淺析采礦技術在采礦工程中的應用與施工安全

呂建偉

（中鋼集團山東礦業有限公司， 山東 臨沂 276000）

我國擁有豐富的礦產資源儲備，礦產成為推動國民經濟建設的重要基礎能源。近年來國內采礦業發展迅速，采礦技術得到明顯提升。與此同時也暴露出不少問題，其中最突出的問題就是安全問題、環境問題與技術問題，嚴重影響著采礦施工安全、采礦作業效率以及周邊環境的保護。為此，必須高度重視采礦工程中存在的問題，不斷改進采礦技藝，加強施工安全管理，方能確保礦產開采的安全性與高效性。

1 采礦工程的主要技術特點

1.1 采礦技術的多元化特點

隨著我國科技的快速進步，采礦技術也得到很好的發展，采礦技術的類型也更加多元化。采礦工程的地形、地勢及其它自然條件是非常復雜多樣的，因此，所衍生出的采礦技術類型也更加豐富多樣。比如，長壁開采技術大多應用于煤礦開采中，但不適宜用于金屬礦產的開采中[1]。由于金屬礦產的礦層厚度與儲備都和煤礦有著明顯的區別，對此，應結合礦產的具體情況合理選擇采礦技術。

1.2 采礦技術的復雜性特點

相較于采礦理論，采礦技術的實踐應用更加復雜。比如，井上采礦工程與井下采礦工程的相關理論并無差異，但在具體應用中二者存在明顯的區別。根據實踐可知，井下工程復雜性更大，開采難度也更大。為此，在井下開采作業前必須進行充分的調研，確定詳細的開采方案與應對措施，防范意外發生。

1.3 采礦技術發展迅速

隨著對礦產資源及其采礦安全的日益重視，采礦企業投入了大量資金、人力去研究采礦工藝，這極大推動了采礦技術的進步。相較于其它行業，采礦技術的更新換代速度非常快。

2 常見的采礦技術

2.1 井下開采技術

這屬于采礦工程中常見的一類開采技術，多用于開采煤礦與地下有色金屬礦。由于這項開采技術較為復雜，開采難度系數較高，因此，要求工作者應先熟悉開采礦區內是否有空區形成，且做好相關防水措施，為后續的井下開采工作打好基礎。隨后需在采礦區內建立礦房與礦柱，盡量在空區范圍外建立礦柱，可以減小開采過程中安全事故的發生幾率[2]。同時，要對相關施工工藝參數的選擇留有一定的余地，應根據礦區的實際情況進行調整。

2.2 膠結充填技術

這項技術是采用單漿膠結填充材料進行填充的一種開采方法。具體來講就是運用生石灰作為激發劑，基礎原料選擇快硬硫鋁酸鹽水泥熟料，并混合了很多工業廢渣從而組成的一種填充材料[3]。一般在有色礦山開采中會用到此項技術，不僅能提高礦產資源的回采率，而且也能有效避免地表遭到破壞。在地下開采的過程中，伴隨開采區域的不斷推進會形成采空區。此時，用相關填充材料回填這些采空區，從而防止地面發生塌陷的風險，而且也能為后續的開采深度與水下開采營造好的開采條件。通常利用采礦運輸車負責回填材料的輸送，或者通過風力、水力搬運的方法把回填材料輸送到相應的填充地點，再開展填充作業。開采條件較為復雜的礦床比較適合選擇回填采礦技術。特別是礦體埋藏深度較大，礦床形狀多變的情況均會受到一定程度的地面壓力影響，因此，可選擇這項開采技術。

2.3 空區處理技術

在處理空區時最有效的技術就是地探雷達勘測空區技術。通過此技術可以從環境非常復雜的礦區中探測到空區的存在，了解空氣的形狀、分布與積水等信息。金屬礦井的介質大多為帶有金屬性的礦山與圍巖，為此，在一定深度區域內采用該技術可以進行有效探測，判斷礦區有無安全風險。

2.4 深部采礦技術

空場法屬于過度階段運用的一種常見技術，通常適宜在開采條件頗為復雜的礦區運用，但不適合在深部礦區運用，此時需要對空場法作相應的調整。具體來講，在正常范圍內仍運用此項技術，但在礦井的上部中段區域需改為礦柱回收或處理方式，并選擇崩落覆蓋巖下出礦的技術。在作業過程中可將原有的平底出礦溝壑分層保留下來，然后回收礦區內的礦柱，最后開展對壑溝的分層礦量回收作業，需選擇分段崩落的方式，確保對礦床中的開采資源進行最大限度的利用。

2.5 緩傾斜礦體開礦技術

房柱采礦法主要適用于緩傾斜礦體傾斜度在25°以內，且礦體厚度屬于薄層與中層兩級范圍之間，巖體穩定性不低于中級的礦體。礦柱的大小和連續性通常需由巖體的力學屬性去決定。礦產資源開采完畢后是否回收處置則需要先評價礦柱的價值大小[4]。另外，針對厚度處于薄層與中厚之間的穩定礦層，大多采用分層填充法。國內有部分礦產資源的開采就是采用這種技術，機械化程度極高，而且近年來大量新技術與新器械應用到這一領域，解決了過去分層填充技術效率不高、安全性低、生產能力小等問題。

2.6 傾斜礦體采礦技術

傾斜礦體的傾角在25°—45°左右，應歸為傾斜礦層范疇。對于厚度不同的礦體應選擇不同的采礦技術。對于礦層厚度達到中厚及以上厚度，且巖體穩定性至少為中級的，一般選擇分層房柱開礦技術。在開礦實踐中通常需結合巖體的具體力學性質去確定礦房的大小，并確定向下分層回采的方法。另外，可通過粉條布置的方法，配合預控頂與向下孔爆破等方法，以方便在坑采中使用大型器械。針對厚度在薄層與中厚之間的礦層，且巖體穩定性不低于中級的，通常可選擇斜巷運輸房柱采礦法，礦房大小應參考巖體的具體力學性質與礦層的厚度。同時，下向分層回采計劃也由巖體力學性質與礦層厚度決定。壁式采礦法多用于薄層礦，且附近巖體處于不穩定與穩定的中間范疇，支柱尺寸應根據巖體性質倆確定，且需留下多個不規則的點柱。

2.7 急傾斜礦體采礦技術

急傾斜礦體包括傾角超過40°的礦體。分段空場采礦技術可用于礦體厚度為中厚，附近巖體穩定性至少為中級。在作業過程中分段的高度一般需控制為9—20m，排距保持在1.2—3.0m左右。此外，在歐美國家已廣泛應用了一種新的采礦技術，即垂直漏斗后退式采礦技術（VCR）。此項技術是利用球形藥包爆破原理，借助漏斗爆破原理進一步增強了爆破效果。該技術在炮孔精度、微孔爆破等領域得到了快速發展，其應用范圍更廣，效果也更明顯。在VCR技術的基礎上衍生出一項新的開采技術，即大直徑深孔采礦技術，多用于急傾斜、極厚的大礦層開采中。

3 提高采礦施工安全管理水平的對策

3.1 構建一套健全的應急處理機制

在礦產開采中難免會遇到事故，為此，應構建一套健全的應急處理機制，確保在事故發生后迅速開展緊急處理，保障第一時間內解決有關問題。首先，應建立健全領導層面的責任機制，安排專人負責領導，對事故進行指揮協調[5]。其次，構建完善的信息處置機制。為防范類似事故的再次出現，應把歷史事故信息搜集匯總，構建數據庫，通過電腦分析這些數據信息，得出事故的成因，總結經驗教訓。此外，還應制定一套部門間的溝通協調機制。由于大多數應急救援組織都是各自為營進行運轉的，導致救援力量未集中在一起。為此，采礦企業應結合實際，制定部門溝通協調機制，整合部門救援力量，將全部救援組織都收歸為統一的救援管理體系下，從而最大限度發揮出救援的力量，為開采礦產工作提供有力的安全保障。

3.2 嚴格執行責任追究制

為全面消除各種隱患，采礦企業應嚴格落實安全生產主體責任制度。因為政府的安全監管始終是輔助性的，安全管理質量最終還是有賴于企業自身的重視。安全監管的目的就是為了強化企業的安全主體觀念，能夠更自覺地遵守國家礦產行業出臺的有關安全生產制度。采礦企業需對自身的安全生產責任制進行改良，進一步規范特種作業許可證管理，解決“三違”問題。針對事故必須嚴格按流程處理，對責任人要追究事故責任，并且要嚴肅追究各個環節、相關崗位的責任。

3.3 科學設計安全生產規劃，加強安全監管

在采礦工作開始前，采礦企業應全面勘查采礦現場的相關地理環境，圍繞勘查數據進行論證分析，制作相應的規劃操作，并探討可能出現的災害類型與防范方案。同時，要特別重視采空區，防止發生積水。在采礦施工中要遵循科學生產的原則，重視井下作業的安全管理，在此基礎上提高采礦效率。另外，采礦作業現場環境非常復雜，如何有效確保工作人員的人身安全是采礦企業必須始終關注的一個重點課題。為此，必須重視安全監管工作，采用不定期與定期抽查相結合的方式對采礦作業進行安全檢查，確保及時排除存在的安全問題。檢查內容包括五點：第一，檢查對企業規章制度與安全管理制度的落實情況。第二，檢查對上級部門所要求的安全生產規定與方針政策的執行情況。第三，對采礦設備工具、相關防護用品與設施進行檢查，評定是否符合企業安全技術管理規定。第四，對現場作業環境的安全性進行評估。第五，檢查對相關自然災害的防護措施是否到位。只有做好上述工作，才能確保采礦施工的順利進行。

3.4 重視作業區的通風管理

在采礦施工的過程中要尤為重視井下施工作業的安全管理。其中，加強礦井通風管理是非常關鍵的。在采礦生產中必須確保通風系統處于最佳的工作狀態，方能避免井下可能發生的安全事故[6]。同時，在建立完善的礦井通風管理規章制度之后，需在企業內部大力宣傳，讓管理層與普通員工都了解通風的重要性與相關常識。這也能在很大程度上確保井下安全生產作業。在采礦實踐中，一般需由相關人員考量分析作業區情況，再針對作業區的情況制定針對性的通風管理制度。此外，采礦企業可多引進一些先進的生產技術與安全技術，最大限度減少安全事故的發生風險。

3.5 加強員工安全教育培訓

采礦企業要重視員工的安全教育培訓工作，充分認識到這是提高全體人員安全生產意識的有效途徑。針對不同部門、不同崗位的人員實施相應的安全教育，確保全員參與，逐步提高全員的安全生產觀念。其中，可組織員工觀看過往礦難事故，分析案例原因，總結經驗教訓，并讓員工學習事故逃生技能，可經常組織一些求生演練，培養員工的安全應急處置能力與逃生能力。同時，將安全教育培訓的形式進行創新，注意貼近采礦作業一線，運用員工喜歡的形式開展宣教，提高教育的有效性[7]。比如，通過微信、微博等網絡信息平臺開設安全生產教育平臺，不僅可以發布安全教育知識，也可供員工交流溝通，在潛移默化中提高其安全生產意識。

總之，采礦工程是一項復雜、專業的工作，對國民經濟發展有著重要的意義。采礦企業不僅要重視采礦技術的應用與研究，更需要提高對施工安全管理的重視度。通過結合采礦工程特點與企業自身實際，選用合適的采礦技術，并配套健全的施工安全管理制度，從而確保自身施工安全管理水平的提升，最大限度防范采礦安全事故的發生，保障工人人身安全，推動我國礦產行業的穩定健康發展。