采矿工程中的现代化采矿工艺技术应用研究

2021-12-05刘海滨

世界有色金属 2021年5期

刘海滨

（青海省能源发展（集团）有限责任公司团鱼山露天煤矿，青海西宁 816200）

1 采矿工程的作业特点

1.1 开采难度较大

地下矿产带分布环境比较复杂，存在着断层、节理、地下水等问题，同时相较于地面开采工作，地下开采环境的空间相对较窄，很难实现完全的自动化生产。同时在开采过程中，还存在着许多的不确定因素，这样也进一步提高开采过程的开采难度，影响到开采活动的有序进行。

1.2 矿产资源固定

目前所使用到的矿产资源都归类为不可再生资源，其再生周期非常长，如煤炭资源是植物经过两亿年演变后形成，因此，矿产资源在地球上的存量相对固定，其开采地点也比较固定，这样在选择矿产开采地点时需要考虑许多的动态因素，包括矿脉蔓延情况、矿层厚度、地质条件等，以满足顺利开采的基础性要求。

1.3 人员流动性大

从目前的应用的情况来看，我国采矿企业主要都是以中小企业为主，这类企业的共性特征在于，中小企业的生产规模相对较小，而且生产力比较中等，这样也限制了企业经济效益的提升速度。经济效益决定了作业人员的薪资，这些企业的薪资相对较低，加上作业环境较差，因此人员的流动性相对较强，影响到企业发展的稳定性。

1.4 安全风险较大

①采矿工程的作业环境主要集中在地下，由于矿产开采位置和地下水位置相邻，因此在开采过程中，经常涌水或渗水问题，增加作业环境的安全性。②地下开采环境相对密闭，需要借助压缩机来确保地下开采过程的空气循环，若空气压缩机出现问题，那么很容易引起缺氧的问题。另外，矿产中还留有一些衍生气体，如瓦斯、二氧化硫等，这也容易引起爆炸和中毒事故，影响到作业环境的安全性。

2 现代化采矿工艺技术应用分析

2.1 空场采矿工艺技术

该工艺作为现代化采矿工艺技术体系中的常见类型，在该工艺应用过程中，也需要注意以下几部分内容：

（1）该工艺在应用过程中，所需要的施工场地面积相对较大，需要在前期开采中提前做好场地种类的划分，便于后续开采活动的顺利进行。

（2）明确具体的开采顺序，总结以往工艺应用经验，在工艺应用期间存在矿柱和矿房两种开采方式，一般会先进行矿柱区域的施工，随后再进行矿房区域作业，借助矿柱的支撑作用来稳定作业区域环境，以确保开采活动的顺利进行。该工艺在应用中具备开采效率高、开采质量高等特点，在很多采矿工程中得到了良好的应用。

2.2 充填采矿工艺技术

矿产开采环境的复杂程度较高，为了提升开采后矿洞环境的安全性，需要在开采后对于空旷区域进行充填，以满足后续开采活动的稳定性。应注意以下几点：

（1）做好充填材料的选择，这也是确保矿洞稳定性的基础条件，目前所使用到的填充料比较特殊，如开采后的废弃料，添加一些其他添加剂，使其具备更好的稳定性。

（2）针对一些面积相对较大的矿洞，在对其进行填充时，需要加强临时支护，避免作业期间出现矿洞塌陷的问题。该工艺在应用过程中，能够很好地提升后续作业环境的安全性，提高采矿工程的工作效率。

2.3 崩落采矿工艺技术

在矿产资源的开采过程中，其深度会随着活动的进行不断深入，机械设备在开采期间会对周围岩层带来振动影响，在持续影响下如果矿洞的高度相对较大，增加矿洞塌落的风险。崩落采矿工艺技术也属于现代化采矿工艺技术体系中的常见类型，在该工艺应用过程中，也需要注意以下几部分内容：

（1）该工艺在应用过程中，主要采用有底柱和无底柱分段崩落法来对结构进行处理，无论哪一类处理方法，在前期拟定施工计划的阶段，都需要对基础作业环境的相关参数进行了解，从而确定分段高度，以确保工程的顺利推进。

（2）做好破碎物的清理工作，使其可以营造出更好的采矿环境。该技术在应用中具备较强的经济性，以满足企业经济的稳定发展。

2.4 岩体加固技术

由于采矿工程作业环境的特殊性，因此在应用开采过程中，也会受到许多应用因素的影响，如机械设备振动频率、作业环境复杂程度、矿脉深度等，其岩体的稳定性也会受到一定影响，对此会采用岩体加固技术对其进行处理，已提升开采环境的可靠性。在该技术的具体应用中也需要注意以下几点：

（1）做好岩层监测任务，对于岩层在开采过程中的形变量进行监督，以此为基础来拟定相应的处理措施，从而提高结构的稳固性。

（2）采用锚固、注浆等加固技术时，也需要做好加固点的选择工作，控制好加固过程中的细节，从而提升加固效果，满足具体地应用需求。

2.5 溶浸采矿工艺技术

该工艺作为现代化采矿工艺技术体系中的常见类型，主要是利用化学工艺来完成矿产开采，以提升开采过程的稳定性。

（1）对于区域的矿石性质进行研究，明确矿石的理化性质，在明确其应用性质后匹配恰当的溶浸液，以确保相互之间能够顺利完成化学反应，确保开采活动的顺利进行。

（2）控制好浸润液的具体用量，同时做好废弃料的处理工作，使矿区可以沿着更好地方向进行发展。该技术在实际应用中，具备非常强的应用前景，可以营造良好的矿产作业环境，带来更多地经济效益。

2.6 拉斗铲无运输倒堆工艺

该工艺在应用过程中，集中了多项应用工艺，包括裁决、运输、排土工艺等，其主要应用原理在于矿产开采过程中所产生的剥离物可以直接利用倒堆的方式对其进行清理，提升作业空间的富足性。在该技术应用过程中，也需要注意以下几点：

（1）合理选择机械设备规模，例如在进行采空区处理时，一般都需要选择体积较大的机械设备，以满足相应的开采要求。

（2）对于矿洞内的积水需要及时对其进行排出，通常情况下，需要在矿洞作业期间做好排水系统的设置工作，将积水集中排出，降低作业环境的风险性。

2.7 采空区填充施工工艺

除了上述提到的新施工工艺外，采空区填充施工工艺也属于非常重要的工作内容。

（1）在具体的作业过程中，需要采用合理的勘察技术对于矿洞的基本情况进行了解，以此为基础来选择恰当的填充材料，提升应用后的治理效果。通常情况下，会充分开采过程中的剩余矿石，搭配其他废弃物来作为填充主材料，以提高资源的利用率[1]。

（2）在开采过程中也需要做好开采点合理分布管理，稳定整个采掘工程的作业过程，提升作业结果的可靠性。

3 现代化采矿工艺技术发展趋势

3.1 绿色开采体系不断完善

基于目前已经应用的开采技术参数，在技术未来发展过程中会沿着绿色开采方向推进，这也是提升开采效率和质量的重要保障。在具体发展中，需要借助具体实践数据来明确绿色开采期间需要遵循的应用原则，为绿色开采活动的顺利实施提供保障。而且在发展过程中，生态学的应用频率也会着增加，借助生态学体系来明确机械设备开采期间，对周围岩体带来的负面影响，从而不断完善开采体系中的相应内容，提升系统本身的完善度。而且在下阶段发展过程中，也会探讨“无损开采”模式，将开采资源利用率提升到最大，从而为社会经济的可持续发展提供持续动力[2]。

3.2 智能化手段的不断融入

采矿工程在开采过程中，具备较高的风险性，随着浅层矿产资源存量的不断减少，后续开采方向也会向深层矿产资源进行。这也意味着矿产开采深度也会更大，风险性也更高。为了确保人员开采环境的安全性，也需要注意智能化手段地不断融入，建立“智慧矿山”体系，提升开采过程的安全性。目前很多采矿企业已经基本实现了自动化开采，但是开采参数依旧需要人为进行调整。而智能化开技术的融入，可以赋予机械设备一定的自主能力，可以根据开采环境的变化，调整掘进深度、掘进角度等内容，以此降低开采参数对于环境的影响性。另外，在未来发展过程中，也需要优化智能化手段的应用条件，使其可以有序融入到开采体系当中，提升智能化应用手段的使用价值。

3.3 动态预警体系的建立

采矿工程的作业环境主要集中在地下，其开采环境相对密闭，需要借助压缩机来确保地下开采过程的空气循环，并且矿产中还留有一些衍生气体，如瓦斯、二氧化硫等，这也容易引起爆炸和中毒事故，影响到作业环境的安全性。因此，在未来发展过程中，也需要做好动态预警体系的建立，对于开采环境的基础情况做好监督，在出现潜在威胁时，如顶板过大、瓦斯浓度过大、地质断层等，系统会及时发出预警信息，在快速疏散人群的同时，也会对危险问题采取措施进行处理，以提升作业环境的安全性，稳定采矿工程的作业环境。