現(xiàn)代化采礦工藝技術在采礦工程中的應用

張 君

(晉能控股煤業(yè)集團亨元煤礦，山西 晉中 045400)

引 言

分析我國采礦行業(yè)發(fā)展情況可知，我國采礦工藝技術水平較低，與發(fā)達國家存在較大差距，經(jīng)常因為采礦工藝技術不合理導致資源過度浪費，加劇了經(jīng)濟損失。因此，需要加大采礦工藝技術的研究力度，提高現(xiàn)代化水平，以加快礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。

1 采礦工藝技術的基本特性

1.1 以開采條件更新工藝技術

開采條件不同對采礦工藝要求也會存在差異。在采礦工藝更新中，應結合開采條件要求加以合理調整。如采油填水技術，在原油開采過程中，可降低對地下水及地層結構的影響，維護資源開采質量的同時，削弱對地層的破壞，增強地層的穩(wěn)定性。

1.2 以資源分布及區(qū)域特征選擇工藝技術

我國礦產(chǎn)資源分布呈現(xiàn)西多東少的局面，不管工業(yè)生產(chǎn)水平如何發(fā)展，礦產(chǎn)資源分布情況是不會變化的。區(qū)域不同，地質結構及特征也會有所不同。在礦產(chǎn)資源開采中，工藝技術的選擇也將有所差異，這樣才能有效保證區(qū)域工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)田建設不受影響，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展[1]。

1.3 以人員調整實現(xiàn)工藝技術的良好應用

采礦工程作業(yè)中存在著人員流動性大的特征，且由于礦產(chǎn)分布情況的不同，采取的開采機械設備各不相同，對工作人員素質能力要求也會有所差異。對此，就需要對開采人員展開科學把控，除要確保工作人員素質能力合格外，還需根據(jù)工程要求進行人員的科學劃分，以促進開采工作的順利進行，完成開采目標。另外，定期實行開采人員的技能培訓，了解和掌握更多先進技術工藝，可以為采礦工程質量及安全的保障提供依據(jù)。

2 采礦工程中現(xiàn)代采礦工藝技術的具體應用

2.1 溶浸技術

溶浸采礦工藝技術的應用是通過溶浸液的注入使礦石產(chǎn)生化學反應，以達到開采目標的一種有效方式，如圖1所示。該技術在使用前，需要工作人員做好現(xiàn)場勘查，了解開采區(qū)域地質特征，掌握礦產(chǎn)資源分布情況和類型，并根據(jù)勘察數(shù)據(jù)，分析礦產(chǎn)資源的物理和化學性質，之后選擇與之相匹配的溶浸液，倒入開采區(qū)域內，產(chǎn)生的化學反應會將固體資源轉化成液體，便于開采工作的進行。

圖1 溶浸示意圖

2.2 崩落技術

崩落采礦工藝技術是利用崩落技術解決采礦過程中存在的危險圍巖結構，維護采礦作業(yè)安全性的一種措施。在采礦作業(yè)前期使用崩落技術，能夠將存在的雜質或危險結構剔除，增強工作面的安全性、穩(wěn)定性，避免因操作失誤或保護不到位而引起安全事故。現(xiàn)階段崩落采礦工藝技術的應用可分為兩種形式，底柱分段崩落和無底柱分段崩落[2]。前者在使用過程中需要對橫斷面尺寸、底柱高度等參數(shù)數(shù)據(jù)加以規(guī)劃和計算，尤其要確保底柱高度及形狀的合理性，以維持作業(yè)面的穩(wěn)定性，提高安全等級。在設計過程中，如果底柱結構為漏斗形，那么對應的底柱和分段高度，應保持5 m～7 m、11 m～13 m之間。針對無底柱分段崩落工藝技術，主要將其應用到機械化程度較高的工藝中，這有利于減少人工操作，具有較廣的應用范圍。

2.3 空場技術

空場采礦工藝技術應用中，將開采區(qū)域劃分成礦房和礦柱兩部分，按照規(guī)定順序要求逐步開展采礦作業(yè)。該方法可有效提高采礦效率，保障采礦作業(yè)安全性，減少因支撐結構變形而引發(fā)危險問題。空場采礦工藝技術先利用礦房資源，將柱子作為支撐，隨后利用開放空間做到資源的開發(fā)，之后再使用柱子，但是這里需要借助其他技術設備和工藝來防止礦室出現(xiàn)變形問題[3]。

2.4 巖體加固技術

在采礦工程開展中，會受到地質條件、機械設備、氣候環(huán)境等多方面因素的影響，導致開采區(qū)域巖體結構存在不穩(wěn)情況，增加了采礦過程的危險性。巖體加固技術作為完善巖體結構的重要技術，與空場、填充等采礦工藝技術融合使用，可改善采礦作業(yè)效率和安全，推動開采工作的順利開展。加固巖體主要使用的是支護和注漿，此種方法的利用可以對破碎的巖體或者流沙予以加固，有利于提升采礦作業(yè)的安全性。

2.5 填充技術

填充采礦工藝技術多被應用在深層礦井作業(yè)中，屬于人工支護作業(yè)的一種，利用水沙和膠結填充物構建合理的支護結構，推動開采作業(yè)的安全進行，如圖2所示。同時該技術的應用范圍較廣，適應性較強，對降低開采難度，快速完成開采任務目標有著積極作用。另外，填充采礦工藝技術的應用也是控制巖爆、冒落問題的重要手段。隨著采礦技術的不斷完善，很多技術人員對填充物加大了重視度，不斷分析和研究，使用新型填充物，有效加強了礦山采礦的穩(wěn)定性、安全性，符合我國提倡的綠色環(huán)保理念，填充采礦工藝技術在采礦工程得到了廣泛使用[4]。

3 現(xiàn)代化采礦工藝技術的發(fā)展前景

3.1 以資源節(jié)約及環(huán)境保護為基礎的開采工藝技術

目前在礦山開采中，涉及到爆破、搬運等作業(yè)內容，但隨著開采工程規(guī)模的逐漸擴大，爆破及搬運工作量也將逐漸增加，開采工作需要消耗較多人力、物力資源，造成了一定的資源浪費，不利于企業(yè)經(jīng)濟效益的增長。再者，爆破、搬運等作業(yè)的開展會對開采區(qū)域地層和周邊環(huán)境帶來較大威脅，與環(huán)境保護理念相背離。所以在未來發(fā)展中，開采工藝技術的創(chuàng)新研究應充分考慮資源節(jié)約及環(huán)境保護，做到科學布局和規(guī)劃，合理設計工藝流程，保證資源開采和利用的同時，保護自然環(huán)境。

圖2 采煤機充填開采工藝

3.2 地面沉降預警

采礦作業(yè)中，隨著開采數(shù)量的增加，深度的延續(xù)，地面沉降問題出現(xiàn)頻率也將增加，對于區(qū)域地層結構及人員安全構成嚴重威脅。所以在未來發(fā)展中，要在確保開采作業(yè)質量和安全的基礎上，適應現(xiàn)今技術，如地理信息技術、現(xiàn)代化探測技術等，對地層變動特征加以觀測和了解，分析地層穩(wěn)定系數(shù)，了解運動規(guī)律，掌握地層可能出現(xiàn)沉降的可能，并及時報警處理，避免坍塌等危險事故的發(fā)生，保護開采區(qū)域人員安全。

3.3 放頂煤技術

我國煤礦資源埋藏深度較大，煤礦資源分布的環(huán)境也十分特殊，故而煤礦開采工作的難度也有所升高。煤礦企業(yè)開采施工中，放頂煤技術得以廣泛應用。該技術在采煤工程施工中也成為人們高度關注的一項新技術。在技術應用中，工作人員應當準確把握煤層分布概況，在煤層下明確開采作業(yè)的具體方位，合理利用支撐力確保開采作業(yè)的有序開展。在該開采技術的支持下，煤礦開采施工安全性明顯升高，且相較于傳統(tǒng)的采煤工藝，放頂煤工藝具有強大的應用優(yōu)勢，可應用于地質十分復雜的采礦工程中，一方面可提高采礦工程施工效率，另一方面也可維護工程的施工安全。再者，該技術適用于多種工程，對煤層埋深的要求不高。人員在應用該技術的過程中，無需使用進口的機械設備，有利于控制采礦生產(chǎn)的成本，提高資源利用率[5]。

3.4 小規(guī)模爆破式落煤采煤法

部分采礦工程施工中，小規(guī)模爆破式落煤采煤工藝得以廣泛應用，并取得了較為理想的應用效果。在采煤的過程中，工作人員需全方位依據(jù)現(xiàn)場的施工條件合理選擇支護技術，實現(xiàn)礦區(qū)資源化零為整，加大煤炭資源開發(fā)率。若在采礦工程中應用小規(guī)模爆破式采煤工藝，施工人員需具備較強的技術能力，一方面要合理應用支護技術，另一方面也需完善采礦過程中井下的通風條件，保障井下通風設備安全、穩(wěn)定運行。在多種通風設備的支持下，第一時間排除爆破過程中產(chǎn)生的廢氣，以減輕爆破對工作人員身體健康造成的負面影響。與此同時，在應用該工藝時，還應注意礦井內進水和排水系統(tǒng)的運行情況。應用該工藝時容易發(fā)生漏水問題，若在作業(yè)中無法及時排除積水，則會引發(fā)嚴重的安全隱患和事故。所以，工作人員就必須加強井下的排水效果。

4 結語

現(xiàn)代化采礦工藝技術將成為我國礦業(yè)發(fā)展的主流趨勢，也只有加大現(xiàn)代化采礦工藝技術的應用，才能提升采礦作業(yè)水平，確保采礦過程的安全性，降低采礦對地層結構、生態(tài)環(huán)境帶來的破壞，以此促進礦業(yè)的穩(wěn)步前行，為我國經(jīng)濟和社會效益提升貢獻力量。