地下礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維

張平發(fā)

（赤峰中色白音諾爾礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025473）

我國礦山企業(yè)應(yīng)用最多的開采方法是填充法、崩落法、空場法等，這些技術(shù)過于單一，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、松軟的礦體開采中，經(jīng)常因巷道、采場垮冒，造成礦石資源的大量損耗，資源回收率較低，導(dǎo)致無法安全生產(chǎn)，無法保證生產(chǎn)的有序進(jìn)行。因此，筆者對當(dāng)前的采礦技術(shù)開發(fā)理念進(jìn)行了全面的總結(jié)和分析。

1 礦山采礦方法原理分析

礦山采礦方法可根據(jù)回采時(shí)地壓管理方式，將其劃分為充填采礦法、空場采礦法以及崩落采礦法，本文以下部分是對這三種采礦方法以及其主要特點(diǎn)的介紹[1]。

充填采礦法，通過這兩個(gè)步驟進(jìn)行回采操作，在進(jìn)行回采操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)對采空區(qū)進(jìn)行材料填充。其原理為通過填充體進(jìn)行地壓調(diào)控，從而更好的應(yīng)對圍巖塌落、地表沉陷等問題，保證回采的有序進(jìn)行。通過該方法選擇礦石時(shí)，可在充填體作用下取代礦柱的作用，對礦巖穩(wěn)定性有一定要求。

空場采礦法，要求通過將礦塊劃分為礦柱、礦房兩個(gè)部分，并分別進(jìn)行回采操作，其中礦柱不用進(jìn)行回采。礦房回采操作中，采空區(qū)穩(wěn)定性和礦石、圍巖、礦柱的穩(wěn)定性有較大關(guān)系。礦房回采時(shí)，應(yīng)及時(shí)對采空區(qū)進(jìn)行處理，并制定嚴(yán)密的回采計(jì)劃，同時(shí)在回采時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意保護(hù)圍巖、礦體穩(wěn)定性，從而保證回采的有序進(jìn)行。

崩落采礦法，要求通過崩落的圍巖，實(shí)現(xiàn)對地壓的管理，也即通過自然或者人為崩落的方式，促進(jìn)礦石崩落，實(shí)現(xiàn)對采空區(qū)的填充，實(shí)現(xiàn)地壓調(diào)控。該技術(shù)對環(huán)境、條件有較大要求，如地面適合崩落，圍巖的穩(wěn)定性、礦床的自然性等。

2 采礦方法的設(shè)計(jì)

2.1 采礦方法設(shè)計(jì)原則

采礦技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在科學(xué)性、安全性、高效性、經(jīng)濟(jì)性的原則上進(jìn)行。

首先，安全性是開發(fā)采礦技術(shù)的基本原則，礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)為施工人員提供安全生產(chǎn)的環(huán)境以及設(shè)施的完善，加強(qiáng)防火、防水等防災(zāi)工作，從而保證施工人員的生命安全和健康安全[2]。其次，科學(xué)性原則，礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，必須堅(jiān)持科學(xué)性的原則，避免過度開采，保證礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

礦床應(yīng)進(jìn)行分期開采，并做好礦巖保護(hù)工作，提升礦產(chǎn)資源的使用效率。高效性原則，要求在采礦過程中，選擇科學(xué)的采礦方法，集中礦山企業(yè)所有資源，提升開采效率。經(jīng)濟(jì)性原則，在確定采礦方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)對采礦成本、回采成本進(jìn)行科學(xué)預(yù)算，加強(qiáng)成本管理，將成本控制在一定范圍內(nèi)，從而擴(kuò)大礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。

2.2 采礦方法設(shè)計(jì)要素

采準(zhǔn)工程主要設(shè)計(jì)要素可以將采準(zhǔn)巷道劃分為穿棉運(yùn)輸巷道、采場填充井以及電耙道等類型。切割工程設(shè)計(jì)要素，進(jìn)行回采工作面、補(bǔ)償空間的設(shè)計(jì)，可通過掘進(jìn)方式進(jìn)行，如切割天井等[3]。

回采順序可根據(jù)地壓進(jìn)行確定，包括后退、前進(jìn)、梯次等順序要求。鑿巖爆破主要用于金屬、非金屬礦山的爆破中，孔類型包括深孔、潛孔，可布置為扇形孔、垂直孔。地壓管理設(shè)計(jì)要求，包括礦房、采切管理，地壓管理可通過崩落頂板、調(diào)整回采順序等方式實(shí)現(xiàn)。

2.3 采礦方案設(shè)計(jì)方法

采礦施工方案設(shè)計(jì)方法主要有選擇性、創(chuàng)造性等。通過創(chuàng)造性設(shè)計(jì)方法，要求對當(dāng)前的采礦方法，進(jìn)行系統(tǒng)的分析，找出其不足之處，并制定科學(xué)、有效的改進(jìn)方案，堅(jiān)持根據(jù)礦場特點(diǎn)，制定符合礦場發(fā)展所需的采礦技術(shù)方案，該技術(shù)多用于較難開發(fā)的礦體開發(fā)技術(shù)方案的設(shè)計(jì)中[4]。通過選擇性設(shè)計(jì)方式進(jìn)行開采方法設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮到施工現(xiàn)場環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合礦山企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，該類技術(shù)多用于容易施工的礦體開發(fā)方案設(shè)計(jì)中。

3 地下礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維方法

礦山采礦方法設(shè)計(jì)思維包括地質(zhì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)技術(shù)、間隔和連續(xù)、分別和合并、順勢和逆勢、單一和組合、監(jiān)測和經(jīng)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、順勢和逆勢等多種思維方式。

經(jīng)濟(jì)技術(shù)思維，在設(shè)計(jì)、選擇采礦技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將施工企業(yè)財(cái)務(wù)力量、施工設(shè)備、施工技術(shù)水平、管理能力、組織能力等因素都充分考慮在內(nèi)。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)對地表陷落情況，進(jìn)行科學(xué)的調(diào)查，掌握施工過程中所需的技術(shù)、材料、設(shè)備要求，從而更好的提升礦山管理效率水平[5]。

地質(zhì)環(huán)境思維，采礦技術(shù)設(shè)計(jì)過程中，施工企業(yè)管理人員應(yīng)充分發(fā)揮現(xiàn)有資源、設(shè)備的作用，對礦床環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)的勘測，確定礦山、圍巖的力學(xué)特點(diǎn)，并從厚度、傾角等角度入手分析礦山礦體特點(diǎn)，了解礦體、礦石的分布特點(diǎn)，并在這些基礎(chǔ)上，進(jìn)行礦山開采技術(shù)開發(fā)工作[6]。

沿走向與垂直走向設(shè)計(jì)思維，采礦工程可分為沿走向和垂直走向布置。一是根據(jù)礦體的厚度沿走向或垂直走向布置礦房；二是依據(jù)采用的采礦方法沿走向或垂直走向布置采準(zhǔn)切割巷道。

機(jī)械化輕重設(shè)計(jì)思維，礦山開采設(shè)備包括輕型、重型兩種設(shè)備，且有著不同使用要求和使用范圍。在大規(guī)模礦產(chǎn)資源開采中，應(yīng)用重型機(jī)械設(shè)備；薄礦開采需要采用輕型機(jī)械設(shè)備，厚礦采用重型機(jī)械設(shè)備。施工人員在礦房內(nèi)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，尤其是回采工作上，應(yīng)選用輕型機(jī)械設(shè)備，礦房外作業(yè)時(shí)，應(yīng)采用重型機(jī)械設(shè)備。

4 結(jié)語

采礦技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在科學(xué)性、安全性、高效性、經(jīng)濟(jì)性的原則上進(jìn)行，通過創(chuàng)造性設(shè)計(jì)方法，要求對當(dāng)前的采礦方法，進(jìn)行系統(tǒng)的分析，找出其不足之處，并制定科學(xué)、有效的改進(jìn)方案，制定符合礦場發(fā)展所需的采礦技術(shù)方案，該技術(shù)多用于較難開發(fā)的礦體開發(fā)技術(shù)方案的設(shè)計(jì)中。采礦施工人員要熟知多種采礦法的基本原理，了解關(guān)于采礦法的多種設(shè)計(jì)思維方法并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行靈活運(yùn)用，提高施工人員本身的創(chuàng)造性，施工人員要積極培養(yǎng)自身的創(chuàng)新能力，不斷對采礦方法進(jìn)行探究并對其進(jìn)行改進(jìn)或變革，要設(shè)計(jì)出有創(chuàng)新點(diǎn)的施工方案，探索新的設(shè)計(jì)思路，面對采掘難度、復(fù)雜性較高的礦體時(shí)要堅(jiān)持安全、科學(xué)、高效、經(jīng)濟(jì)等原則，選擇最優(yōu)化的采礦方法，促進(jìn)采礦活動順利進(jìn)行。