露天采礦技術(shù)及其發(fā)展探究

趙建才 許垅清 李厚龍

摘 要： 作為常見的采礦模式，露天采礦技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用?；诖?，本文對(duì)露天采礦技術(shù)展開了分析，對(duì)常見爆破施工、邊坡治理、環(huán)境治理等多種開采技術(shù)進(jìn)行了探討，并對(duì)技術(shù)的高效化、信息化和智能化發(fā)展方向展開了研究，為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞： 露天礦;采礦技術(shù);發(fā)展方向

【中圖分類號(hào)】C35 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）21-0234-01

引言：露天礦的開采環(huán)境惡劣，開采活動(dòng)中容易出現(xiàn)資源浪費(fèi)等問(wèn)題，不利于采礦事業(yè)的發(fā)展。合理應(yīng)用露天采礦技術(shù)，使相關(guān)工藝得到不斷完善，能夠使采礦問(wèn)題得到陸續(xù)解決，促使露天采礦技術(shù)取得進(jìn)一步發(fā)展。因此，還應(yīng)加強(qiáng)露天采礦技術(shù)及其發(fā)展研究，從而把握采礦作業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，使礦產(chǎn)開發(fā)取得較好發(fā)展。

1 露天采礦技術(shù)研究

1.1 爆破技術(shù)

露天礦的開采需要頻繁使用爆破技術(shù)，需要綜合節(jié)理發(fā)育、巖體強(qiáng)度、開采走向等各種因素制定科學(xué)工藝方案，確保開采作業(yè)順利進(jìn)行。現(xiàn)階段，多采用微差爆破技術(shù)，使巖石得到均勻破碎，并且有效控制爆破震動(dòng)，在取得良好破碎效果的同時(shí)，使爆破減震問(wèn)題得到解決。應(yīng)用該技術(shù)，相鄰段炮孔的爆破間隔在幾毫秒到幾十毫秒之間，產(chǎn)生的能量場(chǎng)將發(fā)生相互影響，保證效果的同時(shí)，使沖擊波、飛石等危害得到減少，因此適用于露天礦開采。開采作業(yè)期間，為達(dá)到理想破碎效果，還可能進(jìn)行二次爆破。在采礦深度不斷增加的情況下，邊坡高度將有所提升，在爆破時(shí)還要保證邊坡的穩(wěn)定性。采用控制性爆破技術(shù)，能夠使傾倒方向、飛石、爆炸范圍等達(dá)到控制目標(biāo)，使露天采礦邊坡爆破的安全性得到保證。此外，中小型露天礦多采用深孔爆破技術(shù)，鉆孔直徑超出75mm，孔深達(dá)到5m以上，消耗的單位炸藥量較少[1]。在開采作業(yè)中，可以在修好的臺(tái)階上進(jìn)行鉆孔，裝入延長(zhǎng)藥包進(jìn)行爆破，配合光面爆破等技術(shù)能夠?qū)β穳q邊坡進(jìn)行挖掘，在保證邊坡穩(wěn)定性的同時(shí)，降低施工成本。

1.2 邊坡治理

小型露天礦在開采作業(yè)期間容易出現(xiàn)邊坡不穩(wěn)問(wèn)題，一旦發(fā)生滑坡、坍塌、落石等情況，輕則造成機(jī)械設(shè)備損壞，重則造成人員傷亡。在邊坡治理上，需要按照從上而下順序進(jìn)行開采，并實(shí)施分臺(tái)階開采。遵循“先剝并舉”的原則，需要對(duì)礦柱、掛棒礦體等進(jìn)行保留。在環(huán)境不斷惡化的情況下，則要做好陡幫開采處理，在保證作業(yè)安全的同時(shí)，提升開采效率。實(shí)施陡幫作業(yè)，可以對(duì)加陡露天礦的巖石進(jìn)行少量剝離。在凹陷露天礦初期開采中，往往生產(chǎn)剝采將比平均值大一倍，造成整個(gè)生產(chǎn)周期剝采比受到影響。采用陡幫采礦技術(shù)，能夠使部分剝巖量得到延遲，在對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)投資進(jìn)行節(jié)約的同時(shí)，使邊幫暴露時(shí)間得到縮短，從而使邊坡保持穩(wěn)定，最終使露天采礦作業(yè)能夠取得可持續(xù)發(fā)展。結(jié)合采礦和剝巖的空間關(guān)系，實(shí)踐作業(yè)中需要保持采礦量相同，然后運(yùn)用幫坡角方法暫時(shí)保留接近露天界圈周圍的部分巖石，從而使實(shí)現(xiàn)靈活開采。對(duì)空間上小下大的礦體進(jìn)行開采，運(yùn)用該技術(shù)可以取得良好效益。

1.3 環(huán)境治理

露天采礦作業(yè)需要暴露在自然環(huán)境中，開展的爆破作業(yè)、采掘作業(yè)等都將產(chǎn)生尾礦、廢石等大量廢棄物，容易給周邊環(huán)境帶來(lái)污染。部分酸性、堿性或重金屬也將通過(guò)大氣或河流傳播，導(dǎo)致環(huán)境受到污染。在環(huán)境治理上，可以采用削坡和開挖臺(tái)階等技術(shù)減輕施工帶來(lái)的污染程度，也可以通過(guò)客土噴覆技術(shù)實(shí)現(xiàn)地表植被恢復(fù)。在開采作業(yè)中，采用分水平臺(tái)階進(jìn)行開拓，并實(shí)施深孔爆破，能夠使臺(tái)階寬和開采坡度得到有效控制，為后續(xù)環(huán)境治理和恢復(fù)奠定良好基礎(chǔ)。針對(duì)挖掘出的廢棄土石等，應(yīng)進(jìn)行集中堆放，避免占用生態(tài)用地。針對(duì)建立的廢渣、廢水排放系統(tǒng)，結(jié)束采礦后需要采用平整綠化、臺(tái)階綠化、護(hù)坡綠化等不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)用地恢復(fù)。因地制宜的采用環(huán)境治理技術(shù)，如在深凹礦坑修建水塘和種植邊坡植被，能夠取得較好治理效果。

2 露天采礦技術(shù)發(fā)展

2.1 高效化發(fā)展

在采礦事業(yè)取得快速發(fā)展的過(guò)程中，露天采礦技術(shù)應(yīng)用開始向著高效化方向發(fā)展。在各種采礦技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，開始引入大型機(jī)械設(shè)備，使開采作業(yè)強(qiáng)度和效率得到保證。如在電鏟、裝載機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備選型上，傾向于選擇大斗容設(shè)備。在運(yùn)輸設(shè)備選用上，則選擇大噸位礦用汽車，載重能夠達(dá)到334t。為滿足高效開采作業(yè)需求，采用直徑在250-311mm之間的牙輪鉆等鉆孔設(shè)備，通過(guò)強(qiáng)化鉆進(jìn)減少作業(yè)時(shí)間[2]。此外，相較于間斷式采礦技術(shù)，半連續(xù)和連續(xù)開采技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，以便作業(yè)效率得到提高。應(yīng)用這些技術(shù)，對(duì)采礦設(shè)備提出了較高要求，不僅需要選擇作業(yè)強(qiáng)度高、效率高的設(shè)備，還要求設(shè)備帶有自動(dòng)化特點(diǎn)，能夠與施工作業(yè)相符，推動(dòng)了采礦設(shè)備的專業(yè)化發(fā)展，確保露天采礦效率能夠得到整體提升。

2.2 信息化發(fā)展

在信息技術(shù)取得快速發(fā)展的背景下，露天采礦技術(shù)也呈現(xiàn)出信息化發(fā)展趨勢(shì)。運(yùn)用微電子、衛(wèi)星通信等各種技術(shù)，通過(guò)為采礦設(shè)備配備車載監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和傳遞，從而使采礦作業(yè)得到信息化管控。如在露天礦山運(yùn)輸方面，就采用了卡車調(diào)度系統(tǒng)，能夠完成作業(yè)信息全面收集，為作業(yè)監(jiān)控管理提供支持。在信息技術(shù)支撐下，采礦設(shè)備獲得了較強(qiáng)移動(dòng)性，能夠通過(guò)靈活運(yùn)作滿足半連續(xù)開采作業(yè)需求。在信息化建設(shè)工作得到全面推進(jìn)的背景下，露天采礦可以實(shí)現(xiàn)信息化管理，保證各項(xiàng)作業(yè)有序開展的同時(shí)，為人員安全提供保障。此外，應(yīng)用信息技術(shù)加強(qiáng)露天礦開采環(huán)境污染監(jiān)測(cè)，也能強(qiáng)化露天采礦管理，滿足節(jié)能環(huán)保發(fā)展要求。

2.3 智能化發(fā)展

在人工智能等技術(shù)得到應(yīng)用的情況下，露天采礦向著智能化方向發(fā)展。在采礦測(cè)量方面，運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)能夠?qū)χ饕系K和逆行進(jìn)行精確定位，精度在1m以內(nèi)，一些地理信息系統(tǒng)精度甚至能夠達(dá)到厘米級(jí)別。將地理信息系統(tǒng)當(dāng)成是平臺(tái)完成數(shù)字化礦山模型建設(shè)，利用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)開展仿真模擬分析，能夠?qū)Σ傻V過(guò)程可能出現(xiàn)的崩塌、滑坡等災(zāi)害進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，為采礦工藝設(shè)計(jì)和安全管理提供科學(xué)依據(jù)。在采礦設(shè)備控制方面，可以通過(guò)智能分析完成路徑科學(xué)規(guī)劃，通過(guò)預(yù)設(shè)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，使現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)精度得到保證。如在爆破施工階段，可以通過(guò)智能化分析預(yù)測(cè)爆破效果，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)爆破方案避免超欠問(wèn)題的發(fā)生。利用計(jì)算機(jī)加強(qiáng)礦運(yùn)設(shè)備信息采集，通過(guò)智能分析調(diào)度可以使設(shè)備調(diào)度得到優(yōu)化。

結(jié)論：礦產(chǎn)資源作為不可再生資源，在開采過(guò)程中需要同時(shí)面對(duì)需求量不斷增加和資源日漸緊缺的問(wèn)題。科學(xué)運(yùn)用各種露天采礦技術(shù)，能夠在提高采礦效率的同時(shí)，保證出礦品味，使礦場(chǎng)取得可持持續(xù)發(fā)展，從而使礦產(chǎn)資源供求矛盾得到緩解。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)露天采礦將向著高效化、信息化和智能化的方向發(fā)展，使煤礦各項(xiàng)工藝技術(shù)得到不斷改進(jìn)，繼而使采礦作業(yè)得到科學(xué)管理。

參考文獻(xiàn)

[1] 祁浩.露天采礦技術(shù)及其采礦設(shè)備的發(fā)展思考[J].設(shè)備管理與維修，2020（14）：7-9.

[2] 李超.采礦工程中的現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)[J].當(dāng)代化工研究，2020（14）：119-120.