礦山工程地質(zhì)勘查方法和采礦技術要點分析

王 燕

（河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊，河北 宣化 075100）

我國作為礦產(chǎn)資源最為豐富的國家之一，有著非常深遠的采礦歷史，但回看礦產(chǎn)資源開發(fā)的歷史進程，不難發(fā)現(xiàn)礦山的開采利用產(chǎn)生了不可逆轉的環(huán)境破壞。由于礦山開采導致的地質(zhì)問題已經(jīng)成為目前國民經(jīng)濟發(fā)展的制約因素，因此需要對礦山工程進行合理的地質(zhì)勘察，選取正確開采技術完成資源的利用。礦山開采的前期工作包含了地質(zhì)勘察與采礦技術的準備，對礦區(qū)工程的地質(zhì)勘察能夠簡單明了的觀測該區(qū)域內(nèi)部的地質(zhì)條件，為綜合利用礦山資源開發(fā)進行有效地評估。隨著社會對能源資源的需求增加，礦山開采行業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機遇，礦山采礦工程的研究工作就是為了更高效的完成礦山開采工作。礦山工程的地質(zhì)勘察分為幾個階段，早期的工作均以礦床勘探為中心，把地質(zhì)勘察安置在找礦的過程中，并不能對礦區(qū)的地質(zhì)水文進行全面的描述，無法掌握采礦工作的地質(zhì)客觀變化規(guī)律。隨著現(xiàn)代科學技術手段的發(fā)展，綜合地運用多種測試手段對礦山的壓力以及地下水進行測試，可以完成實際礦山地質(zhì)勘探的全貌，按照預測分析為主的找礦理念，在大量的現(xiàn)場勘察調(diào)研中對礦區(qū)的開采工程地質(zhì)條件影響因素進行分析，確定好相對穩(wěn)定的巖層開采范圍，可以為后續(xù)礦山的開發(fā)提供系統(tǒng)化的地質(zhì)理論依據(jù)[1]。本文在收集前人的研究成果基礎上進行礦山工程地質(zhì)的勘察方法和采礦技術要點分析，為我國礦山產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供科學的理論依據(jù)。

1 礦山工程地質(zhì)勘查方法

1.1 水文地質(zhì)鉆探

在進行礦山工程開采前要對所屬的地質(zhì)水文進行有效勘察，如何在較低成本中選取高效的勘察方法是每個礦山企業(yè)迫切需要解決的問題。礦山的工程地質(zhì)勘察能夠為后續(xù)的開采工作提供強有力的數(shù)據(jù)支持，在對礦區(qū)的水文地質(zhì)勘查中，能夠及時找出開采的受力點和設定后續(xù)開采深度。其中水文地質(zhì)鉆探方法是目前較為可靠和主要方法。具體勘探手法為地質(zhì)鉆孔水文地質(zhì)孔：試驗孔的設定可以用于初步了解該區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)情況，根據(jù)抽水試驗對劃定區(qū)域內(nèi)的地下水資源進行排查，及時記錄水源飽和程度與含水層深度。開采孔是為后續(xù)在采礦工作中完成地下水位的沉降以及水量排放設置，用來解決礦區(qū)多余的地下水儲備問題[2]。勘探孔是其中最主要的布置，在完成地質(zhì)測量工作后，根據(jù)水文特征對能夠鉆取的巖心進行標定，并以此為依據(jù)劃定觀測孔位。在后期抽水試驗過程中只需要根據(jù)測孔的水位變化，完成指定層段地下水的長期動態(tài)觀測工作，以及掉落巖石的取樣研究。該方法能夠直接對地質(zhì)的含水層進行揭露，并同步進行地質(zhì)取樣和試驗的過程。在不同類型的水文地質(zhì)條件下，相應組織不同的水文地質(zhì)鉆探的工作量，在人員配備足夠的前提下保證一次性獲取所有可靠的水文地質(zhì)資料。

1.2 涌水量測量

礦山開采中主要的安全隱患即為不定時的地下水上涌現(xiàn)象，因此提出涌水量的測量方法。在單位時間內(nèi)完成礦山開采工作中水量測量，能夠得出某一段時間內(nèi)的礦井流入水量，可以確定礦山的水文地質(zhì)是否存在難以克服的開采指標。將涌水量作為礦山防水方案制定的主要依據(jù)，可以按照水量的大小安排排水設備的放置位置以及啟動時間，一般涌水量測量的記錄包含五個重要因素，每個因素都關乎最終完成測量準確程度，對礦山開采的安全程度有著重要關聯(lián)作用。通過對不同礦山類型在不同高度下的水流量統(tǒng)計標準，可以采用數(shù)學預測模型完成測量結果的統(tǒng)計，根據(jù)某礦山測量的水量結果進行分析，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同高度下常規(guī)水流量大小

根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知在涌水量測量時，會產(chǎn)生最大和最小流量，按照兩個極值對應的時段可以進行已經(jīng)開采坑位面積的劃分，在坑位水位下降時預測整個時間段內(nèi)的開采涌水量。一般情況下，生產(chǎn)礦井的涌水量會伴隨開采面積的增加而減少，但在開采深度達到一定程度時水位的下降速度與涌水量之間可以形成正比關系，單位時間內(nèi)的涌水量測量受不同因素影響會產(chǎn)生不一樣的測量結果。

2 采礦技術要點分析

2.1 礦山內(nèi)部安全支護應用

隨著礦山開采深度的增加，礦采開采的難度越來越大，工作人員面臨的安全隱患問題越來越嚴重，因此需要對深部礦井開采安置安全支護裝置。在較為復雜的礦山深部環(huán)境中，要放置內(nèi)部安全支護工具要對采礦設備的占有位置進行劃分，在什么角度放置機組支護裝備最為合理必須有嚴格的要求[3]。

支護的應用不僅能夠對礦產(chǎn)資源的開采起到擴充作用，也能在一定范圍內(nèi)減少人員和財產(chǎn)的損失，常用的支護安裝過程可如圖1所示。

圖1 安全支護安裝過程

如圖所示，現(xiàn)階段在礦井內(nèi)部放置支護裝備，采用的是錨桿析架技術。該技術在投入使用過程中能都通過高力度的抓拉方式將采礦設備牢牢鎖定在礦山巖層中，并且在實施過程中能夠利用折干的伸縮配置，通過上下張開和閉合過程進行采礦位置的變換標定。錨桿析架的杠桿是最高強度的漲殼式制作，在其內(nèi)部存在擰扣端，能夠在采礦人員踩空或者移動過程中將工作人員實行嚴密的扣合，避免礦井內(nèi)部安全事故的發(fā)生。

2.2 底部填充技術

礦山開采后造成的深度坑體會導致地面塌陷和沉積等地質(zhì)問題，因此在完成開采工作后需要對礦坑底部進行填充。在一定比例下直接采用礦山附近的矸石和粉末粉煤進行高壓灌注，減少物資的損耗，具體填充技術為膏體填充。首先要拆除液壓支架中的掩護斜梁，采用水平短梁代替斜梁裝置達到擴大填坑面積目的，選取填充固體材料時不可將其直接灌入礦坑內(nèi)，要從已經(jīng)固化好的工藝入手，進行對填充空間預先分配。其次是在輸送配比好的固體充填物時候使用分帶式輸送機，將填充的固體材料輸送到充填機的掩護短梁下完成刮板式填充過程，可以保證采空區(qū)下所有充填的固體能夠實現(xiàn)不間斷輸送的狀態(tài)。最后在固體充填收尾階段中，需要將自重作用下的剩余材料落入至掩護機的短梁掩護空間，經(jīng)過壓實機壓力和重力雙層作用將材料制備成，具有強力密實封層頂板，從而為礦山開采工作完成最終收尾。

3 結語

本文從礦山工程地質(zhì)的勘察入手，分析現(xiàn)階段較為常用的地質(zhì)勘察方法，從中挑選兩個較為典型的方法進行研究。根據(jù)采礦工作的難易程度對采礦技術的要點進行分析，找出在礦山內(nèi)部安置支護架的作用，并對底部回填工作進行多角度分析。

在研究過程中可以看出礦山的開采技術極大程度地影響了礦山開采的質(zhì)量，前期高標準的地質(zhì)勘察工作對后續(xù)的開采起著較為重要的奠基作用。但由于本人時間有限，在研究過程中不能對所有的勘察手段進行分析，只能挑選出自認為簡單利于投入使用的方式展開調(diào)研，所得結論有一定主觀性。后續(xù)研究過程中會綜合考慮現(xiàn)下礦山開采的實際進度，多方面考量勘察方法與開采技術的交叉作用點，綜合進行論述，為我國礦業(yè)發(fā)展提供強有力支持。