基于礦井施工的井下礦層開采工藝選擇分析

蔣明府

（云南能源職業(yè)技術(shù)學院 資源與環(huán)境工程學院，云南 曲靖 655000）

以我國能源消費情況來看，一次能源占總礦產(chǎn)資源的比重一般在75%左右，近年來，隨著社會對礦產(chǎn)資源需求的不斷增加，礦產(chǎn)產(chǎn)量也逐年增加，礦井開采量和深度不斷增加，同時，安全技術(shù)管理要求也越來越高，雖然近年來我國由于地質(zhì)條件的差異，在礦井開采技術(shù)上取得了長足的進步，在我國礦產(chǎn)資源收入中，厚礦層和特厚礦層所占比例高達40%[1]。在拆除這類礦層時，要結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu)具體條件，選擇合理的開采方法和技術(shù)，這也是安全高效采礦的核心[2]。

結(jié)合當前我國迪克采礦的現(xiàn)狀進行分析，對其技術(shù)的選擇性原則，研究該技術(shù)的優(yōu)缺點，以及采礦工藝的優(yōu)化方法，并提出以下方法。

1 國內(nèi)厚礦層開采的現(xiàn)狀

由于我國幅員遼闊，雖然礦產(chǎn)地質(zhì)條件反映差異較大，但與薄礦層相比，厚礦層所占比例較大，礦產(chǎn)資源豐富，在進行礦層開采時，其工作范圍較廣，便于工程機械的布置，及人員的操作工作。經(jīng)過多年對采礦設(shè)備的科學研究，厚礦層開采技術(shù)已基本形成[3]。

2 厚礦層開采工藝選擇的原則

應(yīng)選擇一種較為適合的開采技術(shù)，可提高礦山的開采效率。它不僅對安全生產(chǎn)和管理礦物具有重要意義，而且提高礦物的經(jīng)濟效益和社會效益，因此，選擇適合的方法和技術(shù)條件，合理開采技術(shù)的關(guān)鍵是礦產(chǎn)安全生產(chǎn)第一個條件，應(yīng)該遵守的原則最大的回收率，安全的去除原理和先進的種植技術(shù)[4]。

2.1 最大采出率原則

雖然我國的礦產(chǎn)資源儲備量較大，但是這種不可再生資源礦產(chǎn)仍然是有限的，這就要對其進行合理利用，盡量減少礦產(chǎn)的開采工程，取得比開采要求更好的經(jīng)濟效益和社會效益的原因。它為礦井開采劃定了明確界限，力求采用先進的開采方法和技術(shù)，確保開采安全[5]。近年來，一些礦井工程為了提高礦產(chǎn)資源的回收率，開始回收邊角的殘礦廢礦，雖然效益相對不明顯，但在一定程度上鼓勵了廢礦的回收和利用，在進行早期礦井開采時，必須要按照最大的回收率原則，選擇一種適應(yīng)當?shù)氐刭|(zhì)的采礦技術(shù)，可使礦產(chǎn)資源的出產(chǎn)率最大化。

2.2 安全開采原則

礦產(chǎn)工程的安全開采，是黨與政府高度重視的工程項目。總書記對于安全生產(chǎn)重要理論，明確了“人命關(guān)天，發(fā)展決不能以犧牲人的生命為代價”。鑒于生產(chǎn)環(huán)境符合安全生產(chǎn)條件的要求，這也是礦井開采的首要原則；而在開采方法和方法的選擇上，必須以安全開采原則為重；鑒于必須確保生產(chǎn)系統(tǒng)各連接件和工序的安全；特別是在發(fā)生井下氣體濃度過高的情況下，必須適用安全拆除原則；確保有效杜絕爆炸事故的發(fā)生[6]。

2.3 裝備技術(shù)先進性原則

近年來，隨著礦產(chǎn)科學研究水平的提高和發(fā)展，采用了一套適合井下生產(chǎn)條件的先進機械操作方法、工藝和設(shè)備，隨后出現(xiàn)了創(chuàng)新的改進。采礦方法和方法，提高了生產(chǎn)效率，降低了工人的強度，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。井下機械設(shè)備的先進技術(shù)特點有助于礦井開采工藝的發(fā)展，提高礦產(chǎn)資源生產(chǎn)條件的安全性，提高工作場所生產(chǎn)的安全性和效率[7]。隨著采礦技術(shù)向自動化經(jīng)營轉(zhuǎn)變，先進的設(shè)備技術(shù)是礦井開采方法和工藝的選擇原則。

3 各類厚礦層開采工藝的優(yōu)缺點

所謂厚礦層，是指地下開采大于3.5m的礦層，是我國最重要的礦層。它們的產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的45%。就礦產(chǎn)資源而言，根據(jù)礦產(chǎn)資源的厚度，選擇合適的提取方法是十分必要的。隨著礦產(chǎn)市場的擴大和礦產(chǎn)儲量的減少，這已成為業(yè)內(nèi)的共識。為了保證礦產(chǎn)資源的合理有效的拆解，必須根據(jù)具體情況選擇合適的拆解方法[8]。我國是一個大型礦產(chǎn)資源開采國，開采了更多的礦產(chǎn)資源，經(jīng)過長期研究和實踐，主要分為三類分層礦產(chǎn)開采。下面描述了利用厚礦層的各種技術(shù)。

3.1 分層開采工藝

礦井開采是將礦層劃分為兩層或兩層以上的一種開采技術(shù)。20世紀80年代以前，我國礦井開采的主要方法是不同機械化程度的人工頂板施工[9]。為防止頂層開采后從頂板通過混入下層開采，應(yīng)先放人工假頂板，對于直接頂厚礦層，采用覆層開采工藝具有以下特點：①工作面具有較高的礦產(chǎn)資源回收率，一般厚礦層回收率達到近95%。②工作面開采工藝復雜，且與其他兩種開采方法相比效率較低、成本較高。③工作面需要多次移動，多挖幾條隧道，巷道工程總量大，工作面開采在底層開采中難度較大[10]。

3.2 大采高一次采全厚工藝

隨著礦井開采技術(shù)裝備的發(fā)展，1984年緩傾斜特厚礦層一次采全厚開采工藝與裝備，首先，在沈陽浦河礦進行了井下工業(yè)試驗。目前，全厚度開采方法已廣泛應(yīng)用于某一礦山。由于技術(shù)設(shè)備的不斷發(fā)展，大采高成套設(shè)備已具備[11]。大采高一次采全厚工藝具有下特點：①與其他兩種開采方法相比，大采高一次開采全厚技術(shù)開采程序少，礦產(chǎn)資源回收率高。②由于采用大采高、一次采全厚工藝，工作面礦壓規(guī)律明顯，對地質(zhì)巖層結(jié)構(gòu)造成嚴重破壞。③大采高，全厚開采技術(shù)，配套的開采設(shè)備和液壓支架體積大，運輸安裝不方便。

3.3 放頂?shù)V井開采工藝

放頂?shù)V井開采工藝技術(shù)是一個拆卸過程，礦區(qū)位于厚礦層底部，上部礦層受開采壓力吹碎后運至后部液壓支架上部或刮板輸送機，1985年至1986年為省窯街礦務(wù)局二礦甘肅對特厚礦層的全機械化開采方法進行了試驗，全國礦產(chǎn)企業(yè)相繼應(yīng)用了該項開采技術(shù)[12]。一般來說，采礦技術(shù)具有以下特點：①礦井開采效果好，人工成本低，但矸石含量高。②與分層開采技術(shù)相比，放頂?shù)V井開采技術(shù)移動次數(shù)少，生產(chǎn)濃度高。③為保證礦產(chǎn)質(zhì)滿足用戶要求，應(yīng)根據(jù)頂?shù)V井性質(zhì)控制放頂?shù)V產(chǎn)量[13]。

3.4 綜合機械化固體充填采礦技術(shù)要點

實現(xiàn)大面積機械化采礦的技術(shù)難點在于泥炭充填室、充填通道和充填過程中產(chǎn)生的動態(tài)問題的解決，通過對大量活動的分析，發(fā)現(xiàn)采用綜合機械化充填技術(shù)可以有效地解決大面積機械化采礦的技術(shù)難題綜合采礦可采用多種方法來處理負面現(xiàn)象：

（1）將屏蔽梁從常規(guī)綜采象限中拆除。此時用我們通常使用的水平短梁代替。將填充材料放在保護區(qū)域，而不是像我們通常那樣放置填充材料。從而合理地處理該工藝在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的灌裝范圍受限的負面現(xiàn)象[14]。

（2）比例填料直接輸送至懸浮在填料短梁下的煙機填料機，使泥炭中的填料體始終處于連續(xù)的輸送通道中。其目的是解決無法合理地保持填充區(qū)域的問題，確保填充區(qū)域不被堵塞，并確保進展順利。

（3）由于填料本身重量較大，直接落入盾構(gòu)防護室，在開啟刮板式填料機前：在壓力作用下加入壓縮機的輔機，填料在泥炭中完全壓實，使礦井閘門等固體填料具有很好的壓實，改善充填后井下采礦的良好工作環(huán)境。

（4）通過對崗威充填采礦技術(shù)經(jīng)濟效益的分析，不僅解決了礦井開采中存在的崗務(wù)等大量固體廢棄物的問題，而且將綜合采礦技術(shù)與礦山充填開采結(jié)合起來實施。此外，它還可以有效地提高資源開采效率，為機組實現(xiàn)適當?shù)慕?jīng)濟特性，通過對眾多實際內(nèi)容的分析，我們確定：該工藝為各應(yīng)用單位帶來了很高的利潤，通過對眾多具體內(nèi)容的分析，發(fā)現(xiàn)膏體充填技術(shù)的總成本最高。

4 開采工藝與操作作業(yè)的優(yōu)化

雖然我國礦山采礦技術(shù)已取得了很大的成就，但對于不同的厚度層，可以選擇適當?shù)姆椒ê统绦?。但是，為了保證安全高效開采，保證礦山安全生產(chǎn)，進一步提高礦產(chǎn)資源的利用率，采礦技術(shù)仍有優(yōu)化的空間：

（1）靈活選擇采礦方法。礦井應(yīng)采用科學方法，在傳統(tǒng)采礦方法所規(guī)定的限度之外，根據(jù)礦層的地質(zhì)保存條件，選擇靈活的采礦方法。合理而有效，打破傳統(tǒng)觀念，努力安全地使用采礦工藝，并采取措施提高礦井生產(chǎn)效率和效率。

（2）合理控制礦井開采作業(yè).合理控制每次開采作業(yè)，對主要運行點進行仔細監(jiān)測，防止因過量礦物造成的壓力滑坡失靈和系統(tǒng)故障等零售問題，采取有效的安全措施。在工作中，有必要制定符合實際地質(zhì)條件的健全的操作規(guī)程，提高工作人員的安全意識，提高他們的事故管理技能，并獲得工作許可證，以確保所有人的生產(chǎn)安全。

5 結(jié)語

在礦產(chǎn)施工安全管理中，只有100%的嚴格度才能防止這一現(xiàn)象的發(fā)生?！睘榱舜_保安全性不會比起始點好，偶爾也不會有終點，過去的成績已經(jīng)達到零，保持每一級的工作狀態(tài)是一個新的起始點，提高礦產(chǎn)的開采效率，因此，我們堅信，隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展和進步，我國的礦井技術(shù)無疑將取得顯著的成果，使整個國家能夠更迅速地朝著有效的經(jīng)濟和社會發(fā)展邁進。