采矿工程中现代化采矿工艺技术的应用探讨

2021-12-04李岩

世界有色金属 2021年17期

李岩

（河北钢铁集团矿业有限公司化工分公司，河北唐山 064201）

矿产资源在现代是极其重要的能源，它支撑起世界各行各业的发展，尤其是以煤矿和金属矿为代表的矿产，对电力供应和金属冶炼行业具有重要作用。因此需要充分利用现有的矿产资源，利用先进的采矿工艺技术来提高矿产资源的利用率，降低采矿过程中的环境污染，只有这样才能确保矿产资源能够细水长流。因此要注重采矿工艺技术的研发，不断研发新的采矿工艺技术，不断提高矿产资源利用效率。

1 现代化采矿工艺技术简介

随着我国城市化进程的不断加快，各个行业的发展都需要能源支持，这就导致我国能源消耗不断增加。矿产资源是我国能源的重要组成部分，是我国城市化进程和经济不断发展的动力保障。虽然我国采矿工艺技术也不断发展，但和西方发达国家相比，我国采矿工艺技术依然有不足之处，例如采矿工艺技术落后，安全隐患较多，采矿效率低，矿产资源开采率较低。采矿工程以安全为主，我国每年因矿难而死亡的人数都数以百计，一次大矿难就可能造成几十人死亡，而造成矿难发生的原因无非是操作不当和技术落后。传统采矿工艺技术具有高污染、高耗能、低产出的缺点，为了弥补这些缺陷，我国在采矿工艺技术上不断研究，最大限度提高采矿工艺的效率、安全，确保其环保低污染和低能耗，并且能够适应各类不同的地质环境。

2 采矿工程中现代化采矿工艺技术的重要性

2.1 提高采矿的安全性

采矿作业的安全问题是采矿工程最常见的问题，也是制约采矿工业发展的主要因素，如果采矿过程中技术应用不规范或者技术落后，就会导致矿井崩塌等安全事故，不仅威胁采矿人员的人身安全也会给采矿企业带来巨大经济损失。因此需要通过先进且规范的采矿工艺技术来确保采矿作业的安全，保证采矿人员的人身安全，促进采矿工业的稳定发展。

2.2 符合绿色发展理念

在采矿过程中会产生一些污染物来污染环境，同时采矿也会造成山体崩塌和地面沉降等环境问题，破坏当地环境，造成水土流失或环境污染。利用现代采矿工艺技术就能够大幅降低采矿过程中污染物的排放，也可以降低矿产资源的浪费，减轻环境污染，符合绿色发展理念。

3 采矿工程中现代化采矿工艺技术的应用分析

3.1 机械化采矿工艺技术

机械化采矿工艺技术是我国最常见的采矿工艺技术，分为露天采矿工艺技术和地下采矿工艺技术两种。露天采矿工艺技术是从上到下开采，适用于矿产资源在地表的情况，应用此法开采需要先将地表岩石清除，然后利用开采机械进行开采，此方法对环境破坏小，安全性高，开采效率高。地下采矿工艺技术主要是应用于矿产资源埋深较深的情况，这种采矿工艺技术危险性高，对环境污染较大，且开采利用率和效益较低。

3.2 空场采矿技术

目前应用最广泛的现代采矿工艺技术就是空场采矿技术，空场采矿技术在作业时将采矿现场分为矿柱和矿房两个区域，在采矿作业中，工作人员先要对矿房内的矿产资源进行开采，并利用矿柱作为支撑来使得矿房体积不断增大。利用空场采矿技术可以突破地质环境的局限性，能够在狭小的空间内开采矿产，也可以在大空间内开采矿产，利用矿柱作为支撑体系能够确保整个采矿工程的安全性，并不断扩大采矿范围，开挖一部分矿产就留一部分矿产做矿柱，然后继续向更深更远的矿穴内挖掘，最后将整个矿山挖掘完毕后，再从远到近地将矿柱推倒将矿柱资源运出来，这样整个矿山就不会残留矿产资源，做到物尽其用，大幅提高矿产资源的利用率。

3.3 填充采矿技术

填充采矿技术主要应用于回采作业中。当一个矿山开采完毕后，里面会中空，极容易出现坍塌和地面沉降事故，为了避免此类事故发生，就需要利用填充采矿技术对采空区进行回填，例如设置支撑、回填水、泥浆护壁等等都可以加固矿坑的强度，确保矿坑不会因采空失去应力而坍塌。还有在一些大型矿山开采过程中，也会应用填充采矿技术，开采完一部分区域就将此区域进行回填加固，然后再向深处开挖，避免开采区坍塌造成安全事故。填充采矿技术可以有效提高矿山的回采效率和矿产资源的利用率，降低采矿作业安全风险发生概率。

3.4 崩落采矿技术

崩落采矿技术主要应用在地质复杂且具有较高开采危险和难度的作业环境中，例如崩落矿洞顶层围岩环境。因为崩落矿洞顶层围岩土质松散，很容易出现滑坡、塌方等风险，在采矿过程中要格外注意采矿的安全性，崩落采矿技术恰恰具有良好的安全性，符合岩质破碎的矿山开采环境。除了应用于特殊开采环境外，崩落采矿技术也经常应用在普通开采环境中。崩落采矿技术分为无底柱崩落法和底柱分段崩落法，底柱分段崩落法在使用过程中要及时测量底柱高度和漏斗之间的距离，有时候也要测量横断面尺寸和阶段高度，不同采矿作业环节要制定不同的采矿作业计划，才能够充分发挥崩落采矿技术的优势，保障采矿人员的安全。

3.5 岩体加固技术

岩体加固技术主要应用于岩体破碎松散的开采环境中，要综合考虑开采地区的地质、水文和设备类型，根据当地岩土的稳定性对岩体进行加固，确保采矿作业顺利开展，如果岩体过于破碎松散还要采用锚索工具对矿坑周围岩土进行加固，因此岩体加固技术能够大幅提高矿山、矿坑的稳定性和安全性。在实际采矿作业中，岩体加固技术往往要配合空场采矿工艺技术和填充采矿技术等其他采矿工艺技术使用，不单独使用，因此该技术具有综合性和系统性。

3.6 溶浸技术

溶浸技术是指在矿区喷洒化学制剂让化学制剂渗入到矿区的岩土中，并利用探测器来分析化学制剂的渗透情况从而了解矿产资源的种类、数量和分布情况，而且部分化学制剂能够将固态矿物转变为液态矿物，因为液态矿物比固态矿物更方便收集和整理，且液态矿物的开采成本要比固态矿物的开采成本低很多。所以通过溶浸技术可以提高矿产资源的开采效率，降低开采成本。

3.7 拉斗铲无运输倒堆技术

拉斗铲无运输倒堆技术是一项涉及多种采矿技术的综合技术，主要包括采掘、运输和排土等采矿环节，拉斗铲无运输倒堆技术可以直接推倒剥离物，适合在倾斜度较大的矿区进行，并且拉斗铲无运输倒堆技术不受外界气候、地质和水文条件影响，能够直接对采空区进行堆排，因此该技术应用广泛。

3.8 采空区填充技术

采空区填充技术能够有效维持采空区的岩土稳定，确保采矿作业能够更加深入地进行下去，保护采矿人员的安全。采空区填充技术应用广泛，不仅应用于一些矿区，也可以应用于废矿和尾矿区，将剩余的矿产资源全部开采完毕，确保矿产资源的充分利用，避免资源浪费。在采空区填充技术的实际运用中，要根据矿区的地质、水文条件定制科学合理的开采方案和计划，确保采空区的安全稳定。例如在开采新的矿产资源时，可以利用爆破方法进行开采，这样可以提高开采效率。

4 现代化采矿工艺技术未来发展趋势

随着能源危机的加剧和环境污染的加剧，采矿技术会朝着高利用率和低污染方向发展，采矿人员可以利用试验例证法来对矿区的采矿工艺技术进行评价，按照高利用率、低污染、低能耗和安全性指标对采矿工艺技术进行全面技术分析，去粗取精，优胜劣汰，将不达标的采矿工艺技术淘汰，留下符合技术要求的工艺技术，通过先进科学技术来提高采矿效率、利用率，降低环境污染。未来采矿工艺技术不仅注重环境保护、安全保护和矿产资源利用率，还要为采矿企业提供更大的经济效益，实现经济利益与环境保护的平衡。利用人工智能技术可以加强对矿区内部环境的自动化监测，一旦发现存在安全隐患和安全风险，就会自动报警，提醒采矿人员赶紧撤离。利用遥感技术可以对整个矿区的地质、水文条件进行深入全面的探测，了解岩层失稳地带并针对该区域进行加固处理，避免出现岩体坍塌和地表沉降等安全事故，确保采矿人员的人身安全。