淺析采礦技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用與施工安全

呂建偉

（中鋼集團山東礦業(yè)有限公司， 山東 臨沂 276000）

我國擁有豐富的礦產(chǎn)資源儲備，礦產(chǎn)成為推動國民經(jīng)濟建設(shè)的重要基礎(chǔ)能源。近年來國內(nèi)采礦業(yè)發(fā)展迅速，采礦技術(shù)得到明顯提升。與此同時也暴露出不少問題，其中最突出的問題就是安全問題、環(huán)境問題與技術(shù)問題，嚴(yán)重影響著采礦施工安全、采礦作業(yè)效率以及周邊環(huán)境的保護(hù)。為此，必須高度重視采礦工程中存在的問題，不斷改進(jìn)采礦技藝，加強施工安全管理，方能確保礦產(chǎn)開采的安全性與高效性。

1 采礦工程的主要技術(shù)特點

1.1 采礦技術(shù)的多元化特點

隨著我國科技的快速進(jìn)步，采礦技術(shù)也得到很好的發(fā)展，采礦技術(shù)的類型也更加多元化。采礦工程的地形、地勢及其它自然條件是非常復(fù)雜多樣的，因此，所衍生出的采礦技術(shù)類型也更加豐富多樣。比如，長壁開采技術(shù)大多應(yīng)用于煤礦開采中，但不適宜用于金屬礦產(chǎn)的開采中[1]。由于金屬礦產(chǎn)的礦層厚度與儲備都和煤礦有著明顯的區(qū)別，對此，應(yīng)結(jié)合礦產(chǎn)的具體情況合理選擇采礦技術(shù)。

1.2 采礦技術(shù)的復(fù)雜性特點

相較于采礦理論，采礦技術(shù)的實踐應(yīng)用更加復(fù)雜。比如，井上采礦工程與井下采礦工程的相關(guān)理論并無差異，但在具體應(yīng)用中二者存在明顯的區(qū)別。根據(jù)實踐可知，井下工程復(fù)雜性更大，開采難度也更大。為此，在井下開采作業(yè)前必須進(jìn)行充分的調(diào)研，確定詳細(xì)的開采方案與應(yīng)對措施，防范意外發(fā)生。

1.3 采礦技術(shù)發(fā)展迅速

隨著對礦產(chǎn)資源及其采礦安全的日益重視，采礦企業(yè)投入了大量資金、人力去研究采礦工藝，這極大推動了采礦技術(shù)的進(jìn)步。相較于其它行業(yè)，采礦技術(shù)的更新?lián)Q代速度非常快。

2 常見的采礦技術(shù)

2.1 井下開采技術(shù)

這屬于采礦工程中常見的一類開采技術(shù)，多用于開采煤礦與地下有色金屬礦。由于這項開采技術(shù)較為復(fù)雜，開采難度系數(shù)較高，因此，要求工作者應(yīng)先熟悉開采礦區(qū)內(nèi)是否有空區(qū)形成，且做好相關(guān)防水措施，為后續(xù)的井下開采工作打好基礎(chǔ)。隨后需在采礦區(qū)內(nèi)建立礦房與礦柱，盡量在空區(qū)范圍外建立礦柱，可以減小開采過程中安全事故的發(fā)生幾率[2]。同時，要對相關(guān)施工工藝參數(shù)的選擇留有一定的余地，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)的實際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.2 膠結(jié)充填技術(shù)

這項技術(shù)是采用單漿膠結(jié)填充材料進(jìn)行填充的一種開采方法。具體來講就是運用生石灰作為激發(fā)劑，基礎(chǔ)原料選擇快硬硫鋁酸鹽水泥熟料，并混合了很多工業(yè)廢渣從而組成的一種填充材料[3]。一般在有色礦山開采中會用到此項技術(shù)，不僅能提高礦產(chǎn)資源的回采率，而且也能有效避免地表遭到破壞。在地下開采的過程中，伴隨開采區(qū)域的不斷推進(jìn)會形成采空區(qū)。此時，用相關(guān)填充材料回填這些采空區(qū)，從而防止地面發(fā)生塌陷的風(fēng)險，而且也能為后續(xù)的開采深度與水下開采營造好的開采條件。通常利用采礦運輸車負(fù)責(zé)回填材料的輸送，或者通過風(fēng)力、水力搬運的方法把回填材料輸送到相應(yīng)的填充地點，再開展填充作業(yè)。開采條件較為復(fù)雜的礦床比較適合選擇回填采礦技術(shù)。特別是礦體埋藏深度較大，礦床形狀多變的情況均會受到一定程度的地面壓力影響，因此，可選擇這項開采技術(shù)。

2.3 空區(qū)處理技術(shù)

在處理空區(qū)時最有效的技術(shù)就是地探雷達(dá)勘測空區(qū)技術(shù)。通過此技術(shù)可以從環(huán)境非常復(fù)雜的礦區(qū)中探測到空區(qū)的存在，了解空氣的形狀、分布與積水等信息。金屬礦井的介質(zhì)大多為帶有金屬性的礦山與圍巖，為此，在一定深度區(qū)域內(nèi)采用該技術(shù)可以進(jìn)行有效探測，判斷礦區(qū)有無安全風(fēng)險。

2.4 深部采礦技術(shù)

空場法屬于過度階段運用的一種常見技術(shù)，通常適宜在開采條件頗為復(fù)雜的礦區(qū)運用，但不適合在深部礦區(qū)運用，此時需要對空場法作相應(yīng)的調(diào)整。具體來講，在正常范圍內(nèi)仍運用此項技術(shù)，但在礦井的上部中段區(qū)域需改為礦柱回收或處理方式，并選擇崩落覆蓋巖下出礦的技術(shù)。在作業(yè)過程中可將原有的平底出礦溝壑分層保留下來，然后回收礦區(qū)內(nèi)的礦柱，最后開展對壑溝的分層礦量回收作業(yè)，需選擇分段崩落的方式，確保對礦床中的開采資源進(jìn)行最大限度的利用。

2.5 緩傾斜礦體開礦技術(shù)

房柱采礦法主要適用于緩傾斜礦體傾斜度在25°以內(nèi)，且礦體厚度屬于薄層與中層兩級范圍之間，巖體穩(wěn)定性不低于中級的礦體。礦柱的大小和連續(xù)性通常需由巖體的力學(xué)屬性去決定。礦產(chǎn)資源開采完畢后是否回收處置則需要先評價礦柱的價值大小[4]。另外，針對厚度處于薄層與中厚之間的穩(wěn)定礦層，大多采用分層填充法。國內(nèi)有部分礦產(chǎn)資源的開采就是采用這種技術(shù)，機械化程度極高，而且近年來大量新技術(shù)與新器械應(yīng)用到這一領(lǐng)域，解決了過去分層填充技術(shù)效率不高、安全性低、生產(chǎn)能力小等問題。

2.6 傾斜礦體采礦技術(shù)

傾斜礦體的傾角在25°—45°左右，應(yīng)歸為傾斜礦層范疇。對于厚度不同的礦體應(yīng)選擇不同的采礦技術(shù)。對于礦層厚度達(dá)到中厚及以上厚度，且?guī)r體穩(wěn)定性至少為中級的，一般選擇分層房柱開礦技術(shù)。在開礦實踐中通常需結(jié)合巖體的具體力學(xué)性質(zhì)去確定礦房的大小，并確定向下分層回采的方法。另外，可通過粉條布置的方法，配合預(yù)控頂與向下孔爆破等方法，以方便在坑采中使用大型器械。針對厚度在薄層與中厚之間的礦層，且?guī)r體穩(wěn)定性不低于中級的，通?？蛇x擇斜巷運輸房柱采礦法，礦房大小應(yīng)參考巖體的具體力學(xué)性質(zhì)與礦層的厚度。同時，下向分層回采計劃也由巖體力學(xué)性質(zhì)與礦層厚度決定。壁式采礦法多用于薄層礦，且附近巖體處于不穩(wěn)定與穩(wěn)定的中間范疇，支柱尺寸應(yīng)根據(jù)巖體性質(zhì)倆確定，且需留下多個不規(guī)則的點柱。

2.7 急傾斜礦體采礦技術(shù)

急傾斜礦體包括傾角超過40°的礦體。分段空場采礦技術(shù)可用于礦體厚度為中厚，附近巖體穩(wěn)定性至少為中級。在作業(yè)過程中分段的高度一般需控制為9—20m，排距保持在1.2—3.0m左右。此外，在歐美國家已廣泛應(yīng)用了一種新的采礦技術(shù)，即垂直漏斗后退式采礦技術(shù)（VCR）。此項技術(shù)是利用球形藥包爆破原理，借助漏斗爆破原理進(jìn)一步增強了爆破效果。該技術(shù)在炮孔精度、微孔爆破等領(lǐng)域得到了快速發(fā)展，其應(yīng)用范圍更廣，效果也更明顯。在VCR技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生出一項新的開采技術(shù)，即大直徑深孔采礦技術(shù)，多用于急傾斜、極厚的大礦層開采中。

3 提高采礦施工安全管理水平的對策

3.1 構(gòu)建一套健全的應(yīng)急處理機制

在礦產(chǎn)開采中難免會遇到事故，為此，應(yīng)構(gòu)建一套健全的應(yīng)急處理機制，確保在事故發(fā)生后迅速開展緊急處理，保障第一時間內(nèi)解決有關(guān)問題。首先，應(yīng)建立健全領(lǐng)導(dǎo)層面的責(zé)任機制，安排專人負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)，對事故進(jìn)行指揮協(xié)調(diào)[5]。其次，構(gòu)建完善的信息處置機制。為防范類似事故的再次出現(xiàn)，應(yīng)把歷史事故信息搜集匯總，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，通過電腦分析這些數(shù)據(jù)信息，得出事故的成因，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。此外，還應(yīng)制定一套部門間的溝通協(xié)調(diào)機制。由于大多數(shù)應(yīng)急救援組織都是各自為營進(jìn)行運轉(zhuǎn)的，導(dǎo)致救援力量未集中在一起。為此，采礦企業(yè)應(yīng)結(jié)合實際，制定部門溝通協(xié)調(diào)機制，整合部門救援力量，將全部救援組織都收歸為統(tǒng)一的救援管理體系下，從而最大限度發(fā)揮出救援的力量，為開采礦產(chǎn)工作提供有力的安全保障。

3.2 嚴(yán)格執(zhí)行責(zé)任追究制

為全面消除各種隱患，采礦企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格落實安全生產(chǎn)主體責(zé)任制度。因為政府的安全監(jiān)管始終是輔助性的，安全管理質(zhì)量最終還是有賴于企業(yè)自身的重視。安全監(jiān)管的目的就是為了強化企業(yè)的安全主體觀念，能夠更自覺地遵守國家礦產(chǎn)行業(yè)出臺的有關(guān)安全生產(chǎn)制度。采礦企業(yè)需對自身的安全生產(chǎn)責(zé)任制進(jìn)行改良，進(jìn)一步規(guī)范特種作業(yè)許可證管理，解決“三違”問題。針對事故必須嚴(yán)格按流程處理，對責(zé)任人要追究事故責(zé)任，并且要嚴(yán)肅追究各個環(huán)節(jié)、相關(guān)崗位的責(zé)任。

3.3 科學(xué)設(shè)計安全生產(chǎn)規(guī)劃，加強安全監(jiān)管

在采礦工作開始前，采礦企業(yè)應(yīng)全面勘查采礦現(xiàn)場的相關(guān)地理環(huán)境，圍繞勘查數(shù)據(jù)進(jìn)行論證分析，制作相應(yīng)的規(guī)劃操作，并探討可能出現(xiàn)的災(zāi)害類型與防范方案。同時，要特別重視采空區(qū)，防止發(fā)生積水。在采礦施工中要遵循科學(xué)生產(chǎn)的原則，重視井下作業(yè)的安全管理，在此基礎(chǔ)上提高采礦效率。另外，采礦作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境非常復(fù)雜，如何有效確保工作人員的人身安全是采礦企業(yè)必須始終關(guān)注的一個重點課題。為此，必須重視安全監(jiān)管工作，采用不定期與定期抽查相結(jié)合的方式對采礦作業(yè)進(jìn)行安全檢查，確保及時排除存在的安全問題。檢查內(nèi)容包括五點：第一，檢查對企業(yè)規(guī)章制度與安全管理制度的落實情況。第二，檢查對上級部門所要求的安全生產(chǎn)規(guī)定與方針政策的執(zhí)行情況。第三，對采礦設(shè)備工具、相關(guān)防護(hù)用品與設(shè)施進(jìn)行檢查，評定是否符合企業(yè)安全技術(shù)管理規(guī)定。第四，對現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的安全性進(jìn)行評估。第五，檢查對相關(guān)自然災(zāi)害的防護(hù)措施是否到位。只有做好上述工作，才能確保采礦施工的順利進(jìn)行。

3.4 重視作業(yè)區(qū)的通風(fēng)管理

在采礦施工的過程中要尤為重視井下施工作業(yè)的安全管理。其中，加強礦井通風(fēng)管理是非常關(guān)鍵的。在采礦生產(chǎn)中必須確保通風(fēng)系統(tǒng)處于最佳的工作狀態(tài)，方能避免井下可能發(fā)生的安全事故[6]。同時，在建立完善的礦井通風(fēng)管理規(guī)章制度之后，需在企業(yè)內(nèi)部大力宣傳，讓管理層與普通員工都了解通風(fēng)的重要性與相關(guān)常識。這也能在很大程度上確保井下安全生產(chǎn)作業(yè)。在采礦實踐中，一般需由相關(guān)人員考量分析作業(yè)區(qū)情況，再針對作業(yè)區(qū)的情況制定針對性的通風(fēng)管理制度。此外，采礦企業(yè)可多引進(jìn)一些先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)與安全技術(shù)，最大限度減少安全事故的發(fā)生風(fēng)險。

3.5 加強員工安全教育培訓(xùn)

采礦企業(yè)要重視員工的安全教育培訓(xùn)工作，充分認(rèn)識到這是提高全體人員安全生產(chǎn)意識的有效途徑。針對不同部門、不同崗位的人員實施相應(yīng)的安全教育，確保全員參與，逐步提高全員的安全生產(chǎn)觀念。其中，可組織員工觀看過往礦難事故，分析案例原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，并讓員工學(xué)習(xí)事故逃生技能，可經(jīng)常組織一些求生演練，培養(yǎng)員工的安全應(yīng)急處置能力與逃生能力。同時，將安全教育培訓(xùn)的形式進(jìn)行創(chuàng)新，注意貼近采礦作業(yè)一線，運用員工喜歡的形式開展宣教，提高教育的有效性[7]。比如，通過微信、微博等網(wǎng)絡(luò)信息平臺開設(shè)安全生產(chǎn)教育平臺，不僅可以發(fā)布安全教育知識，也可供員工交流溝通，在潛移默化中提高其安全生產(chǎn)意識。

總之，采礦工程是一項復(fù)雜、專業(yè)的工作，對國民經(jīng)濟發(fā)展有著重要的意義。采礦企業(yè)不僅要重視采礦技術(shù)的應(yīng)用與研究，更需要提高對施工安全管理的重視度。通過結(jié)合采礦工程特點與企業(yè)自身實際，選用合適的采礦技術(shù)，并配套健全的施工安全管理制度，從而確保自身施工安全管理水平的提升，最大限度防范采礦安全事故的發(fā)生，保障工人人身安全，推動我國礦產(chǎn)行業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。