金矿开采中地下采场设计与优化方案研究

金矿开采中地下采场设计与优化方案研究

林彬

福建省政和县大源矿业有限公司

福建省南平市政和县

353600

摘要：金矿开采是一个复杂而繁琐的过程，其中地下采场的设计是确保开采顺利进行的关键环节。合理的地下采场设计不仅可以提高开采效率，降低开采成本，还可以确保安全生产，减少事故发生的可能性。然而，在实际的金矿开采过程中，地下采场设计往往存在诸多问题，如采场布置不合理、开采顺序不当、采场稳定性差等，这些问题不仅影响了开采效率，还可能引发安全事故。因此，对地下采场进行优化设计，提高采场的稳定性和开采效率，是当前金矿开采领域亟待解决的问题。

关键词：金矿开采；地下采场设计；优化方案

1.地下采场设计的基本原则

1.1安全性原则

地下采场设计的首要原则是确保安全。设计过程中，必须充分考虑地质条件、矿体形态、岩石力学特性等因素，确保采场结构稳定，防止采场坍塌、冒顶等安全事故的发生。同时，要合理规划开采顺序，避免采场之间的相互影响，减少安全事故的风险。

1.2经济性原则

地下采场设计应遵循经济性原则，以最小的投入获得最大的产出。在设计过程中，要充分考虑开采成本、矿石回收率、资源利用率等因素，优化采场布置和开采顺序，提高开采效率，降低开采成本。同时，要注重节能减排，减少对环境的破坏和污染。

1.3可持续性原则

地下采场设计应考虑到金矿开采的可持续性。在设计过程中，要充分考虑矿山的长期开采规划和资源利用情况，避免过度开采和浪费资源。同时，要注重生态保护和环境保护，减少开采活动对生态环境的影响和破坏。

2.地下采场设计中存在的问题及原因分析

首先，采场布置不合理是一个普遍存在的问题。这通常源于对地质条件了解不足，导致工程师无法准确预测地下的矿体分布和地质特征。在这种情况下，采场布置往往缺乏针对性和合理性，使得开采效率低下。为了解决这个问题，我们需要加强对地质条件的勘探和研究，利用现代科技手段如三维地质建模、遥感技术等，对地下矿体进行精确探测和分析。同时，还需要引入先进的采场设计理念和方法，如数值模拟、优化算法等，以提高采场布置的合理性。

其次，开采顺序不当也是一个不容忽视的问题。错误的开采顺序不仅会造成资源浪费，还可能引发一系列安全隐患。这往往是由于设计方法落后和管理经验缺乏所导致的。为了改善这一状况，我们需要更新开采设计理念，引入现代优化算法和决策支持系统，对开采顺序进行科学合理的规划。同时，加强开采过程中的监控和管理，确保开采顺序符合设计要求，并及时调整和优化。

此外，采场稳定性差也是一个亟待解决的问题。采场冒顶、片帮等安全事故时有发生，严重威胁着作业人员的生命安全。这些问题的产生往往与地质条件复杂、采场设计不合理、支护措施不到位等因素有关。为了提高采场稳定性，我们需要加强对地质条件的研究和分析，掌握采场稳定性的影响因素和规律。同时，优化采场设计，提高支护结构的强度和稳定性。此外，还应加强作业人员的安全培训和应急演练，提高他们的安全意识和应对能力。

3.地下采场优化方案研究

3.1采用先进的地质勘探技术

三维地震勘探是一种高效、精准的地质勘探技术，通过在地表布置一定数量的地震仪，利用地震波在地下传播的特性，获取地下岩层的构造和性质信息。相较于传统的二维地震勘探，三维地震勘探具有更高的分辨率和更全面的覆盖范围，能够更准确地揭示地下的地质构造，为地下采场设计提供更为详细、准确的地质信息。

瞬变电磁法也是一种先进的地质勘探技术，它利用地下岩层的电性差异，通过在地表布置电极并施加电流，观测地下电场的变化，从而推断地下岩层的电性分布和构造情况。瞬变电磁法具有探测深度大、分辨率高、受干扰小等优点，对于探测深层岩体的地质条件尤为适用。

除了三维地震勘探和瞬变电磁法，还有许多其他先进的地质勘探技术，如地磁勘探、重力勘探、地质雷达等。这些技术各有特点，可以根据具体的地质条件和勘探需求进行选择和应用。

3.2优化采场布置

首先，地质条件是采场布置的基础。不同的矿体赋存状态、岩石力学性质以及地下水状况等因素，都会对采场布置产生深远影响。在布置采场时，必须充分了解和掌握这些地质条件，以便根据具体情况制定合适的开采方案。例如，在岩石力学性质较差的区域，可能需要采取加强支护等措施，以提高采场的稳定性。

其次，矿体形态也是影响采场布置的重要因素。矿体的形状、大小、厚度等特征，直接关系到开采方法的选择和采场布置的优化。对于形态复杂的矿体，分段开采、分层开采等方式可以更为有效地提高采场的稳定性和开采效率。这些方式不仅可以减少采场内的应力集中和变形，还能更好地适应矿体的变化，从而提高开采效率。

此外，开采技术的选择也是优化采场布置的关键。随着科技的发展，现代采矿技术不断推陈出新，为采场布置提供了更多的可能性。例如，采用自动化和智能化设备，可以实现远程控制和精确操作，大大提高开采效率。同时，这些先进技术还可以降低工人的劳动强度，提高作业安全性。

3.3优化开采顺序

在地下采场设计中，合理的开采顺序需要综合考虑多种因素。矿体的赋存条件是首要考虑的因素之一。矿体的厚度、走向、倾角等自然属性，直接决定了开采方式的选择。例如，在矿体厚度较大的情况下，采用由上至下的开采顺序，可以有效减少矿石的损失和贫化。这种开采顺序不仅充分利用了矿石资源，而且避免了矿石因开采不当而造成的浪费。

此外，开采技术也是制定开采顺序的关键因素。随着采矿技术的不断发展，新的开采方法和技术不断涌现，为制定更加科学合理的开采顺序提供了有力支撑。例如，采用先进的采矿设备和技术，可以实现矿石的高效开采和加工，进一步提高资源的利用率。

然而，仅仅考虑矿体赋存条件和开采技术是不够的。在制定开采顺序时，还需要充分考虑安全生产的要求。地下采场是一个充满未知和危险的环境，任何疏忽都可能造成不可挽回的后果。因此，制定开采顺序时，必须严格遵守安全生产的相关规定，确保采矿作业的安全进行。

3.4提高采场稳定性

首先，加强采场支护是提高采场稳定性的基础。支护结构的设计应基于地质条件、岩石力学特性以及采场规模等因素进行综合考虑。通过合理选择支护材料、优化支护结构形式，可以有效地抵抗地压、控制岩石变形，从而提高采场的稳定性。

其次，优化采场参数也是提高采场稳定性的关键。采场参数的确定需要综合考虑地质条件、采矿工艺、设备能力等因素。通过合理的采场布局、控制采场尺寸和形状，可以减少应力集中和岩石破坏的风险，提高采场的整体稳定性。

此外，提高采矿工艺水平也是提高采场稳定性的重要途径。采用先进的采矿技术和设备，可以提高采矿作业的效率和精度，减少岩石损伤和浪费。同时，合理的采矿顺序和采矿方法也可以有效地降低采场应力集中和岩石变形的风险。

除了上述措施外，引入数值模拟技术等先进手段也是提高采场稳定性的重要方式。数值模拟技术可以对采场稳定性进行预测和评估，帮助设计师更好地了解采场应力分布、岩石变形等关键信息。通过模拟分析，可以优化采场设计方案、预测潜在风险，为地下采场设计提供有力支持。

结语：

地下采场设计是金矿开采过程中的关键环节。针对当前地下采场设计中存在的问题，应采取一系列优化措施，如采用先进的地质勘探技术、优化采场布置和开采顺序、提高采场稳定性等。这些措施可以有效提高开采效率、降低开采成本、确保安全生产。同时，还需要加强技术研发和创新，不断提高地下采场设计的水平和质量，为金矿开采事业的可持续发展贡献力量。

参考文献：

[1]朱旭波.地下金属矿岩体质量评价与采场结构参数优化研究[D].中南大学，2011.

[2]沙胜军，王琳鸽.鹰嘴山金矿地下破碎采场回采工艺改进实践[J].黄金，2011（6）.