深井通風降溫問題。南非、美國和加拿大等礦已在深井開采方面進行了多年的實踐，積累了豐富的經驗。其黃金礦山的開采深度最大的達4000米以上，在深井開采的采礦工藝、岩爆防治和預測技術、岩層地壓控制技術，地壓測控系統，提升系統，深井通風及降溫技術等方面形成了較為成熟的技術。目前南非一些金礦采用冰冷卻系統進行井下降溫，冰冷卻系統的主要原理是利用冰的溶解熱，通過冰的溶解把水冷卻到接近0攝氏度，然后把冰冷卻水送到各工作面，可將溫度降至30攝氏度以下。

而在礦產資源的合理開發利用，中國是世界上礦產資源種類比較齊全的少數幾個國家之一，目前已發現的礦種達168個，其中探明儲量的148個礦種有20多個儲量居世界前列，45個主要礦產探明儲量的潛在經濟價值居世界第三位。但是，由於中國人口眾多，礦產資源潛在價值的人均占有量只有世界人均占有量的1/2，45種主要礦產潛在價值人均占有量在世界144個國家中排第88位以后。礦產資源人均占有量相對較少。

目前，我國礦產資源開發利用的總體水平比較低。據統計，我國國有黃金礦山的礦產資源利用率約為60-70%，鄉鎮小礦的資源綜合利用率一般在50%以下。而國外礦山的資源綜合利用率往往高達80%～90%，凡能取得經濟效益的共、伴生元素和有用礦物都進行回收。

采礦工藝與礦山設備，經過近二十多年的持續努力，中國黃金采礦技術飛速發展。尤其是采礦工藝，已基本達到了國際水平，個別還達到了國際領先水平；礦山裝備水平也得到很大發展，大大地縮短了與國際水平的差距。新城金礦與科研院所研究采用的“盤區上向機械化水平分層膠結充填法”和“盤區上向高分層連續回采膠結充填法”，其工藝和技術經濟指標均達到了國際領先水平，是我國黃金工業具有自主知識產權的一項領先技術，設備基本實現了無軌化，其工藝已基本達到了國際水平。

三山島金礦采用國外可行性研究成果，設計采用了點柱式機械化上向水平分層充填法，引進采用了鑿岩臺車，鏟運機，錨桿臺車，坑內卡車和電動卡車等無軌設備。其工藝和裝備水平已基本達到國際水平。

他還介紹了自己所在的長春黃金研究院近年來的研究成果，指出長春黃金研究院在岩金礦山中厚難采礦體開采，礦柱回采和空區處理，深井開采通風與降溫等技術研究，都取得了很好的成果，對促進黃金礦山生產發展起了一定的作用。

幾種主要采礦工藝及技術，淺孔留礦法，淺孔留礦法所需設備種類少，投資低，工程量少，達產快，所以，它在中小型礦山，特別是鄉鎮地方企業應用較多。淺孔留礦法在我國黃金礦山生產中占的比重較大，其主要原因是礦體賦存狀態即礦床開采技術條件比較合適。

充填采礦法，充填采礦法是黃金工業大力提倡的一種采礦法，因為黃金屬於貴金屬，並且，中國黃金地質資源可供利用的儲量少，它的礦石價值高，國家提倡使用采礦損失貧化率低的工藝方法，以降低其在開采過程中的損失貧化，提高地質資源利用率，提高企業經濟效益，相應也提高了社會效益。岩金礦山地下開采充填采礦法所占比例，已由20世紀80年代末期的20%，提高到21世紀初期30%以上；黃金地質資源利用率也由70年代的45%提高到80年代50%左右，21世紀初期達到67.5%，並有進一步提高的趨勢，但與發達國家達85%相比，仍有較大差距。

充填工藝，近年來，充填技術正向全尾砂高濃度充填方向發展，其目的是減少膠結材料用量，降低充填成本,提高充填體質量,改善井下環境，減少和避免礦山生產對環境的破壞和污染。近年來中國也進行了全尾砂高濃度膠結充填的研究與應用，取得了較理想的成果。凡口鉛鋅礦研究成功的高濃度全尾砂活化攪拌自流輸送膠結充填工藝，尾砂利用率達95%以上，充填濃度達72～75%。新城金礦與科研院所合作研究成功的高壓風流態化造漿充填技術，充填濃度在74%以上，尾砂利用率超過95%，而其充填系統投資少，自動化程度高。以德國pm公司為代表的全尾砂膏體充填工藝，可在低水泥耗量條件下獲得高質量的充填體。其技術代表了充填技術的最高水平。中國金川有色公司引進了這一技術並進行了初步的工業應用。高濃度充填技術和膏體泵壓充填技術均已取得很大進展。塊石膠結充填以其充填成本低，充填體強度高，充填材料來源廣等特點越來越受到青睞。國內的大廠礦務局等礦山采用了這一技術。二十世紀70年代在英國開始出現，90年代在世界范圍內得到飛速發展的高水固結充填技術的研究雖已取得了令人矚目的進展，但其在材料穩定性和價格上存在著問題，制約了該項技術的應用。

崩落采礦法，黃金礦山不提倡使用崩落采礦法，但隨著開采品位日益降低，以及比較容易回采的礦床日漸減少，而賦存狀態極其復雜的黃金礦床開發，崩落采礦法也逐漸被人們所接受。我國黃金礦山使用崩落采礦法的是陜西太白金礦、廣西宏益礦業公司等，除云南鎮沅金礦、山東玲瓏采用下向分層崩落之外，近年使用最多是中深孔無底柱分段崩落法。

黃金礦山采礦技術發展方向，岩金礦山尾砂綜合利用和綜合治理技術，目前，礦山資源開采過程中和開采后，都存在一系列的環境破壞問題，采礦空區的存在還會對開采中的礦山帶來地壓危害。這些問題不僅會造成環境的污染和破壞，還會造成資源損失、危及人民生命財產安全，如果采用全尾砂充填技術，同時對尾砂進行綜合利用，既可節省建造尾礦壩所需的數千萬元，還可避免地壓的危害，提高資源的回收率；減輕甚至避免礦山開采對環境的影響。將尾礦充填回采空區可達到既廢物利用，又治理環境的雙重目的。這也是國內外治理尾礦造成的環境污染問題的總的趨勢。

尾礦充填技術是上世紀初發展起來的一項充填技術，其作用是作為回采時的工作臺，並控制圍岩位移。70年代中葉后，國內外研究發展了一些全尾砂充填技術，其主要代表是：德國pm公司在格侖德（grund）鉛鋅礦研究成功的全尾砂膏體泵送充填工藝；前蘇聯的阿奇賽多金屬公司研究成功的高濃度全尾砂活化攪拌—自流輸送充填工藝。

中國采用地下開采的礦山中，采用空場法的占55%左右，采用充填法的占11%左右。若在采用空場法和嗣后充填的礦山中采用低成本的全尾砂充填技術，將可能解決排放尾礦造成的地表環境污染和采用空場法開采所固有的地壓逐步增高而造成的開采條件惡化問題，同時可避免減少建造尾礦庫所需的投資。

岩金礦床深部開采技術綜合研究，中國黃金礦山已有多處已經進入或即將進入深部開采范疇，如湘西、夾皮溝、二道溝、五龍、玲瓏、乳山等金礦，隨著開采的進行，岩體離層現象越來越明顯，不但威脅安全生產，有的甚至因安全原因無法回采而造成大量的資源損失；此外，隨著礦體開采深度增加，井下空氣越來越熱，將嚴重影響生產效率，妨礙礦山安全生產及工人身體健康；所有這些，將制約黃金工業的發展，對礦山生產帶來很多困難，尤其是對這些企業提高經濟效益不利。這是一部分礦山生產過程中不可回避的問題，也是其它國家如南非、印度、美國、加拿大、俄羅斯等已經經歷過的礦床開采發展道路。

岩金礦床深部開采技術綜合研究，中國深部開采的金屬礦山由於采深尚未超過1600m，地熱危害不太明顯，且大都使用充填采礦方法，地壓現象及其危害也不太明顯，所以有關深部開采技術尚處於起步階段，缺乏深入細致的研究。國外深部開采超千米的礦山有80余座，其中最多為南非。南非絕大多數含金、鈾變質礫岩礦床，埋藏深度大都在千米以下，它們所遇到的地熱、岩溫升高、岩層壓力等所涉及的地下開采問題，絕大多數已經解決，無論是井巷掘進、開采順序、采礦方法、井下通風、降溫方法、深井提升、充填料輸送、充填方法、井下防排水等技術問題，均作了深入的研究，為這些深埋地下的礦體資源開采提供了技術保證。

岩金礦床深部開采技術綜合研究，深井開采是我國包括黃金礦山在內的相當一部分礦山即將面臨的問題，及時、全面的研究並解決深井開采時必將出現的、特有的技術和設備問題，保證進入深部開采的礦山繼續持續、穩定、安全的生產。為我國的經濟建設提供穩定可靠的資源保證。將具有重大的戰略意義和經濟意義。

充填工藝的發展方向，國內共有十余家單位進行了高水速凝固化材料的研究，目前，國內外所研制的各種高保水速凝材料均存在著成本高，充填后充填體易風化等缺點，這成了制約該項技術發展的主要障礙，也正是這項技術所要攻克的關鍵技術之一。

湖北三鑫金銅股份有限公司開展的充填膠結新材料的試驗研究項目，對本地區眾多冶煉廠排放的高爐廢渣進行了活性分析研究，通過烘干外加石膏、復合激發劑等，經粉磨均勻混合而成一種極適用於井下充填的新型膠結材料，該材料充分利用了選礦尾砂中的有效成分，使膠結材料與充填體骨料尾砂產生相互作用，從而產生了較普通水泥更為優異的充填膠結效果。

充填工藝的發展方向，在新城金礦研究成功的高壓風流態化造漿充填工藝，以其充填濃度高，充填系統投資少，自動化程度高等特點將會得到迅速推廣。塊石膠結充填自研究成功並在北美得到迅速推廣后，近年來也在國內得到迅速發展。

采礦工藝向高效，高回收率方向發展。由於礦產資源不可再生的特性，再加上近年來黃金價格的持續走低，國內外礦山企業越來越重視追求采礦方法和工藝的高效和高回收率，以期獲得最佳的經濟效益。落礦的分層高度由低向高發展；分層落礦向分段落礦，甚至階段落礦發展；分段高度也逐步由8-20m發展到30-40m，階段落礦高度高達120m。在采礦方法上，空場法所占比例正逐漸減少，而充填法所占比重逐漸增高。

數字化礦山建設。當前，我國數字化礦山管理發展迅速，數字化已成為礦山現代化管理的重要手段。所謂數字化礦山是采用現代資訊技術、數據庫技術、傳感器網絡技術和過程智慧化控制技術，在礦山企業生產活動的立體尺度范圍內，對礦山生產、經營與管理的各個環節與生產要素實現網絡化、數字化、模型化、可視化、整合化和科學化管理，從而將企業的安全生產與經營管理業務流程數字化，並加工成新的資訊資源，及時準確地提供給管理者，以便及時掌握動態業務中的一切資訊，做出正確的決策。

最後，郭樹林指出，中國已經查明的黃金地質資源僅占世界第八位，自2008年產金量卻超過南非而成為全球第一；隨著礦產資源價格的持續降低，黃金地質資源開發向貧（礦）、難（采礦）方向發展，面臨的難題越來越多，近年來采礦技術也得到快速發展，采礦技術研發的投入也在加大，未來發展速度加快。今後新的采礦概念和系統將憑借新技術的潛在力量來發展，特別是采礦科學向著高新技術應用方面的趨勢日趨明顯。