地下礦山(underground mine)採用地下開採方式開採礦產資源的生產經營單位。地下礦山的生產過程是，由地表開掘井巷通達礦體，將礦體劃分成若干個階段(或盤區)，每一階段(盤區)再劃分為許多礦塊(分條)，按照一定次序回採各礦塊和階段。
基本介紹
- 中文名：地下礦山
- 外文名：undergroundmine
- 生產過程：由地表開掘井巷通達礦體
- 原則：按照一定次序
- 分類 ：地下系統和地面系統
簡介,採礦裝備,發展趨勢,避難硐室,
簡介
地下礦山的生產系統分為地下系統和地面系統兩部分。地下系統以礦塊為中心，包括由各種井巷、嗣室、管道、線路和裝備組成的礦井運輸、提升、通風、排水、充填、供水、供電、壓氣輸送等系統，以及井底車場、地下破碎銅室、井下礦倉、井下炸藥庫等。地面系統包括井口(銅口)建築和設施，地面運輸系統，選礦廠，機修、變電、充填材料製備等生產車間，以及材料庫、炸藥庫、尾礦庫，辦公和生活用建築等，它們之間用公路連線起來形成地面系統。地下礦山的開採範圍是礦田，根據礦床條件和具體要求，礦田可劃分為若干個井田或按一個井田開採。當劃分為若干井田開採時，礦山下設對應的若干個坑口。開採深度是影響地下礦山開採技術和經濟效果的重要因素。隨著開採深度的增加，地壓增大，開採條件複雜，提升、排水、通風和支護費用一升。1993年南非westDriefovten金礦的豎井井深已達 4000m。
採礦裝備
（1）鑿岩機械
所有礦山仍使用氣動鑿岩機。國外普遍使用的高效液壓鑿岩機在我國尚未得到推廣套用，國內先後研製了幾種液壓鑿岩機，但很少用於生產。少數礦山使用了採礦或掘進鑿岩鑽車，但以進口鑽車為主，國內研製的使用不多。
（2）裝運機械
電耙仍是一些礦山的主要出礦設備；大部分礦山目前已使用上了柴油或電動鏟運機；有的礦山仍在採用早期的風動或電動鏟斗式裝岩機裝岩、電機車牽引普通礦車運輸；有的礦山使用鏟插機、立爪式裝載機裝岩，梭式礦車運輸。
（3）天井掘進機械
天井掘進以常規的吊罐法較為普遍，勞動強度大的普通法也占較大比重，而以天井鑽機為主要設備的鑽進法有發展但不普遍，只在鬆軟岩石礦山得到了較好套用。
發展趨勢
縱觀國內外地下礦山的發展趨勢來看，進入 21世紀後我國地下礦山採礦方法將在以下幾個方面取得進展。
（1）解決複雜條件礦床開採技術的問題，並在相關礦山得到推廣套用。複雜條件礦床主要指“三下”礦床、富水礦床、極薄和極破碎礦體、第四系直接覆蓋下礦床、高溫高硫礦床和礦山保全礦柱等，由於開採這類礦床牽涉面廣，為一集地質力學、岩石力學、岩石開採動力學、水力學、開採工藝方法、工程治理為一體的綜合礦山開採工程系統，需採用綜合的研究方法和手段，探索解決不同條件下礦床開採采場安全穩定性問題。並根據理論分析結果，制定符合開採實際的採礦工藝方法和相應的工程治理措施，尋求最佳的開採經濟模型。
（2）形成一整套的深部礦床綜合開採技術。隨著現代工業的迅速發展，人類對礦物資源的需求將越來越大。陸地礦產資源，特別是淺部礦產資源逐漸減小，資源枯竭已成為世界各國所重視的問題，深部礦床的開採已成為必然。在“九五”期間，銅陵有色金屬公司獅子山銅礦冬瓜山礦區已開始深部開拓基建工作，昆鋼大紅山鐵礦也通過了建設規劃設計，不久也將開始建設。因此開展深部礦床綜合開採技術的研究，以解決深部礦體的採礦工藝、地壓控制、岩爆和地溫控制、深井提升、地下水防治和通風防塵、個體安全防護等開採問題。
（3）崩落採礦法將得以更加完善和成熟。無底柱分段崩落法仍將在地下礦山開採中占據相當大的比重，階段自然崩落法和階段強制崩落法所占的比重將有所增加，崩落採礦法今後的總趨勢將向大分段、高階段和大孔徑深孔採礦技術方向發展，大結構參數的崩落採礦法將得到推廣套用。
（4）隨著採礦技術的發展，大型地下礦山採掘將向無軌化、連續化方向發展。液壓鑿岩機及相應的採礦鑿岩台車和電動鏟運機的套用數量將逐漸增加，裝藥車和其它輔助車輛將在回採作業中得到普遍套用，採礦作業的機械化程度將得到進一步提高，從而使礦山的生產效率和經濟效益得以提高。
（5）緩傾斜薄礦體的機械化開採將得以實現。通過引進和開發，適合於緩傾斜中厚以下礦體開採的鑿岩、運輸配套小型機械化設備將會得到廣泛套用，實現這類礦體的機械化開採，提高礦山的生產效率，改善礦山的經濟條件。
（6）環保型和無公害礦山開採將會得以實現。隨著礦山開採深度逐漸增大，從提高礦石回採率和保護生態環境的需要，充填採礦法的套用比重將會有所增加，並向高效化方向發展。深孔階段充填和分段充填將進一步完善，並得到廣泛套用；高濃度全尾膠結充填、泵送膏體膠結充填將有較大的發展；礦山無尾排放的目標將隨充填技術的不斷進步和充填材料的更新得以真正實現；充填法與空場法的組合採礦技術將得到推廣套用。
避難硐室
隨著地下礦山生產機械化和集中化程度不斷提高 ，特大型現代化礦井不斷湧現。 由於作業環境特殊和地質情況複雜 ，且地下礦山避難硐室的建設數量、規模及其位置分布缺乏系統性 ，容易形成諸如工作面連續推進距離長、事故擴散速度快 、災害危險區域大、逃生路線長等局面 ，不利於井下作業人員安全快速地逃離危險區域 。 因此 ，為了提高地下礦山企業安全保障能力 ，減少礦山井下安全事故和財產損失 ，保障井下人員的生命安全 ，降低井下災變事故的傷亡率 ，從多原則、多角度全面系統的建設符合我國地下礦山特點的安全避難硐室迫在眉睫。國外關於緊急避險的研究最初是針對金屬礦井展開的。 由於採礦業已開發國家對井下避難硐室的研究開始較早 ，故其體系較為完善 ，基本上都頒布了嚴格的法律、法規和標準 ，並擁有了井下避難設施 、應急逃生和個人防護等相對成熟實用的技術裝備。
南非於1970 年就出現了避難所。 某金礦嘗試將壓風管導入盲井構建起了首個簡易的避難所 ，雖然為保證井下作業人員的生命安全提供了一定的保障 ，但其套用並不廣泛。 自從 1986 年 Kinross 金礦礦難之後 ，國家法律條文強制規定礦山企業必須設立避難所 ，並要求地下礦山將安全避難所的建設納入到應急救援體系中。 由於南非大多非煤地下礦山的開採深度較淺 ，且多採用房柱法開採 ，故南非的一些地下礦山通常將永久性固定避難硐室布置在主巷或逃生巷道的兩側 ，或在地層中直接挖掘形成避難硐室 ，或利用已有巷道構建而成。 同時 ，礦山將地下永久性固定硐室和地表連通 ，從而實現了從地面向避難硐室輸送新鮮的空氣 、充足食物和水 ，能以通訊方式進行信息交換 。 另外 ，地下礦山將臨時性固定避難硐室布置在工作區域的巷道兩側 ，直接挖掘或利用已有巷道構建形成避難硐室 ，這些臨時固定避難硐室隨著該區域開採工作的結束而被廢棄 ，相關設施設備可轉移到新的避難硐室中 。 其中 ，永久性固定避難硐室的選址主要考慮了作業地點 、逃生時間和進 、迴風巷道的位置的影響。 同時 ，為了幫助遇險人員順利進入避難硐室 ，在避難硐室入口處設立了警報器或報警燈 。 如今 ，井下避難硐室已經成為南非地下礦山應急救援中的一項成熟有效的安全設施 ，並在地下礦山企業中得到廣泛推廣使用。
美國對礦山避險系統的研究最早涉及到井下避難硐室的建立 。 長期以來 ，該國各礦山利用水泥砌塊建造井下隔離牆或在頂板和兩幫掛隔離屏障 ，以形成獨立的隔離空間 ，為井下作業人員等待救援提供避險場所 。 直到2006 年 ，西維吉尼亞州發生礦難之後 ，礦業界發現原有避災理論和設施存在諸多不足 ，推行聯合使用避難硐室和救生艙等設施 。
我國避難硐室的研究始於2008 年 ，避難硐室的套用還處於初級階段。 北京科技大學課題組通過借鑑國外在避難硐室建設方面的經驗 ，同時在山西省潞安集團的大力支持下 ，於2009年在潞安常村礦建成了可容納80-100 人的礦井永久避難硐室 ，並於2011 年4月10日在常村礦 採區進行首次現場驗證試驗 ，由80人組成的試驗人員在模擬災變環境下安全度過了 48h 。 這標誌著我國井下避難硐室可以正式進入實用階段。
