深凹露天礦開采技術淺探

孫廣雨

（內蒙古平西白音華煤業有限公司，內蒙古 錫林郭勒 026000）

目前，中國在大型露天礦，尤其是深凹型露天礦開采方面的成效顯著。國家在礦山開采深度增加的背景下，始終致力于借助技術的改良與礦山規模的擴大，不斷優化勞動生產率，使采礦成本不斷下降。由此可見，深入研究并分析深凹型露天礦開采技術有一定的現實意義。只有結合深凹型露天礦的實際開采狀況采取相應的開采技術，才能提高其開采的質量與效率，為現代礦業的全面可持續發展奠定堅實基礎。

1 深凹型露天礦開采存在的問題

在煤炭開采由山坡露天礦向深凹型露天礦轉變的過程中，采場的開采面積明顯減少，增加了開采技術條件的運用難度，直接影響了生產能力的發揮，且實際成本明顯增加，對煤炭企業的發展產生了不利影響[1]。其中，主要存在如下四個方面的問題。

1.1 開采難度大

現階段，在開采深度增加的條件下，采場能夠使用的作業空間范圍也隨之縮小，進而引發了諸多困難，集中體現在以下幾個方面：開拓運輸系統與新水平準備難度增加；運輸距離變長；重車從下坡運行向高上坡運行轉變，直接降低了運輸汽車工作的效率。

正是受上述開采條件改變的影響，煤炭開采作業效率降低，并引發一系列嚴重問題。

1.2 露天邊坡高度增加

在持續開采露天礦的過程中，采場邊坡也會不斷提高，也更加陡峭。在這種情況下，邊坡穩定性會降低，進而增加坍塌與滑坡等安全隱患的發生概率，而且邊坡維護工作會增加施工作業人員的操作難度，一定程度上增加了維護費用的支出[2]。另外，在深度增加的情況下，陡峭變坡面會呈現出凸狀，導致穩定性明顯降低。與此同時，礦坑下方空間會減小，所能承受破壞能力也明顯下降，進而嚴重威脅礦山企業人身與設備的安全性。

1.3 環境污染加劇

在煤礦開采深度增加的背景下，露天礦的坑內空間也會隨之減小，使得污濁氣體濃度不斷提高，最終導致煤礦開采工作面環境條件惡化。因內部通風條件受限，開展施工作業期間會形成大量的粉塵，加之汽車尾氣等有害氣體難以有效被排除，對采坑內部工作環境中塵毒濃度帶來了一定程度的影響，加劇了空氣污染程度。受上述一系列因素的影響，煤礦開采工作難度加大，嚴重威脅了人們的身體健康。

1.4 采坑防排水難度增加

在山坡露天礦向深凹型露天礦作業轉化以后，地表水排除問題也逐漸凸顯出來。而防排水工作的質量會對工作整體效率產生直接影響，特別是雨季，防排水的影響程度會增加，甚至會導致停產。

2 解決深凹型露天礦開采問題的有效對策

結合當前深凹型露天礦的開采問題，提出如下解決路徑：優化聯合運輸工藝水平，提高露天開采臺階高度；合理選擇邊坡角，優化環境污染；合理采用露天轉地下開采方式，控制環境污染排廢量。

2.1 優化聯合運輸工藝水平

當前，絕大多數凹陷型露天礦在選擇鐵路運輸的時候，始終存在線路質量偏低等問題。鐵路運輸線路質量不達標，且大修周期較長，線路的維護效果不理想，很容易出現掉道等安全事故。另外，汽車與鐵路的轉載效率不高，機車的調度相對落后，存在較長占線時間的問題。若全部翻修，會浪費大量時間，甚至會對煤炭企業經濟收益帶來直接影響。與此同時，若優化缺乏合理性，則會使事故發生率不斷提高。

為了解決運輸引發的問題，需要采取以下兩種措施：①應適當優化并改善鐵路聯合運輸系統。應深入研究陡坡鐵路的運輸問題，同時考慮鐵路開發系統形式的轉變，盡量確定與鐵路、汽車相適應的轉載形式，使汽車額定牽引指數不斷提高，使鐵路運輸管理內容不斷優化，解決存在的問題，進一步提高運輸工作的質量[3]。②系統分析深凹型露天礦分期過渡的內容。研究的重點是分期開采程序與采剝工藝適應性，使得剝離洪峰有所延緩并減小剝采比。除此之外，還要解決擴幫期穿孔爆破與運輸安全水平等問題。

2.2 提高露天開采臺階高度

在臺階高度不斷提高的情況下，可帶來以下幾方面便利：穿爆技術與運輸技術經濟指標可不斷完善；采礦場內的運輸工程壓力會不斷下降；基于大范圍調整狀態對采剝量加以改變，使得邊坡角隨之提升，強化礦巖剝離量的合理性。在社會經濟快速發展的過程中，很多礦產業所面臨的挖掘斗容陵、鉆孔直徑增加與汽車噸位等問題逐漸凸顯出來。若未結合實際情況對臺階高度做出調整，就會影響工作的合理性，使得工作人員負擔加重，難以更好地發揮設備功能。

為此，要想對以上情況加以改善，就必須將研究重點集中在以下兩方面：①結合實際狀況對臺階高度作出調整。在實踐分析與研究的基礎上，參考現場試驗，對臺階高度進行調整，可充分提升煤礦生產效率，并了解其與設備功能、最終邊坡角與剝離制度等存在的聯系，以保證礦業開采的經濟性與合理性[4]。②對高臺階穿爆技術加以改善。針對此問題，需使用適當的高臺階作業鉆機，同時對爆破技術參數做出調整，并結合實際情況選擇爆破的方法，設置微差間隔時間，并對爆破塊度等加以掌握，進而有效提高工作安全水平，確保工作人員的工作環境具有較高的安全系數。

2.3 合理選擇邊坡角

要想全面提高深凹型露天礦陡邊坡穩定水平，需在生產狀況理想的情況下，對邊坡角做出相應調整，盡量在少剝離的基礎上盡可能多采礦，并延長煤礦壽命。為此，在實踐過程中應做到以下兩點：①綜合治理陡邊坡。應根據煤礦地質的具體變化，選擇使用排水疏干與爆破減震效應，借助現代化手段處理滑體，以促進生產工作安全且有效地開展。②嚴格管理邊坡巖體。結合巖體結構的差異，對影響邊坡受力變形的因素展開深入研究與分析，明確此問題和不同結構之間是否存在關聯。與此同時，還要對巖體結構的改變狀況加以關注，使得邊坡巖體管理力度不斷提高。

2.4 優化環境污染

當前，國內大部分深凹型露天礦通風條件并不理想，所以要采取以下措施加以改善：①統一化治理生產粉塵。露天礦作業可形成粉塵，需使用旋風式除塵、布袋式除塵與濕式除塵等形式展開統一性管理，并且選擇粉塵密度相對較大的場地將綠色植物種植其中，以達到環境優化的目的[5]。②通風條件的改進。要結合礦山條件差異通風，可借助排水隧道，將新鮮空氣注入坑底，使作業場地氣溫得以改善，為相關工作人員提供良好的工作環境。

2.5 合理采用露天轉地下開采方式

在露天礦開采向地下開采轉變的過程中，較之于單一露天開采或地下開采存在明顯差異。針對此情況，需在后期對露天轉地下開采過渡方法展開深入研究并加以解決。同時，還應當重點探討回采順序以及邊坡礦回采的問題，另外還有露天礦邊坡的防護，準確確定露天坑底與附近境界頂柱的厚度，確定緩沖墊層形式和具體厚度，也需要解決井下通風、排水以及防洪等問題，進而將新型開采方式的價值與作用充分體現出來。

2.6 控制環境污染排廢量

將減少巖石排棄量作為加陡最終邊坡的主要方式。一般情況下，露天礦的最終邊幫并不是自然產物，也不屬于非人造建筑，而其穩定程度在受到地質環境等自然因素影響的同時，還會受到施工方法與邊坡形成過程的影響。陡幫開采工藝的運用，能使形成最終邊幫時間有所推遲。在研究邊坡穩定性時，工程加固要提供可靠性較高的資料以及充足時間，并且與預裂爆破和邊坡結構相互結合，進而使得最終的邊坡角不斷擴大。

要想使排廢量降低，最關鍵的是對開采境界的設計方法加以優化。長期以來，傳統露天境界設計均根據開采工藝的具體要求，對采場底部周界加以確定，并且將所選邊坡角作為最終境界。在這種情況下，并未深入研究露天采場的底部結構，甚至未將底部礦量進行最大剝采比研究。為此，將底部結構設計的剝巖量適當減少具有一定的可行性，但需將底部結構設計和邊坡穩定性的研究、底部開采工藝有效結合。

3 結束語

新時期背景下，煤炭行業的發展會面臨更為嚴峻的問題與挑戰。但科學技術水平的提升與發展取得了良好成果，為從根本上對深凹型露天礦的開采問題加以解決提供了必要條件，必須積極探索最佳方式與方法，以不斷提高生產工作的質量與效率，為工作人員提供良好作業條件，進一步推動現代采礦產業的可持續發展。