有色金屬礦產(chǎn)資源對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。有色金屬礦產(chǎn)資源淺部資源逐漸枯竭，陸續(xù)轉(zhuǎn)入深部開采，使得礦山的經(jīng)濟(jì)回報(bào)難度愈來愈大，同時(shí)長(zhǎng)期采用傳統(tǒng)的方式生產(chǎn)，嚴(yán)重破壞了地表環(huán)境；同時(shí)，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)對(duì)礦業(yè)行業(yè)提出了新的更高要求，技術(shù)要針對(duì)有色金屬礦山對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行系統(tǒng)式、集約式、原地式的開發(fā)提供借鑒方案，有效兼顧經(jīng)濟(jì)和環(huán)保平衡。

一、國(guó)內(nèi)外金屬礦地下采選充一體化技術(shù)現(xiàn)狀

地下采選充一體化技術(shù)與傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)最大的區(qū)別是“地下選礦廠”。針對(duì)地下選礦廠這一方面，國(guó)內(nèi)外新聞和學(xué)者都有過報(bào)道或研究。

早在二十世紀(jì)八九十年代，美國(guó)、蘇聯(lián)、秘魯、瑞典、加拿大、英國(guó)等國(guó)礦山開發(fā)受制于礦山惡劣地表環(huán)境、國(guó)防安全，將礦山選礦廠的破碎、磨礦設(shè)施布置于地表以下或山體之內(nèi)。21世紀(jì)后，德國(guó)、英國(guó)螢石礦山在地表以下布置破碎、浮選工藝進(jìn)行礦石的加工、生產(chǎn)；近幾年，南非的Gekko設(shè)備廠家研究開發(fā)了Python地下采選充一體化系統(tǒng)設(shè)備，用于貴金屬金礦的選礦，Python地下采選充一體化系統(tǒng)設(shè)備體積小可布置在井下采礦巷道內(nèi)，但選礦處理能力較小。近幾年，我國(guó)有些學(xué)者介紹了國(guó)內(nèi)外地下采選充一體化系統(tǒng)的情況，一些設(shè)計(jì)院和高等院校針對(duì)深部大型貧磁鐵礦開展了地下采選充一體化系統(tǒng)相關(guān)研究、設(shè)計(jì)工作。

（一） 傳統(tǒng)采選技術(shù)及存在問題

傳統(tǒng)的地下有色金屬礦采礦、選礦、尾礦、充填系統(tǒng)是將礦石加工設(shè)施、尾礦設(shè)施、充填站設(shè)施及其輔助設(shè)施布置在地表。采礦系統(tǒng)經(jīng)豎井、斜坡道、斜井或平硐由地表到達(dá)礦體，經(jīng)鑿巖、爆破、鏟裝、運(yùn)輸?shù)裙ば蚝螅椭恋孛孢x礦系統(tǒng)；選礦系統(tǒng)布置在地表，通過破碎、磨礦、浮選、濃密、壓濾等工序?qū)⒉傻V系統(tǒng)運(yùn)送的礦石加工成精礦、尾礦，精礦用于外售，尾礦排至尾礦系統(tǒng)，部分尾砂用于地下采空區(qū)的充填；充填系統(tǒng)靠近選礦系統(tǒng)布置在地表，通過水泥砂倉、尾砂砂倉、攪拌站和充填料輸送裝置完成地下采空區(qū)的充填。

采、選、尾、充在空間上是分離的，各生產(chǎn)系統(tǒng)間通過大設(shè)備、長(zhǎng)距離管道等完成生產(chǎn)連接，因此傳統(tǒng)地下有色金屬礦的采、選、尾、充系統(tǒng)占地面積大、征地費(fèi)用高、工藝復(fù)雜且流程長(zhǎng)、污染大、能耗高。傳統(tǒng)地下有色金屬礦的采、選、尾、充系統(tǒng)在環(huán)保要求高的區(qū)域已慢慢不適宜礦業(yè)開發(fā)。

（二） 深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采選一體化技術(shù)及存在問題

深埋鐵礦產(chǎn)資源地下采選一體化技術(shù)依托深部礦產(chǎn)資源開發(fā)，將地下采、選一體化系統(tǒng)布置地表深部，僅通過主提升井連通地表，地下選礦廠無單獨(dú)提升井或風(fēng)井直通地表，難以保證地下選礦廠硐室均具有2個(gè)安全出口，安全性較差。地下選礦廠布置依托采礦運(yùn)輸系統(tǒng)巷道階梯布置，采、選作業(yè)易于交叉，在人員、材料運(yùn)輸尤其是大件選礦設(shè)備運(yùn)輸存在困難。地下采、選系統(tǒng)共用通風(fēng)系統(tǒng)，地下選礦廠通風(fēng)風(fēng)量要求大，易造成通風(fēng)系統(tǒng)管理困難。

（三） Python地下采選一體化技術(shù)及存在問題

Python地下采選一體化技術(shù)是在礦山的地下5m×5m的巷道內(nèi)將礦石粗碎、磨礦、篩分及重選或浮選設(shè)備安置在可移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上并組裝為成套設(shè)備，在地下完成礦石破碎、浮選等選礦作業(yè)，實(shí)現(xiàn)礦石短距離運(yùn)輸和精礦、尾砂的管道運(yùn)輸。

Python地下采選一體化技術(shù)只集成了選礦破碎、磨礦、重選或浮選設(shè)備，沒有集成占地面積較大的精礦、尾礦濃密過濾設(shè)備，也沒有集成充填站及水處理設(shè)施，不算真正意義上的采選充一體化系統(tǒng)。該技術(shù)設(shè)備需要在地下狹窄的巷道內(nèi)進(jìn)行設(shè)備安裝和選礦生產(chǎn)，目前設(shè)備最大生產(chǎn)能力為50t/h，規(guī)模生產(chǎn)能力較小。該技術(shù)無充填、水處理設(shè)備，技術(shù)漿液管道運(yùn)輸能耗較大且無法實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用。該技術(shù)布置在地下巷道內(nèi)無單獨(dú)的通風(fēng)系統(tǒng)，造成采礦通風(fēng)系統(tǒng)困難。

1、混合井；2、斜坡道（地下選礦廠系統(tǒng)）；3、回風(fēng)井（地下選礦廠系統(tǒng)）；4、地下破碎系統(tǒng)；5、礦石緩沖倉；6、篩分細(xì)碎車間；7、磨礦車間；8、原礦濃縮車間；9、藥劑制備車間；10、浮選車間；11、尾礦濃縮車間；12、選別車間；13、精礦濃密車間（一）；14、精礦過濾車間（一）；15、精礦濃密車間（二）；16、精礦過濾車間（二）；17、污水處理系統(tǒng)；18、充填站系統(tǒng)；19、管子道；20、廢石轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)（窄軌車場(chǎng)、轉(zhuǎn)運(yùn)硐室）；21、綜合維修車間—配品耗材庫；22、高位水倉。

二、有色金屬礦地下采選充一體化技術(shù)要求

地下采選充一體化系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)實(shí)現(xiàn)地下廢石的最大化和地表廢石的最小化，縮短礦石流的距離，降低開采邊界品位和提高回收率，使運(yùn)營(yíng)成本大大降低，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙贏，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。但地下采選充一體化實(shí)施還面臨著許多技術(shù)挑戰(zhàn)：對(duì)大型、密集地下硐室開挖的技術(shù)要求；對(duì)進(jìn)料和出料變化時(shí)技術(shù)要求；地下選礦廠設(shè)計(jì)、工藝匹配性、選礦設(shè)備設(shè)計(jì)和布局技術(shù)要求等。

三、有色金屬礦地下采選充一體化技術(shù)特征

地下采選充一體化技術(shù)主要包括地下采礦提升及廢石轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)工程、地下破碎系統(tǒng)工程、地下選礦廠系統(tǒng)工程、充填系統(tǒng)工程及輔助生產(chǎn)設(shè)施。地下選礦廠整體空間位置位于礦體上方，圍繞混合井，呈環(huán)形階梯式分布。礦巖通過鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸?shù)街髁锞?，轉(zhuǎn)運(yùn)到混合井底部礦倉，集中提升到地下選礦廠水平的緩沖礦倉，再經(jīng)過帶式輸送機(jī)運(yùn)送到選礦廠硐室；充填系統(tǒng)與選礦廠系統(tǒng)相連，將合適的充填料濃度自流回填到采空區(qū)；精礦經(jīng)過濃密最終通過混合井提升到體表。

采礦提升及廢石轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)工程依托豎井，布置有豎井井筒及其裝備、廢石轉(zhuǎn)運(yùn)車場(chǎng)等。采礦提升系統(tǒng)工程地表設(shè)施有井塔、井口房、生產(chǎn)水池、生活水池、地面窄軌車場(chǎng)等設(shè)施，均采用地埋方式，通過斜坡道與地面相連。

地下破碎系統(tǒng)工程布置在豎井底部附近的地下巖層之中，滿足礦石提升和地下選礦廠系統(tǒng)喂礦要求。

地下選礦廠系統(tǒng)工程根據(jù)有色金屬礦選礦工藝、漿液自流、安全、環(huán)保要求，將地下選礦廠系統(tǒng)布置在淺部地層之中，工藝設(shè)備應(yīng)位于獨(dú)立的通風(fēng)回路中，避免對(duì)地下空氣產(chǎn)生影響。碎礦緩存?zhèn)}緊貼豎井井筒，中細(xì)碎、磨礦車間布置在靠近緩存礦倉，其余選礦車間集中環(huán)形布置，依次布置中細(xì)碎車間、磨礦分級(jí)車間、浮選車間、濃縮車間、過濾車間及精礦庫等。

充填站系統(tǒng)及藥劑制備車間、生產(chǎn)水池、污水處理設(shè)施、配電房、綜合機(jī)修車間等根據(jù)輔助設(shè)施功能劃分，依托地下選礦廠系統(tǒng)在地下淺部地層中進(jìn)行布置，以便實(shí)現(xiàn)自流充填采空區(qū)功能。

地下采礦提升系統(tǒng)、地下選礦廠系統(tǒng)、充填系統(tǒng)工程和輔助生產(chǎn)設(shè)施均通過斜坡道與地面相連，具有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)和第二安全出口。

四、有色金屬礦地下采選充一體化技術(shù)展望

有色金屬礦地下采選充一體化系統(tǒng)將礦產(chǎn)資源進(jìn)行系統(tǒng)式、集約式、原地式的開發(fā)，可有效兼顧環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的要求，將選礦廠整合到地下巖層中，可實(shí)現(xiàn)地下廢石的最大化和地表廢石的最小化，縮短了礦石流的長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)運(yùn)和提升，可大大提高回收率，降低運(yùn)營(yíng)成本和對(duì)環(huán)境的影響，提高經(jīng)濟(jì)效益。本文闡釋了礦石從采場(chǎng)到地下選礦廠運(yùn)輸、尾砂從地下選礦系統(tǒng)到充填系統(tǒng)以及精礦從地下選礦系統(tǒng)提升到地表的技術(shù)要求和特征，對(duì)建設(shè)地下采選充全過程提供參考。

（作者系礦冶科技集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師）