不良地質條件下礦山開采工藝設計研究

馮 勇

（北方銅業銅礦峪礦，山西 運城 043700）

經濟的高速發展，在一定程度上刺激了市場工業生產對礦產資源的需求，相比常規的工程項目，采礦工作的作業環境更加險峻、開采流程更加復雜，為了降低外界環境中不良因素對礦山開采工作造成的負面干預，應當引進更加先進的采礦工藝，規范化處理采礦技術的應用流程，以此種方式，規避在礦山工程中存在的多種安全隱患[1]。為了進一步落實我國礦山安全開采，有關技術單位深入到了對礦山工程的研究中，發現大部分礦產資源賦存的區域，其地質環境與條件均較為惡劣，不僅存在一定的安全風險，同時在開發礦產資源時，也存在一定難度。基于長遠角度考慮，應當引進新的采礦工藝與技術，以此帶動我國礦山行業發展的安全性與效率性。而本文也將以此作為研究的切入點，結合礦產資源所屬區域的不良地質條件，對采礦工藝與技術進行深度分析，以此種方式提高技術與質量，為我國礦產行業的發展帶來更多的契機。

1 不良地質條件下采礦工藝設計

1.1 設置不同地質深度下爆破裝藥參數

考慮到大多數礦床的地質結構均較為復雜，因此，在設計采礦工藝時，需要將開采炸藥埋設在地下，通過此種方式，將地表巖層引爆，再使用機械設備將表層巖土移開[2]。此時，位于地表層的礦產資源應呈現一種碎石狀態，在此基礎上，使用鉆頭與開采設備便可以繼續進行礦山開采工作。為了確保爆破行為的安全性與可靠性，需要結合礦區的地質條件，在不同地質層深度內埋設不同量的爆破炸藥。對不同地質深度下爆破裝藥參數的描述如下表1所示。

表1 不同地質深度下爆破裝藥參數

結合礦區的地質情況，根據開采的礦產資源對應位置，選擇適宜的裝藥參數，避免炸藥量過度，造成采礦工作的實施存在一定危險性。

1.2 基于填充工藝的采礦施工

在完成對采礦區域的地質爆破后，引進填充工藝，對采礦施工過程進行分析[3]。在此過程中，應明確填充工藝是采礦工藝的必備流程之一，以此種方式，可以精準地控制炸落巖石的掉落時間與掉落范圍，從而避免巖石在地層移動范圍過大，對礦山工作者的人身安全造成威脅。填充工藝的技術框圖如下圖1所示。

圖1 填充工藝施工流程

按照上述圖1所示的結構布設采礦現場，對于區域內地質結構穩定性較差的區域，可以采用連續填充的方式，確保地質開挖區域結構的穩定性。對于區域內地質結構較為穩定的區域，可直接從斜板入手，對礦山進行鉆孔與開挖。

1.3 加固礦區崩落的固體礦石

考慮到在實際采礦過程中，區域內可能存在多種不穩定因素，對采礦工作造成了一定影響，因此有必要加固礦區崩落的固體礦石，提高開采過程的安全性。在加固過程中，需要使用專業的錨索工具，對礦區內的溜井、頂板等抗壓能力較薄弱的區域進行加固[4]。同時，對于礦區內邊緣位置處的圍巖，應當對其進行多次加固，避免在深度開挖過程中，出現地層塌陷的現象，實現為地質采礦工作者提供一個相對安全的作業環境。

結合礦區地質實際情況，可引進固體加固技術，并將此種技術與空場處理法進行聯用。對于礦區內直徑較小的碎石或巖體，可輔助使用泥漿注入法，對于區域內存在的泥漿，可在相關技術應用的基礎上，配合使用支護法。

除上述提出的工作內容，還需要在采礦作業過程中，對頂部或中間結構位置處的一些碎石進行崩落處理[5]。例如，在漏斗形狀的礦區，可將底柱高度控制在5.0m～7.0m，將分段開采的間距控制在11.0m～13.0m，以此種方式，使礦體上部與下部結構呈現一種穩定結構。在實際施工中，此部分作業可直接使用機械車作業，因此，也節約了大量的人力與物力，從而實現采礦工作的規范化實施。

2 技術質量分析

本文通過上述論述，提出了一種全新的采礦工藝，為進一步驗證該工藝在實際工作當中的應用效果，選擇將某銅礦工程作為依托，將本文提出的采礦工藝應用到該工程實際環境當中。該銅礦開采工程開采區域共包括五個不同分區，其中采區III為合并區域，結構最為復雜，礦產資源開采厚度范圍在3.26m～5.96m以內，同時采區III的頂板結構為細砂巖和泥巖兩種類型巖石結構，其厚度均在1.34m～15.62m范圍以內，但絕大多數厚度處于2.5m～8.5m范圍以內。綜合該工程區域結構條件，采用爆破采礦工藝，按照本文上述操作對其爆破裝藥參數進行設定，并依次完成填充采礦施工和加固礦區崩落固體礦石等操作，在完成采礦后，將礦產資源開采量作為評價該工藝技術質量的評價指標，針對該礦區五個不同分區，分別將其礦產資源開采量記錄如表2所示。

表2 本文采礦工藝下礦區礦產資源開采情況表

從表2中得出的礦區礦產資源開采情況表可以看出，本文提出的采礦工藝在應用中能夠有效提高礦產資源的開采量，實現高效開采。

3 結語

采礦工程是支撐我國經濟產業高效率發展的產業之一，因此，相關此方面的研究也是我國礦山技術研究單位的關注重點。為了進一步提升采礦的效率，本文從設置不同地質深度下爆破裝藥參數、基于填充工藝的采礦施工、加固礦區崩落的固體礦石三個方面，將不良地質條件作為研究背景，對采礦工藝進行設計與研究，希望通過本文的此次研究，為我國礦山作業的實施指明方向，實現采礦工作的高效與安全進行。