代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程的應(yīng)用

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在開采工作環(huán)節(jié)中運(yùn)用現(xiàn)代化和智能化開采加工工藝，可以在遵照生態(tài)環(huán)境保護(hù)、低碳環(huán)保可持續(xù)發(fā)展觀等發(fā)展戰(zhàn)略的前提下，提高開采工作效能，還可以強(qiáng)化對(duì)資源全方位管理，提升在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的總體水平及其增長(zhǎng)速度。對(duì)于此事，大家要高度重視掌握智能化開采生產(chǎn)工藝，并把它合理應(yīng)用到采礦工程當(dāng)中。

1現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)

礦產(chǎn)資源的勘探開采和利用，是從一定深度的地下空間將具備價(jià)值的原礦石資源提取并分離出來。以往粗放管理模式下，整個(gè)礦石提取和分離過程完全依賴人工，不僅存在著嚴(yán)重的資源消耗問題，也使得資源的開采和利用過程與其高成本獲取相矛盾，對(duì)此，需要采用高效率的現(xiàn)代化采礦工藝。現(xiàn)代化采礦工藝是傳統(tǒng)采礦工藝技術(shù)的升級(jí)和迭代，其提升了采礦效率、采礦安全性，也更符合當(dāng)代社會(huì)綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展理念，其可以基于礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，因地制宜，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝流程的優(yōu)化和數(shù)據(jù)改良，以補(bǔ)償修復(fù)環(huán)境污染造成的問題。

2現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

由于礦產(chǎn)資源具有不可再生性，因而一定要重視礦產(chǎn)開采的品質(zhì)與高效率?，F(xiàn)代化采礦技術(shù)做為采礦工程專業(yè)不可或缺的一部分，可以解決傳統(tǒng)式采掘存有的各種各樣缺點(diǎn)，盡管我國(guó)礦產(chǎn)資源總十分豐富，遍布范疇比較廣泛，眾多礦物資源外露于地面，但依舊有大量礦物資源掩埋于地下。在采掘地下礦物資源的過程當(dāng)中，必須架設(shè)煤礦和建設(shè)煤巷等，而使用老模式的開采工序，非常容易花費(fèi)大量人力、物力資源，嚴(yán)重危害施工安全，不利于提高采礦高效率。除此之外，現(xiàn)代化工藝技術(shù)運(yùn)用，也符合我國(guó)所提出的可持續(xù)發(fā)展觀核心理念、創(chuàng)新發(fā)展理念，可以更好的維護(hù)在我國(guó)網(wǎng)絡(luò)資源，推動(dòng)礦物資源高效率運(yùn)用設(shè)計(jì)和開發(fā)

3現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

3.1巖體加固工藝技術(shù)現(xiàn)代化巖體加固工藝技術(shù)，是指在礦產(chǎn)資源的開采地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境較為惡劣的條件影響下，采礦作業(yè)過程很容易受到機(jī)械裝置等因素影響，存在周邊巖體不穩(wěn)定造成安全事故發(fā)生的可能，因此，要想保證采礦工程工作得到順利開展，就需要借助相關(guān)工具對(duì)礦山巖體進(jìn)行加固，使巖體確保受力安全。在作業(yè)過程中，可以借助巖體加固技術(shù)確保開采安全，并結(jié)合填充采礦技術(shù)及空?qǐng)霾傻V技術(shù)等措施加固周邊掩體。另一方面，還應(yīng)在掩體周圍注漿或打混凝土支柱，加固礦場(chǎng)中的流沙及其他易破碎巖體，保障開采過程的安全性和穩(wěn)定性。

3.2崩落采礦工藝技術(shù)崩落采礦工藝技術(shù)，主要是對(duì)礦區(qū)洞中的危險(xiǎn)圍巖進(jìn)行加固處理，以此降低礦洞區(qū)域范圍內(nèi)頂層結(jié)構(gòu)崩塌的可能性，從而為礦產(chǎn)資源開采提供安全作業(yè)環(huán)境。崩落采礦工藝主要包括無(wú)底柱的分段崩落和有底柱的分段崩落兩種類型，其中無(wú)底柱的分段崩落是在開鑿巖石的過程中，在分段回采巷道范圍內(nèi)向上一定區(qū)域打上扇形的炮孔，從而借助炮孔的垂直分布、前傾布置及后傾布置等多種方式，使頂層結(jié)構(gòu)具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而在礦產(chǎn)開采過程中保持安全的作業(yè)環(huán)境。底柱的分段崩落采取了逐個(gè)回采技術(shù)，在礦區(qū)專用底部結(jié)構(gòu)下方一定范圍內(nèi)設(shè)置分段下部，采取由上到下依次回采的方式，保障礦區(qū)范圍內(nèi)的作業(yè)安全。一般而言，不同階段的上底和下底柱分別為6m和12m，在礦產(chǎn)資源開采過程中主要根據(jù)礦洞區(qū)域的穩(wěn)定性適當(dāng)調(diào)節(jié)實(shí)際柱高度，圖1即為分段崩落采礦工藝示意圖。

3.3空?qǐng)霾傻V工藝技術(shù)空?qǐng)霾傻V工藝技術(shù)，主要是針對(duì)巖石結(jié)構(gòu)處于中等以上的穩(wěn)固形態(tài)或者外在形態(tài)較為穩(wěn)定的礦體結(jié)構(gòu)采用的方法。一般而言，該技術(shù)的應(yīng)用過程主要包括了礦產(chǎn)資源的分布走向選擇，將礦體結(jié)構(gòu)劃分為礦房和礦柱進(jìn)行分別回采兩個(gè)步驟。在礦房的回踩結(jié)構(gòu)工作期間，采空區(qū)域的頂板主要依賴于礦區(qū)頂板結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性以及礦巖柱的穩(wěn)定性，在完成了礦產(chǎn)資源回采后，保障采礦區(qū)及時(shí)做好相關(guān)處理工作?？?qǐng)霾傻V法成本較低，但是很容易在采礦區(qū)域留下大量的礦柱，增加后續(xù)回采難度。為提高采礦工藝安全性與穩(wěn)定性，通常還要做好以下幾方面內(nèi)容：第一，應(yīng)加強(qiáng)礦區(qū)范圍內(nèi)的頂板控制管理，監(jiān)測(cè)頂板控制結(jié)構(gòu)的變形沉降情況及圍巖參數(shù)，在礦產(chǎn)資源開采過程中測(cè)定空間變形情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的冒眼征兆和趨勢(shì)，以便制定安全防范措施。第二，針對(duì)礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)參數(shù)及礦區(qū)的回采順序，按照礦山的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件和巖石力學(xué)參數(shù)等確定應(yīng)開采順序。第三，按照礦柱和嚴(yán)重破碎帶分布情況和走向位置等，合理確定最終開采范圍，盡可能地減小低壓活動(dòng)造成的不良影響；在整個(gè)空?qǐng)霾傻V過程中，工作人員應(yīng)做好采礦頂柱的穩(wěn)定性分析，保障采礦區(qū)域范圍內(nèi)的頂柱安全厚度符合既定要求，避免出現(xiàn)安全事故。

3.4填充采礦工藝技術(shù)我國(guó)利用填充采礦工藝技術(shù)較久，早在20世紀(jì)50年代初就開始利用填充采礦工藝獲取礦產(chǎn)資源，在長(zhǎng)期實(shí)踐過程中積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。該工藝技術(shù)的應(yīng)用，凸顯出明顯的開采優(yōu)勢(shì)，并且達(dá)到了節(jié)能減排的目的，能夠快速處理資源開采所產(chǎn)生的大量固體廢料，且能夠在開采過程中減少對(duì)周邊礦區(qū)環(huán)境的污染問題，消除地表的沉降，保證周圍空間范圍內(nèi)不受到破壞，從而維持較好的生態(tài)環(huán)境。此外，填充采礦技術(shù)具備低貧礦的開采功能，以及遠(yuǎn)景資源的勘探和保護(hù)功能，能夠有效加強(qiáng)對(duì)礦產(chǎn)資源的控制管理。目前，較為常見的填充采礦技術(shù)主要包括干式填充方法、水力填充方法等，在開采量較小的項(xiàng)目中，可以使用干式填充法，其可以讓礦產(chǎn)資源量損失較少，且能對(duì)周邊產(chǎn)資源的圍巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，減少低壓增加導(dǎo)致的安全事故的可能性。但是干式填充法需要調(diào)整的工藝參數(shù)較為復(fù)雜，開采成本往往較高。水力填充方法對(duì)礦區(qū)開采結(jié)構(gòu)的參數(shù)性能要求有所不同，當(dāng)?shù)V區(qū)厚度在10m~15m以內(nèi)時(shí)，應(yīng)沿著礦產(chǎn)資源的分布和走向布置長(zhǎng)度大約30m~60m左右的資源開采帶，當(dāng)?shù)V產(chǎn)資源的厚度在10m~15m以上時(shí)，所布置的開采帶應(yīng)沿著垂直方向行進(jìn)，長(zhǎng)度應(yīng)控制在50m內(nèi)，該工藝方法在應(yīng)用過程中對(duì)礦產(chǎn)資源的損害較小，但成本較高，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行較為復(fù)雜，且后續(xù)回采難度進(jìn)一步增加，圖2即為填充采礦工藝技術(shù)流程圖，包含采礦、出礦、加工、沖洗、充填等主要工藝。在采礦工藝方面，可采用向上水平分層充填采礦法或分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，分別經(jīng)歷了“拉底巷”、“淺孔爆破”或“拉底巷”、“切割巷”、“中深孔”、“切割井、出礦斜井”等工序完成采礦過程，然后進(jìn)行出礦，在礦石加工技術(shù)段中，需實(shí)施出礦礦石進(jìn)行擋墻制作、充填管路鋪設(shè)、造漿等環(huán)節(jié)，并對(duì)充填管路進(jìn)行檢查，保證管路的密封性，繼而開展管路沖洗、放漿充填等工序完成充填。

3.5溶浸采礦工藝技術(shù)溶浸采礦技術(shù)，也被稱為化學(xué)采礦技術(shù)，是新型綠色采礦工藝之一。其應(yīng)用于采礦過程中，借助化學(xué)溶劑或其他微生物降解礦產(chǎn)資源礦石所含有的多數(shù)有價(jià)金屬，從而科學(xué)、合理地回收有價(jià)金屬，并將其制作為金屬產(chǎn)品。常見的溶浸采礦方法主要包括廢石地表堆浸法、井下廢石原地浸出法和煤礦微生物浸出法等類別。廢石地表堆砌法，主要是在有破損且有地表空隙的廢石結(jié)構(gòu)上方，將溶浸液噴淋在其表面，匯集后將相應(yīng)的金屬礦物質(zhì)元素進(jìn)行回收和提取。井下廢石原地浸出方法的使用情況與礦產(chǎn)資源品位高低有著直接影響，主要是針對(duì)低品位礦石或其他因地質(zhì)條件而無(wú)法開采的礦產(chǎn)資源，通過爆破方法將下體結(jié)構(gòu)中的礦石破碎后，將溶浸液噴射在上方提出金屬元素。微生物浸出法，主要針對(duì)已開采的部分尾礦資源，通過溶解等作用，將礦石中的不溶性的金屬礦化物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性的鹽類，在整個(gè)采礦過程中，溶浸液的配置較為關(guān)鍵，其具體的配置流程如圖3所示，包括了劃分井場(chǎng)、確定井型與井距、安裝施工及鉆孔、原地浸出、樹脂吸附、飽和樹脂淋洗、沉淀、過濾干燥、廢水處理以及溶浸液配置等工藝。

3.6運(yùn)輸提升技術(shù)有效地提升相關(guān)提升系統(tǒng)運(yùn)送能力，對(duì)于在礦山開采生產(chǎn)過程中占據(jù)極為重要，根據(jù)運(yùn)送提高可將各個(gè)階段連接成一個(gè)統(tǒng)一體，充分保證礦山開采正常的生產(chǎn)。采場(chǎng)出礦經(jīng)歷過“人力一軌道一有軌”運(yùn)送技術(shù)性的發(fā)展史，構(gòu)成了從軌道為主導(dǎo)、有軌輔助逐步向有軌為主導(dǎo)、軌道輔助的新格局。地下礦山選用有軌自主設(shè)備運(yùn)輸起源于20世紀(jì)60時(shí)代，伴隨著地下無(wú)軌設(shè)備逐漸發(fā)展和健全，地底有軌采掘技術(shù)性獲得了快速發(fā)展，促進(jìn)了地下開采工藝技術(shù)轉(zhuǎn)型，是當(dāng)前煤礦開采的發(fā)展方向。從目前情況看，采場(chǎng)短路線出礦選用鏟運(yùn)車運(yùn)送，具備操作簡(jiǎn)便、出礦工作效率高、運(yùn)作靈活等特點(diǎn)；而現(xiàn)在在多個(gè)礦山開采中應(yīng)用礦井遠(yuǎn)距離運(yùn)礦車輛在國(guó)外應(yīng)用比較普遍，在中國(guó)相對(duì)性運(yùn)用工作頻率比較低。伴隨著采礦采深深入的提升，現(xiàn)在的提高技術(shù)亦面臨極大考驗(yàn)，此外，也伴隨各種礦石原材料提高成本不斷增長(zhǎng)。因而，發(fā)展趨勢(shì)深水井鐵礦石提高技術(shù)至關(guān)重要?？偟膩碚f，未來會(huì)面向大型化、大負(fù)載以及智能化方向發(fā)展，能夠有效地提升礦井運(yùn)輸能力的提升。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展，在深層采掘中，絕大部分煤礦依靠軌道運(yùn)輸、膠布運(yùn)輸飛機(jī)或有軌設(shè)施等，開展多級(jí)別立井提高，比如在巴西TauTona金礦石選用3級(jí)立井提高方法，在立井中間然后通過膠布或是有軌系統(tǒng)進(jìn)行裝運(yùn)。傳統(tǒng)式開放式膠布運(yùn)輸設(shè)備盡管結(jié)構(gòu)緊湊，可是非常容易造成工地?fù)P塵以及滑落，會(huì)在一定程度上影響井下的環(huán)境，同時(shí)，爬坡性能差，安全性能低；現(xiàn)如今SiCON企業(yè)研制出密閉式膠布運(yùn)輸設(shè)備，避免運(yùn)輸過程中的脫落和工地?fù)P塵，運(yùn)送速率可高于3m/s，提高傾斜度可以達(dá)到36°，適度改善此系統(tǒng)預(yù)計(jì)在未來應(yīng)用于深層采掘的鐵礦石運(yùn)輸能力的有效地提升。

4現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析及發(fā)展方向

4.1現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)基于對(duì)礦區(qū)參數(shù)的深入分析，現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)可大幅度降低采礦作業(yè)的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)性，在實(shí)際礦山管理的應(yīng)用中，具有顯著優(yōu)勢(shì)。首先，現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)具備較好的減排優(yōu)勢(shì)，如無(wú)廢料排棄的礦山等項(xiàng)目，利用浮選后的全尾砂和重選碎石制備膏體充填料進(jìn)路，有利于解決礦區(qū)環(huán)境污染問題；其次，現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用可通過高效的充填技術(shù)，有效地消除地表變形及下沉，防止大幅度位移發(fā)生，提高采礦綜合生產(chǎn)能力并維持原有的生態(tài)環(huán)境；再次，有助于實(shí)現(xiàn)低貧損開采和遠(yuǎn)景資源保護(hù)，大幅度提高礦柱回收率。

4.2現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)應(yīng)用發(fā)展首先，結(jié)合礦山特點(diǎn)等創(chuàng)造新型采礦工藝，推廣新型采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，保證充填質(zhì)量。如針對(duì)緩傾斜極薄礦脈、礦巖較穩(wěn)固的礦體等可分別采用礦巖分掘、淺孔和中深孔空?qǐng)霾傻V法等，提升采礦工作的效率，并做到對(duì)空采區(qū)的合理利用。其次，不斷致力于優(yōu)質(zhì)高效的充填固化材料的研發(fā)與應(yīng)用，提升充填料的物理特性，如抗剪力學(xué)強(qiáng)度等，注重骨料的成分及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化等性能研究。再次，提升礦山開采設(shè)備作業(yè)自動(dòng)化水平，以不斷促進(jìn)充填采礦技術(shù)的發(fā)展，鑒于目前填充采礦設(shè)備的穩(wěn)定性及自動(dòng)化程度較國(guó)際先進(jìn)水平仍存在著一定的差距，因此為保證礦山充填開采技術(shù)的發(fā)展，需要加大對(duì)高效礦采設(shè)備的研發(fā)力度，為高濃度全尾礦漿的制造提供有效化保證，同時(shí)結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，建立更高性能的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)充填濃度的自動(dòng)化調(diào)節(jié)，不斷提升礦采作業(yè)的自動(dòng)化水平。最后，嚴(yán)格充填站管理制度，確保充填質(zhì)量。基于電子采樣設(shè)備和機(jī)械采樣設(shè)備實(shí)現(xiàn)充填料組分的有效供應(yīng)，需繼續(xù)嚴(yán)格控制膠結(jié)劑材料和混合漿體濃度的劑量，以保證充填料質(zhì)量，促進(jìn)礦產(chǎn)資源的高效率利用和開發(fā)。在采礦工程中，很容易引發(fā)很嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故，因此在礦山應(yīng)當(dāng)是用敏銳的警報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的警報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充和完善，一旦發(fā)生意外，就會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳并發(fā)送警報(bào)，最大程度的降低人員的死傷?，F(xiàn)階段智能化開采生產(chǎn)工藝應(yīng)當(dāng)首先確保技術(shù)性安全性，在開采環(huán)節(jié)中能夠確保工作員人身安全，減少安全生產(chǎn)事故出現(xiàn)。所以還是要增強(qiáng)對(duì)巖石結(jié)構(gòu)加固的高度重視，確保施工工地有關(guān)機(jī)器設(shè)備的安全性，并提升職工的安全防范意識(shí)。

5結(jié)論

當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，礦產(chǎn)開采受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，在各行業(yè)對(duì)資源需求量不斷提升的背景下，人們對(duì)工藝技術(shù)提出了更高要求。現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)能夠通過多種技術(shù)的結(jié)合搭配，制定多種技術(shù)方案，針對(duì)具體的礦產(chǎn)資源項(xiàng)目和地質(zhì)條件選擇更加適宜的技術(shù)，從而提高礦產(chǎn)資源的開采效率，減少對(duì)周邊環(huán)境的不良影響，在保障開采過程安全和質(zhì)量高效的同時(shí)，控制既有礦產(chǎn)資源的開采成本，保障整個(gè)采礦工程的整體效益。

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作者:滕杰田 溫清堯 單位:北京鷺金科技發(fā)展有限公司 招金有色礦業(yè)有限公司