現(xiàn)代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用分析

王輝

（太原華潤煤業(yè)有限公司原相煤礦，山西太原 030000）

0 引言

隨著我國科學技術的全面發(fā)展，各個行業(yè)都開始應用新技術來提高工作效率，當前的科技在采礦行業(yè)起到了非常重要的推動作用，新技術工藝的應用保證了順利、安全、低碳進行采礦工作，在選擇采礦工藝技術的時候需要結合礦產的分布和相應的采礦技術，根據(jù)具體的采礦工藝技術進行優(yōu)化，當前隨著時代的發(fā)展，采礦工藝技術不斷更新與發(fā)展，出現(xiàn)了一系列新型的采礦工藝，給采礦工作帶來更多的便利，主要表現(xiàn)在溶浸采礦工藝、充填采礦工藝、空場采礦工藝和崩落采礦工藝等上面，本文就當前采礦工藝技術存在的問題和改進措施進行闡述。

1 傳統(tǒng)采礦工藝技術的現(xiàn)狀

1.1 采礦業(yè)的發(fā)展

由于礦產資源是不可再生的資源，對礦產資源的過度開采會造成后續(xù)礦山資源的枯竭和剩余的礦產資源質量變差等問題。由于礦產資源總量減少，價格逐漸升高，而開采的成本也慢慢增加，開采出來的礦產質量越來越差，也導致礦產貧化，對采礦的效率和效益形成嚴重的影響，因此必須開發(fā)新的開采方法。另外在礦產開采之前，就必須確定礦產儲存的范圍、儲存量，然后根據(jù)采礦工作的不斷進行遷移設備與工作人員，減小回采礦產的難度，只有做好這些工作才能保證采礦工作的順利進行，如果沒有做好互相協(xié)調也會導致礦山資源的減少和采礦失調，影響經濟效益。

1.2 采礦工藝中存在的技術問題

礦山資源開采中存在的數(shù)量與質量問題都決定于開采工藝是否先進，采礦工程中存在的技術問題主要表現(xiàn)在下面幾點：首先是對待開采礦產資源的定位以及定量不夠準確，所以投入的設備和工期不能滿足開采的需求，其次是當前很多企業(yè)仍然采用人工開采等落后的開采方法，在效率上難以滿足開采的需求，機械化程度不高，阻礙了采礦行業(yè)的進一步發(fā)展。再次，采礦之后的剩余礦料在技術上難以進行利用，所以會被遺棄，這樣會造成資源的浪費。最后，一些地形和條件比較復雜的地區(qū)，由于開采條件苛刻，一些企業(yè)放棄開采，造成資源開采量不足。

1.3 采礦工藝存在的安全問題

安全生產是國家相關部門對礦山企業(yè)的強制要求，只有保證安全，才能夠保證礦產企業(yè)的高速發(fā)展。當前在采礦工程中存在兩點安全問題：①由于礦產企業(yè)仍然依賴人工開采，人員通過的礦井、礦道等部位如果存在滲水或者坍塌情況，可能會造成人員傷亡，造成安全問題；②地下開采的空間小，空氣流動不暢，容易發(fā)生瓦斯爆炸或者礦井火災等問題。

2 現(xiàn)代采礦工藝技術的類別

2.1 特殊采礦工藝技術的應用

不同的開采條件和工程地質對應著不同的開采方法，只有對應的方法才能夠提高開采的效率和質量，因此在一些地質條件比較特殊的區(qū)域，應當采用特殊的采礦方法，比如海洋采礦以及化學物理采礦方法。當前正在發(fā)展的海洋采礦針對海洋豐富的礦產以及惡劣的工作環(huán)境所研究，已經取得一定的效果。

2.2 機械化采礦工藝技術的應用

當前我國的礦產資源開采方法主要分為露天開采和地下開采兩種，露天開采是剝落礦產資源表面所覆蓋的巖石，然后從上至下進行開采，采用機械化的開采方法能夠減少礦石的損失，降低礦產資源的開采成本，提高開采的安全系數(shù)。地下開采當前的機械化程度并不高，主要是礦產資源埋深較大，礦產的儲量也不大，因此是否機械化還需要考慮到開采的經濟效益，當前需要更多地開發(fā)輕型開采設備。

2.3 溶浸采礦工藝技術的應用

這種采礦技術來源于比較先進的化學采礦技術，能夠結合礦產的物理和化學特性，在采礦作業(yè)中將溶浸液注射到礦產資源當中，在礦層中進行化學反應，然后就能將礦石中的有效有用成分提取出來并回收，這種方法屬于現(xiàn)代化程度較高的采礦技術。溶浸采礦結合了地勘，能夠進一步探究開采礦山的物理化學性能，根據(jù)開采對象的化學特性對溶浸液進行選擇，再灌注到礦層之中，與目標物產生化學反應，這個過程能夠促使礦物從固體轉化為液體，進而更有效地開發(fā)礦山資源，這種方法有著更高的安全性和開采率，而且也符合當前的節(jié)能環(huán)保，有著理想的發(fā)展前景。

2.4 空場采礦工藝技術的應用

空場采礦技術是將礦區(qū)進行劃分，分為礦柱和礦房，然后先對礦房進行開采，再對礦柱進行開采，開采礦房的時候更多地將礦柱當做支撐作用，回采的時候，利用礦石以及圍巖的穩(wěn)定性進行維護，最后回填采空區(qū)后再開采礦柱，這種方法要求巖層穩(wěn)定性較好。礦柱的開采需要其他工具的支撐，來保證整個開采的過程中礦房不會出現(xiàn)比較大的變形，這種方法從整體上來說是可以實現(xiàn)較高開采率的。

2.5 充填采礦工藝技術的應用

在回采工作面不斷前進的時候，需要借助其他的材料來對采空的部位進行回填，煤礦應當保證回填之后的采空區(qū)支撐強度能夠滿足安全生產的需要，充填所使用的材料和支架還應當和回填區(qū)完美結合，在充填采礦技術當中向下分層充填是比較常用的充填技術，這種技術能夠大大提高回采的有效性，降低礦產開采安全事故的發(fā)生率，提高企業(yè)的經濟效益。由于開采過程中的制約，采礦區(qū)的巖體可能會發(fā)生一些不穩(wěn)定的現(xiàn)象，借助錨索工具能夠對采礦區(qū)不穩(wěn)定的圍巖進行處理和加固，提高巖體的穩(wěn)定性。在開采的實際工作過程中，充填采礦技術常常跟空場采礦技術和巖體加固技術一起使用來保證礦區(qū)的安全性，充填比較廣泛地應用支柱和注漿法，能夠有效加固破碎的巖石和流沙。

2.6 崩落采礦工藝技術的應用

崩落采礦技術指的是在開采之前就將礦洞中危險的巖石崩落，降低開采過程中巖體崩塌風險的采礦技術，這種技術能夠為礦產開采創(chuàng)造比較安全的施工環(huán)境。崩落采礦技術主要分為兩種：有底柱的分段崩落采礦法和無底柱的分段崩落采礦法。有底柱的分段崩落需要對漏斗的間距、分段水平斷面的尺寸、柱底的高度、階段的高度和分段高度等進行設計與分析。底柱的高度主要受到的影響是礦巷道的形式和礦石的穩(wěn)定性，由于設計的漏斗形構造，每個階段的下分段底柱高度為10m 左右，上分段的底柱高度為6m 左右，所以可以使階段輸送和靶礦之間的影響消除，無底柱的分段崩落采礦技術機械化水平較高，因此能夠節(jié)約大量的人力，回采巷道上面的分段也能夠臨時取消，這種方法的應用范圍比較普遍。

3 當前現(xiàn)代化采礦工藝的發(fā)展

3.1 礦山地面沉降災害預警

在現(xiàn)代化采礦技術中，危險發(fā)生的概率仍然比較高，當前的警報系統(tǒng)靈敏度已經較高，很多企業(yè)都采用3S 技術進行監(jiān)控，能夠直接感應出現(xiàn)地表沉陷或者其他異常情況，并分析周邊的地表以及環(huán)境，將分析的數(shù)據(jù)傳入到監(jiān)控系統(tǒng)中，發(fā)出警報進行處理，該措施能夠較好地起到預防礦難的效果，有效避免礦區(qū)從業(yè)人員生命安全受到威脅。

3.2 將安全當做采礦過程中的第一指標

無論在當前的開采工作中采用哪一種工藝，都必須保證將安全放在第一位，再先進的開采技術如果不能夠第一時間解決開采人員的安全問題，那么其價值都會大打折扣，所以采礦業(yè)的發(fā)展必須以安全為前提條件，積極解決安全問題，并以安全為基礎。應用新型采礦工藝技術的時候不能夠急躁處理，而是對需要穩(wěn)定的圍巖和礦石進行分析。

3.3 技術應用要點

不同的開采方法需要針對不同的關鍵點，比如崩落采礦工藝技術通常應用在允許塌陷的地表礦體和比較容易崩落的圍巖當中，需要結合實際目標來實施回采。在充填采礦技術的應用中，需要根據(jù)回采工作面的推進方法和礦山的構造來應用。溶浸采礦技術的應用則需要關注不同浸出的地點和浸出的方式，確定是采用地表浸出的方式還是原地或者原地破碎的方法，無論哪種方法都應當遵循生態(tài)綠色的理念和低碳環(huán)保的意識，重視對環(huán)境的影響，不斷提高采礦的工作質量。

4 結語

當前隨著社會的不斷進步與發(fā)展，傳統(tǒng)的煤礦開采技術得到發(fā)展，從依賴人到機械化，從經常發(fā)生事故到減少事故的發(fā)生，從效率低下、很多工作無法開展到提高效率，能夠解決很多復雜地形開采的難題，煤礦企業(yè)不斷科技化、現(xiàn)代化，不斷提高產量，但是在現(xiàn)代化工藝不斷應用的同時，企業(yè)也應當將安全放在第一位，在保證安全的前提下發(fā)展技術，實現(xiàn)社會的需求，提高社會效益。