采礦工程中現代化采礦工藝技術的應用探討

李 巖

（河北鋼鐵集團礦業有限公司化工分公司，河北 唐山 064201）

礦產資源在現代是極其重要的能源，它支撐起世界各行各業的發展，尤其是以煤礦和金屬礦為代表的礦產，對電力供應和金屬冶煉行業具有重要作用。因此需要充分利用現有的礦產資源，利用先進的采礦工藝技術來提高礦產資源的利用率，降低采礦過程中的環境污染，只有這樣才能確保礦產資源能夠細水長流。因此要注重采礦工藝技術的研發，不斷研發新的采礦工藝技術，不斷提高礦產資源利用效率。

1 現代化采礦工藝技術簡介

隨著我國城市化進程的不斷加快，各個行業的發展都需要能源支持，這就導致我國能源消耗不斷增加。礦產資源是我國能源的重要組成部分，是我國城市化進程和經濟不斷發展的動力保障。雖然我國采礦工藝技術也不斷發展，但和西方發達國家相比，我國采礦工藝技術依然有不足之處，例如采礦工藝技術落后，安全隱患較多，采礦效率低，礦產資源開采率較低。采礦工程以安全為主，我國每年因礦難而死亡的人數都數以百計，一次大礦難就可能造成幾十人死亡，而造成礦難發生的原因無非是操作不當和技術落后。傳統采礦工藝技術具有高污染、高耗能、低產出的缺點，為了彌補這些缺陷，我國在采礦工藝技術上不斷研究，最大限度提高采礦工藝的效率、安全，確保其環保低污染和低能耗，并且能夠適應各類不同的地質環境。

2 采礦工程中現代化采礦工藝技術的重要性

2.1 提高采礦的安全性

采礦作業的安全問題是采礦工程最常見的問題，也是制約采礦工業發展的主要因素，如果采礦過程中技術應用不規范或者技術落后，就會導致礦井崩塌等安全事故，不僅威脅采礦人員的人身安全也會給采礦企業帶來巨大經濟損失。因此需要通過先進且規范的采礦工藝技術來確保采礦作業的安全，保證采礦人員的人身安全，促進采礦工業的穩定發展。

2.2 符合綠色發展理念

在采礦過程中會產生一些污染物來污染環境，同時采礦也會造成山體崩塌和地面沉降等環境問題，破壞當地環境，造成水土流失或環境污染。利用現代采礦工藝技術就能夠大幅降低采礦過程中污染物的排放，也可以降低礦產資源的浪費，減輕環境污染，符合綠色發展理念。

3 采礦工程中現代化采礦工藝技術的應用分析

3.1 機械化采礦工藝技術

機械化采礦工藝技術是我國最常見的采礦工藝技術，分為露天采礦工藝技術和地下采礦工藝技術兩種。露天采礦工藝技術是從上到下開采，適用于礦產資源在地表的情況，應用此法開采需要先將地表巖石清除，然后利用開采機械進行開采，此方法對環境破壞小，安全性高，開采效率高。地下采礦工藝技術主要是應用于礦產資源埋深較深的情況，這種采礦工藝技術危險性高，對環境污染較大，且開采利用率和效益較低。

3.2 空場采礦技術

目前應用最廣泛的現代采礦工藝技術就是空場采礦技術，空場采礦技術在作業時將采礦現場分為礦柱和礦房兩個區域，在采礦作業中，工作人員先要對礦房內的礦產資源進行開采，并利用礦柱作為支撐來使得礦房體積不斷增大。利用空場采礦技術可以突破地質環境的局限性，能夠在狹小的空間內開采礦產，也可以在大空間內開采礦產，利用礦柱作為支撐體系能夠確保整個采礦工程的安全性，并不斷擴大采礦范圍，開挖一部分礦產就留一部分礦產做礦柱，然后繼續向更深更遠的礦穴內挖掘，最后將整個礦山挖掘完畢后，再從遠到近地將礦柱推倒將礦柱資源運出來，這樣整個礦山就不會殘留礦產資源，做到物盡其用，大幅提高礦產資源的利用率。

3.3 填充采礦技術

填充采礦技術主要應用于回采作業中。當一個礦山開采完畢后，里面會中空，極容易出現坍塌和地面沉降事故，為了避免此類事故發生，就需要利用填充采礦技術對采空區進行回填，例如設置支撐、回填水、泥漿護壁等等都可以加固礦坑的強度，確保礦坑不會因采空失去應力而坍塌。還有在一些大型礦山開采過程中，也會應用填充采礦技術，開采完一部分區域就將此區域進行回填加固，然后再向深處開挖，避免開采區坍塌造成安全事故。填充采礦技術可以有效提高礦山的回采效率和礦產資源的利用率，降低采礦作業安全風險發生概率。

3.4 崩落采礦技術

崩落采礦技術主要應用在地質復雜且具有較高開采危險和難度的作業環境中，例如崩落礦洞頂層圍巖環境。因為崩落礦洞頂層圍巖土質松散，很容易出現滑坡、塌方等風險，在采礦過程中要格外注意采礦的安全性，崩落采礦技術恰恰具有良好的安全性，符合巖質破碎的礦山開采環境。除了應用于特殊開采環境外，崩落采礦技術也經常應用在普通開采環境中。崩落采礦技術分為無底柱崩落法和底柱分段崩落法，底柱分段崩落法在使用過程中要及時測量底柱高度和漏斗之間的距離，有時候也要測量橫斷面尺寸和階段高度，不同采礦作業環節要制定不同的采礦作業計劃，才能夠充分發揮崩落采礦技術的優勢，保障采礦人員的安全。

3.5 巖體加固技術

巖體加固技術主要應用于巖體破碎松散的開采環境中，要綜合考慮開采地區的地質、水文和設備類型，根據當地巖土的穩定性對巖體進行加固，確保采礦作業順利開展，如果巖體過于破碎松散還要采用錨索工具對礦坑周圍巖土進行加固，因此巖體加固技術能夠大幅提高礦山、礦坑的穩定性和安全性。在實際采礦作業中，巖體加固技術往往要配合空場采礦工藝技術和填充采礦技術等其他采礦工藝技術使用，不單獨使用，因此該技術具有綜合性和系統性。

3.6 溶浸技術

溶浸技術是指在礦區噴灑化學制劑讓化學制劑滲入到礦區的巖土中，并利用探測器來分析化學制劑的滲透情況從而了解礦產資源的種類、數量和分布情況，而且部分化學制劑能夠將固態礦物轉變為液態礦物，因為液態礦物比固態礦物更方便收集和整理，且液態礦物的開采成本要比固態礦物的開采成本低很多。所以通過溶浸技術可以提高礦產資源的開采效率，降低開采成本。

3.7 拉斗鏟無運輸倒堆技術

拉斗鏟無運輸倒堆技術是一項涉及多種采礦技術的綜合技術，主要包括采掘、運輸和排土等采礦環節，拉斗鏟無運輸倒堆技術可以直接推倒剝離物，適合在傾斜度較大的礦區進行，并且拉斗鏟無運輸倒堆技術不受外界氣候、地質和水文條件影響，能夠直接對采空區進行堆排，因此該技術應用廣泛。

3.8 采空區填充技術

采空區填充技術能夠有效維持采空區的巖土穩定，確保采礦作業能夠更加深入地進行下去，保護采礦人員的安全。采空區填充技術應用廣泛，不僅應用于一些礦區，也可以應用于廢礦和尾礦區，將剩余的礦產資源全部開采完畢，確保礦產資源的充分利用，避免資源浪費。在采空區填充技術的實際運用中，要根據礦區的地質、水文條件定制科學合理的開采方案和計劃，確保采空區的安全穩定。例如在開采新的礦產資源時，可以利用爆破方法進行開采，這樣可以提高開采效率。

4 現代化采礦工藝技術未來發展趨勢

隨著能源危機的加劇和環境污染的加劇，采礦技術會朝著高利用率和低污染方向發展，采礦人員可以利用試驗例證法來對礦區的采礦工藝技術進行評價，按照高利用率、低污染、低能耗和安全性指標對采礦工藝技術進行全面技術分析，去粗取精，優勝劣汰，將不達標的采礦工藝技術淘汰，留下符合技術要求的工藝技術，通過先進科學技術來提高采礦效率、利用率，降低環境污染。未來采礦工藝技術不僅注重環境保護、安全保護和礦產資源利用率，還要為采礦企業提供更大的經濟效益，實現經濟利益與環境保護的平衡。利用人工智能技術可以加強對礦區內部環境的自動化監測，一旦發現存在安全隱患和安全風險，就會自動報警，提醒采礦人員趕緊撤離。利用遙感技術可以對整個礦區的地質、水文條件進行深入全面的探測，了解巖層失穩地帶并針對該區域進行加固處理，避免出現巖體坍塌和地表沉降等安全事故，確保采礦人員的人身安全。

5 結論

礦產資源是第二次工業革命以來人類社會發展的重要能源，人們的生產生活都離不開礦產資源，也正是由于礦產資源消耗量大且不能再生，因此需要加強對礦產資源的利用。只有通過先進的采礦工藝技術才能夠確保礦產資源的利用效率，保護礦區環境，降低污染與環境破壞，保障采礦人員的人身安全。