采礦工程技術與施工安全的研究和探討

■張承功

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司云南文山663701）

采礦工程技術與施工安全的研究和探討

■張承功

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司云南文山663701）

近年來，隨著我國科技技術的不斷發(fā)展，采礦工程技術也得到了迅猛的發(fā)展。同時，由于采礦工程存在很高的風險，近年來也時有采礦安全事故發(fā)生，給采礦技術的安全提出了更高的要求。本文主要介紹了采礦工程技術的特點，并詳細闡述了采礦工程中有效保證采礦安全的措施，供同行參考。

采礦工程 采礦技術 施工安全

眾所周知，對于采礦工程技術來說，其具有作業(yè)環(huán)境復雜，礦石結構多變、影響因素多等特點，危險系數(shù)非常高，因此，采礦過程中如何保障技術人員的安全成為業(yè)內(nèi)關注的熱點。采礦單位應該對施工安全有較全面的認識，制定規(guī)范的管理措施，保障采礦工程技術人員的安全，促進我國采礦工程行業(yè)又快又好地向前發(fā)展，這對促進我國的經(jīng)濟發(fā)展也有重要意義。

1　采礦工程技術的概述

1.1井下生產(chǎn)環(huán)境多變

采礦技術在我國已經(jīng)有很悠久的歷史，且隨著我國科技的發(fā)展，采礦工程技術也取得了長足的進步，本文主要介紹開采有色金屬（以硫化鋅為主），有色金屬的開采則主要以井下開采為主，井下開采的環(huán)境比較特殊，且我國幅員遼闊，由于地區(qū)之間地質條件差異比較大，井下有色金屬的存在形式多樣。就目前來看，有色礦山規(guī)模以小型為主，大型礦山數(shù)量不足1%，但其卻占了整個有色金屬礦近一半的產(chǎn)能，且開采難度較大，另外，不同地區(qū)之間有色金屬資源的埋深和地質結構同樣存在較大的差別，在井下進行開采時，環(huán)境多變，影響開采安全的因素有很多，對開采技術要求也比較高。

1.2采礦技術類型多樣

在有色金屬的開采過程中，由于工作環(huán)境的特殊性，不同的開采環(huán)境需要不同的開采技術。一般來說，有色金屬工程的開采技術主要分為露天開采與井下開采兩種模式，這主要依據(jù)有色金屬埋深情況來劃分的，下面重點介紹兩種開采技術的應用。

露天開采：所謂露天開采，是針對埋深較淺的有色金屬資源來說的，開采步驟是先除去有色金屬表層的地表巖層，然后以挖掘的形式進行開采。露天開采技術在我國使用并不多，主要以新疆、內(nèi)蒙為主，這兩地的有色金屬資源比較豐富，離地面很近的地方就能開采出有色金屬，開采效率比較高，當然，經(jīng)濟效益也比較可觀。但隨著我國多個地區(qū)都出現(xiàn)有色金屬資源開采規(guī)劃不合理的現(xiàn)象，出現(xiàn)了開采過度導致可以實現(xiàn)露天開采的地區(qū)急劇減少。

井下開采：井下開采是相對露天開采的一個概念，其是我國目前有色金屬的主要開采方式，開采方式同樣以挖掘為主，但開采技術在我國已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，從最初的人工挖掘到現(xiàn)在機械化挖掘，在開采效率上已經(jīng)有了很大的提升，值得一提的是，由于井下挖掘難度比較大，很多時候開采有色金屬需要用到爆破技術，就現(xiàn)在而言，爆破技術在我國井下開采的應用上已經(jīng)形成了一套完整的體系，但依然存在一定的風險，在加上井下氧濃度較低，存在有毒有害氣體等原因，井下開采在難度與安全上都比露天開采大很多。

1.3采礦技術相對復雜

對于有色金屬開采的技術人員來說，無論是露天開采與井下開采，都需要應對復雜的開采環(huán)境，同時，我國各地區(qū)的有色金屬資源結構存在差異，無形中增加了開采的難度。在開采的過程中，需要針對不同的地質結構與有色金屬的賦存情況采用不同的開采技術，以達到最佳的開采效率，這不僅是為了提高開采產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益，同時技術是革新對開采技術人員的安全也有起到了保障作用。相對于露天開采來說，井下開采的開采技術形式多樣，這些技術不僅是針對復雜的有色金屬資源結構，同時也針對瓦斯爆炸、金屬自燃以及井下水災等安全隱患。主要有回采與掘進兩種開采形式。為了保障開采人員的人身安全，開采的過程非常復雜，首先技術人員要先進行地質結構勘測，對有色金屬資源的構成情況做詳細了解后設計出精密的開采計劃，工人根據(jù)開采計劃針對開采條件確定最終的支護和開采工藝，最后實施開采，開采要與提升、運輸、通風、排水、壓風、供電以及監(jiān)控等一系列輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)相結合，為工人提供一個相對安全的生產(chǎn)環(huán)境，并盡量減少工人在井下停留的時間，讓開采工作在保障工人安全的情況下能夠高效率進行。

1.4采礦技術更新速度快

我國有色金屬開采技術已經(jīng)具備較完善的有色金屬開采體系，井下工人的開采經(jīng)驗已經(jīng)較為豐富，這對發(fā)展我國采礦行業(yè)起到了積極的推動作用。但隨著資源有色金屬資源逐漸減少，現(xiàn)在我國有色金屬的開采方式已經(jīng)從過去的以露天開采作為主轉向現(xiàn)在已井下開采為主，且開采深度越來越深，開采難度也日益增加，在這樣的大環(huán)境下，開采技術日新月異，當然、開采技術的革新也是推動產(chǎn)業(yè)的重要途徑。在過去的很長一段時間內(nèi)，我國的有色金屬開采產(chǎn)業(yè)一直處在一種惡性循環(huán)的開采模式里，不少生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)一味追求經(jīng)濟效益，減少了對開采技術的投入。由于開采技術的落后，導致開采效率低下，有色金屬產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益不高，甚至出現(xiàn)虧損的情況。但近幾年來，有色金屬開采產(chǎn)業(yè)已經(jīng)意識到問題的嚴重性，加上國家相關政策的支持，產(chǎn)業(yè)一直在走開采技術革新的道路，有色金屬產(chǎn)業(yè)加大了對生產(chǎn)技術的投入，轉變了銷售方式，以需求定生產(chǎn)，發(fā)展有色金屬的深加工，提高了有色金屬的附加值，整個產(chǎn)業(yè)的虧損情況有一定的好轉，雖然部分企業(yè)還存在虧損情況，但技術的革新讓產(chǎn)業(yè)走勢良好。

2　采礦工程的采礦技術應用

2.1采場圍巖中控制技術的應用

在有色金屬的開采中，涉及到多種金屬的開采，開采形式多樣。采礦企業(yè)在進行采礦之前，為了保障施工人員的安全，需要進行采場區(qū)域劃定，開采工作必須在采場區(qū)域內(nèi)進行。施工人員在制定開采計劃時，要對采場的地質情況進行勘測，包括巖石的結構，采場圍巖情況等。有些礦石的開采難度較大，為了保證開采效率，開采計劃還要結合礦石結構的穩(wěn)定性、構造以及傾斜度等精密參數(shù)進行制定。另外，值得一提的是，在進行礦石開采的過程中，影響施工人員安全還有一個至關重要的因素是支護工藝，支護工藝的選擇同樣要根據(jù)礦石的實際情況而定。施工人員需要對采礦環(huán)境有一個深入了解后才能確定最終的支護工藝。

2.2深礦井的開采技術應用

深井礦的開采難度比較大，但井下開采技術一直在提升，包括觀測技術、巖石結構分析技術、安全監(jiān)測以及防治技術，同時包括一系列輔助開采技術，已經(jīng)形成了一套完善的井下開采體系。當然，井下開采環(huán)境比較復雜，影響施工安全的因素也相對較多，由此深井礦開采技術的革新受到了社會更多的關注。就目前來說，影響井下開采影響因素包括沖擊礦壓防治、礦壓控制、瓦斯與熱害處理和井巷布置等，對于沖擊礦壓這一點，雖說其具有很高的危險系數(shù)，但合理利用沖擊壓進行開采，對開采效率的提升有很大的促進作用。瓦斯是井下開采必備的開采設備，但其易燃易爆的特性危害到開采工人的人身安全，因此，要設立完善的管理制度，防止瓦斯泄漏導致安全事故的發(fā)生。

3　井巷施工中不安全技術因素

3.1井巷施工中的不安全因素

在有色金屬的開采中，硫化鋅的開采一直占據(jù)有色金屬產(chǎn)業(yè)鏈的重要部分，在井下開采中，井巷施工是其開采的重要環(huán)節(jié)，井巷施工包括彎道井巷、中部車場、彎曲巷道等的施工，若某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)設計不合理的情況，都會埋下安全隱患。由于處于井下，且井巷較窄，工人的活動空間不是特別大，一旦發(fā)生安全事故，工人撤離速度較慢，容易造成掩埋事故?，F(xiàn)場氧濃度較低，工人容易缺氧發(fā)生身體不適，影響施工的順利進行。

3.2開拓巷道工程中存在的不安全技術因素

開拓巷道施工同樣是有色金屬開采的重要環(huán)節(jié)，硫化鋅的開采同樣較多地采取此項開采技術，影響施工安全因素主要包括下部車場軌道狹窄、安全間隙較小、巷道腰線設計不合理（包括過高或過低兩種）等過程中，若出現(xiàn)車場軌道過于狹窄的情況，將會嚴重影響施工效率，很多窄的巷道只能允許一名施工人員進行開采工作，降低了開采效率。同時，由于巷道窄，工人的視線范圍有限，無法對開采環(huán)境進行準確預估，在出現(xiàn)安全事故時，反應時間太短，增加的危險系數(shù)。腰線設計不合理同樣會導致上述情況。

3.3采掘工作面施工中的不安全技術因素

采掘工作面是安全事故高發(fā)的地方，影響礦石開采安全的因素包括分斜坡切口、切眼、急傾斜每層主斜坡等的設計，切眼的設計包括開口長度、方向等，各項參數(shù)的設定需要經(jīng)過技術人員精密的計算。急傾斜每層主斜坡坡度的設計也一樣，坡度過大或者過小都會影響井下開采進度。

4　采礦工程的施工安全對策

4.1改進井巷工程施工安全技術的對策

在巷道施工中，首先應該重點注意彎道施工，其巖石結構的不確定性相對較多，且施工人員的可視范圍比較小，對危險的預知能力比較低，因此，在進行彎道施工之前，技術人員先要對彎道的基本情況，包括巷道內(nèi)存在的彎道個數(shù)、彎道的角度、彎道的巖石結構等，制定合理的開采計劃，把施工危險降到最低。中部車場施工，中部車場施工大多采用單道起坡開采技術，由于是單道開采，節(jié)省了空車在道上行駛的時間，節(jié)約了開采時間，提升了開采效率。但是，若空車在道上行駛，其質量較輕，若速度加快，車容易脫離軌道危害施工人員的人身安全。井巷巷道與車場設計，巷道的設計要注意曲率半徑的合理性，不能讓巷道的彎度過大，彎度過大增加了施工量，目前一般曲率半徑控制在10米左右。而車場的設計則應該重點關注位置，車場位置應該讓車在車道上行駛最少的時間以提升開采效率（車道盡量以直線為主），同時，車場的位置應該給予司機最大的可視范圍，讓其能準確看清道路的方向以及道路周圍的情況，能夠預知危險，減少因為視線不清導致的安全事故發(fā)生。

4.2采礦工程施工中開拓巷道施工安全技術

在開拓巷道的施工中，要重點預防下部車道過窄、安全間隙不夠的問題，給施工人員提供近可能大的開采空間，一般來說，下部車道的安全間隙設置在1.5米左右，保障工人在運輸?shù)倪^程中能夠對周遭環(huán)境進行觀察，若是用無人駕駛的運輸車進行裝運，1.5米的安全距離也能夠保障車的穩(wěn)定運行。掘進施工中要重點把握腰線、中線的確定。腰線的設計要避免過高或過低的情況，其沒有一個準確的標準，需要根據(jù)具體情況而定，一般是每隔40米左右進行一次腰線、中線測量，避免出現(xiàn)偏移的情況，影響開拓巷道的施工。

4.3改進采礦工作面施工安全技術

對于采礦工作面的施工，要重點關注切眼的開口操作以及急傾有色金屬層主斜坡的施工，切眼開口施工，切眼的開口方向以及長度等都非常講究，需要技術人員前期對開采環(huán)境進行精密勘測后才能進行。切眼的開口方向一般朝著有色金屬的正傾斜方向。急傾斜有色金屬主斜坡施工，坡度大小的確定同樣要經(jīng)過勘測，可以礦石的自身重力作為參考依據(jù)，保證其可以依靠重力從斜坡上滑落下來，避免出現(xiàn)坡度過小的情況，二次施工必然導致開采效率下降，影響開采企業(yè)的經(jīng)濟效益?？傊?，礦石開采工作要有計劃有步驟地進行，要對可能出現(xiàn)的危險做好應急預案，減少安全事故發(fā)生的可能性。

4.4構建合理的安全責任制度

安全事故的發(fā)生除了開采技術的不完善以外，更多的是開采企業(yè)的安全責任制度不完善。企業(yè)在組建施工隊時，應該提前構建一個合理的安全責任制度，把安全責任落實到每一個施工人員的身上，傳統(tǒng)的拉條幅、貼標語起不到實質性的作用，企業(yè)內(nèi)部應該實行分級管理，每一個施工小分隊設立一名或者兩名安全責任人，安全責任人要履行確保施工隊安全的責任，督促施工人員規(guī)范進行開采操作，減少安全事故的發(fā)生。同時，企業(yè)到建立起完善的井下監(jiān)控系統(tǒng)，對每一個施工環(huán)節(jié)進行嚴格監(jiān)測，及時對安全隱患進行排查，降低風險。當然，企業(yè)還應該定期對施工人員進行培訓，培訓包括操作技術與安全責任意識兩方面，讓施工人員跟上開采技術革新的角度，熟練掌握新型開采技術，提高開采的整體效率。同時不斷強化施工人員的責任意識，時刻把人生安全放在首位，減小事故發(fā)生的可能性。

4.5完善相關管理機制

企業(yè)內(nèi)部要不斷完善各種管理機制，合理進行開采分工，并明確每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工作流程，督促工人認真按照企業(yè)內(nèi)部的管理制度進行礦石開采，保障施工人員的人身安全。同時，建立起合理的獎懲制度，規(guī)范管理企業(yè)。做好常規(guī)檢查工作，及時對存在的安全隱患進行排查，降低安全事故發(fā)生的可能性。

5　結語

綜上所述，有色金屬采礦行業(yè)是我國的重要產(chǎn)業(yè)之一，其具有采礦環(huán)境復雜、采礦技術多樣且更新速度快等特點，在不同的采礦環(huán)境中有不同的技術應用。近年來，有色金屬采礦行業(yè)不斷發(fā)展，一改近幾年的低迷現(xiàn)象，呈現(xiàn)良好的發(fā)展趨勢，對于推動我國的經(jīng)濟發(fā)展起到了積極作用。但有色金屬采礦行業(yè)屬于高危行業(yè)，存在諸多影響施工人員安全的因素，需要業(yè)內(nèi)重視起來，加大采礦技術投入，提高開采效率，同時構建完善的管理機制，認真落實安全責任制度的構建，保障施工人員的安全，推動我國有色金屬采礦行業(yè)的發(fā)展。

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TD[文獻碼]B

1000～405X（2016）～4～426～2