蔣繼山

摘 要 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動(dòng)了采礦業(yè)的發(fā)展，也給采礦企業(yè)帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)，不僅要求采礦企業(yè)能夠創(chuàng)新采礦技術(shù)，提高采礦效率，還要求采礦企業(yè)在開(kāi)采過(guò)程中能夠遵循生態(tài)環(huán)保原則。而現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，能夠借助信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)采礦企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化，滿(mǎn)足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要求。基于此，本文對(duì)現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討，并對(duì)現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞 采礦工藝技術(shù) 采礦工程 空?qǐng)霾傻V技術(shù) 充填采礦技術(shù) 自然崩落采礦技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD861 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）03-0013-03

礦產(chǎn)資源在人們生產(chǎn)和生活中的重要性不言而喻，其需求量也越來(lái)越大，而由于采礦工程的特殊性，其危險(xiǎn)性、污染性更高。因此，面對(duì)礦產(chǎn)資源需求量的大幅度增加，采礦企業(yè)應(yīng)積極創(chuàng)新現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)，一方面提高采礦企業(yè)的開(kāi)采效率，另一方面提高采礦過(guò)程的安全性，再一方面提高采礦工程的生態(tài)環(huán)保性。[1]

1 采礦工程中應(yīng)用現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的必要性

1.1 有利于提高礦產(chǎn)資源的開(kāi)采效率

基于礦產(chǎn)資源的不可再生性，在采礦作業(yè)過(guò)程中，對(duì)找礦要求較高，并且在開(kāi)采過(guò)程中需要具備較高的精確性，才能避免對(duì)礦產(chǎn)資源的破壞，減少對(duì)礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)?，F(xiàn)代采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，能夠結(jié)合信息技術(shù)、通信技術(shù)、智能化技術(shù)，充分了解礦產(chǎn)資源的分布情況，并對(duì)開(kāi)采路線進(jìn)行精密勘測(cè)，以確保開(kāi)采作業(yè)的精確性，提高礦產(chǎn)資源的開(kāi)采效率，解決采礦企業(yè)成本增加難題，最終提高采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

1.2 有利于提高礦產(chǎn)資源的開(kāi)采安全性

由于大部分開(kāi)采作業(yè)需要在地下進(jìn)行，其危險(xiǎn)系數(shù)較大，傳統(tǒng)開(kāi)采工藝技術(shù)無(wú)法及時(shí)預(yù)測(cè)井下情況，存在著很大的安全隱患，極易發(fā)生坍塌、滲水、爆炸等安全事故。[2]而現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，能夠利用其自動(dòng)化、智能化特性，運(yùn)用現(xiàn)代采礦設(shè)備，實(shí)現(xiàn)采礦作業(yè)的高效安全開(kāi)采。

1.3 有利于提高礦產(chǎn)資源開(kāi)采的環(huán)保性

采礦企業(yè)作為重點(diǎn)污染源，在現(xiàn)今社會(huì)步入了發(fā)展困境。采礦企業(yè)必須深入改革，不斷更新生產(chǎn)模式，創(chuàng)新采礦工藝技術(shù)，減少污染危害，才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，推動(dòng)采礦企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，提高了采礦設(shè)備的智能化和自動(dòng)化水平，其環(huán)保性更強(qiáng)，能夠降低對(duì)周邊環(huán)境的影響，從而實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)企業(yè)的生態(tài)環(huán)保生產(chǎn)。

2 影響現(xiàn)代化采礦技術(shù)應(yīng)用效果的主要因素

2.1 不同的開(kāi)采技術(shù)條件對(duì)現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

由于我國(guó)礦產(chǎn)資源種類(lèi)繁多，并且我國(guó)的礦產(chǎn)資源分布具有區(qū)域性特點(diǎn)，不同區(qū)域之間在氣候方面、地質(zhì)環(huán)境方面、水文方面等存在著明顯的差異性。因此，對(duì)現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的要求也不盡相同。采礦企業(yè)在開(kāi)展地下作業(yè)之前，必須對(duì)采礦區(qū)域的開(kāi)采技術(shù)條件進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)其地下水類(lèi)型、地表水、地下水的變化情況、地質(zhì)災(zāi)害孕育情況等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，需要依據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果以及開(kāi)采區(qū)域的礦產(chǎn)資源類(lèi)型來(lái)選擇使用哪種現(xiàn)代化采礦技術(shù)。

2.2 作業(yè)人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)對(duì)現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

無(wú)論哪種采礦技術(shù)，都需要由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)操作，對(duì)于現(xiàn)代化采礦技術(shù)來(lái)說(shuō)，其自動(dòng)化、信息化、智能化程度更高，要求采礦作業(yè)人員不僅能夠熟練掌握各種現(xiàn)代化采礦技術(shù)的應(yīng)用方法，還要能夠根據(jù)開(kāi)采環(huán)境來(lái)選擇最適合的開(kāi)采技術(shù)。如果采礦作業(yè)人員對(duì)現(xiàn)代化采礦技術(shù)的應(yīng)用能力較差，將會(huì)直接影響采礦作業(yè)的順利進(jìn)行，降低采礦效率，同時(shí)還會(huì)增加采礦作業(yè)的安全隱患。[3]因此，采礦企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)采礦作業(yè)人員專(zhuān)業(yè)技能的培訓(xùn)，不斷提升其對(duì)新技術(shù)的掌握能力和運(yùn)用能力，進(jìn)而提高現(xiàn)代采礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2.3 礦物分布情況對(duì)現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

礦物分布情況對(duì)于現(xiàn)代化采礦技術(shù)的選擇有著重要的影響，如果選用了不合適的采礦技術(shù)，不僅會(huì)增加采礦作業(yè)成本，還會(huì)破壞礦石的原有價(jià)值和礦山環(huán)境。因此，在進(jìn)行礦石開(kāi)采之前，要對(duì)礦山礦物的分布情況進(jìn)行詳細(xì)的勘察，看其分布情況是否均勻，礦體賦存深度如何，再根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇具體的現(xiàn)代化采礦技術(shù)。[4]例如，礦物在礦體中分布比較均勻時(shí)，可以選用空?qǐng)霾傻V技術(shù)和崩落技術(shù)開(kāi)展作業(yè)。

3 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用

現(xiàn)階段，采礦工程中常用的現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)主要有空?qǐng)霾傻V技術(shù)、充填采礦技術(shù)、崩落采礦技術(shù)等，每一種采礦工藝技術(shù)都有著其優(yōu)劣勢(shì)，應(yīng)根據(jù)礦山實(shí)際情況，選擇最佳采礦工藝技術(shù)。

3.1 空?qǐng)霾傻V技術(shù)

空?qǐng)霾傻V技術(shù)主要依靠其周?chē)鷰r石和圍巖的自身支撐力，來(lái)確保回采過(guò)程的穩(wěn)固性和安全性。而在采用空?qǐng)霾傻V技術(shù)時(shí)，采空區(qū)作業(yè)需要重點(diǎn)關(guān)注。在采礦作業(yè)過(guò)程中，如果遇到采空區(qū)，開(kāi)采人員極有可能落入采空區(qū)內(nèi)，引起安全事故。再加上采空區(qū)具有隱蔽性、分布無(wú)規(guī)律等特性，開(kāi)采作業(yè)人員無(wú)法及時(shí)預(yù)測(cè)其存在位置以及范圍，進(jìn)而引發(fā)坍塌、冒落等現(xiàn)象，危及作業(yè)人員的生命安全。尤其是對(duì)于地下轉(zhuǎn)露天開(kāi)采的采礦工程來(lái)說(shuō)，其影響性更大，如果地下開(kāi)采所殘留的巷道等沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行處理，將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。因此，在采用空?qǐng)霾傻V作業(yè)時(shí)應(yīng)首先利用高密度電法等技術(shù)，來(lái)對(duì)采空區(qū)的分布范圍、冒落情況等進(jìn)行科學(xué)探測(cè)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其周邊圍巖和礦石進(jìn)行穩(wěn)固，確保空?qǐng)霾傻V作業(yè)的安全性。[5]空?qǐng)霾傻V技術(shù)根據(jù)開(kāi)采方法不同，可以分為留礦采礦、房柱采礦、全面采礦、分段采礦、階段礦房采礦等技術(shù)，每種采礦技術(shù)的應(yīng)用條件不同（如表1），需根據(jù)礦山實(shí)際情況來(lái)選擇。

3.2 充填采礦技術(shù)

顧名思義，充填采礦技術(shù)即用充填料的方式來(lái)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，以達(dá)到支護(hù)采空區(qū)的目的。采用充填采礦技術(shù)，能夠有效控制采礦作業(yè)過(guò)程中由于劇烈作業(yè)所引起的巷道坍塌等現(xiàn)象，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)采礦工程的綠色生態(tài)開(kāi)采。然而，充填采礦技術(shù)所耗費(fèi)的成本較高，大多數(shù)礦山工程在開(kāi)采過(guò)程中并沒(méi)有選擇它，而是直接選擇其它采礦工藝技術(shù)以節(jié)約成本。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢(shì)逐漸突顯出來(lái)，相關(guān)企業(yè)開(kāi)始不斷創(chuàng)新充填材料，一方面降低充填材料成本，另一方面提高充填材料質(zhì)量，例如全尾砂膏體充填，抗壓程度高，成本較傳統(tǒng)充填料低，使采空區(qū)處理效果更加高效。[6]

3.3 自然崩落采礦技術(shù)

自然崩落采礦技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用時(shí)間較短，但效果較為顯著。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自然崩落采礦技術(shù)的應(yīng)用得到了很大的提高，有效提高了礦山開(kāi)采的安全性和高效性，并能夠?qū)崿F(xiàn)礦山的大規(guī)模連續(xù)出礦。需要注意的是，在采用自然崩落采礦技術(shù)時(shí)，需要對(duì)礦巖體狀況、崩落地表等進(jìn)行詳細(xì)勘察，在其滿(mǎn)足自然崩落技術(shù)的應(yīng)用條件后才可使用。目前，隨著智慧化礦山建設(shè)的推進(jìn)，自然崩落采礦技術(shù)的應(yīng)用范圍也更加廣泛，能夠結(jié)合數(shù)字化信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自然崩落采礦技術(shù)的可視化、智能化發(fā)展。

3.4 溶浸采礦技術(shù)

溶浸采礦技術(shù)是主要利用礦石特性，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行開(kāi)采的一種現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)，其對(duì)地層結(jié)構(gòu)破壞性小，符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要求。在應(yīng)用溶浸采礦技術(shù)時(shí)，需要注意的是對(duì)礦山地質(zhì)情況的勘測(cè)和溶浸液的選擇，首先，利用3S勘測(cè)技術(shù)對(duì)礦山地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)，查明礦山資源類(lèi)型，并對(duì)主要礦山資源成分進(jìn)行測(cè)試，為溶浸采礦技術(shù)的應(yīng)用做好基礎(chǔ)測(cè)試。其次，根據(jù)礦山資源主要成分，選擇合適的溶浸液，將其注入礦層中，使其與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，進(jìn)而達(dá)到礦產(chǎn)資源開(kāi)采目的。

3.5 整體加固采礦技術(shù)

在礦山開(kāi)采過(guò)程中，由于受多種因素的影響，礦區(qū)巖體穩(wěn)定性存在著不確定性，給開(kāi)采工作的進(jìn)行帶來(lái)了安全問(wèn)題。整體加固采礦技術(shù)的應(yīng)用，則能夠有效解決這一問(wèn)題，通過(guò)錨桿、錨索等支護(hù)設(shè)施，對(duì)穩(wěn)固性差的巖層進(jìn)行加固處理，以提高圍巖的自身支撐力，有效維護(hù)開(kāi)采空間的穩(wěn)定性。[7]例如，在巷道支護(hù)中，可以采用噴射混凝土支護(hù)技術(shù)，根據(jù)巷道圍巖的穩(wěn)定程度，選擇噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)方式，利用遙控混凝土噴射機(jī)對(duì)巷道進(jìn)行混凝土加固，提高巷道巖層的支護(hù)效果。

4 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展

隨著采礦工程規(guī)模的擴(kuò)大以及信息化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在采礦工藝技術(shù)方面，也逐漸向著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。目前，部分采礦工程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)與信息化技術(shù)的結(jié)合，將大型開(kāi)采機(jī)械設(shè)備和智能遙控系統(tǒng)應(yīng)用到開(kāi)采作業(yè)當(dāng)中，例如連續(xù)開(kāi)采、機(jī)械化開(kāi)采等技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)礦山信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了礦山開(kāi)采的高度自動(dòng)化和智能化，而隨著5G等通信技術(shù)的廣泛使用，采礦工藝技術(shù)的數(shù)字化和智能化程度將會(huì)更高，逐漸實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、協(xié)同作業(yè)、智能巡檢等多種功能，不僅提高了其生產(chǎn)效率，還極大地提升了其安全性。[8]

4.2 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的綠色環(huán)保發(fā)展

隨著人們生態(tài)環(huán)保意識(shí)的不斷提高，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)將會(huì)向著更加綠色環(huán)保的方向發(fā)展，在礦山開(kāi)采過(guò)程中充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，對(duì)礦山周邊區(qū)域進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，制定最佳采選方案，采用科學(xué)合理的采選方法，同時(shí)對(duì)采礦工藝進(jìn)行創(chuàng)新，并對(duì)其可行性進(jìn)行反復(fù)論證，結(jié)合礦山廢石廢水資源化利用技術(shù)、廢棄礦山修復(fù)技術(shù)、金屬礦物回收技術(shù)等的應(yīng)用，達(dá)到資源利用最大化、節(jié)能減排等目的，最大限度地減少對(duì)礦山周邊生態(tài)環(huán)境的破壞。例如，無(wú)廢開(kāi)采技術(shù)的研究。無(wú)廢開(kāi)采技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化采礦生態(tài)環(huán)保的重要手段，能夠最大限度地減少?gòu)U料的產(chǎn)生，提高資源的使用效率。因此，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，無(wú)廢開(kāi)采技術(shù)將成為采礦企業(yè)的主要研究對(duì)象。

4.3 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的精密化發(fā)展

隨著礦山開(kāi)采的推進(jìn)，礦產(chǎn)資源不斷減少，采礦深度也越來(lái)越深，給開(kāi)采工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，無(wú)論是支護(hù)、通風(fēng)還是地表壓力、巖層溫度，都成為了地下開(kāi)采所面臨的難題，深井、深海開(kāi)采技術(shù)研究也成為我國(guó)礦山行業(yè)未來(lái)發(fā)展的主要技術(shù)之一，有利于提升我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。而深井、深海開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用，必然會(huì)用到更為微型、精密的開(kāi)采設(shè)備，才能在不破壞地層結(jié)構(gòu)的前提下進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)。因此，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，采礦工藝技術(shù)將會(huì)朝著更加微型、更加精密的方向發(fā)展。[9]

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)論是時(shí)代發(fā)展要求，還是采礦企業(yè)發(fā)展需求，對(duì)現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用都很有必要。采礦企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)應(yīng)用的重要性，熟練把握每種現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，結(jié)合礦山具體情況和現(xiàn)代信息技術(shù)方式，選擇最佳開(kāi)采工藝技術(shù)，來(lái)提高開(kāi)采作業(yè)的高效性和安全性，推動(dòng)采礦企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

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