摘要：文章以采矿技术在金属矿开采中的应用为切入点，系统分析空场采矿法、崩落采矿法、充填采矿法和露天采矿技术等主流采矿工艺，探讨上述技术在金矿、铜矿、铁矿、铝矿等典型金属矿开采中的具体应用与适配性，并进一步展望采矿技术应用的未来发展趋势，具体包括智能化、绿色化、深部开采及无人化四大方向。文章研究旨在为采矿技术的合理选用提供理论参考，助力提升矿产开采效率、降低生产成本、保障作业安全，最终推动金属矿开采行业的可持续发展。

　　关键词：采矿技术；金属矿开采；智能化；绿色化

　　随着全球经济持续增长，叠加清洁能源等新兴产业迅速发展，有色金属的需求量大幅增加，从而驱动金属采矿业快速发展。然而，金属矿开采却面临诸多挑战，例如，浅部优质金属矿资源已逐步枯竭，开采作业不得不向深部推进，从而导致开采难度和风险同步攀升。在深部开采过程中，不仅面临高地应力作用下的岩爆、分区破裂、大面积采空区失稳等地压控制与支护问题，还需要应对提升、通风、降温等复杂问题。同时由于环保意识的增强，对金属矿开采的环保要求也日趋严格。因此，深入研究金属矿开采中采矿技术应用，对提高开采效率、降低成本、保障安全、减少对环境的影响具有重要的现实意义。

　　1常用的采矿技术分类

　　1.1空场采矿法

　　空场采矿法的核心特征是将矿块分为矿房和矿柱，分别进行回采，并采用先采矿房、后采矿柱的顺序，依靠矿柱和围岩的支撑来维持采空区的稳定。其典型方法有大直径深孔采矿法、地下金属矿山采矿连续法等［1］。

　　大直径深孔采矿法于20世纪80年代在凡口铅锌矿首次试验成功，之后相继在金川有色金属公司、安庆铜矿、金厂峪金矿、狮子山铜矿等矿山推广应用。以凡口铅锌矿为例，采用该方法后显著提升了采矿生产效率和矿石回采率，同时降低了井下作业人员的劳动强度。其作为崩落采矿法的重要典型工艺，凭借高效的落矿与地压控制能力，在厚大矿体、高应力矿床的开采中发挥着关键作用。

　　地下金属矿山采矿连续法要求对矿房进行连续回采，在回采过程中严格按照落矿、出矿、矿石搬运等工序连续完成，期间不能有停顿［2］。同时还要实现矿床连续开采、矿石连续搬运，使整个工艺流程实现连续化。狮子山铜矿、凤凰山铜矿、安庆铜矿等地下金属矿山连续开采技术方面取得了一些成果，提高了采矿的机械化程度和生产效率。

　　1.2崩落采矿法

　　崩落采矿法是一种以地压管理为核心的采矿工艺，在具体施工过程中，往往会在回采工作面的推进中，设计好崩落围岩，以此来对采空区进行填充，借助崩落岩体的支撑作用控制采场地压、防止采空区大规模失稳。该方法的常用工艺包括无底柱分段崩落法、自然崩落法等，广泛适用于围岩易崩落、矿体厚度较大且不适合留设矿柱的金属矿床开采［3］，如图1所示。

　　瑞典在20世纪60年代末期引进的无底柱分段崩落法，在大庙铁矿率先开展试验并取得成功。从此以后，该技术的应用范围不断扩大，主要的攻坚方向为参数优化及规模化开采。通过梅山铁矿的实践可知，对采场尺寸进行调整（由原来的15m×15m优化为现在的15m×20m），既能保证生产效率又可以提高资源利用率，并且大大降低成本。目前该优化方案已经在程潮铁矿、桃冲铁矿、板石沟铁矿和北铭河铁矿等多个矿山上得到推广应用。

　　自然崩落法依靠岩石本身的天然应力来开采，具有规模大、能耗低等明显的优势。适合于矿体规模大，结构稳定、容易剥采的低品位矿床开发。其主要原理就是当矿块由于受到力的拉薄而打破原有的应力平衡的时候，内部就会产生新的承载拱，依靠重力把矿石周期性地脱落下来。在铜矿峪矿中，用自然崩落法开采出含铜品位只有0.67%的低品位矿石，最终使矿山摆脱了长期亏损的状态，顺利地实现了年产400万吨的目标。

　　1.3充填采矿法

　　充填采矿法是一种兼顾资源回收与地压控制的采矿工艺。随着回采工作面的推进，向采空区同步充填胶结或非胶结物料，借助充填体的支撑作用稳固围岩、抑制采空区变形，避免地表塌陷。根据矿块结构形态及工作面推进方向的差异，该方法的典型类别可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法，广泛适用于高品位矿体、围岩稳定性差或地表不允许塌陷的金属矿床开采［4-5］。

　　1.4露天开采技术

　　露天开采法适合于分散的地面资源，采用垂直和水平分层逐层开采。相比地下开采而言，其具有资源利用率高、工程成本低、建设周期短、机械化程度高的明显优点，可提高日产量、减少劳动强度、保证安全性能。露天开采技术可分为间歇式、半连续式和连续式三种，根据矿体倾角特点又可分为平缓矿床和倾斜矿床［6］。根据不同的矿体形态，采用倒堆采矿法、横运采矿法或者纵运采矿法来采掘作业；最后深度达到时，需要依靠采空区来完成回填和复垦工作［7］。布置工作线的时候，沿矿体走向的分区模式较多用到，垂直布置多见于大型露天矿山。各种采矿方法的主要特点，如表1所示。

　　2采矿技术在金属矿开采中的具体应用

　　2.1在金矿开采中的应用

　　随着浅层金矿资源的枯竭，深部开采成了主要方式。但在高应力的作用下出现岩爆、分区破裂和大面积采空区塌陷等现象，而配套提升、通风、降温工程的实施又给地质保障和支护带来了前所未有的挑战。与此同时，由于开采深度的增加，井下温度也随之升高，不但会威胁作业人员的健康，而且会使热害对生产造成影响，从而降低经济效益［8］。另外优质的金矿资源的稀缺性也更突出地表现出来开采技术的困难和经济上的壁垒。

　　金矿开采常用的有回填法、缓倾斜层开采技术、井下开采技术等。回填法是利用回填施工技术，清理地表杂物，控制采矿地压的一种方法。向上分层作业法适用于80cm矿体，可选择的回采方法有垂直分条式回采法、点柱式回采法、盘区式回采法。削壁填充法操作复杂，但是可以利用废石资源进行填充，后期维护方便，开采效率高。缓倾斜层开采技术操作难度大、技术要求高，但是应用范围广，应根据地理位置和地理环境设计合理的开采技术方案，选择刨矿机、助力机等专业的机械设备来保证开采效率和安全。井下开采技术多用于深部开采，采用崩落开采技术和填充开采技术相结合的方式实现安全高效地开采。

　　2.2在铜矿开采中的应用

　　铜矿开采中常用的有自然崩落法、无底柱分段崩落法等。铜矿峪矿自然崩落法成功运用，在矿石含铜品位只有0.67%的情况下实现了生产规模的扩大和盈利。通过大面积拉底破坏矿体应力平衡，使矿石在重力作用下周期性脱落，崩落岩石覆盖下的放矿，使采矿成本降低、生产能力得到提高。

　　无底柱分段崩落法在铜矿开采中亦有广泛应用，其技术核心是结合铜矿矿体厚度、倾角、围岩稳定性等赋存条件，合理确定分段高度、进路间距等关键参数，以实现高效、低损失贫化开采。以某铜矿为例，分段高度控制在12~15m，进路间距结合放矿理论与矿体实际条件优化设计，最终使矿石损失率、贫化率指标优化至最优水平。工艺实施过程中，先在进路端部开挖切割槽并形成足够补偿空间，以切割槽为自由面开展中深孔或深孔挤压爆破。爆破完成后进行退采出矿，崩落的矿石在覆盖岩层（或崩落围岩）掩护下，通过铲运机、装岩机等设备转运至放矿溜井。

　　2.3在铁矿开采中的应用

　　无底柱分段崩落法是铁矿开采领域应用最为广泛的采矿方法之一，尤其适用于厚大矿体、围岩易崩落的铁矿床开采。大庙铁矿引进无底柱分段崩落法以来，不断改进结构参数，增大进路间距等，提高了采矿强度和生产效率。在实际应用中，结合铁矿的赋存条件、矿石性质合理布置采场、回采进路，采用先进的凿岩设备、出矿设备，实现机械化、高效化开采。同时，针对围岩稳定性差、地表不允许塌陷或高品位矿体的开采需求，部分铁矿也采用充填采矿法。将开采过程中产生的废石、尾砂等固废制备成胶结或非胶结充填材料回填采空区，该方法既可以精准控制地压，还可以降低废料排放给环境造成的危害。

　　2.4在铝矿开采中的应用

　　铝矿开采方式的选择主要取决于铝矿的埋藏深度与矿体规模，常见的有露天开采和地下开采两种。

　　露天开采多用于铝矿埋藏较浅、矿体规模较大的地方。开采过程要先剥去表土和覆盖层，使铝矿石暴露出来，然后用大型挖掘机挖掘矿石，用装载机将矿石装入运输卡车，迅速运到加工场。为了进一步提高运输效率，一些铝矿还建设了专门的运输通道，并对运输路线进行优化，减少运输过程中的拥堵和延误。在这一系列的操作流程中，大型挖掘机、装载机、运输车等机械互相配合，相互协作，大幅提高了采矿效率，降低了人力成本。

　　地下埋藏较深时，多用地下开采法，常用的采矿方法有房柱法和崩落法。房柱法就是在开采时，留下排列规则的矿柱来支撑顶板，防止顶板坍塌，保证开采作业安全。崩落法则是在有计划地崩落围岩的基础上，使崩落的围岩填充采空区，以达到减小地压、防止地压过大造成安全事故的目的。

　　3采矿技术在金属矿开采中的应用前景

　　3.1智能化发展趋势

　　目前露天和地下钻机已经实现精准定位、远程控制，电铲和装载机也用无线通信、激光定位的方式实现了作业的自动化。GPS、无线电、激光等高科技手段被用在露天矿地质测量及掘进中，实现全自主模式。

　　地下开采过程中已熟练应用自动控制、远程控制系统，大幅提升了作业效率，并确保了人员安全。同时，先进的环境监测和地震预警系统也逐步受到行业关注。通过搭建智能采矿平台，不仅能实现实时监控和远程调度，还能科学改善生辰过程、加强安全保障。

　　3.2绿色化发展方向

　　绿色开采属于矿业可持续发展的关键所在。充填采矿法属于实现低碳高效开采的方式之一，既能满足资源开发的要求又能达到保护环境的目的，有利于企业取得较好的经济效益和社会效益。例如，研发大型尾矿膏体充填系统来提高作业效率，探究用矿渣胶凝材料代替硅酸盐水泥来降低成本，借鉴装配式金属构件替代传统混凝土墙体的设计理念，大幅度缩减施工周期并且加强结构的稳定性。另外还要加强充填体物理力学特性参数研究，建立实验室和实际工程数据之间的关系式，给矿山充填方案优化提供理论依据。

　　3.3深部开采技术突破

　　由于浅部金属矿资源日渐枯竭，深部开采会成为未来金属矿开采的主要方式，但需要面对高地应力、高地温、水害等复杂的地质情况。为攻克一系列的技术难题，应对深部岩体地应力测量与监测技术展开研究，掌握深部岩体应力状态，为开采设计提供依据。同时，开发深部高温环境通风、降温技术，改善井下作业环境，保证工作人员身心健康，提高工作效率。另外，还可加强深部水害防治技术的研究，防止突水等事故的发生。

　　3.4无人化采矿技术普及

　　无人化采矿技术具有提高生产效率、降低安全风险等优点，目前在金属矿山的应用还处于起步阶段，但具有广阔的发展前景。发展方向具体包含开发出适用于金属矿山用的无人驾驶采矿设备，如无人化的钻机、挖掘机、运输车等；建立无人化采矿的通信控制系统，使设备之间可以互相交流信息、互相配合；进行无人化采矿的试验和示范工程，积累经验，逐步推广使用。

　　4结论

　　综上所述，常用的采矿方法有空场采矿法、崩落采矿法、充填采矿法、露天开采技术等，在不同的金属矿开采中都有广泛的应用，同时也取得了较好的开采效果。伴随科技的不断发展，采矿技术在金属矿开采中应用的前景十分广阔，智能化、绿色化、深部开采技术突破、无人化采矿技术的普及将成为今后的发展方向。为促进金属矿开采行业可持续发展，应该加大对采矿技术研发和创新的投入，不断改进采矿工艺与技术设备，提高采矿效率和资源利用率，减小对环境的影响。

参考文献

　　［1］刘军.矿山采矿技术优化与金属矿开采效率提升策略研究［J］.世界有色金属，2025（10）：123-125.

　　［2］赵寿.金属矿采矿工程中充填采矿技术的应用思考［J］.世界有色金属，2025（9）：94-96.

　　［3］蔡英男.基于数字化智能矿山系统的露天矿山采矿技术分析［J］.世界有色金属，2024（14）：47-49.

　　［4］许文远.破碎矿体交错布置大跨度下向分段充填采矿技术研究［D］.北京：北京科技大学，2024.

　　［5］栾福佳.露天金属矿开采工程的采矿方法与技术优化研究［J］.世界有色金属，2024（10）：93-96.

　　［6］颜家成，张杰，雷战.我国有色金属矿地下开采方法概述及发展趋势［J］.世界有色金属，2023（24）：80-83.

　　［7］李济垚.有色金属矿开采过程中固体废物处理方式及对策分析［J］.世界有色金属，2021（3）：53-54.

　　［8］燕全宁.充填采矿技术在金属非金属矿山采矿工程中的应用［J］.世界有色金属，2020（15）：45-46.