引言
在当今的资源开发格局下，地下矿山开采技术成为矿业发展的核心关注点。地下矿山开采是一个多学科交叉的复杂工程领域，涵盖了地质学、工程力学、机械工程等众多学科知识。近年来，随着全球工业化进程的加速，对矿产资源的需求持续攀升，这促使地下矿山开采向更深部、更复杂的矿体进军。然而，现有的开采技术在应对深部高温、高压、高应力等恶劣环境时面临诸多困难。同时，环境保护和资源高效利用的要求也对地下矿山开采技术提出了新的挑战。在此背景下，探讨地下矿山开采技术及其发展趋势成为推动矿业可持续发展的必然要求。
1.地下矿山开采技术
1.1空场采矿法
空场采矿法是地下矿山开采中的一种常用方法。它以矿块为单元进行开采，在回采过程中，通过合理布置矿柱和矿房，利用矿柱支撑采空区顶板，以保持采场的稳定。开采时先采矿房，后采矿柱。这种方法的优点在于工艺简单，成本较低，能够有效提高矿石的回采率。同时，它能较好地适应矿体的形状和产状变化。然而，空场采矿法也存在一定局限性，如矿柱的留设会造成部分矿石资源暂时不能开采，并且采空区后期如果处理不当，可能会引发地压活动等安全隐患。
1.2数字化开采技术
数字化开采技术在地下矿山开采中日益重要。它借助多种先进的数字化设备与软件，如三维地质建模软件、矿山物联网系统等。通过三维地质建模，能精确呈现矿山的地质结构，为开采设计提供准确依据。矿山物联网系统则可实现设备的远程监控与自动化控制，提高设备的运行效率与安全性。数字化开采技术还包括智能调度系统，能够优化开采流程，合理安排人员与设备的作业。这有助于减少人为操作失误，提高开采的精准性，实现矿山开采从传统模式向数字化、精准化模式的转变。
1.3深部开采技术
深部开采技术是应对地下深部矿产资源开采需求的技术手段。随着浅部资源的逐渐减少，深部开采成为必然趋势。深部开采面临着高地应力、高温、高水压等复杂的地质环境挑战。在技术上，需要采用适应深部环境的支护技术，如高强度锚杆支护、新型混凝土支护等，以保障巷道的稳定性。同时，深部开采的提升系统也需改进，提高提升能力和效率，确保矿石和人员的安全高效运输。此外，深部开采还需解决通风困难的问题，采用高效的通风设备和通风网络设计，改善深部作业环境。
2.地下矿山开采的原则
2.1安全原则
安全原则是地下矿山开采的首要原则。地下矿山开采环境复杂，存在诸多危险因素。为确保安全，在开采前必须进行详细的地质勘探，准确掌握地质构造、水文地质等情况，以便在开采设计中采取相应的防范措施。在开采过程中，要严格遵守安全操作规程，对矿山设备进行定期检查和维护，确保其正常运行。同时，要加强对矿工的安全培训，提高他们的安全意识和应急处理能力，建立完善的安全监测系统，实时监测矿山内的各项安全指标，及时发现并处理安全隐患。
2.2高效原则
高效原则在地下矿山开采中具有关键意义。高效的开采能够提高矿山的经济效益和资源利用率。从开采工艺方面来看，要选择先进且适合矿体特征的开采方法，优化开采流程，减少不必要的工序和时间浪费。例如，合理确定开采顺序，避免反复的设备搬运和重新布置。在设备的选用上，应采用高效能的采掘、运输和提升设备，提高生产能力。同时，要注重人员的组织管理，合理安排人员的工作岗位和作业时间，提高劳动生产率。此外，通过信息化手段对矿山生产进行实时监控和调度，确保各个环节紧密衔接，最大限度地提高开采效率。
2.3可持续原则
可持续原则是地下矿山开采必须遵循的重要原则。在资源利用方面，要实现矿产资源的最大化回收，避免过度开采和浪费。通过优化开采设计，提高矿石的回采率，对于伴生矿也要进行综合回收利用，提高资源的综合利用价值。在环境保护上，要减少开采过程中的废弃物排放，对废渣、废水等进行合理处理和再利用。例如，废渣可用于填充采空区或作为建筑材料，废水经过处理后可用于矿山的生产过程。同时，要考虑矿山闭坑后的生态恢复，在开采过程中就应制定相应的生态恢复计划，使矿山开采与生态环境相协调，保障矿山开采的长期可持续性。
3.地下矿山开采技术趋势
3.1智能化趋势
智能化开采借助人工智能、大数据、物联网等先进技术。在矿山的开采规划阶段，人工智能算法可根据地质数据进行开采方案的优化。大数据技术能够收集和分析矿山生产过程中的海量数据，如设备运行数据、生产效率数据等，为决策提供依据。物联网实现了矿山设备的互联互通，通过传感器可实时监测设备的运行状态、故障预警等，便于及时维护。智能化的采掘设备能够根据预设的开采参数自动调整作业，减少人工干预，提高开采的精度和效率。同时，智能化的运输和提升系统也能实现自动化调度，提升矿山整体的智能化水平，提高生产的安全性和效益。
3.2绿色化趋势
在开采过程中，要减少对环境的负面影响。从能源利用角度，采用清洁能源为矿山部分设备提供动力，降低对传统化石能源的依赖。在废弃物处理方面，加强对废渣、废水、废气的治理。废渣的处理要遵循减量化、再利用、资源化的原则，废水要经过深度处理达到排放标准或循环利用，废气要进行净化处理，减少污染物排放。同时，在矿山的建设和运营过程中，注重生态保护，采用绿色开采技术，如充填采矿法减少地表塌陷，保护地表植被和土地资源，实现矿山开采与生态环境的和谐共生。
3.3深部化趋势
随着浅部资源的不断消耗，深部矿产资源的开采变得日益重要。深部开采面临着一系列特殊的技术挑战，如前所述的高地应力、高温、高水压等。为适应深部开采，需要研发新型的开采装备，这些装备要具备更高的抗压、耐高温、防水性能。在开采技术上，要创新深部巷道支护技术，确保巷道在复杂应力环境下的稳定性。同时，深部开采的安全保障技术也需要进一步发展，例如，针对深部地压活动的监测与预警技术要更加精准。此外，深部开采的成本较高，需要通过技术创新降低成本，提高深部矿产资源开采的经济效益。
结束语
总之，地下矿山开采技术的发展是矿业可持续发展的关键。从传统技术的改进到新兴技术的探索，每一步都对提高开采效率、保障安全、保护环境有着深远意义。面对深部开采、资源高效利用等挑战，不断推动开采技术的创新与发展是必然趋势。未来，地下矿山开采技术将朝着智能化、绿色化、高效化方向发展，这需要跨学科的研究和全行业的共同努力，以实现矿产资源的可持续开发利用，满足社会发展对矿产资源的长期需求。
参考文献
[1]陈少忠.地下矿山开采技术及其趋势分析[J].世界有色金属,2022,(11):76-78.
[2]张康顺.地下矿山绿色开采技术的应用[J].冶金与材料,2022,39(06):79-80.
[3]陆忻宁.地下矿山开采技术及其趋势探讨[J].世界有色金属,2022,(06):70+72.
[4]田毕.探究地下矿山开采技术及其趋势[J].科技创新与应用,2021,(14):139-140.
[5]杨瑞.刍议地下矿山开采技术及其趋势[J].中国设备工程,2020,(23):180-181.
