深凹露天矿开采技术浅探

2021-11-28孙广雨

科技与创新 2021年2期

孙广雨

（内蒙古平西白音华煤业有限公司，内蒙古锡林郭勒 026000）

目前，中国在大型露天矿，尤其是深凹型露天矿开采方面的成效显著。国家在矿山开采深度增加的背景下，始终致力于借助技术的改良与矿山规模的扩大，不断优化劳动生产率，使采矿成本不断下降。由此可见，深入研究并分析深凹型露天矿开采技术有一定的现实意义。只有结合深凹型露天矿的实际开采状况采取相应的开采技术，才能提高其开采的质量与效率，为现代矿业的全面可持续发展奠定坚实基础。

1 深凹型露天矿开采存在的问题

在煤炭开采由山坡露天矿向深凹型露天矿转变的过程中，采场的开采面积明显减少，增加了开采技术条件的运用难度，直接影响了生产能力的发挥，且实际成本明显增加，对煤炭企业的发展产生了不利影响[1]。其中，主要存在如下四个方面的问题。

1.1 开采难度大

现阶段，在开采深度增加的条件下，采场能够使用的作业空间范围也随之缩小，进而引发了诸多困难，集中体现在以下几个方面：开拓运输系统与新水平准备难度增加；运输距离变长；重车从下坡运行向高上坡运行转变，直接降低了运输汽车工作的效率。

正是受上述开采条件改变的影响，煤炭开采作业效率降低，并引发一系列严重问题。

1.2 露天边坡高度增加

在持续开采露天矿的过程中，采场边坡也会不断提高，也更加陡峭。在这种情况下，边坡稳定性会降低，进而增加坍塌与滑坡等安全隐患的发生概率，而且边坡维护工作会增加施工作业人员的操作难度，一定程度上增加了维护费用的支出[2]。另外，在深度增加的情况下，陡峭变坡面会呈现出凸状，导致稳定性明显降低。与此同时，矿坑下方空间会减小，所能承受破坏能力也明显下降，进而严重威胁矿山企业人身与设备的安全性。

1.3 环境污染加剧

在煤矿开采深度增加的背景下，露天矿的坑内空间也会随之减小，使得污浊气体浓度不断提高，最终导致煤矿开采工作面环境条件恶化。因内部通风条件受限，开展施工作业期间会形成大量的粉尘，加之汽车尾气等有害气体难以有效被排除，对采坑内部工作环境中尘毒浓度带来了一定程度的影响，加剧了空气污染程度。受上述一系列因素的影响，煤矿开采工作难度加大，严重威胁了人们的身体健康。

1.4 采坑防排水难度增加

在山坡露天矿向深凹型露天矿作业转化以后，地表水排除问题也逐渐凸显出来。而防排水工作的质量会对工作整体效率产生直接影响，特别是雨季，防排水的影响程度会增加，甚至会导致停产。

2 解决深凹型露天矿开采问题的有效对策

结合当前深凹型露天矿的开采问题，提出如下解决路径：优化联合运输工艺水平，提高露天开采台阶高度；合理选择边坡角，优化环境污染；合理采用露天转地下开采方式，控制环境污染排废量。

2.1 优化联合运输工艺水平

当前，绝大多数凹陷型露天矿在选择铁路运输的时候，始终存在线路质量偏低等问题。铁路运输线路质量不达标，且大修周期较长，线路的维护效果不理想，很容易出现掉道等安全事故。另外，汽车与铁路的转载效率不高，机车的调度相对落后，存在较长占线时间的问题。若全部翻修，会浪费大量时间，甚至会对煤炭企业经济收益带来直接影响。与此同时，若优化缺乏合理性，则会使事故发生率不断提高。

为了解决运输引发的问题，需要采取以下两种措施：①应适当优化并改善铁路联合运输系统。应深入研究陡坡铁路的运输问题，同时考虑铁路开发系统形式的转变，尽量确定与铁路、汽车相适应的转载形式，使汽车额定牵引指数不断提高，使铁路运输管理内容不断优化，解决存在的问题，进一步提高运输工作的质量[3]。②系统分析深凹型露天矿分期过渡的内容。研究的重点是分期开采程序与采剥工艺适应性，使得剥离洪峰有所延缓并减小剥采比。除此之外，还要解决扩帮期穿孔爆破与运输安全水平等问题。

2.2 提高露天开采台阶高度

在台阶高度不断提高的情况下，可带来以下几方面便利：穿爆技术与运输技术经济指标可不断完善；采矿场内的运输工程压力会不断下降；基于大范围调整状态对采剥量加以改变，使得边坡角随之提升，强化矿岩剥离量的合理性。在社会经济快速发展的过程中，很多矿产业所面临的挖掘斗容陵、钻孔直径增加与汽车吨位等问题逐渐凸显出来。若未结合实际情况对台阶高度做出调整，就会影响工作的合理性，使得工作人员负担加重，难以更好地发挥设备功能。

为此，要想对以上情况加以改善，就必须将研究重点集中在以下两方面：①结合实际状况对台阶高度作出调整。在实践分析与研究的基础上，参考现场试验，对台阶高度进行调整，可充分提升煤矿生产效率，并了解其与设备功能、最终边坡角与剥离制度等存在的联系，以保证矿业开采的经济性与合理性[4]。②对高台阶穿爆技术加以改善。针对此问题，需使用适当的高台阶作业钻机，同时对爆破技术参数做出调整，并结合实际情况选择爆破的方法，设置微差间隔时间，并对爆破块度等加以掌握，进而有效提高工作安全水平，确保工作人员的工作环境具有较高的安全系数。

2.3 合理选择边坡角

要想全面提高深凹型露天矿陡边坡稳定水平，需在生产状况理想的情况下，对边坡角做出相应调整，尽量在少剥离的基础上尽可能多采矿，并延长煤矿寿命。为此，在实践过程中应做到以下两点：①综合治理陡边坡。应根据煤矿地质的具体变化，选择使用排水疏干与爆破减震效应，借助现代化手段处理滑体，以促进生产工作安全且有效地开展。②严格管理边坡岩体。结合岩体结构的差异，对影响边坡受力变形的因素展开深入研究与分析，明确此问题和不同结构之间是否存在关联。与此同时，还要对岩体结构的改变状况加以关注，使得边坡岩体管理力度不断提高。

2.4 优化环境污染

当前，国内大部分深凹型露天矿通风条件并不理想，所以要采取以下措施加以改善：①统一化治理生产粉尘。露天矿作业可形成粉尘，需使用旋风式除尘、布袋式除尘与湿式除尘等形式展开统一性管理，并且选择粉尘密度相对较大的场地将绿色植物种植其中，以达到环境优化的目的[5]。②通风条件的改进。要结合矿山条件差异通风，可借助排水隧道，将新鲜空气注入坑底，使作业场地气温得以改善，为相关工作人员提供良好的工作环境。

2.5 合理采用露天转地下开采方式

在露天矿开采向地下开采转变的过程中，较之于单一露天开采或地下开采存在明显差异。针对此情况，需在后期对露天转地下开采过渡方法展开深入研究并加以解决。同时，还应当重点探讨回采顺序以及边坡矿回采的问题，另外还有露天矿边坡的防护，准确确定露天坑底与附近境界顶柱的厚度，确定缓冲垫层形式和具体厚度，也需要解决井下通风、排水以及防洪等问题，进而将新型开采方式的价值与作用充分体现出来。

2.6 控制环境污染排废量

将减少岩石排弃量作为加陡最终边坡的主要方式。一般情况下，露天矿的最终边帮并不是自然产物，也不属于非人造建筑，而其稳定程度在受到地质环境等自然因素影响的同时，还会受到施工方法与边坡形成过程的影响。陡帮开采工艺的运用，能使形成最终边帮时间有所推迟。在研究边坡稳定性时，工程加固要提供可靠性较高的资料以及充足时间，并且与预裂爆破和边坡结构相互结合，进而使得最终的边坡角不断扩大。

要想使排废量降低，最关键的是对开采境界的设计方法加以优化。长期以来，传统露天境界设计均根据开采工艺的具体要求，对采场底部周界加以确定，并且将所选边坡角作为最终境界。在这种情况下，并未深入研究露天采场的底部结构，甚至未将底部矿量进行最大剥采比研究。为此，将底部结构设计的剥岩量适当减少具有一定的可行性，但需将底部结构设计和边坡稳定性的研究、底部开采工艺有效结合。