地下矿山缓倾斜中厚矿体采矿方法优化研究.pdf

46Mine engineering矿山工程地下矿山缓倾斜中厚矿体采矿方法优化研究王加磊摘要：随着国民经济建设和工业的快速发展，人们在日常生产生活中对矿产资源的需求也越来越大。近年来，随着现代采矿设备和采矿新技术的应用，地下金属矿山开采技术得到了进一步的提高。然而，如何寻找高效、安全、环保的采矿技术和采矿方法，仍然是地下金属矿山开采行业亟待解决的重要问题。在现代社会的快速发展中，矿山开采技术的应用逐步升级，朝着科学、环保、安全的方向发展，以提高矿山开采的生产质量和效率为目标，需要工作人员将不同类型的技术结合起来，掌握技术要点，优化采矿工程的技术方法。文章对地下矿山缓倾斜中厚矿体采矿方法优化进行了研究分析，以供参考。关键词：地下矿山；中厚矿体；采矿在新时期环境下，矿山产业的发展要在采矿工程的技术创新方面展开持续的探索，加大投入力度，提高采矿工程技术应用的安全性、有效性。利用新型采矿技术手段，对矿山开采生产过程进行优化，要结合刨矿机采矿技术炮采放顶矿技术、小阶段爆破落矿技术、崩落采矿技术、充填采矿技术等类型，实现技术升级，明确采矿工程技术未来的发展趋势，提高生产效益。1 地下矿山采矿工程巷道掘进与支护工程的重要性巷道掘进及支护工程是采矿工程项目中的重要组成部分，其中运用到了掘进技术、支护技术，这对采矿活动的顺利实施、安全运转有着重要的意义，利用掘进和支护技术的目的，是要保证矿山巷道生产的安全性和稳定性。对于采矿工程来说，矿山巷道掘进与支护技术工程发挥的作用是其他的技术手段，无法取代的掘进和支护工程，可以为矿山活动开展开采作业，创建稳定、安全的环境，实现高效率的生产。为了保证人民财产的安全，利用巷道掘进及支护技术进行采矿工程的施工活动，可以营造安全、稳定的施工空间，在实际的开采活动中，考虑到矿山巷道开采工作的危险性，要在施工细节方面加强重点关注，严格的按照施工要求进行采矿活动，降低施工事故问题的发生几率。矿山巷道的掘进和支护技术应用中，利用锚杆支护技术手段，对巷道围岩加强保护，降低了巷道坍塌的风险，有效地规避了伤亡事故问题的发生。在矿山巷道开采活动的实践中，由于有大量软岩石与煤矿巷道相互靠近，因此，巷道的稳定性和安全性水平会出现波动，利用支护技术可以增强巷道的稳定性。采矿行业中，巷道掘进和支护施工已经成为了必不可少的施工环节，掘进技术和支护技术作为关键的技术手段，有利于保证矿山开采活动的安全性，保护了巷道的稳定性，为生产作业人员的生命安全和矿山企业的财产安全，提供了切实的保障。2 地下矿山采矿工程巷道掘进与支护技术的要点2.1 巷道掘进技术破碎工序、装填工序等多个工序都是决定矿山掘进工程效果的重要环节。作为矿山掘进技术应用的基础，中国矿山掘进技术包括多掘进技术、综合机械化开采技术和交叉换位开采技术。其中，综合机械化驱动技术应用于多种机械设备，是多设备协同驱动的传统手段，在全岩巷掘进、半矿巷掘进和矿巷掘进中具有较强的适用性。综合机械化驱动技术的发展经历了很长一段时间，业内人士积累了丰富的技术经验，占据了绝对的技术优势。多巷掘进技术和跨位移巷道技术是新兴技术，是掘进过程和支护过程中必不可少的技术手段。交叉换位驱动技术应用于采矿机设备和锚钻设备，具有先进的技术应用优势。近年来在我国矿山工程建设中，均采用钻爆施工法，按工具即先钻后烧。开挖施工中常用的钻爆方法是气腿凿岩机的钻爆作业。该方法钻孔爆破作业规模大，适用范围广，适用性强。按照常规钻爆施工模式，可在不同类型环境中发挥开挖作业的优势，适用性强，可制定稳定、成熟、可行的施工方案。虽然我国积累了丰富的经验，技术水平也有了提高，但由于常规的钻爆方法，存在钻速慢、工序复杂等问题，不利于岩石的稳定，存在自然灾害的风险，因此即使该方法成本低、操作方便，也逐渐退出了人们的视线。综合机械化掘进技术改善了常规工序中存在的问题，在大断面岩巷掘进中具有较强的适用性。但综合机械化驱动技术起步较晚，仍处于不断探索阶段。应用于矿山生产时，应采用重传机、锚钻和悬臂式驱动机进行生产作业。输送机是用于输送刮板的设备，锚杆钻机是负责在煤矿巷道悬臂式钻孔，具有多重功能，负责切割、装载和运输。综合机47Mine engineering矿山工程械化掘进技术采用多种功能的设备。在煤矿合作开采中，国内研制引进先进掘进机，实现了千米以上深部岩巷开采生产，提高了开采作业效率和灵活性，加强了对软岩地应力、低温高压等问题的有效应对。2.2 矿山巷道支护技术矿山巷道支护技术是维护巷道安全性的技术手段，可以有效地对巷道围岩破坏的问题进行防治，在矿山巷道掘进工序中利用支护技术，可以保持巷道围岩的稳定性，有序的开展挖掘活动。我国在矿山开采活动中，巷道支护技术的形式多种多样，例如棚式支护、喷锚支护、砌碴支护。矿山资源通常位于软岩下的位置，在开采过程选择支护技术时，要以锚杆支护技术为主，尤其是高深度矿井的矿山开采中，利用锚杆支护技术要逐步引进高预应力、高强锚杆支护技术。开发和应用该技术手段，利用锚杆支护、注浆和支架的形式，建立起完善的支护体系，对深部巷道围岩进行支护。其中使用到了喷浆U型钢、可收缩支架、具有较高强度水平的预应力锚杆，建立起完善的支护模式，开采深部矿，利用锚杆的支撑力，可以使岩壁承受的作用力得到分散处理，增强软岩的强度。全螺纹锚杆支护技术是对普通锚杆支护技术进行再次改造的一种技术手段，使用全螺纹锚杆可以达到一次性紧固螺纹的目的，不需要再次进行二次加工。科学技术快速发展下，支护技术也有所改变，锚杆的强度具有有限性，普通锚杆逐渐被全螺纹锚杆所取代，增强了巷道的稳固性。全螺纹锚杆的生产成本低，制作过程简单，可以完全替代普通的螺纹锚杆，全螺纹锚杆目前已经得到了广泛的运用，是一项低成本、高效率的施工技术手段。3 地下矿山采矿工程中的采矿技术分析在采矿工程中，采矿技术的成熟与否决定着矿产资源的开采是否有效。采矿工程本身就是一个具有很大不确定性的项目，其不确定性在于采矿过程、地下作业环境的不确定性。因此，在采矿工程中有效分析和良好利用采矿技术，对采矿工程具有重要作用。近年来，我国现有的许多采矿技术正在逐步发展成熟，日趋现代化。采矿和施工技术的经济安全性也相应提高。为了保证地下矿产资源在实际开采建设中得到较好、合理的保护，我国采用了几种主要的地下开采保护技术，包括地下开采、解决技术、智能开采技术、空采技术等，这些选矿技术各有优点。在人们对地下矿产资源进行综合开采时，要根据实际情况进行选择，以确保矿产资源的保护和有效开采。本文主要以目前广泛应用的空场采矿技术和目前在采矿工程系统中广泛应用的智能采矿技术为例，简要分析了目前在采矿工程系统中广泛应用的智能采矿技术存在的技术问题。首先，是选择国内应用最广泛的空场采矿新技术。单一的地质环境更适合大规模空场开采新技术。目前，在空场采矿技术体系中，采场主要分为矿柱室和支撑室。在实际开采各种矿产资源时，这两部分并不是同时作业的，而是要先开采支护室内的各种矿产资源，然后再采用矿柱技术开采支护室内。在整个开采过程中避免塌方等事故。在采用空场采场技术进行开采时，空间技术的突出优势在于可以合理利用更大的空间，不断扩大地下矿采区的开采范围，使这些地下空间中的矿产资源也能得到最大限度的开采。在采矿室完成矿石开采利用工作后，将再次勘探矿柱区外的其他矿产资源。因此，在设计露天开采空间技术资源开发利用时，必须保证采矿利用的工作环境和谐稳定，没有太多复杂因素，避免发生其他危险事故。其次，是智能开采技术，这是一种新型的采矿技术。智能开采技术是依托于现代信息技术的智能化而建立起来的，它以电子信息作为依托，形成了矿产开采的自动化系统，使用这种智能开采技术能够有效避免一些人为失误，从而使得开采技术矿区进行开发，还要着重在矿区开发过程中进行安全问题的分析以及找出其最佳的应对措施。应对措施主要包含两方面。第一个方面是在进行采矿施工的前期，要对采矿的环境进行有效排查，从而确保在采矿过程当中工人的安全。在进行安全问题排查的过程当中，不能只注重的采矿时所遇到的问题，还要注重整个环境对于采矿工程所产生的影响。如果在止同样问题的出现。在实施采矿作业施工方案的编制过程中，要着重对岗位相应等级的采矿工人们进行有关安全施工技能操作的系统培训，以有效避免因为安全意识不足而导致安全问题的发生。第二个方面是在采矿施工结束之后，相关人员应该对本次采矿进行总结，既要分析本次采矿过程当中技术方面的可取之处，以及采矿过程当中施工质量安全问题的可取之处，也要分析出在此次采矿施工当中出现的一些安全问题并加以总结，在下次进行采矿施工时，避免同样的问题继续出现，防患于未然。4 地下矿山采矿工程技术的发展趋势4.1 建立起健全的采矿技术体系在矿石采掘业的可持续建设和发展中，未来采矿工程技术的应用应向高效、安全的方向发展，明确未来的发展趋势，建立完善的采矿技术体系，目前我国的采矿技术应用已逐步升级，并向深部采矿发展。新形势下开采施工技术的应用比早期开采技术有了更高的要求，包括矿层硬48Mine engineering矿山工程度、防塌技术、防漏电技术、支护强度等，都是开采施工中要考虑的要点。新发展时期的采矿技术应提高应用水平，向科学、高效、安全方向发展，建立完善的采矿技术体系，强调硬顶板和浅埋深度的技术特点，构建采矿技术体系，快速处置顶板。以倾斜深孔爆破和岩层定向水压为核心，加强顶板的快速处理，提高顶矿开采和回收效率，并在此基础上，保证施工人员的安全，实现安全高效应用采矿技术的目标。4.2 巷道布局优化在我国社会经济发展的新时期，社会生产和人民生活对矿石开采有了更高的要求，各个行业领域都应探索向绿色、环保、节能和可持续发展的方向发展，矿石开采行业的发展，采用绿色能源开采技术，以适应新的形势，减少污染，减少对环境的破坏。特别是在矿石开采中，矿石污染是最常见的污染问题。为了加强对矿石污染风险的预防和有效控制，需要加强对当地地质构造的深入研究和分析，优化开采巷道设计，保证开采巷道设计的科学合理，提高开采技术的应用效果。通过技术和工艺的优化，提高矿石资源的开采水平，节省开采时间，提高开采效率，使巷道布置与矿山开采活动形成良好的适应性，集中矿山开采生产活动，减少碳排放等废弃物排放，适应环境，提高巷道布置的科学合理效果。4.3 加强深井技术应用未来采矿工程技术应用的发展应进一步向深井技术应用方向探索，提高技术应用水平。矿山浅层开采资源量减少，未来矿石开采将进一步向深部矿石探索和发展。深部矿山资源岩层温度高、地压大、埋藏深度大。在开采过程中，面临的问题较多，生产情况也较为复杂。深井开采技术的使用在矿石掘进、结构支护、井下排水通风系统等方面应达到一定的技术标准。对矿山工艺机械设备的适应性提出了更高的要求。在深井技术发展中，技术人员需要确保开采技术具有较强的适应性，研发升级低能耗技术、安全高效技术，提高深井技术的开发应用水平。提高采矿设备综合性能，大力发展低能耗、安全高效技术，开发利用更多的深部矿石资源。4.4 采矿技术智能化21世纪是智能时代，也是知识经济时代，数字化技术、智能化技术已成为矿山开采技术现代化转型发展的趋势，依托计算机技术，运用多种先进技术手段开展矿山生产活动，应发挥定位技术、通信技术、现代信息技术的功能优势，提高矿石开采自动化、智能化水平。创新传统矿山开采生产工艺，加强矿山开采技术的智能化建设，在无人工作面、遥控开采、智能矿山等智能开采技术上应用，提高生产水平，强调安全生产。在智能采矿技术的应用和推广下，应同时开发和应用大量的智能装备和配套技术措施。在我国智能采矿技术的研究和应用中，还需要不断探索，借鉴发达国家的先进经验，建立完善的智能采矿技术体系。应涵盖露天矿与地下矿山通信技术、数字化矿山技术、定位与导航技术、过程监控技术、信息处理技术、智能控制的运用、矿山设备的合理使用、提高生产效率。4.5 环保绿色发展方向目前，中国地下金属矿产资源开采存在不连续开采、开采效率低、矿产资源浪费大等问题。在未来地下金属矿产资源企业的发展过程中，研究地下金属矿产资源的连续、环保、绿色开采技术将成为中国矿产企业发展的新趋势。在世界上许多西方发达国家，许多矿业企业为了实现可持续发展的理念，在长期的发展过程中，已经意识到粗放式的开发模式对环境的影响。在矿产技术的研究和应用过程中，重点放在矿山环境的综合治理上，严格控制金属矿产资源开采过程中废水、废气、废渣等污染物的排放标准。今后地下金属矿产资源的开采工作也要重视踩区治理，把矿山环境的综合保护和治理放在首位。通过引进国际先进的矿山开采技术和地下金属矿产资源综合管理技术，建设绿色环保矿山环境。实现一寸矿产资源不浪费的目标。例如，早在20世纪，英国就提出将充填水密封在充填材料内部的老空区，从而达到节水的目的。同时，还成功开发了金属矿区充填快凝固快硬化砂浆体系。世界上许多大型矿业公司都对踩踏区充填材料和充填工艺进行了研究。目前我国已有十余家矿产企业对高水快凝固充填材料进行了创新研究。近年来，国内许多矿山企业出现了一种新的充填技术高压气流注浆充填技术。该技术具有前期投资少、充填浓度高、应用过程自动化程度高等特点，未来将在地下金属矿产资源采空区充填工作中得到广泛应用。5 结语综上所述，为了推动社会的持续性发展，提高我国采矿企业生存以及发展的核心竞争力，更应该在地下金属矿产资源开采工程中研究创新性的开采技术和开采设备，推动我国地下金属矿产开采企业不断朝绿色化、自动化以及高效化的方向发展。（作者单位：山东耐火材料集团有限公司王铝分公司）