郭恩呂

（貴州林華礦業(yè)有限公司，貴州 金沙 551800）

礦產(chǎn)資源為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展創(chuàng)設(shè)了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，當(dāng)前供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的實(shí)施推動了國內(nèi)礦業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，但采礦行業(yè)仍面臨礦產(chǎn)資源開發(fā)利用水平不足的問題。通過引入新型采礦工藝與現(xiàn)代化技術(shù)手段，能夠有效提高我國礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用水平，進(jìn)一步推動采礦工程的高質(zhì)量發(fā)展。

1 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)分析

1.1 空場采礦工藝

當(dāng)前空場采礦工藝在采礦工程中應(yīng)用較為廣泛，通常需將礦區(qū)分為若干個礦房和礦柱，先以礦房作為開采對象，再完成礦柱中礦產(chǎn)資源的開采。在礦產(chǎn)資源開采過程中，主要采用預(yù)留的礦柱為礦房回采時形成的采空區(qū)提供支撐，避免在開采過程中影響到礦房的穩(wěn)定性，并利用敞空形式完成礦產(chǎn)資源的開采，以礦柱作為建筑工具，提升礦房開采環(huán)節(jié)的安全系數(shù)，防止出現(xiàn)塌方等事故。

1.2 崩落采礦工藝

該工藝主要指在采礦前將礦洞中的危險圍巖進(jìn)行崩落處理，降低頂層崩塌的概率，為后續(xù)采礦作業(yè)創(chuàng)設(shè)安全施工環(huán)境。當(dāng)前崩落采礦工藝大體包含兩種類型：其一是無底柱分段崩落法，該工藝的機(jī)械化水平較高、對于機(jī)械設(shè)備作業(yè)質(zhì)量提出了較高要求，可有效節(jié)約人工成本；其二是底柱分段崩落法，應(yīng)用該工藝需注意調(diào)節(jié)漏斗間距、底柱高度、各段橫截面尺寸與高度等參數(shù)，在針對漏斗底的圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理時，需將各節(jié)段的上、下分段底柱高度分別設(shè)為6m、12m左右，并結(jié)合礦洞實(shí)際情況與礦石穩(wěn)定性進(jìn)行底柱高度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)危險圍巖的有效崩落、降低對礦區(qū)結(jié)構(gòu)造成的附加影響[1]。

1.3 溶浸采礦工藝

該工藝基于礦產(chǎn)資源的物理化學(xué)特性，選取化學(xué)溶劑注入采礦層內(nèi)，將原有固態(tài)礦產(chǎn)資源轉(zhuǎn)化為液態(tài)或氣態(tài)，以此完成礦產(chǎn)資源的開采與收集作業(yè)。溶浸采礦的工藝流程如下：首先完成井場的劃分、確定井型與井距，開展鉆孔施工與安裝作業(yè)；隨即選取配制好的溶浸液注入到鉆孔中，待原地浸出后提取浸出液，利用樹脂、淋洗液完成吸附與淋洗；待混合溶液中產(chǎn)生沉淀后，將沉淀物進(jìn)行過濾與干燥處理，即可提取出鈾濃縮物產(chǎn)品，并完成廢水處理。溶浸采礦工藝具有應(yīng)用成本低、現(xiàn)代化水平高、環(huán)保性強(qiáng)等特點(diǎn)，具備良好的應(yīng)用推廣價值。

1.4 充填采礦工藝

該工藝對于圍巖穩(wěn)定性差、開采條件復(fù)雜、涉及到深度開采等問題的采礦環(huán)境具備良好的適用價值，應(yīng)用該工藝可有效實(shí)現(xiàn)對地壓的控制、預(yù)防礦井內(nèi)因火災(zāi)，并且為礦柱回采、水下開采作業(yè)創(chuàng)設(shè)便捷條件。通常依據(jù)充填材料、運(yùn)輸形式的差異可將充填采礦工藝分為干式、水力、膠結(jié)充填法三種類型，依據(jù)礦井結(jié)構(gòu)、回采方向的差異可將其劃分為上向分層、下向分層、壁式、削壁、方框支架充填法等不同類型。在采用充填采礦工藝時，要求采礦作業(yè)人員結(jié)合作業(yè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征與實(shí)際情況進(jìn)行支撐技術(shù)的設(shè)計，保障為回采作業(yè)創(chuàng)設(shè)安全的作業(yè)空間與施工環(huán)境，降低圍巖崩落等事故的風(fēng)險性。

1.5 巖體加固技術(shù)

由于在采礦工程施工過程中，諸如氣候環(huán)境、地質(zhì)條件等變化均會對周圍巖體產(chǎn)生影響，因此在采礦作業(yè)前需做好巖體勘查工作，完成開采注意事項(xiàng)的編制，并利用錨索工具完成巖體固定處理。針對不穩(wěn)定巖體，通?？刹捎米{工藝、支柱法進(jìn)行固定處理，配合空場采礦、充填采礦等工藝技術(shù)，進(jìn)一步為采礦作業(yè)的安全性提供保障。

1.6 其他開采工藝技術(shù)

其一是大采高綜放技術(shù)，該技術(shù)適用于較厚的巖層，通過實(shí)行分層開采可有效拓展開采的范圍，然而該技術(shù)在應(yīng)用時存在一定的局限，面臨工作面頻繁移位的問題，一定程度上將增大巷道維護(hù)的難度。其二是深礦井開采技術(shù)，由于部分深井開采作業(yè)涉及到?jīng)_擊地壓、地?zé)?、巖石抗壓力低等危害，通過采用深礦井開采技術(shù)能夠有效降低采礦過程中的危險系數(shù)，保障開采作業(yè)的安全。其三是緩傾斜煤層開采技術(shù)，通常緩傾斜煤層對于支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度提出了較高要求，該技術(shù)適用于針對厚煤層實(shí)行一次性開采，在開采過程中注意控制四連桿、避免其變形或滑倒，并且加強(qiáng)對頂梁焊接質(zhì)量的把控、防止出現(xiàn)開裂問題；針對薄煤層進(jìn)行開采作業(yè)，通常需運(yùn)用到刨煤機(jī)進(jìn)行配合作業(yè)，保障施工效率與安全性。

2 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用與注意事項(xiàng)探討

2.1 工程概況

以某采礦工程為例，該采煤帶沿西南方向布置、斜坡傾斜角為50°，采煤帶長4km、南北向?qū)?km。工程計劃采用薄礦體深孔采礦法，在采礦作業(yè)前通過現(xiàn)場勘查掌握礦體的實(shí)際情況與參數(shù)，利用技術(shù)手段完成礦體三維模型的建立，借此有效提升開采作業(yè)效率、安全性與回收率，降低礦石貧化率。

2.2 精細(xì)化建模與開采方案優(yōu)化

在該工程中，采礦人員在開采作業(yè)前期針對作業(yè)現(xiàn)場開展地質(zhì)勘查工作，針對巖石邊界、巖體結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，通過現(xiàn)場定位實(shí)現(xiàn)爆破控制；在現(xiàn)場測量環(huán)節(jié)，針對無明顯變化的礦體，將測量距離設(shè)定為3m，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行測量點(diǎn)的適當(dāng)加密處理；在測量點(diǎn)的設(shè)置上，針對各工程區(qū)域剖面分別設(shè)置8個測量點(diǎn)，并將測量數(shù)據(jù)輸入模型中，為地質(zhì)調(diào)查的可視化提供重要參考數(shù)據(jù)。通過選用Sumac軟件建立礦區(qū)的三維地質(zhì)模型，將地質(zhì)錄井與測量數(shù)據(jù)輸入到軟件中，供建模環(huán)節(jié)進(jìn)行直接調(diào)用，可使礦體傾斜度、位置等信息得到直觀反饋，并依據(jù)精細(xì)化模型進(jìn)行巷道布置位置的選定，用于保障巷道頂板可有效穿過礦體，為后續(xù)采礦作業(yè)創(chuàng)設(shè)便捷條件。在完成精細(xì)化建模的基礎(chǔ)上，還應(yīng)結(jié)合礦體形式與特征進(jìn)行采礦方案的優(yōu)化設(shè)計，例如在本工程中采礦人員參考三維模型與地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)該礦體厚度小于1.5m的部分占比超過80%，因此在選用深孔采礦法的基礎(chǔ)上配合淺孔留礦法與充填法等工藝技術(shù)，為礦產(chǎn)資源的開采效率與質(zhì)量提供保障[2]。

2.3 相關(guān)注意事項(xiàng)

2.3.1 采礦工藝應(yīng)用要點(diǎn)

在采礦作業(yè)過程中，通常需結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境條件進(jìn)行開采工藝技術(shù)的把控。

例如在采用空場采礦技術(shù)時，需確保落實(shí)對采空區(qū)的處理措施，針對不穩(wěn)定的礦石、圍巖進(jìn)行加固處理，防止為后續(xù)開采環(huán)節(jié)埋下安全隱患；在采用崩落采礦工藝時，需注意觀察巖體結(jié)構(gòu)，避免引發(fā)礦體、圍巖大面積塌陷問題；在采用溶浸采礦工藝時，應(yīng)加強(qiáng)對浸出方式、地點(diǎn)的管理，結(jié)合實(shí)際作業(yè)需求選取原地破碎或地表浸出等作業(yè)方式；在采用充填作業(yè)工藝時，需依照回采工作面的推進(jìn)方向、煤層走向等選用膠結(jié)、單層等充填方式，并做好巖體加固處理，保障采礦生產(chǎn)作業(yè)的安全性與高效性。

2.3.2 現(xiàn)代化采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢

首先是巖層控制與采場穩(wěn)定技術(shù)，在選取尾礦、廢石進(jìn)行采空區(qū)填充處理時，需運(yùn)用到地球物理方法進(jìn)行采礦區(qū)域的檢測，可用于預(yù)測破壞頂板的因素、分析充填體的制約作用等，為頂板加固方案的編制提供參考；還可運(yùn)用地球物理無損檢測技術(shù)進(jìn)行立井井壁與壁厚狀況的檢測，可為壁后注漿堵水作業(yè)提供重要參考，防范施工過程中產(chǎn)生涌水事故[3]。

其次是基于綠色作業(yè)要求采用無廢開采工藝，針對地下礦山開采過程中產(chǎn)生的廢石進(jìn)行處理，優(yōu)化采切工程施工方案的設(shè)計，并盡量減少廢石運(yùn)出量，將其進(jìn)行填充再利用，避免因廢石造成環(huán)境污染、增加工作量。在此基礎(chǔ)上，可選取尾礦、廢石進(jìn)行混合填充料的配制，依托試驗(yàn)確定充填體中不同成分的比重與填充脫水時間的設(shè)計，保障利用混合填充料滿足實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)的填充需要，做到廢石不出坑。

最后是開采作業(yè)過程中的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，由于在地下礦山開采作業(yè)中常見地面塌陷、沉降等事故，對此可引入3S技術(shù)獲取到礦區(qū)地表塌陷情況的遙感圖像、區(qū)域地質(zhì)條件、采礦資料等綜合信息，為災(zāi)后救援與修復(fù)作業(yè)提供重要參考。同時，利用采空區(qū)災(zāi)害管理信息系統(tǒng)的建設(shè)，還可實(shí)現(xiàn)對礦區(qū)數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測、存儲、分析與處理，用于實(shí)時反饋井下數(shù)據(jù)、調(diào)整作業(yè)信息，起到對安全事故的防范作用，為采礦工程的安全生產(chǎn)創(chuàng)設(shè)良好條件。

3 結(jié)論

當(dāng)前我國采礦工程仍面臨工藝技術(shù)水平落后、采礦作業(yè)效率低、資源閑置浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，對于采礦工藝技術(shù)的革新提出了迫切要求。通過引入現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)與先進(jìn)機(jī)械設(shè)備，能夠有效改善采礦工程作業(yè)水平與生產(chǎn)效率，配合綠色采礦技術(shù)的應(yīng)用，更好地提升礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用率、保障作業(yè)安全。