高海拔地区矿山开采个性问题探索

2019-02-10罗磊，湛金

世界有色金属 2019年14期

罗磊，湛金

（青海黄河矿业有限责任公司，青海格尔木 816000）

在高海拔地区开采矿山与在内陆地区开采同类矿山要面临更大更多的问题，无论是煤矿还是非煤矿山，无论是地下开采还是露天开采，在劳动组织、机械选型配置、循环作业方式、环境保护、通风防尘、露天边坡防护等诸多专业方面都有所不同，如何保障安全高效的建设与生产，充分发挥人机效益，需要我们每一个在高海拔地区从事采矿方面的工程技术人员必须要面对并需要解决的问题。

海拔每上升1000米，气温平均要下降6摄氏度左右，在高纬度地区表现得更加明显，气候环境、植被分布也会变得更加糟糕，高海拔意味着高寒，植被非常脆弱，破坏后恢复周期长。青藏高原的格尔木、西宁与低海拔的西安、郑州一线基本处于同一纬度，但是绝对高度却相差2000米至4000米甚至更多。在高海拔地区从事矿山开采活动其困难程度主要表现在人机效益发挥等方面，下面从矿山开采形式和几个相关项目进行探索分析研究。

首先要了解高海拔地区尤其是青藏高原的地理位置与主要气候特征，其次要了解所要开采的矿山周边地理位置与主要气候特征，因为同样的矿山因其所处的地理位置和气候特征不同，需要克服的困难和面对的问题也截然不同。例如在西藏藏北双湖地区有二十世纪年代前苏联帮助开采的一个硼砂矿，该矿山地处无人区深处，交通不便、海拔高、空气稀薄、干燥寒冷，紫外线强，每年的进矿时间就是初春的四月份，然后一直到年底的10月份左右才能撤出人员运出矿石，夏季期间因为受气温回暖地面翻浆和季节性河流的影响，车辆根本无法正常出入尤其是运矿的重车，小型越野车可以勉强通行。矿区所有生产生活用品与相关材料基本就是每年的开工前一次性运入，期间非特殊情况，很少离开现场。因此该矿在建设和生产过程中因病和高原反应等原因牺牲了很多工作人员，一个普通的感冒在青藏高原都会因急性肺水肿而夺走人的性命。因此在高原开采矿山远比内陆地区困难的多。

1 地下矿山和露天矿山的不同点

（1）地下开采矿山劳动组织和循环作业方面。地下开采的矿山在高海拔地区相对露天矿山受气候因素影响较小，一年内可以正常施工的天数基本可以达到330天，也完全可以实现“三八制”或“四六制”的循环作业方式，基本可以按照计划工期实现开工竣工，投产后年产量比较稳定。

环境保护方面。为防止因采空区导致的地面塌陷，为减少巷道开拓掘进期间废石的排放占地和对环境的影响。可以采取采空区充填方式，掘进期间或生产期间的废石可以回填至采空区，以此减少地面排土场的占地和治理费用。但是在核算吨矿成本和安排产量计划时。必须考虑采用充填工艺会增加吨矿成本40%，降低生产效率40%的影响。

通风防尘方面。因高原地区普遍风沙较大，而且风期时间很长，有风期多达280天，风速5m/s至8m/s级，因此在布置风井和井筒必须要考虑风向或增设挡风墙或防风设施等（对立井井筒影响小，对平硐影响较大），矿建期间巷道掘进过程中如果采用压入式通风，巷道内的污风（粉尘、一氧化碳等）根本无法排出，全部积聚在巷道中部，如果采取抽出式通风，则巷道始终会处于全进风的负压状态，巷道内空气质量会好得多。有的金属矿山甚至煤矿利用自然通风，但是因外部风速高，导致巷道内风流、风速极不稳定，不利于安全生产与职业危害防治。

露天边坡防护方面。地下开采的矿山相对露天矿山，需要治理和防护的边坡甚至高边坡相对较少，主要治理措施就是防止大气降水侵入边坡，应完善截排水措施。

（2）露天开采矿山劳动组织和循环作业方面。露天开采的矿山在高海拔地区相对地下矿山受气候因素影响很大，一年内可以正常施工的天数很难达到330天，青藏高原的气候特征是“长冬无夏春秋相连”。高原上有的矿山企业冬季也在施工，虽然可以做到“三八制”或“四六制”的循环作业方式，但是冬季效率很低，主要以拼设备为主，全年受天气因素影响很大，建设期间计划工期不可控，生产期间产量不稳定。

矿山企业应当根据气候特征调整循环作业方式，冬季漫长寒冷温差大，可调整为“二八制”或“三六制”，消除或减少夜间作业时间，夏季日照时间长，气温舒适，不闷热。可以做到“三八制”或“四六制”，春秋季节可以逐步相互过渡，目的是充分发挥人机效益，让劳动组织形式更加科学合理。

环境保护方面。露天矿山大面积土石方剥离，剥采比最高达到8.0以上，需要布置大库容的尾矿库和排土场，同时增加了排土场和尾矿库的防渗等治理费用。虽然露天开采减少了提升、通风和复杂的供电等设备设施。在面临环境保护中的如何实现绿色矿山建设目标等方面压力和责任重大。对照国内环境气候适宜的其他矿区在排土场、尾矿库“化害为利、变废为宝”、土地绿化复垦等常规方法，就高原矿区所处位置和实际气候环境而言，土地沙化严重，地下水盐碱含量超标，蒸发量是降雨量的近百倍，植草种树很难实现，如何做到因地制宜，需要做单独项目研究，应本着“它山之石可以攻玉”的灵活思路，找出适宜发展的绿色矿山建设之路。

通风防尘方面。露天矿山处于开放式状态，不需要机械通风，但是需要处理好采场分布和受风向影响的上下采场交叉作业顺序，避免在爆破、装矿期间的矿尘影响。重型运输卡车形成的扬尘也是露天矿山除尘的一项重点工作，如果有条件爆破和装矿现场采取喷雾降尘会更好，但是喷雾降尘必须考虑季节因素，运输道路扬尘可以采用洒水车降尘。

露天边坡防护方面。露天矿山在基建剥离和采场采矿期间，封闭圈上下随着采场的延伸会逐步形成多个台阶，边坡的防护涉及运输、采矿、爆破等作业安全。高海拔地区因冰冻期长，必须加强和完善边坡截排水设施，否则，夏季未采取支护措施的松散边坡在雨水的作用下易发生不同程度的滑坡，同时也会因为雨水的侵入，冬季容易形成冰冻层，造成边坡含水率增加导致边坡膨胀，春季解冻后易造成边坡连贯性坍塌，也会造成锚网喷支护失效，增加重复治理成本。

2 地下矿山和露天矿山的共同点

职业健康和自然灾害方面。井工矿或露天矿在高海拔地区从事矿山开采等繁重的体力劳动，因空气稀薄，含氧量低，作业人员容易疲劳，燃油机械也会因为高原缺氧而影响发动机功率的发挥。矿山应该充分发挥并提高机械化、自动化的应用，开展技术创新研究，引进新工艺、新设备，努力建设智慧型矿山，达到降低劳动强度，体现以人为本。

同时为防止因矿区远离市区，医疗保障滞后，为防止因高原反应或普通感冒引起的急性肺水肿等伤害，矿区在生活区、办公区规划时可以考虑增设扩散式制氧系统或独立高压氧仓等应急措施，消除高原缺氧对矿山安全生产和人身健康带来的影响。

设备使用和管理方面。主要考虑露天布置的设备的防寒、防冻、保暖措施，因高海拔地区昼夜温差大（相差20度左右）冻土层较深约1.5米左右，冰冻期时间长约180天左右，因此对设备的保暖尤为重要，尤其是给排水相关设施，否则极易出现因设备冻裂冻伤而影响生产。另一方面高海拔地区都远离市县区，设备购买时间较长再受货源不足等影响，对矿山的正常生产影响较大。地下开采的矿山，工作面或作业现场四季温差没有露天温差大，使用的设备基本不受天气影响，但是对主要进风和运输行人巷道以及井口设备需要做设备防冻和人员防滑措施，如增设井口除冰和供暖设施。