礦山地質采礦特征及創(chuàng)新方法研究

許江濤

（山西省煤炭工業(yè)廳資源地質局，山西 太原 030045）

在中國礦產行業(yè)高速發(fā)展的數十年中，如何更高效率、更科學地實施礦山地質采礦工作，也備受社會相關研究群體的關注。在采礦工作實施前，相關開采人員需要對礦山或待開采區(qū)域進行前期的礦山地質勘查，即掌握并了解與礦山地質相關的地質信息，包括礦區(qū)水文信息、礦區(qū)地層數據、礦區(qū)構造信息等[1]。在掌握與礦山地質采礦相關的信息后，需要將獲取的礦區(qū)信息與數據庫內部信息進行對比，掌握地區(qū)礦產資源的賦存情況。在此基礎上，嘗試將礦山地質環(huán)境與地質相關的延伸環(huán)境進行對比，深入地的挖掘礦山地質信息與相關數據?？傊?，正確認知礦山地質結構、總結礦山構造演化規(guī)律、科學地選擇礦山地質采礦方法，屬于開采工作的前期準備工作，也是礦山采礦的必須執(zhí)行工作。截止目前，我國針對礦山地質采礦的相關研究已取得了相對顯著的成果，并在較多著名的造礦帶與產礦區(qū)域內產出了較多的礦產資源。因此，對礦山地質采礦開展深入的研究，不僅對于地質找礦工作存在重大意義，同時對于滿足市場需求而言，也具有直接的推動作用。本文也將在相關研究成果的基礎上，對礦山地質采礦特征及創(chuàng)新方法展開進一步的研究，并希望通過此種方式，實現(xiàn)并做到對礦山結構的深度研究，確保我國礦產行業(yè)在經濟社會的穩(wěn)定發(fā)展[1]。

1 礦山地質采礦特征

1.1 差異性特征

在開展礦山地質采礦工作前，需要相關執(zhí)行單位進行采礦特征的研究?？紤]到礦山開采過程中，地質環(huán)境是不斷發(fā)生變化的（主要受到地質變遷與地殼遷移的影響），因此這一趨勢也屬于在某種程度上加大了采礦工作的實施難度。并且，在開展地質勘查工作時，發(fā)現(xiàn)不同深度的礦產資源的出礦質量也是不同的，因此在針對不同礦區(qū)進行采礦的過程中，需要選擇的開采技術也是不同的。例如，在我國中南部地區(qū)，現(xiàn)存的礦山中含有大量的礦產物質，結合對地區(qū)的地質勘查結果數據，也可以看出地區(qū)內礦產資源的分布相對較廣。倘若針對此部分地區(qū)采用了較不合理的開采方式，不僅會導致采礦成本的提升，同時也會在側面降低了礦產行業(yè)在市場的經濟效益。為此，在針對大型礦區(qū)進行采礦行為時，應當根據礦山地質環(huán)境、地層變化趨勢等，制定科學合理的采礦方案。常規(guī)情況下，具備高質量礦產資源區(qū)域的地質結構較為復雜（包括存在水環(huán)變化特征、地質坍塌現(xiàn)象等）、地質變化呈現(xiàn)一定規(guī)律（地質表面具有顯著的紋路、紋路具有肉眼可見的變化規(guī)律等）?？傊?，不同地區(qū)的礦山地質采礦特征是不同的。

1.2 剝離斜層存在斷層

在賦存礦產資源的礦山地質結構中，大部分區(qū)域內存在低斜角，且地質結構在不斷地變遷與演化過程中極易生成淺層地層結構[2]。以剝離斷層礦山地區(qū)為例，在針對此地區(qū)進行礦山地質勘查工作時發(fā)現(xiàn)，區(qū)域礦產資源賦存超過1000.0km2，核心資源區(qū)域內地質采礦存在水平位移特征，位移距離超過50.0km，貼近地表區(qū)域的地層厚度發(fā)生顯著的斷層變化，斷層深度在2.0km~4.0km。同時，在對礦山地質采礦特征進行深度勘查的過程中發(fā)現(xiàn)，深地表區(qū)域存在沉積層，沉積層與表層之間的交角在15.0°~25.0°之間?？紤]到我國當下地質勘查與開采工作的實施已趨近于地層產狀水平，因此，在勘查工作中，可實現(xiàn)的地質斷層勘查深度應至少大于5.0km[3]。按照中世紀礦山地質標準開采模型而言，地殼在進行水平開采的過程中，是存在某種延伸作用力的，即在主軸存在壓力的前提下，礦山地質采礦的軸截面存在應力場，鉛直現(xiàn)象也發(fā)生在應力場中，在此種條件下，剝離斜層將形成一個正斷層，此時正斷層的高傾斜角度應至少大于60.0°。

除上述提出的礦山地質采礦剝離斜層特征，在對剝離斜層上、下兩層巖石進行形變研究的過程中發(fā)現(xiàn)，不同斷層中存在的形變與質變趨勢是不同的，常規(guī)情況下，斷層是呈現(xiàn)一種過渡趨勢的。上層通常會呈現(xiàn)一種褶皺構造方式，下層為正平面切割方式，且下層斷層面的脆性相比上層相對較大。

2 礦山地質采礦方法創(chuàng)新

2.1 引進信息化技術定位礦山地質采礦標識

為了全面落實對礦山地質的采礦工作，在相關工作中，可采用引進信息化技術的方式，定位礦山地質采礦標識。例如，在此過程中，使用光學定位技術，在礦區(qū)布設監(jiān)控站點、主控站、信息接收站等。其中主控站的作用主要是為了保障對多個站點之間信息的有效傳輸；信息接收站的作用主要是為了落實對指令的接收與注入；監(jiān)控站點的作用主要是為了衛(wèi)星定位軌道相關參數的計算與定位。在完成對區(qū)域站點相關工作的布設后，由監(jiān)控站點發(fā)送礦區(qū)信息定位數據，并同步向衛(wèi)星發(fā)送定位指令。當衛(wèi)星接收端獲取到指令信息后，對指定或圈定的礦區(qū)進行地質掃描，獲取多個維度的礦區(qū)地質概圖。當終端信息接收站完成對概圖的接收后，計算機將結合區(qū)域地質環(huán)境，根據礦山地質采礦特征與水文地質條件，為采礦工作的實施圈定礦區(qū)。礦山地質采礦標識示意圖可用如下圖1表示。

圖1 礦山地質采礦標識定位

如上述圖1所示，A、B、C、D、E、F、G等區(qū)域為地層區(qū)域，結合衛(wèi)星定位可知，此部分地區(qū)的賦存存在斷層，因此可以認為此部分區(qū)域內存在常規(guī)礦物質（包括獨立礦金屬元素或組合礦金屬元素等）。在使用無線電定位技術進行對礦區(qū)深度進行開采與勘查的過程中，發(fā)現(xiàn)H區(qū)域下層存在密集異常現(xiàn)象。因此，可采用遠程探測儀對H中心區(qū)域進行地質的深度勘查，包括獲取地區(qū)礦產資源樣本、空氣樣本等方式，檢測礦區(qū)內是否存在瓦斯氣體存在。倘若獲取的采樣樣本中存在空氣濃度超過0.716kg/m3密度時，則認定采礦區(qū)域內存在瓦斯氣體。針對存在瓦斯氣體的采礦區(qū)域，有關的單位需要在執(zhí)行采礦工作的過程中，佩戴相對應的防毒面具，避免由于瓦斯的滲透性導致相關采礦工程的實施受阻。在此基礎上，對識別到存在瓦斯氣體的周邊礦物質進行勘查，判定其周邊礦物質是否呈現(xiàn)一種游離狀態(tài)或吸附狀態(tài)。在完成對采礦區(qū)域的地質勘查工作后，輸出A、B、C、D、E、F、G等區(qū)域對應的范圍，定位區(qū)域位置，導出位置坐標，以此完成對礦山地質采礦標識的定位。

2.2 聯(lián)系物理手段與化學手段創(chuàng)新采礦流程

在完成對礦山地質采礦標識的識別與定位后，需要聯(lián)系物理手段與化學手段，對采礦流程進行創(chuàng)新。在此過程中，需要在采礦工作前，選擇合理的礦產資源勘查軟件。獲取采礦區(qū)域數據層信息，并通過多渠道獲取數據層信息，在條件允許的情況下，使用科學合理的手段，將獲取的衛(wèi)星定位信息、地質信息等轉化為地質采礦的圖示。結合獲取的圖像，構建地區(qū)采礦三維地質模型，并建立采礦過程中的直接參數優(yōu)化方法、工藝流程優(yōu)化方案，在完成相關準備工作后，將模擬的數據信息經過一系列的手段，將其轉換為一種可執(zhí)行的采礦操作方案。

在此基礎上，結合采礦三維地質模型中的決策支撐層信息，對整合的信息進行可預見性分析，即明確執(zhí)行不同探礦與采礦行為預計取得的成果。在采礦工作實施的過程中，所執(zhí)行的物理采礦行為包括衛(wèi)星探測直接觀察法（對獲取的衛(wèi)星信息進行直接觀察，以此定位采礦標識）、獲取數據綜合分析法（將多渠道獲取的采礦信息進行綜合分析，以此種方式圈定找礦區(qū)域）、圖像對比法（對比圖像中的異常區(qū)域與常規(guī)區(qū)域，分析異常區(qū)域是否存在礦產資源）。所執(zhí)行的化學采礦行為包括磁場定位法（結合礦區(qū)磁場的異常變化，分析區(qū)域礦產資源賦存情況等）。在進行地區(qū)實際探礦的過程中，可根據地區(qū)礦產資源賦存，選擇合理的采礦手段。此過程中，應注意在完成對礦區(qū)的開采與勘查工作后，應同步進行礦區(qū)地質恢復工作，以此種方式降低礦山開采工程對區(qū)域地質環(huán)境的干擾與影響。綜上所述，通過信息化技術的使用，精準定位礦山地質采礦標識，并聯(lián)系物理手段與化學手段在礦山開采工作中的使用，創(chuàng)新采礦流程，以此完成對礦山地質采礦方法的創(chuàng)新。

3 結語

基于我國礦產行業(yè)的不斷發(fā)展與進步，相關礦山地質采礦與礦產資源開采的研究，成為了有關單位的關注與研究重點。為了進一步實現(xiàn)對高質量礦產資源的產出，本文從差異性特征與剝離斜層存在斷層兩個方面，對礦山地質采礦特征進行分析，并在此基礎上，引進信息化技術定位礦山地質采礦標識、聯(lián)系物理手段與化學手段創(chuàng)新采礦流程，提出礦山地質采礦創(chuàng)新方法?？傊獙崿F(xiàn)對我國礦產資源的高效率產出，可在后期的相關研究中，從現(xiàn)代化層面入手，結合智能化測繪技術與信息化勘查手段等層面實施，定位不同礦區(qū)內賦存的資源類型，并將早期獲取的地質數據以一種統(tǒng)一的格式，進行數據庫統(tǒng)一管理，通過此種方式，保障信息采集的效率，確保通過本文的研究，為我國礦產行業(yè)的可持續(xù)建設與發(fā)展提出指導，實現(xiàn)礦產行業(yè)在經濟市場內經濟效益的穩(wěn)步提升。