探析現(xiàn)代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用

郭恩呂

（貴州林華礦業(yè)有限公司，貴州 金沙 551800）

礦產資源為我國經濟社會發(fā)展創(chuàng)設了重要的物質基礎，當前供給側結構性改革的實施推動了國內礦業(yè)產業(yè)結構的調整，但采礦行業(yè)仍面臨礦產資源開發(fā)利用水平不足的問題。通過引入新型采礦工藝與現(xiàn)代化技術手段，能夠有效提高我國礦產資源節(jié)約與綜合利用水平，進一步推動采礦工程的高質量發(fā)展。

1 現(xiàn)代化采礦工藝技術分析

1.1 空場采礦工藝

當前空場采礦工藝在采礦工程中應用較為廣泛，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，再完成礦柱中礦產資源的開采。在礦產資源開采過程中，主要采用預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，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)設安全施工環(huán)境。當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，該工藝的機械化水平較高、對于機械設備作業(yè)質量提出了較高要求，可有效節(jié)約人工成本；其二是底柱分段崩落法，應用該工藝需注意調節(jié)漏斗間距、底柱高度、各段橫截面尺寸與高度等參數，在針對漏斗底的圍巖結構進行處理時，需將各節(jié)段的上、下分段底柱高度分別設為6m、12m左右，并結合礦洞實際情況與礦石穩(wěn)定性進行底柱高度的調節(jié)，實現(xiàn)危險圍巖的有效崩落、降低對礦區(qū)結構造成的附加影響[1]。

1.3 溶浸采礦工藝

該工藝基于礦產資源的物理化學特性，選取化學溶劑注入采礦層內，將原有固態(tài)礦產資源轉化為液態(tài)或氣態(tài)，以此完成礦產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；待混合溶液中產生沉淀后，將沉淀物進行過濾與干燥處理，即可提取出鈾濃縮物產品，并完成廢水處理。溶浸采礦工藝具有應用成本低、現(xiàn)代化水平高、環(huán)保性強等特點，具備良好的應用推廣價值。

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，應用該工藝可有效實現(xiàn)對地壓的控制、預防礦井內因火災，并且為礦柱回采、水下開采作業(yè)創(chuàng)設便捷條件。通常依據充填材料、運輸形式的差異可將充填采礦工藝分為干式、水力、膠結充填法三種類型，依據礦井結構、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)人員結合作業(yè)區(qū)域的結構特征與實際情況進行支撐技術的設計，保障為回采作業(yè)創(chuàng)設安全的作業(yè)空間與施工環(huán)境，降低圍巖崩落等事故的風險性。

1.5 巖體加固技術

由于在采礦工程施工過程中，諸如氣候環(huán)境、地質條件等變化均會對周圍巖體產生影響，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，通常可采用注漿工藝、支柱法進行固定處理，配合空場采礦、充填采礦等工藝技術，進一步為采礦作業(yè)的安全性提供保障。

1.6 其他開采工藝技術

其一是大采高綜放技術，該技術適用于較厚的巖層，通過實行分層開采可有效拓展開采的范圍，然而該技術在應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的難度。其二是深礦井開采技術，由于部分深井開采作業(yè)涉及到沖擊地壓、地熱、巖石抗壓力低等危害，通過采用深礦井開采技術能夠有效降低采礦過程中的危險系數，保障開采作業(yè)的安全。其三是緩傾斜煤層開采技術，通常緩傾斜煤層對于支護結構的強度提出了較高要求，該技術適用于針對厚煤層實行一次性開采，在開采過程中注意控制四連桿、避免其變形或滑倒，并且加強對頂梁焊接質量的把控、防止出現(xiàn)開裂問題；針對薄煤層進行開采作業(yè)，通常需運用到刨煤機進行配合作業(yè)，保障施工效率與安全性。

2 現(xiàn)代化采礦工藝技術在采礦工程中的具體應用與注意事項探討

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、南北向寬2km。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際情況與參數，利用技術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)場開展地質勘查工作，針對巖石邊界、巖體結構等關鍵區(qū)域進行詳細調查，通過現(xiàn)場定位實現(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，將測量距離設定為3m，并結合項目實際情況進行測量點的適當加密處理；在測量點的設置上，針對各工程區(qū)域剖面分別設置8個測量點，并將測量數據輸入模型中，為地質調查的可視化提供重要參考數據。通過選用Sumac軟件建立礦區(qū)的三維地質模型，將地質錄井與測量數據輸入到軟件中，供建模環(huán)節(jié)進行直接調用，可使礦體傾斜度、位置等信息得到直觀反饋，并依據精細化模型進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)設便捷條件。在完成精細化建模的基礎上，還應結合礦體形式與特征進行采礦方案的優(yōu)化設計，例如在本工程中采礦人員參考三維模型與地質勘查數據后發(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上配合淺孔留礦法與充填法等工藝技術，為礦產資源的開采效率與質量提供保障[2]。

2.3 相關注意事項

2.3.1 采礦工藝應用要點

在采礦作業(yè)過程中，通常需結合區(qū)域實際環(huán)境條件進行開采工藝技術的把控。

例如在采用空場采礦技術時，需確保落實對采空區(qū)的處理措施，針對不穩(wěn)定的礦石、圍巖進行加固處理，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，需注意觀察巖體結構，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，應加強對浸出方式、地點的管理，結合實際作業(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方向、煤層走向等選用膠結、單層等充填方式，并做好巖體加固處理，保障采礦生產作業(yè)的安全性與高效性。

2.3.2 現(xiàn)代化采礦技術的發(fā)展趨勢

首先是巖層控制與采場穩(wěn)定技術，在選取尾礦、廢石進行采空區(qū)填充處理時，需運用到地球物理方法進行采礦區(qū)域的檢測，可用于預測破壞頂板的因素、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；還可運用地球物理無損檢測技術進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生的廢石進行處理，優(yōu)化采切工程施工方案的設計，并盡量減少廢石運出量，將其進行填充再利用，避免因廢石造成環(huán)境污染、增加工作量。在此基礎上，可選取尾礦、廢石進行混合填充料的配制，依托試驗確定充填體中不同成分的比重與填充脫水時間的設計，保障利用混合填充料滿足實際生產環(huán)節(jié)的填充需要，做到廢石不出坑。

最后是開采作業(yè)過程中的地質災害監(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技術獲取到礦區(qū)地表塌陷情況的遙感圖像、區(qū)域地質條件、采礦資料等綜合信息，為災后救援與修復作業(yè)提供重要參考。同時，利用采空區(qū)災害管理信息系統(tǒng)的建設，還可實現(xiàn)對礦區(qū)數據的動態(tài)監(jiān)測、存儲、分析與處理，用于實時反饋井下數據、調整作業(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創(chuàng)設良好條件。

3 結論

當前我國采礦工程仍面臨工藝技術水平落后、采礦作業(yè)效率低、資源閑置浪費現(xiàn)象嚴重等問題，對于采礦工藝技術的革新提出了迫切要求。通過引入現(xiàn)代化采礦工藝技術與先進機械設備，能夠有效改善采礦工程作業(yè)水平與生產效率，配合綠色采礦技術的應用，更好地提升礦產資源的開發(fā)利用率、保障作業(yè)安全。