緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦理論與技術(shù)分析

張 安，徐征軍，李雪松

（山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦安全生產(chǎn)部，山東 煙臺(tái) 261400）

緩傾斜礦體屬于如今各類礦體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)開采最為困難的一類礦體。相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)機(jī)械化開采緩傾斜中厚礦體的水準(zhǔn)差距較大，技術(shù)相對(duì)較為落后。在我國(guó)有關(guān)技術(shù)的不斷提升過程中，依舊存在諸多問題，需要有關(guān)部門予以高度重視，并盡快探尋出合理的解決方案。

1 緩傾斜中厚礦體概述

緩傾斜中厚礦體，即實(shí)際的厚度大于5m，傾斜度大于50°的一類礦體結(jié)構(gòu)[1]。在實(shí)際開采工程中，施工單位應(yīng)當(dāng)確保礦體角度符合標(biāo)準(zhǔn)，這也是開采技術(shù)的最大難點(diǎn)之一。如今，較為合理的開采厚度應(yīng)被控制于5m～20m范圍內(nèi)，傾斜角度應(yīng)被控制于50°～30°范圍里。當(dāng)前在全球范圍里尚未研發(fā)出最為合理有效的技術(shù)對(duì)緩傾斜中厚礦體進(jìn)行開采，我國(guó)相關(guān)理論的研究、技術(shù)的創(chuàng)新依然滯后，很多單位在施工時(shí)依舊沿用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行開采，效率較為低下，安全性也不高。

2 當(dāng)前我國(guó)開采緩傾斜中厚礦體時(shí)常見的問題

（1）經(jīng)濟(jì)成本較高。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的進(jìn)程中，采礦企業(yè)最注重的便是自身能否從相關(guān)作業(yè)中實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。一旦項(xiàng)目只能為采礦企業(yè)帶來極低的經(jīng)濟(jì)效益，或者根本沒有經(jīng)濟(jì)效益，便會(huì)導(dǎo)致采礦業(yè)整體的發(fā)展受到嚴(yán)重阻礙。這樣一來，便會(huì)使得企業(yè)的開采投入成本上升，使經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步下降，對(duì)整個(gè)行業(yè)的健康、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展都是極為不利的。

（2）技術(shù)嚴(yán)重受限。正如前文所言，當(dāng)前我國(guó)有關(guān)緩傾斜中厚礦體的開采技術(shù)依舊較為滯后，技術(shù)十分有限，導(dǎo)致整體開采質(zhì)量較低，同時(shí)開采的整體效率也不高，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)資源浪費(fèi)的不良現(xiàn)象，進(jìn)一步提升了開采企業(yè)的投入成本。除此之外，如果在開采作業(yè)時(shí)出現(xiàn)了操作失誤，不僅會(huì)使相關(guān)機(jī)械、設(shè)備等被損毀，甚至?xí){作業(yè)人員的人身安全以及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、環(huán)境。

（3）崩石運(yùn)送困難。在緩傾斜中厚礦體的傳統(tǒng)開采技術(shù)當(dāng)中，極易出現(xiàn)大量的崩落礦石，這就要求采礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)事先制定好礦場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)安全策略，以便保證運(yùn)輸?shù)V石的流程安全[2]。這主要是由于，如果在開采礦石時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)圍護(hù)發(fā)生問題，或者圍護(hù)缺乏穩(wěn)定性，便極易引發(fā)采礦事故，進(jìn)而威脅作業(yè)人員的人身安全，使企業(yè)出現(xiàn)難以估量的損失。

3 探析緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦理論與技術(shù)

（1）相關(guān)理論。在對(duì)緩傾斜中厚礦體進(jìn)行開采時(shí)，采空區(qū)面積會(huì)伴隨相關(guān)作業(yè)的不斷進(jìn)行，而越來越大，同時(shí)使得采空區(qū)頂板的面積也逐漸增加。采空區(qū)頂板是對(duì)該區(qū)域頂部巖石整體穩(wěn)定性直接產(chǎn)生影響的重要因素，所以一旦采空區(qū)頂板的面積增加，會(huì)使得頂板壓力也加大，使其穩(wěn)定性越來越差，進(jìn)而嚴(yán)重影響圍巖穩(wěn)定性，最終進(jìn)一步增加相關(guān)保護(hù)工作難度。當(dāng)前在世界范圍內(nèi)，尚未研發(fā)出兼具廉價(jià)性和安全性的采空區(qū)頂板防護(hù)技術(shù)，加之采空區(qū)自身空間有限，使得部分大型的機(jī)械無法進(jìn)入此區(qū)域。除此之外，緩傾斜中厚礦體擁有較小的坡度，在采礦時(shí)出現(xiàn)的崩石很難以自由落下的形式得到有效運(yùn)出，很多時(shí)候施工企業(yè)都會(huì)采用搬運(yùn)或者爆破等方式將崩石搬走。經(jīng)過有關(guān)人員的多年觀察和實(shí)踐可知，若想使采空區(qū)頂板穩(wěn)定性得以提高，采礦企業(yè)可以對(duì)其構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)其跨度進(jìn)行科學(xué)控制。與此同時(shí)，為了確保此區(qū)域作業(yè)人員的生命安全，保證相關(guān)機(jī)械設(shè)備不被損壞，作業(yè)人員在搬運(yùn)時(shí)可以充分運(yùn)用重力。除此之外，為了使無軌設(shè)備作業(yè)效率得以提升，采礦技術(shù)人員可以在現(xiàn)場(chǎng)沿傾斜展開分段，結(jié)合走向、斜度對(duì)礦房進(jìn)行布置，進(jìn)而使無軌設(shè)備始終都能夠位于水平方向。如今大部分采礦企業(yè)對(duì)緩傾斜中厚礦體采用的采礦方式為“房柱法”，這主要是因?yàn)樵摲椒軌蛏a(chǎn)出規(guī)模較大的礦石，同時(shí)在執(zhí)行此方法時(shí)，技術(shù)人員需要對(duì)頂板進(jìn)行更加科學(xué)的管理，才能夠避免出現(xiàn)采礦事故，進(jìn)而使采礦的整體效率、質(zhì)量得以提升，并且提高整體作業(yè)流程的安全性。

經(jīng)過多年實(shí)踐，有關(guān)人員還發(fā)現(xiàn)此方法在應(yīng)用時(shí)，需要在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留礦房頂部礦皮以及房間礦柱，且不能對(duì)其進(jìn)行回采，這就很容易損失大量礦物質(zhì)資源。

（2）工程狀況。某采礦企業(yè)承包了一項(xiàng)開采礦物硫物質(zhì)的項(xiàng)目。在現(xiàn)場(chǎng)礦山當(dāng)中，伴有大量銅、鐵和鋅等一次性的礦物質(zhì)。企業(yè)在采礦時(shí)，采用的方法主要是地下、露天聯(lián)動(dòng)開采。經(jīng)過實(shí)地勘測(cè)，該礦區(qū)礦物質(zhì)總體儲(chǔ)存量高達(dá)2億噸，銅600㎏，硫鐵90000㎏，鐵25000㎏，鉛鋅金屬50㎏。高速公路距離此礦山較近，邊緣有沿江的快速通道穿過，同時(shí)不遠(yuǎn)處便有碼頭，運(yùn)輸交通極為便利。

（3）實(shí)際應(yīng)用緩傾斜中厚礦體機(jī)械化采礦相關(guān)技術(shù)。采礦企業(yè)的技術(shù)人員充分結(jié)合了此礦山的實(shí)際開采狀況，決定以機(jī)械化開采理論為指導(dǎo)，積極引進(jìn)“上向水平分層”的機(jī)械化填充技術(shù)，以之為主要技術(shù)開采礦物質(zhì)。在利用此技術(shù)開展作業(yè)時(shí)，主要的采切、回采施工步驟為：①結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，篩選最合適的無軌設(shè)施。針對(duì)此礦山，企業(yè)運(yùn)用到的無軌設(shè)施包括了電動(dòng)機(jī)械式的鏟運(yùn)機(jī)5臺(tái)，全液壓機(jī)械化的鑿巖臺(tái)車1臺(tái)。這些設(shè)施能夠幫助施工隊(duì)伍使開采技術(shù)的整體功能被充分發(fā)揮出來。②在現(xiàn)場(chǎng)需要建運(yùn)輸平巷，以便防止礦物質(zhì)資源出現(xiàn)被浪費(fèi)的狀況，進(jìn)而使相關(guān)資源的回收率以及有效利用率得到全面提升，使運(yùn)輸資源的實(shí)際距離得到最大限度地縮短，使有關(guān)設(shè)施的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)被發(fā)揮出來。作業(yè)人員在準(zhǔn)備采礦時(shí)，應(yīng)當(dāng)經(jīng)由脈外方式，將2條沿著脈走向的先進(jìn)運(yùn)輸平巷布置于下盤位置，從而自然連通整體運(yùn)輸平巷，使礦區(qū)內(nèi)部的運(yùn)輸系統(tǒng)得以完善。③科學(xué)選擇機(jī)械化設(shè)施進(jìn)行切割：作業(yè)人員在切割礦產(chǎn)資源的時(shí)候，需要嚴(yán)格按照全液壓機(jī)械化的鑿巖臺(tái)車實(shí)際需求，設(shè)計(jì)每個(gè)采礦場(chǎng)拉底層高度為3m，隨后以相應(yīng)穿脈平巷為自由面、借助合適的機(jī)械化鑿巖機(jī)或者全液壓機(jī)械化的鑿巖臺(tái)車持續(xù)向礦體的兩邊進(jìn)行擴(kuò)幫，直到到達(dá)邊界處。除此之外，作業(yè)人員還應(yīng)當(dāng)根據(jù)鑿巖臺(tái)車具體的尺寸，設(shè)計(jì)切割槽的高度以及寬度均為3.1m。需要注意的是，在對(duì)采空區(qū)進(jìn)行處理時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)充分利用廢物，即利用難以運(yùn)走且毫無價(jià)值的石料，使其對(duì)采空區(qū)進(jìn)行直接填充，這樣除了能夠使填充強(qiáng)度得到有效提升，還可以使相應(yīng)的成本得到有效的節(jié)約。其中，優(yōu)先對(duì)水平填充廢石加以利用，使尾礦、廢棄石料的額外處理成本被節(jié)省下來。在對(duì)緩傾斜中厚礦體進(jìn)行開采設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)當(dāng)采用小分段、大盤區(qū)的方法，這樣也可以使作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度被控制于相對(duì)科學(xué)的水平。除此之外，在設(shè)計(jì)開采計(jì)劃時(shí)，如果徹底暴露采空區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人員需要對(duì)頂板圍巖進(jìn)行注意，特別是對(duì)于長(zhǎng)條形頂板，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化，這主要是因?yàn)樵擁敯鍟?huì)直接影響礦區(qū)頂部的安全性以及穩(wěn)定性，更會(huì)對(duì)整體礦場(chǎng)作業(yè)面安全性產(chǎn)生直接性的影響。

4 結(jié)論

總體而言，在我國(guó)整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的過程中，礦產(chǎn)資源占據(jù)著十分重要的地位。在長(zhǎng)期礦體開采進(jìn)程中，很多地表資源已被開采完畢，這就需要有關(guān)部門向深層次進(jìn)行開采，尤其是開采緩傾斜中厚礦體。在此過程中，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)重視施工安全、開采效率和經(jīng)濟(jì)收益，結(jié)合理論確保開采工作順利開展。