地下开采矿山深部开采存在的问题及解决措施

武晨曦

摘要：随着矿业需求的持续增长，地下矿山深部开采成为了满足资源需求的关键途径。然而，深部开采伴随着各种技术和环境挑战，包括复杂的地质条件、增大的地下压力、人员安全风险及对周边环境的潜在影响。为确保深部开采的持续性、安全性及其对环境的最小影响，需要采用创新的管理策略、技术手段和环保措施。此外，对矿工进行有效的培训、加强国际合作与交流，以及实施严格的环境监测，都是确保矿山开采成功的关键因素。本文旨在深入探讨地下矿山深部开采中所面临的主要问题，并提出相应的解决策略和建议。

关键词：地下开采；矿山深部开采；问题；解决措施

引言

随着社会的快速发展和工业化进程的加速，矿产资源作为支撑现代生活和技术进步的重要物质基础，其重要性日益凸显。地下矿山深部开采技术，作为矿业发展中的核心环节，承载着满足人们对资源需求的重要职责。然而，伴随着这种深入地下的开采行为，诸多挑战和风险也随之而来，面对这些问题，仅仅依靠传统的矿业经验和方法是难以胜任的。这就需要采用更先进、更科学的方法，结合多学科的研究，创新矿山管理和技术措施，来确保矿产资源的高效开发与利用，同时最大限度地保障矿工的安全与健康，以及对环境的保护与恢复。

1.地下矿山深部开采存在的问题

1.1 地质条件问题

地下矿山深部的开采面临的地质问题是多方面的，每一个地质构造都可能影响到开采的安全性。例如，地层错动是一个复杂的地质现象，可能导致预测的矿石层位置出现差错，使得矿工在深部作业时遇到未预期的岩层。断层是岩层断裂和错位的区域，它可能切断矿床，使得矿石丧失经济价值。而岩溶则是由于地下水作用在可溶解的岩石上，如石灰岩，造成的空洞或洞穴。这些空洞可能在矿工不知情的情况下突然坍塌。而地下矿山深部的岩体稳定性问题更是不可忽视的。由于深部的岩石承受的应力大，容易产生裂隙，进而发生变形或垮塌，这对矿山的开采、通风和安全都构成了巨大的威胁。

1.2 地下压力问题

随着矿山的深度增加，地下的压力也在持续上升。这种增加的压力来源于岩体的重力和地壳的应力。地下水问题尤为棘手，它不仅会导致开采区域的水患，还可能引发地面沉降或涌水事故，影响到矿山的正常运作。地应力是由地球的内部力量引起的，会对岩石施加压缩、拉伸或剪切力。高的地应力会使岩体变得极不稳定，容易发生变形和断裂。这些断裂和变形不仅会导致矿石损失，还可能威胁到矿工的生命安全。为了应对这些压力，矿山需要采用高度专业的技术和方法，确保在深部开采时，能够有效地控制地下压力，防止事故的发生。

1.3 安全问题

地下矿山深部的开采是一项高风险作业，其中的安全问题不能被忽视。由于地下深处的特殊环境，例如密闭的空间、有限的通风和视野受限，所有这些因素都使得安全事故的后果更加严重。在这种条件下，有害气体如甲烷、硫化氢等可能在无法预测的地方累积，暴露于这些气体中的工人可能会出现中毒、晕厥或其他健康问题。再者，高温高湿的环境会导致矿工出现脱水、中暑等症状，这不仅降低工作效率，而且可能对其生命安全造成威胁。机械伤害和坠落也是常见的安全隐患，尤其是在使用重型设备和工具时。挖掘机、钻机等设备如果操作不当或出现故障，很容易导致工人受伤。矿山内的道路也可能因为湿滑或杂物堆积而导致工人跌倒受伤。

1.4 环境问题

地下矿山的开采活动无疑对自然环境产生了一定的压力和负担。首先，废石是开采活动中产生的主要废弃物，这些石块占地面积大，堆积时间长可能会导致土地退化和景观破坏。废水则包含许多有毒物质，如重金属和化学物质，直接排放会对河流、湖泊和地下水造成严重污染。废气，尤其是含有硫的气体，会加速酸雨的形成，对农作物和建筑物都有害。再者，开采活动往往伴随着地下水的抽取，这可能导致地下水位的下降，进而影响到附近社区的饮用水源。过度的抽取还可能导致地面沉降，对基础设施如道路、桥梁造成破坏。

2.解决地下矿山深部开采问题的措施

2.1 地质勘探和数据收集

在地下矿山深部开采之前，进行彻底的地质勘探是至关重要的步骤。这不仅确保了开采的经济效益，更是确保矿工安全的重要手段。地质勘探工作涉及到一系列的专业技术，如地震测量、钻探、地质测绘等，共同提供关于矿区内部结构和物质组成的详细信息。通过这些数据，可以更准确地预测到岩石的性质、金属矿石的分布、以及可能的地下水带等信息。更进一步，通过对这些数据的综合分析，可以对深部岩体的稳定性进行评估，识别出可能的风险区域，如断层带、岩溶区等，并据此做出针对性的开采决策。而这些决策，如采用何种开采方法、如何布局矿井、以及如何进行有效的岩体支护，都是为了确保开采过程中的最大安全性。

2.2 地下压力管理

地下压力是影响地下矿山深部开采的关键因素。为了有效应对这一问题，先进的压力监测设备如地应力传感器、地压监测仪等被广泛使用。这些设备可以实时监测岩体中的应力分布和变化，为决策者提供宝贵的数据支持。根据这些实时的数据，矿山工程师可以制定和调整开采方案，确保岩体处于稳定状态。例如，当监测到某一区域的地应力突然增大时，可以暂停该区域的开采，避免可能的岩体垮塌事故。除此之外，调整支护设计也是常用的应对策略，如增加支柱的密度、使用更加坚固的材料等。同时，对采矿工人进行持续的安全培训也是必要的，确保决策者了解地下压力的相关知识，掌握应急处理的方法，以最大程度地减少地下压力带来的风险。

2.3 安全管理和培训

为保证地下矿山深部开采的顺利进行，建立完善的安全管理体系是关键。这包括定期的设备检查、风险评估以及事故应对策略的制定。高度重视实时监控工作，如使用闭路电视、地应力传感器等设备，确保可以及时发现并处理安全隐患。同时，应急救援设施，例如通风设备、逃生通道和救援设备，也必须始终保持就绪状态，以应对可能的事故。针对矿工的安全培训不仅要强调日常的操作安全，还要提高工人对突发状况的应对能力，如如何在遇到有害气体泄露时自保、如何在发生坍塌时快速撤离等。国际间的交流也具有极大的价值。许多国家在矿山安全管理上已经有了长时间的经验和先进的技术，从别的国家学习和引进这些经验和技术，可以显著提高地下矿山的安全生产水平。

2.4 环境监测和保护

环境保护在矿山开采中扮演了至关重要的角色。废石、废水和废气等都可能成为对环境的潜在威胁，所以必须进行严格的监控和处理。使用先进的污染物检测设备，确保所有的废弃物都在达标排放之前得到妥善处理。对于周边环境，特别是地下水资源的保护，也要给予足够的关注。定期检测地下水位，并根据实际情况采取措施，如重新注水、调整开采速度等，以确保地下水资源的可持续利用。绿色采矿技术，如低碳排放、无废弃物处理等，也逐渐受到重视。推广这些技术，结合循环经济的原则，不仅可以降低对环境的影响，还能使矿产资源得到更加高效和可持续的开发利用。

3.结语

综上所述，地下矿山深部开采无疑是矿业领域中的一项重大挑战，涉及的问题既复杂又多元。从地质条件到环境保护，每一个环节都要求我们持续地求知、创新和完善。面对这些挑战，不断的技术进步和管理策略优化是关键。而更重要的是，每一个参与其中的人都需要具备高度的职业责任感和环保意识。只有这样，才能确保矿产资源的可持续开发，同时最大程度地降低对人和环境的潜在影响。在未来的探索和发展中，希望每一次的挖掘，都能成为对人类文明和地球家园的深深尊重和负责。

参考文献：

[1] 武喜乐. 金属非金属地下开采矿山存在的主要安全技术问题及对策建议[J]. 内蒙古科技与经济, 2021(13):3.

[2] 王建平. 金属非金属地下开采矿山存在的主要安全技术问题及对策建议[J]. 工程技术(文摘版), 2020(10):21-21.

[3] 陈兴杰. 金属非金属地下开采矿山存在的主要安全技术问题及对策建议[J]. 环球市场, 2019, (002):384.