深凹露天礦開采技術(shù)淺探

孫廣雨

（內(nèi)蒙古平西白音華煤業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026000）

目前，中國(guó)在大型露天礦，尤其是深凹型露天礦開采方面的成效顯著。國(guó)家在礦山開采深度增加的背景下，始終致力于借助技術(shù)的改良與礦山規(guī)模的擴(kuò)大，不斷優(yōu)化勞動(dòng)生產(chǎn)率，使采礦成本不斷下降。由此可見，深入研究并分析深凹型露天礦開采技術(shù)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。只有結(jié)合深凹型露天礦的實(shí)際開采狀況采取相應(yīng)的開采技術(shù)，才能提高其開采的質(zhì)量與效率，為現(xiàn)代礦業(yè)的全面可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 深凹型露天礦開采存在的問(wèn)題

在煤炭開采由山坡露天礦向深凹型露天礦轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，采場(chǎng)的開采面積明顯減少，增加了開采技術(shù)條件的運(yùn)用難度，直接影響了生產(chǎn)能力的發(fā)揮，且實(shí)際成本明顯增加，對(duì)煤炭企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了不利影響[1]。其中，主要存在如下四個(gè)方面的問(wèn)題。

1.1 開采難度大

現(xiàn)階段，在開采深度增加的條件下，采場(chǎng)能夠使用的作業(yè)空間范圍也隨之縮小，進(jìn)而引發(fā)了諸多困難，集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：開拓運(yùn)輸系統(tǒng)與新水平準(zhǔn)備難度增加；運(yùn)輸距離變長(zhǎng)；重車從下坡運(yùn)行向高上坡運(yùn)行轉(zhuǎn)變，直接降低了運(yùn)輸汽車工作的效率。

正是受上述開采條件改變的影響，煤炭開采作業(yè)效率降低，并引發(fā)一系列嚴(yán)重問(wèn)題。

1.2 露天邊坡高度增加

在持續(xù)開采露天礦的過(guò)程中，采場(chǎng)邊坡也會(huì)不斷提高，也更加陡峭。在這種情況下，邊坡穩(wěn)定性會(huì)降低，進(jìn)而增加坍塌與滑坡等安全隱患的發(fā)生概率，而且邊坡維護(hù)工作會(huì)增加施工作業(yè)人員的操作難度，一定程度上增加了維護(hù)費(fèi)用的支出[2]。另外，在深度增加的情況下，陡峭變坡面會(huì)呈現(xiàn)出凸?fàn)?，?dǎo)致穩(wěn)定性明顯降低。與此同時(shí)，礦坑下方空間會(huì)減小，所能承受破壞能力也明顯下降，進(jìn)而嚴(yán)重威脅礦山企業(yè)人身與設(shè)備的安全性。

1.3 環(huán)境污染加劇

在煤礦開采深度增加的背景下，露天礦的坑內(nèi)空間也會(huì)隨之減小，使得污濁氣體濃度不斷提高，最終導(dǎo)致煤礦開采工作面環(huán)境條件惡化。因內(nèi)部通風(fēng)條件受限，開展施工作業(yè)期間會(huì)形成大量的粉塵，加之汽車尾氣等有害氣體難以有效被排除，對(duì)采坑內(nèi)部工作環(huán)境中塵毒濃度帶來(lái)了一定程度的影響，加劇了空氣污染程度。受上述一系列因素的影響，煤礦開采工作難度加大，嚴(yán)重威脅了人們的身體健康。

1.4 采坑防排水難度增加

在山坡露天礦向深凹型露天礦作業(yè)轉(zhuǎn)化以后，地表水排除問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)。而防排水工作的質(zhì)量會(huì)對(duì)工作整體效率產(chǎn)生直接影響，特別是雨季，防排水的影響程度會(huì)增加，甚至?xí)?dǎo)致停產(chǎn)。

2 解決深凹型露天礦開采問(wèn)題的有效對(duì)策

結(jié)合當(dāng)前深凹型露天礦的開采問(wèn)題，提出如下解決路徑：優(yōu)化聯(lián)合運(yùn)輸工藝水平，提高露天開采臺(tái)階高度；合理選擇邊坡角，優(yōu)化環(huán)境污染；合理采用露天轉(zhuǎn)地下開采方式，控制環(huán)境污染排廢量。

2.1 優(yōu)化聯(lián)合運(yùn)輸工藝水平

當(dāng)前，絕大多數(shù)凹陷型露天礦在選擇鐵路運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候，始終存在線路質(zhì)量偏低等問(wèn)題。鐵路運(yùn)輸線路質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，且大修周期較長(zhǎng)，線路的維護(hù)效果不理想，很容易出現(xiàn)掉道等安全事故。另外，汽車與鐵路的轉(zhuǎn)載效率不高，機(jī)車的調(diào)度相對(duì)落后，存在較長(zhǎng)占線時(shí)間的問(wèn)題。若全部翻修，會(huì)浪費(fèi)大量時(shí)間，甚至?xí)?duì)煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益帶來(lái)直接影響。與此同時(shí)，若優(yōu)化缺乏合理性，則會(huì)使事故發(fā)生率不斷提高。

為了解決運(yùn)輸引發(fā)的問(wèn)題，需要采取以下兩種措施：①應(yīng)適當(dāng)優(yōu)化并改善鐵路聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)。應(yīng)深入研究陡坡鐵路的運(yùn)輸問(wèn)題，同時(shí)考慮鐵路開發(fā)系統(tǒng)形式的轉(zhuǎn)變，盡量確定與鐵路、汽車相適應(yīng)的轉(zhuǎn)載形式，使汽車額定牽引指數(shù)不斷提高，使鐵路運(yùn)輸管理內(nèi)容不斷優(yōu)化，解決存在的問(wèn)題，進(jìn)一步提高運(yùn)輸工作的質(zhì)量[3]。②系統(tǒng)分析深凹型露天礦分期過(guò)渡的內(nèi)容。研究的重點(diǎn)是分期開采程序與采剝工藝適應(yīng)性，使得剝離洪峰有所延緩并減小剝采比。除此之外，還要解決擴(kuò)幫期穿孔爆破與運(yùn)輸安全水平等問(wèn)題。

2.2 提高露天開采臺(tái)階高度

在臺(tái)階高度不斷提高的情況下，可帶來(lái)以下幾方面便利：穿爆技術(shù)與運(yùn)輸技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可不斷完善；采礦場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)輸工程壓力會(huì)不斷下降；基于大范圍調(diào)整狀態(tài)對(duì)采剝量加以改變，使得邊坡角隨之提升，強(qiáng)化礦巖剝離量的合理性。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過(guò)程中，很多礦產(chǎn)業(yè)所面臨的挖掘斗容陵、鉆孔直徑增加與汽車噸位等問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)。若未結(jié)合實(shí)際情況對(duì)臺(tái)階高度做出調(diào)整，就會(huì)影響工作的合理性，使得工作人員負(fù)擔(dān)加重，難以更好地發(fā)揮設(shè)備功能。

為此，要想對(duì)以上情況加以改善，就必須將研究重點(diǎn)集中在以下兩方面：①結(jié)合實(shí)際狀況對(duì)臺(tái)階高度作出調(diào)整。在實(shí)踐分析與研究的基礎(chǔ)上，參考現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，對(duì)臺(tái)階高度進(jìn)行調(diào)整，可充分提升煤礦生產(chǎn)效率，并了解其與設(shè)備功能、最終邊坡角與剝離制度等存在的聯(lián)系，以保證礦業(yè)開采的經(jīng)濟(jì)性與合理性[4]。②對(duì)高臺(tái)階穿爆技術(shù)加以改善。針對(duì)此問(wèn)題，需使用適當(dāng)?shù)母吲_(tái)階作業(yè)鉆機(jī)，同時(shí)對(duì)爆破技術(shù)參數(shù)做出調(diào)整，并結(jié)合實(shí)際情況選擇爆破的方法，設(shè)置微差間隔時(shí)間，并對(duì)爆破塊度等加以掌握，進(jìn)而有效提高工作安全水平，確保工作人員的工作環(huán)境具有較高的安全系數(shù)。

2.3 合理選擇邊坡角

要想全面提高深凹型露天礦陡邊坡穩(wěn)定水平，需在生產(chǎn)狀況理想的情況下，對(duì)邊坡角做出相應(yīng)調(diào)整，盡量在少剝離的基礎(chǔ)上盡可能多采礦，并延長(zhǎng)煤礦壽命。為此，在實(shí)踐過(guò)程中應(yīng)做到以下兩點(diǎn)：①綜合治理陡邊坡。應(yīng)根據(jù)煤礦地質(zhì)的具體變化，選擇使用排水疏干與爆破減震效應(yīng)，借助現(xiàn)代化手段處理滑體，以促進(jìn)生產(chǎn)工作安全且有效地開展。②嚴(yán)格管理邊坡巖體。結(jié)合巖體結(jié)構(gòu)的差異，對(duì)影響邊坡受力變形的因素展開深入研究與分析，明確此問(wèn)題和不同結(jié)構(gòu)之間是否存在關(guān)聯(lián)。與此同時(shí)，還要對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的改變狀況加以關(guān)注，使得邊坡巖體管理力度不斷提高。

2.4 優(yōu)化環(huán)境污染

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大部分深凹型露天礦通風(fēng)條件并不理想，所以要采取以下措施加以改善：①統(tǒng)一化治理生產(chǎn)粉塵。露天礦作業(yè)可形成粉塵，需使用旋風(fēng)式除塵、布袋式除塵與濕式除塵等形式展開統(tǒng)一性管理，并且選擇粉塵密度相對(duì)較大的場(chǎng)地將綠色植物種植其中，以達(dá)到環(huán)境優(yōu)化的目的[5]。②通風(fēng)條件的改進(jìn)。要結(jié)合礦山條件差異通風(fēng)，可借助排水隧道，將新鮮空氣注入坑底，使作業(yè)場(chǎng)地氣溫得以改善，為相關(guān)工作人員提供良好的工作環(huán)境。

2.5 合理采用露天轉(zhuǎn)地下開采方式

在露天礦開采向地下開采轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，較之于單一露天開采或地下開采存在明顯差異。針對(duì)此情況，需在后期對(duì)露天轉(zhuǎn)地下開采過(guò)渡方法展開深入研究并加以解決。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)探討回采順序以及邊坡礦回采的問(wèn)題，另外還有露天礦邊坡的防護(hù)，準(zhǔn)確確定露天坑底與附近境界頂柱的厚度，確定緩沖墊層形式和具體厚度，也需要解決井下通風(fēng)、排水以及防洪等問(wèn)題，進(jìn)而將新型開采方式的價(jià)值與作用充分體現(xiàn)出來(lái)。

2.6 控制環(huán)境污染排廢量

將減少巖石排棄量作為加陡最終邊坡的主要方式。一般情況下，露天礦的最終邊幫并不是自然產(chǎn)物，也不屬于非人造建筑，而其穩(wěn)定程度在受到地質(zhì)環(huán)境等自然因素影響的同時(shí)，還會(huì)受到施工方法與邊坡形成過(guò)程的影響。陡幫開采工藝的運(yùn)用，能使形成最終邊幫時(shí)間有所推遲。在研究邊坡穩(wěn)定性時(shí)，工程加固要提供可靠性較高的資料以及充足時(shí)間，并且與預(yù)裂爆破和邊坡結(jié)構(gòu)相互結(jié)合，進(jìn)而使得最終的邊坡角不斷擴(kuò)大。

要想使排廢量降低，最關(guān)鍵的是對(duì)開采境界的設(shè)計(jì)方法加以優(yōu)化。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)露天境界設(shè)計(jì)均根據(jù)開采工藝的具體要求，對(duì)采場(chǎng)底部周界加以確定，并且將所選邊坡角作為最終境界。在這種情況下，并未深入研究露天采場(chǎng)的底部結(jié)構(gòu)，甚至未將底部礦量進(jìn)行最大剝采比研究。為此，將底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剝巖量適當(dāng)減少具有一定的可行性，但需將底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和邊坡穩(wěn)定性的研究、底部開采工藝有效結(jié)合。

3 結(jié)束語(yǔ)

新時(shí)期背景下，煤炭行業(yè)的發(fā)展會(huì)面臨更為嚴(yán)峻的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。但科學(xué)技術(shù)水平的提升與發(fā)展取得了良好成果，為從根本上對(duì)深凹型露天礦的開采問(wèn)題加以解決提供了必要條件，必須積極探索最佳方式與方法，以不斷提高生產(chǎn)工作的質(zhì)量與效率，為工作人員提供良好作業(yè)條件，進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代采礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。