地下深孔采礦技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀分析

趙遠(yuǎn)濤

摘 要：地下深孔采礦技術(shù)則是為了深層開掘地下煤礦資源而設(shè)計(jì)的一種方法。目前，這種方法一般適用于一些大型的采礦集團(tuán)和大型的礦山，這種技術(shù)經(jīng)過實(shí)踐表明可以規(guī)?；⑿驶墓ぷ?。我國(guó)國(guó)內(nèi)的深孔技術(shù)得到了很大程度上的發(fā)展，文章就目前這種技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，厘清其發(fā)展脈絡(luò)。

關(guān)鍵詞：地下；深孔；采礦；技術(shù)；現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TD79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）26-0170-02

煤礦資源作為一種自然資源，是人類社會(huì)生活所需要的最重要的自然資源，為人類社會(huì)的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤炭的產(chǎn)量已經(jīng)出現(xiàn)了供不應(yīng)求的現(xiàn)象，在高度發(fā)達(dá)的技術(shù)時(shí)代，科學(xué)技術(shù)是煤炭行業(yè)保持活力的重要法寶。地下深孔采礦技術(shù)是時(shí)代的產(chǎn)物 ，這種技術(shù)能夠高效率的采集地下礦產(chǎn)資源，同時(shí)有利于安全操作。我國(guó)在20世紀(jì)開始學(xué)習(xí)一些先進(jìn)國(guó)家的深孔采礦技術(shù)，經(jīng)過將近100年的應(yīng)用，深孔采礦技術(shù)有了一些新的改進(jìn)，為我國(guó)的社會(huì)發(fā)展提供了不竭的動(dòng)力。

1 深孔采礦技術(shù)概述

1.1 垂直深孔球狀藥包落礦階段礦房采礦法

垂直深孔球狀藥包落礦階段礦房采礦法，簡(jiǎn)稱VCR技術(shù)。垂直深孔球狀藥包落礦階段礦房采礦法使用起來(lái)比較簡(jiǎn)單，它的工作過程是：首先，依據(jù)特定的炮孔分布，由礦房或者礦柱上面的巷道里向下鉆取一系列直徑較大的炮孔，之后由操作人員根據(jù)實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)確定底部至上部的最佳防止球狀藥包的位置。這樣的放置，隨著炸藥的引爆，特定的礦體就能夠很好的根據(jù)重力作用剛好炸落至預(yù)采的空間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了開采的簡(jiǎn)易化。

這種采礦技術(shù)最早是在1982年在凡口鉛鋅礦經(jīng)過成功的實(shí)驗(yàn)。在本次實(shí)驗(yàn)中，礦體的厚度設(shè)定為30～40 m，礦石處于中等穩(wěn)定的狀態(tài)，采場(chǎng)設(shè)置為長(zhǎng)30 m，寬度為8 m。垂直深孔球狀藥包落礦階段礦房采礦法所使用的球狀炸藥具有密度高、威力強(qiáng)、炸速快的特性。通常情況下需要20 t/m，每千克消耗的炸藥約為0.38。這種方法具有高度的安全性，而且減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大地提高了生產(chǎn)效率，有效的節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本。但是這種方法也存在著一定的局限性，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)堵塞或者超爆等現(xiàn)象，而且對(duì)邊界巖的破壞比較大，相鄰之間的回采安全性不高。

1.2 階段深孔落礦采礦技術(shù)

階段深孔落礦采礦技術(shù)主要能夠適用于礦山體巖型為矽咔巖巖質(zhì)，這種巖質(zhì)總體上來(lái)說呈現(xiàn)出致密塊狀態(tài)，而且其節(jié)理不發(fā)展，整體性能穩(wěn)定，堅(jiān)硬度不會(huì)產(chǎn)生較大的變化，普氏系數(shù)通常為20～21。一般而言，這類巖石爆破都?xì)w類于難度較大的系列。

在對(duì)這種礦山進(jìn)行操作時(shí)，采礦人員通過會(huì)采用束狀孔對(duì)存在的礦體進(jìn)行分段式的連續(xù)的開采，在開采位置的上方設(shè)計(jì)鑿巖硐室，然后使用一些設(shè)備進(jìn)行鉆孔，之后利用球形炸藥包進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)爆破，之后采礦人員利用樹樁深孔對(duì)開采的資源進(jìn)行回采。這種操作技術(shù)下一般來(lái)說需要工作人員至少放置四個(gè)孔，從而能夠使其構(gòu)成一個(gè)束狀孔，這種方法的炸藥每噸基本維持在0.397 kg，崩礦量大約為43 t/m。

1.3 束狀孔球形藥包水平落礦技術(shù)

在我國(guó)的一些銅礦開采過程中，由于一些技術(shù)條件的限制，需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行束狀孔當(dāng)量球形藥包試驗(yàn)。采場(chǎng)的長(zhǎng)度是82 m，寬度為18 m，礦體厚度不定。技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)的中間放置深孔，束孔由五個(gè)孔徑為165 mm，間隔為0.825 m的垂直平行的孔組成。采場(chǎng)共放置孔262個(gè)，總孔深為7 995 m，布孔范圍的礦石量 為246 792 t，崩礦量30.87 t/m，采場(chǎng)中心剖面及平面圖，如圖1所示。

2 目前我國(guó)深孔采礦技術(shù)存在的問題

2.1 設(shè)備落后、人員操作水平不高

目前，我國(guó)在深孔采礦中使用的設(shè)備而比較落后，而且一些設(shè)備過于笨重，和國(guó)外的一些設(shè)備相比不利于采礦工作的進(jìn)行。雖然我國(guó)一些煤礦企業(yè)也進(jìn)口了一些外國(guó)的設(shè)備，但是明顯存在著人員脫節(jié)現(xiàn)象，使用技能不高。

2.2 成本較高

目前我國(guó)深孔采礦技術(shù)多為充填法，這種方法的使用效果比較差，而且需要重復(fù)勞動(dòng)，一次性充填率比較低，從成本上來(lái)說也是比較高的。

2.3 自動(dòng)化水平不高

目前我國(guó)的許多開采企業(yè)還是主要依靠于人工，不論從放置炸藥還是到具體的開采，都沒有解放人的雙手，依靠工人進(jìn)行勞動(dòng)一方面效率不高，另一方面容易事故多發(fā)。自動(dòng)化是目前發(fā)展的形式，國(guó)外很多的煤礦企業(yè)都逐漸走上了自動(dòng)化的行列，從這一點(diǎn)看，我國(guó)還有很大的發(fā)展空間。

3 總結(jié)與展望

3.1 深孔采礦技術(shù)綜述

垂直深孔球狀藥包落礦階段礦房采礦法在之前的幾十年里，先后在一些先進(jìn)的國(guó)家，如澳大利亞、歐洲、中美洲、加拿大以及美國(guó)的很多的采礦企業(yè)中被應(yīng)用，而且取得了比較好的效果。我們可以看到這種方法采用了特殊的球狀藥包，這使得在開采過程中很大程度上可以滅除或能大量減少煤礦天井挖進(jìn)以及槽量，還可以有效地解決回填問題而造成的貧化現(xiàn)象。這種采礦方法的優(yōu)點(diǎn)非常明顯：改善了爆破的效能、提高了工作效率、消除了一定的危險(xiǎn)。而且相比于其他方法，有很強(qiáng)的適用性，比較簡(jiǎn)單。

但是這種方法也存在著一定的局限性，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞或者超爆等現(xiàn)象，而且對(duì)邊界巖破壞比較大，相鄰之間的回采安全性不高。束狀孔球形藥包落礦整合了單孔球形藥包爆破和深孔階段爆破的優(yōu)點(diǎn)于一體。綜合利用了最優(yōu)埋深球形藥包爆破，合理利用炸藥能量的最優(yōu)化條件，增強(qiáng)了裝藥中遠(yuǎn)區(qū)爆破作用的束狀孔效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了采場(chǎng)大量的連續(xù)的落礦，具備開采效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 展 望

為了追求人類自身的發(fā)展，對(duì)自然礦產(chǎn)資源的掘取需要從地下淺層轉(zhuǎn)向更深的地方。當(dāng)然，由淺層開采轉(zhuǎn)向深層開采并不是簡(jiǎn)單的操作，這里面需要一些技術(shù)的支撐。地下深孔采礦技術(shù)則是為了深層開掘地下煤礦資源而設(shè)計(jì)的一種方法。垂直深孔球狀藥包落礦階段礦房采礦法、階段深孔落礦采礦技術(shù)、束狀孔球形藥包水平落礦技術(shù)幾種技術(shù)都具有其自身的優(yōu)點(diǎn)和不足。

目前我國(guó)的深孔采礦技術(shù)也存在著一些基本的問題，不過依舊可以預(yù)測(cè)一下未來(lái)我國(guó)深孔采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：大直徑的深孔采礦技術(shù)將逐步成熟化、廣泛化，隨著不斷的加深開采，高壓力的環(huán)境必須得到克服，為了追求經(jīng)濟(jì)性，在填充礦山的過程中選擇廉價(jià)的填充材料，勞動(dòng)密集型的現(xiàn)象將逐步被技術(shù)化所取代。我國(guó)的地下深孔采礦技術(shù)還存在著很大的發(fā)展空間，需要不斷的學(xué)習(xí)外國(guó)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，以提升我國(guó)的開采技術(shù)水平。

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