地下矿山采矿方法设计思维

2021-07-20马维娜

探索科学(学术版) 2021年6期

马维娜崔锐

山西襄矿西故县煤业有限公司山西长治 046200

1 矿山采矿方法原理分析

矿山采矿方法可根据回采时地压管理方式,将其划分为充填采矿法、空场采矿法以及崩落采矿法,本文以下部分是对这三种采矿方法以及其主要特点的介绍。

充填采矿法,通过这两个步骤进行回采操作,在进行回采操作时,应当对采空区进行材料填充。其原理为通过填充体进行地压调控,从而更好的应对围岩塌落、地表沉陷等问题,保证回采的有序进行。通过该方法选择矿石时,可在充填体作用下取代矿柱的作用,对矿岩稳定性有一定要求。

空场采矿法,要求通过将矿块划分为矿柱、矿房两个部分,并分别进行回采操作,其中矿柱不用进行回采。矿房回采操作中,采空区稳定性和矿石、围岩、矿柱的稳定性有较大关系。矿房回采时,应及时对采空区进行处理,并制定严密的回采计划,同时在回采时,应当注意保护围岩、矿体稳定性,从而保证回采的有序进行。

崩落采矿法,要求通过崩落的围岩,实现对地压的管理,也即通过自然或者人为崩落的方式,促进矿石崩落,实现对采空区的填充,实现地压调控。该技术对环境、条件有较大要求,如地面适合崩落,围岩的稳定性、矿床的自然性等。

2 采矿方法设计原则

采矿技术设计应当在科学性、安全性、高效性、经济性的原则上进行。

首先,安全性是开发采矿技术的基本原则,矿山企业应当为施工人员提供安全生产的环境以及设施的完善,加强防火、防水等防灾工作,从而保证施工人员的生命安全和健康安全。其次,科学性原则,矿产资源开发过程中,必须坚持科学性的原则,避免过度开采,保证矿山企业的可持续发展。

矿床应进行分期开采,并做好矿岩保护工作,提升矿产资源的使用效率。高效性原则,要求在采矿过程中,选择科学的采矿方法,集中矿山企业所有资源,提升开采效率。经济性原则,在确定采矿方法时,应当对采矿成本、回采成本进行科学预算,加强成本管理,将成本控制在一定范围内,从而扩大矿山企业经济收益。

3 采矿方法设计要素

采准工程主要设计要素可以将采准巷道划分为穿棉运输巷道、采场填充井以及电耙道等类型。切割工程设计要素,进行回采工作面、补偿空间的设计,可通过掘进方式进行,如切割天井等。

回采顺序可根据地压进行确定,包括后退、前进、梯次等顺序要求。凿岩爆破主要用于金属、非金属矿山的爆破中,孔类型包括深孔、潜孔,可布置为扇形孔、垂直孔。地压管理设计要求,包括矿房、采切管理,地压管理可通过崩落顶板、调整回采顺序等方式实现。

4 地下矿山采矿方法设计思维

4.1 地质条件设计思维地下矿山采矿思维强调在地下矿山采矿工作中,重点考虑施工地的地质条件,根据地质条件设计合适的地下矿山采矿方法。具体而言,主要考虑以下几个方面:第一,考虑矿石的品位和开采价值,采用不同的地下矿山采矿方法;第二,考虑矿山和周围岩体的牢固性,因为很多地下矿山采矿方法要求矿山和周围岩体必须牢固,因此,这一点需要重点考虑;第三,观察、分析矿体的物力特质,如倾角、质地以及形状等。

4.2 技术经济条件设计思维技术经济条件设计思维强调经济效益的最大化,综合考虑各种地下矿山采矿方法的经济成本、采矿单位的经济实力、装备水平以及管理策略等,从而选出最合适本单位的地下矿山采矿方法。一般而言,先考虑采矿施工地的周围地面是否允许矿体崩落;随后,考虑采矿单位对于矿石的质量要求、采矿工作的技术要求以及工作效率要求等;最后,考虑采矿单位的经济实力、装备水平以及管理策略等,根据单位的工作目标,采取最合适的地下矿山采矿方法,力求保证采矿工作的经济效益最大化。

4.3 机械化轻重设计思维机械化轻重设计思维强调根据实际情况,选用合适的采矿设备。对于厚度较小的矿体,可以使用轻型采矿设备,而对于厚度较大的矿体,可以使用重型采矿设备;对于需要进行多次回采工作的矿体,可以使用轻型采矿设备,而对于不需要进行多次回采工作的矿体,可以使用重型采矿设备;对于采矿工作人员需要在场地来回作业的,为了确保工作人员的安全,可以使用轻型采矿设备,而对于不需要采矿工作人员在场地来回作业的,为保证工作效率和经济效益的最大化,可以使用重型采矿设备。

4.4 开创空间设计思维开创空间设计思维强调在采矿施工场地的设计和布置中,需要充分考虑施工人员的工作空间,为其留出方便作业和爆破落矿的空间。在机械化轻重设计思维曾提到,对于采矿工作人员需要在场地来回作业的,为了确保工作人员的安全,可以使用轻型采矿设备。这样做的目的是,一方面,保证采矿工作人员的安全,防止在矿岩不牢固或者矿体厚度过大时,砸伤工作人员,工作人员应当首选在矿房内作业,并尽量减少在场地内来回走动,以降低自身的危险系数;另一方面,为矿石的开采提供补偿空间,保证开采的高质量、高效率。

4.5 临时与永久设计思维临时与永久设计思维强调将采矿工艺分为临时的和永久的。一方面,矿床里的矿柱有临时性的矿柱和永久性的矿柱,需要根据不同的使用条件加以判断,找出适宜使用的矿柱形式;另一方面,井巷工程可以分为临时性工程和永久性工程,需要根据不同的使用条件加以判断,找出适宜使用的工程形式;此外,支护形式也可以分为临时性的和永久性的,需要根据不同的使用条件加以判断,找出适宜使用的支护方式,保证开采的高质量、高效率,并尽量提高工作效率。