現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用分析

李耀東 夏雷 王福岐

摘要：當(dāng)前我國(guó)的采礦業(yè)與歐美其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的采礦工藝設(shè)備相對(duì)落后，對(duì)于礦產(chǎn)資源的利用率及開采率均較低，難以適應(yīng)社會(huì)的實(shí)際需求。因此，提高礦產(chǎn)資源開采率、促進(jìn)采礦工程的現(xiàn)代化進(jìn)程、改善開采環(huán)境對(duì)于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高尤為重要。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化、采礦工藝技術(shù)、采礦工程、應(yīng)用

1采礦工程操作特征

第一，開采困難程度大。因?yàn)椴傻V操作活動(dòng)很多都是在地下開展，因此所出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因素很多，井下操作很難達(dá)到完全機(jī)械化和自動(dòng)化，并且所造成的危險(xiǎn)系數(shù)很高。

第二，礦產(chǎn)資源具有一定的固定性。由于礦產(chǎn)資源在世界上的存在屬于一種固定資源，可再生性非常小，自然環(huán)境中對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行采礦的地點(diǎn)屬于固定，因此，對(duì)礦產(chǎn)資源地址進(jìn)行選擇時(shí)需要嚴(yán)謹(jǐn)。

第三，采礦操作人員的流動(dòng)性比較大，國(guó)內(nèi)很多礦產(chǎn)資源都屬于中小型，因?yàn)槠髽I(yè)生產(chǎn)規(guī)模并不是很大，沒有非常強(qiáng)的生產(chǎn)力，并且礦產(chǎn)資源開采區(qū)域的環(huán)境差，同時(shí)工作人員薪酬也不是很高，導(dǎo)致礦產(chǎn)工作人員流動(dòng)性越來(lái)越大。

2現(xiàn)代化金屬礦山采礦工藝技術(shù)分析

2.1支護(hù)技術(shù)

（1）錨桿頂面支護(hù)技術(shù)。該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是通過(guò)利用錨桿的支撐作用來(lái)對(duì)于礦頂面起到良好的加固作用。在開展錨桿頂面施工技術(shù)時(shí)，需要對(duì)于錨桿的支護(hù)形式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)置，對(duì)于一般的金屬礦，常常使用的方法如下：首先將錨桿的一端放在巖層中，然后為了進(jìn)一步對(duì)于頂面起到固定支護(hù)需要將錨桿的另一端向巖層進(jìn)行插進(jìn)，需要根據(jù)不同的地質(zhì)的特點(diǎn)來(lái)決定插進(jìn)的深度，通過(guò)這種方式能夠顯著增加錨桿的預(yù)應(yīng)力。從而有效增加支護(hù)的安全性和穩(wěn)定性，如果在支護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錨桿的支護(hù)強(qiáng)度不夠，可以對(duì)于錨桿的角度和深度進(jìn)行合理的微調(diào)，從而增加錨桿的支護(hù)，從而更好保障整個(gè)支護(hù)體系的穩(wěn)定性和牢固性。（2）U型可縮性鋼支架支護(hù)技術(shù)。U型可縮性鋼支架支護(hù)技術(shù)與錨桿支護(hù)技術(shù)在井下支護(hù)技術(shù)發(fā)展上被認(rèn)為是兩次重大突破。它具有支撐力大，支護(hù)強(qiáng)度高，可以反復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。因此被廣泛的應(yīng)用于地下礦山巷道支護(hù)，特別是較深的礦井以及松軟巖層的支護(hù)。U型可縮性鋼支架最開始是由德國(guó)引進(jìn)國(guó)內(nèi)的，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，鋼截面的形狀與尺寸取得了不斷的改進(jìn)與優(yōu)化，進(jìn)一步避免了壓力過(guò)大時(shí)，型鋼搭接處由于擠壓產(chǎn)生拉斷破壞的現(xiàn)象。采用此種支護(hù)技術(shù)，鋼材質(zhì)量的要求是非常重要的，例如鋼材在不同受力狀態(tài)時(shí)的整體穩(wěn)定性，還有高壓下的強(qiáng)度和高壓形變延伸率等等。只有這些條件下鋼材質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，U型鋼的特點(diǎn)才能得到充分發(fā)揮。此外，壁后充填也是支護(hù)過(guò)程中非常關(guān)鍵的一道工序，壁后充填的作用主要是用于改善巷道支架的受力狀態(tài)，通過(guò)充填物保證支架可以對(duì)圍巖產(chǎn)生良好的支撐作用，因此，在使用該技術(shù)時(shí)要重視壁后充填。

2.2充填采礦工藝

該工藝對(duì)于圍巖穩(wěn)定性差、開采條件復(fù)雜、涉及到深度開采等問(wèn)題的采礦環(huán)境具備良好的適用價(jià)值，應(yīng)用該工藝可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)地壓的控制、預(yù)防礦井內(nèi)因火災(zāi)，并且為礦柱回采、水下開采作業(yè)創(chuàng)設(shè)便捷條件。通常依據(jù)充填材料、運(yùn)輸形式的差異可將充填采礦工藝分為干式、水力、膠結(jié)充填法三種類型，依據(jù)礦井結(jié)構(gòu)、回采方向的差異可將其劃分為上向分層、下向分層、壁式、削壁、方框支架充填法等不同類型。在采用充填采礦工藝時(shí)，要求采礦作業(yè)人員結(jié)合作業(yè)區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征與實(shí)際情況進(jìn)行支撐技術(shù)的設(shè)計(jì)，保障為回采作業(yè)創(chuàng)設(shè)安全的作業(yè)空間與施工環(huán)境，降低圍巖崩落等事故的風(fēng)險(xiǎn)性。

3礦山現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

3.1空?qǐng)霾傻V工藝技術(shù)的應(yīng)用

這種采礦方法是通過(guò)對(duì)進(jìn)行回采過(guò)程中的采空區(qū)使用暫時(shí)性留存或者永久留存的礦柱，并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)性的支撐加固，使采空區(qū)保持著一種空?qǐng)鰻顟B(tài)的采礦方法?？?qǐng)霾傻V法根據(jù)礦壁和礦塊所存在的實(shí)際結(jié)構(gòu)差異以及相關(guān)回采作業(yè)進(jìn)行時(shí)的特點(diǎn)，又可將其分為全面采礦方法、階段性采礦方法和房柱采礦方法。崩落采礦法：這種采礦方法是通過(guò)采用強(qiáng)制的或自然的方法將圍巖崩落，使采空區(qū)得到填充，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地壓的控制和管理的采礦方法。常在礦體圍巖狀態(tài)較不穩(wěn)定、地表情況可以承受陷落時(shí)采用這種采礦方法，通過(guò)對(duì)礦體中的上下盤巖石、礦體的覆蓋巖層和礦石利用有計(jì)劃、有步驟的方法進(jìn)行崩落，采下礦石則經(jīng)溜井運(yùn)出采場(chǎng)，崩落的廢石則填充采空區(qū)，使采空區(qū)能夠得到填充，對(duì)地壓進(jìn)行有效的控制和管理，對(duì)圍巖進(jìn)行支撐并作為回采的工作平臺(tái)。根據(jù)崩落圍巖方法的不同又可分為單層崩落法、分層崩落法、分段崩落法和階段性崩落法。

3.2充填采礦法

這種采礦方法是在回采工作平臺(tái)進(jìn)行逐步推進(jìn)的過(guò)程中，對(duì)采空區(qū)使用填充料進(jìn)行填充的采礦方法。常在礦石價(jià)值較高、礦石回收率要求較高、填充料獲取較為容易、地表情況不能承受陷落以及礦體的地質(zhì)條件比較復(fù)雜時(shí)采用這種采礦方法，在進(jìn)行回采作業(yè)過(guò)程中，利用填充料和支柱兩者之間的配合使用，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行支撐。

3.3深井開采技術(shù)

該技術(shù)是將原有的立井深度進(jìn)行再次延伸，從而提高底層金屬礦山開采強(qiáng)度，由于金屬礦山資源是一種不可再生資源。傳統(tǒng)的采礦技術(shù)只挖掘淺層地下金屬礦山資源，使得我國(guó)淺層金屬礦山資源日益缺乏，因此，進(jìn)一步開采深部煤炭資源勢(shì)在必行，也是金屬礦山開采行業(yè)發(fā)展的必然要求。通過(guò)深井開采技術(shù)能夠有效提高地下深層金屬礦山資源的開采與利用效率，能夠降低傳統(tǒng)技術(shù)深部作業(yè)帶來(lái)的高成本問(wèn)題，并且深井開采技術(shù)能夠在原有的井巷基礎(chǔ)上進(jìn)行再次開采、施工，能夠極大降低井巷施工的成本，從而保障金屬礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4智能機(jī)器人與數(shù)字化集成技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，如今的智能機(jī)器人、遙感技術(shù)等應(yīng)用愈加廣泛。越來(lái)越多的行業(yè)都已經(jīng)涉及到了智能機(jī)器人與遙感技術(shù)，其中也包括金屬礦山行業(yè)。通過(guò)這兩種新技術(shù)能夠使傳統(tǒng)的采礦工程朝向智能化、機(jī)械化發(fā)展，同時(shí)也提高了金屬礦山工程開采質(zhì)量與效率，大大降低采礦工程的人力消耗，并且通過(guò)機(jī)械采礦能夠保障采礦人員的人身安全。與此同時(shí)，由于我國(guó)在智能機(jī)器人以及遙感技術(shù)并未普及，其造價(jià)也非常昂貴，使得這兩種技術(shù)在金屬礦山行業(yè)的推廣應(yīng)用不盡人意。并且，新技術(shù)、新設(shè)備需要專業(yè)的人才才能夠充分發(fā)揮其效果，這一點(diǎn)也是影響采礦自動(dòng)化發(fā)展的一大因素。但自動(dòng)化生產(chǎn)模式已然成為各行各業(yè)發(fā)展的一大趨勢(shì)，金屬礦山行業(yè)作為能源相關(guān)行業(yè)，實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化也只是時(shí)間問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)：總之，因?yàn)楝F(xiàn)在采礦工藝技術(shù)的這些特征，所以礦產(chǎn)資源開采過(guò)程中需要需要科學(xué)使用，這樣會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)采礦工程產(chǎn)生很大推動(dòng)作用，使工程具有很高的安全性，并且還能將采礦工程的生產(chǎn)和效率不斷提升，更好確保操作期間的質(zhì)量，促進(jìn)國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)的前進(jìn)步伐。除此之外，采購(gòu)工程還要不斷進(jìn)行革新，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，需要不斷對(duì)采礦技術(shù)進(jìn)行科學(xué)創(chuàng)新，從綠色環(huán)保理念著手，大力倡導(dǎo)綠色技術(shù)，企業(yè)發(fā)展期間須不斷引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，這樣更有利于在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中獲得一席之地。

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