[科普中國(guó)]-深井開采

深井開采是指開采深度超過800m的礦山開采技術(shù)。與淺井和中深井開采相比，深井開采面開采一系列技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、衛(wèi)生難題。

簡(jiǎn)述深井礦山采礦方法與淺井開采基本相同，包括空?qǐng)龇?、充填法和崩落法三大類，但其結(jié)構(gòu)參數(shù)、回采順序、回采工藝等應(yīng)根據(jù)深井礦山特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，而且由于深井礦山的特殊性，充填采礦法將成為主流采礦方法。

深井地應(yīng)力增大，可利用這一特點(diǎn)，研究非爆破采礦技術(shù)的可行性。

深井提升費(fèi)用、排水費(fèi)用增大，應(yīng)研究利用排水過程水力提升礦石的可行性。為降低水力提升成本，提高水力提升效率，礦石粒度應(yīng)嚴(yán)格控制、將選礦廠，或者選礦廠的磨礦工序置于井下應(yīng)是未來深井礦山井下采選一體化的發(fā)展方向，其優(yōu)勢(shì)在于：減少甚至取消原礦提升工序，降低原礦提升運(yùn)輸費(fèi)用；水力提升精礦，降低成本；尾礦就地充填；地表環(huán)境得到根本改善。但選礦廠建于井下，也存在一些技術(shù)、安全和環(huán)境問題，如大斷面硐室的維護(hù)，廢理，事故的處理等。1

定義根據(jù)礦床開采工作所面臨的地壓?jiǎn)栴}，可按開采深度將礦山分為以下幾類：

(1)開采深度小于300m，稱淺井開采。在此深度內(nèi)采礦時(shí)，一般地壓顯現(xiàn)不嚴(yán)重，即使發(fā)生地壓活動(dòng)，也屬靜壓?jiǎn)栴}，易于處理。

(2)開采深度300～800m，稱為中深井開采。根據(jù)礦體賦存條件、礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)，在掘進(jìn)或開采過程中，可能發(fā)生輕度巖爆，如巖石彈射等現(xiàn)象。

(3)開采深度超過800m，為深井開采。在此深度內(nèi)具有二類變形特征的巖石會(huì)發(fā)生頻繁的巖爆，影響作業(yè)安全。1

特點(diǎn)深井開采具有如下主要特征：

1．地壓大

深井開采的地壓大主要表現(xiàn)為：原巖應(yīng)力大；巖體塑性大；礦山壓力顯現(xiàn)劇烈。

2．地溫高

地溫是指井下巖層的溫度：一般情況下，地溫隨深度增加而呈線性增加，其增高率用溫度梯度(℃/hm，hm=100m)表示。在不同地質(zhì)條件(不同地區(qū)，不同礦井)下，地溫梯度不同。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地溫梯度在4℃/hm左右。因此，在深礦井開采中地溫一般都比較高。地溫決定著井下采掘工作面的環(huán)境溫度，即礦井溫度。在深礦井開采中，礦井溫度一般都比較高，會(huì)影響人體健康，有時(shí)甚至?xí)h(yuǎn)高于人體所能承受的最高溫度。因此，在深礦井開采中，要保證工人身體健康，保證礦井正常生產(chǎn)，必須采取必要的降溫措施。

3．礦井瓦斯大

在深井開采中，礦井瓦斯大表現(xiàn)為：礦井瓦斯(絕對(duì))涌出量大，礦井瓦斯(絕對(duì))涌出量隨著開采深度增加而增大；瓦斯突出(煤與瓦斯突出)頻度大，突出量大。2

面臨問題與淺井和中深井開采相比，深井開采面開采一系列技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、衛(wèi)生難題，突出表現(xiàn)為：

(1)深井熱害和通風(fēng)降溫問題。隨著開采深度增加，井下溫度越來越高。深井生產(chǎn)實(shí)踐證明，高巖溫是井下工作面氣溫高、工作條件差的主要原因。除此之外，設(shè)備運(yùn)行放出的熱量、水溫、礦石氧化放熱難以及時(shí)排出也是影響因素之一。澳大利亞北帕克斯銅礦用于深孔鑿巖的潛孔鉆機(jī)配備移動(dòng)式空壓機(jī)，其放出的熱量使工作面溫度達(dá)到50℃以上。有效降溫，改善工作面生產(chǎn)條件是深井礦山面臨的主要問題之一。

(2)高地壓?jiǎn)栴}。深井礦山地應(yīng)力較大，巖石力學(xué)特性發(fā)生變化，地壓管理是深井礦山開采需高度重視的突出問題。巖爆是深井采礦地壓的一個(gè)普遍顯現(xiàn)，如冬瓜山銅礦在礦山基建過程中就發(fā)生過多起巖爆事件。

(3)深井涌水問題。由于不可預(yù)測(cè)的巖石裂隙及巖石移動(dòng)，深井開采過程中更容易發(fā)生大量地下水突然涌出現(xiàn)象，影響作業(yè)安全，必須高度重視防治水工作。

(4)深井提升問題隨著開采深度及提升高度的增加，提升鋼絲繩重量越來越大，提升作業(yè)因鋼絲繩自重帶來的無效耗能愈加突出，應(yīng)研究與開發(fā)新型的深井礦石提升技術(shù)。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

楊曉紅 - 副教授 - 西南大學(xué)