探究現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用策略

鞏瑞杰

河鋼集團(tuán)司家營研山鐵礦有限公司 河北唐山 063701

根據(jù)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀分析，目前為止還存在著很多不足之處，其中最為明顯的就是采礦工藝技術(shù)上的缺陷，不僅會制約采礦效率，甚至?xí)a(chǎn)生各種安全隱患，如何才能在這一技術(shù)上進(jìn)一步提高和完善，需要相關(guān)技術(shù)人員的深入探究與創(chuàng)新[1]。與此同時，新的采礦工藝出現(xiàn)對采礦工作人員的各方面要求也有所提升，他們不僅要掌握相應(yīng)的理論，更要深入學(xué)習(xí)新的采礦工藝與技術(shù)，以此來推行現(xiàn)代化采礦業(yè)發(fā)展。

1 采礦工藝技術(shù)概述

在工業(yè)化發(fā)展前期，由于無節(jié)制的采集和運(yùn)用，導(dǎo)致礦產(chǎn)資源一度面臨枯竭的局面，而隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會生產(chǎn)對礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加，這要求不斷提高采礦的效率和質(zhì)量，從而更好滿足社會生產(chǎn)的需求。我國傳統(tǒng)的采礦工藝技術(shù)以人工開采為主，這使得在開采的過程中難免造成資源的浪費(fèi)，而且人工開采無法保證開采的效率和質(zhì)量。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，采礦工藝技術(shù)也在積極改進(jìn)和更新，運(yùn)用現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)能有效提高采礦的效率和質(zhì)量，同時能提高采礦的智能化程度。此外，依托現(xiàn)代信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對采礦全工程和系統(tǒng)的監(jiān)督管理，從而有效降低采礦的風(fēng)險。運(yùn)用現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)還能有效減少采礦過程中的勞動力消耗，以此來提高勞動力資源利用的效率和有效性。運(yùn)用現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)可以提高采礦效率和質(zhì)量，也能提高礦產(chǎn)利用率。我國礦產(chǎn)資源的特點(diǎn)在于資源豐富且分布廣泛，礦產(chǎn)資源分布在地表、地底等不同區(qū)域，其中針對地底礦產(chǎn)在進(jìn)行開采的過程中需要建設(shè)礦井和巷道，在傳統(tǒng)采礦工程中需要依托人力來完成這項工作，因此需要用到大量的勞動力，此外在開采的過程中由于工作環(huán)境十分惡劣，無法完全避免安全事故的出現(xiàn)，因此大大提高了采礦過程中的安全隱患。而運(yùn)用現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)能有效提高采礦的機(jī)械化程度，從而有效避免因人力操作而造成的效率低下和浪費(fèi)等問題，同時能有效提高采礦的安全性，保證采礦工作順利推進(jìn)。

2 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用策略

2.1 矸石處理技術(shù)

在對礦山進(jìn)行開采的過程中，會有大量的矸石排出。矸石本身具有可燃性，排放出來的矸石不僅會造成地表環(huán)境的污染，在溫濕度達(dá)到一定條件下還會自燃，此時，會產(chǎn)生大量有毒有害的氣體，對大氣環(huán)境造成污染?；趯@些問題的分析和研究，如果不能對矸石排除問題進(jìn)行有效地妥善處理，將會產(chǎn)生大量廢棄物，不利于環(huán)境保護(hù)工作。傳統(tǒng)采煤技術(shù)較為粗放，矸石問題也沒有得到根治。引用綠色開采理念后，對矸石問題主要的處理方式主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①覆蓋方法。顧名思義，也就是用開采現(xiàn)場的無害物品對已經(jīng)排放出來的矸石進(jìn)行全面覆蓋工作，降低矸石影響范圍，此方法簡單靈活，且成本低廉。②化學(xué)分解法。通過對矸石化學(xué)成分的分解和研究，合理選擇化學(xué)試劑完成對其自身的分解和處理，并提煉出有用的物質(zhì)進(jìn)行二次回收利用，如此，不僅能夠有效降低污染，還可以提升矸石自身的使用價值。③綜合利用方法。因?yàn)橥瓿蓪肥木C合處理之后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會發(fā)生相應(yīng)的變化，其本身帶有的物理和化學(xué)屬性得到有效轉(zhuǎn)化，可以應(yīng)用于建筑工程施工，作為原材料得到有效利用，在實(shí)現(xiàn)矸石自身價值的同時，有效節(jié)約建筑材料本身用量，避免造成資源浪費(fèi)現(xiàn)象[2]。

2.2 爆破法

現(xiàn)階段國內(nèi)的礦產(chǎn)開采爆破法是最為常用的一種技術(shù)工藝，操作的時候危險系數(shù)很高，如果有哪一方面出現(xiàn)疏忽就有可能造成大量經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)霈F(xiàn)人員傷亡，這樣一來就阻礙了采礦行業(yè)發(fā)展：因此無論是國內(nèi)還是國外都提出了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化操作方式。第一是光學(xué)引爆法，就是運(yùn)用機(jī)械設(shè)備所發(fā)出的激光把礦產(chǎn)中的礦石引爆，這種方式不會受到周圍聲音和電磁波影響，激光也能重復(fù)地進(jìn)行使用，既節(jié)能又環(huán)保。第二是離子爆破法，它也會借助于相關(guān)的設(shè)施設(shè)備引爆，但卻是電力爆破，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。在過去的礦產(chǎn)企業(yè)爆破當(dāng)中一般都是火藥方式，火藥爆破雖然簡單，但危險系數(shù)高并在爆破后會產(chǎn)生很多污染物，無法實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保健康可持續(xù)發(fā)展，一般不予推廣。離子爆破法它的特點(diǎn)就是綠色無污染，在各種環(huán)境下進(jìn)行采礦作業(yè)都能保持高效率和低污染，是符合未來采礦行業(yè)發(fā)展需求的。

2.3 充填采礦工藝技術(shù)

作為一種新興的采礦工藝，充填采礦工藝技術(shù)的最主要應(yīng)用價值就是人工防護(hù)采空區(qū)。眾所周知，煤炭資源的開采深度與開采安全性和開采效率成反比，也就是深度越大、安全系數(shù)和開采效率就越低。為了最大程度地保證安全開采，在開采過程中就必須對采空區(qū)進(jìn)行回填，充填采礦工藝技術(shù)在應(yīng)用過程中可以有效避免地表巖層塌陷，能夠利用支架和充填材料對地壓進(jìn)行科學(xué)掌控，能夠最大程度地降低周圍的巖石崩落和地表沉陷[3]。在應(yīng)用過程中技術(shù)人員要對地壓信息、圍巖的安全系數(shù)和坍塌可能性進(jìn)行全面掌握，確保充填采礦工藝技術(shù)能夠發(fā)揮出最大價值。隨著礦井的不斷深入，采空區(qū)的面積會持續(xù)增大，為了最大程度地保證作業(yè)安全，那么技術(shù)人員就需要提前規(guī)劃好回填方案，避免因回填不及時而導(dǎo)致的地表塌陷。但是在回填作業(yè)時也會遇到一些難題：第一，回填作業(yè)具有很大的施工難度，不僅需要面臨著復(fù)雜的施工環(huán)境，而且只有當(dāng)某一區(qū)域徹底回填完成后才能進(jìn)行下一次同區(qū)域的回填作業(yè)，回填速度較慢。第二，在回填作業(yè)中需要大量的回填材料，這些回填材料會增大煤礦企業(yè)的成本支出，會為煤礦企業(yè)的運(yùn)營發(fā)展帶來一些不利影響。這就需要技術(shù)人員必須對充填采礦工藝技術(shù)進(jìn)行深入分析，能夠研究出可替代性更高的回填材料、優(yōu)化回填流程，最大程度降低回填成本、提高回填效率。

2.4 崩落采礦工藝

崩落采礦工藝運(yùn)用的主要對象為礦洞中的圍巖，運(yùn)用崩落采礦工藝能有效消除采礦過程中存在的風(fēng)險，從而提高采礦的安全性和穩(wěn)定性。在這個過程中可以將崩落采礦工藝分為兩大部分：底柱分段崩落攻擊和無底柱分段崩落工藝。在運(yùn)用底柱分段崩落攻擊技術(shù)的過程中要注重明確橫端面的尺寸以及底柱高度等需要，在此基礎(chǔ)上制定合理科學(xué)的設(shè)計方案。在設(shè)計底柱高度的過程中需要在明確礦石穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上開展相應(yīng)的設(shè)計工作。如果需要采用漏斗底的結(jié)構(gòu)，需要保證分段底柱的高度保持在5-7m之間。

2.5 巖體加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

由于外界氣候因素和技術(shù)設(shè)備型號以及地質(zhì)條件等多方面的干擾，都會對采礦區(qū)巖體的穩(wěn)定性帶來一定的不利影響，為了有效解決這一問題，工作人員則應(yīng)該借助錨索工具對危險地段實(shí)施加固處理，比如說圍巖和頂板，還有溜井等，這也就是我們所說的巖體加固技術(shù)。針對巖體蠕變曲線，采取合理措施。在展開具體的開采工作時，一般情況下在運(yùn)用巖體加固技術(shù)時都會結(jié)合充填工藝以及空場工藝，以此來夯實(shí)采礦工程施工的安全性和穩(wěn)定性。針對巖體加固工藝的實(shí)際應(yīng)用主要體現(xiàn)在注漿法和支護(hù)法兩方面，這二者對破碎巖體和流砂巖體的加固效果尤為顯著。

2.6 連續(xù)開采工藝

連續(xù)開采工藝也是采礦工程中較為常見的一種施工技術(shù)，該項技術(shù)在應(yīng)用過程中較為繁雜，所需要的應(yīng)用到的儀器設(shè)備較多，基本上每個環(huán)節(jié)都會用到不同種類的設(shè)備，對于儀器管理人員而言，會增加一定的工作量。比如，在開展爆破、開采等工作的過程中，就需要用到連續(xù)煤炭開采機(jī)進(jìn)行工作，確保工作能夠高效地完成，至于運(yùn)輸過程，也需要用到專業(yè)的器械，杜絕煤炭出現(xiàn)浪費(fèi)以及損壞等現(xiàn)象，該項技術(shù)在一定程度上與綜合機(jī)械化工藝存在相似點(diǎn)，但是，相較于綜合機(jī)械化，連續(xù)開采技術(shù)的性價比更高，不僅在使用過程中的成本較小，而且能夠快速適應(yīng)周圍環(huán)境，不會被環(huán)境而制約，但是有利有弊，弊端就是該項技術(shù)的利用會對煤炭資源造成一定浪費(fèi)，不僅會降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還會造成一定程度上的能源損耗，所以在使用過程中也要注意這些問題，在確定礦井環(huán)境后選擇出最合適的采礦工藝[4]。

2.7 機(jī)械化采礦工藝技術(shù)

機(jī)械化采礦工藝技術(shù)大多應(yīng)用在煤礦資源分布深度較大的區(qū)域，一些煤炭資源埋藏在地表深處，所以在開采過程中就必須利用機(jī)械剝離巖層和土層，才能實(shí)現(xiàn)對煤炭資源的高效開采。與露天采礦工藝技術(shù)相比，雖然地下采礦的開采成本較高，但是不會對周邊的巖層和土層帶來大范圍的污染，能夠在很大程度上保護(hù)開采區(qū)域的生態(tài)環(huán)境不被破壞。在煤礦的開采過程中，技術(shù)人員需要使用一定的探測手段來確定煤層位置，然后對煤層的分布情況進(jìn)行全面分析，同時綜合比較多種采礦工藝，確定出最優(yōu)的開采方案。為了實(shí)現(xiàn)對地下煤礦資源的充分開采，在開采過程中需要挖掘巷道，確保煤炭資源的順利開采和運(yùn)輸，常見的地下采礦工藝技術(shù)有以下幾種：第一，硬頂版開采技術(shù)。在應(yīng)用硬頂版開采技術(shù)之前，技術(shù)人員一定要對煤層的壓力和埋藏深度進(jìn)行深入分析，并獲得詳細(xì)的數(shù)據(jù)報告。硬頂版和硬頂煤開采技術(shù)在過應(yīng)用過程中可以在一定程度上保證煤炭開采的實(shí)效性，因此可有效提升頂煤回收的開采效率。第二，深井開采技術(shù)。深井開采的危險性不言而喻，而且深井開采技術(shù)在應(yīng)用過程中也會受到瓦斯、礦井壓力、沖擊壓強(qiáng)的影響，因此具有一定的開采危險性。所以在應(yīng)用技術(shù)之前，技術(shù)人員一定要對煤礦的地質(zhì)資料進(jìn)行全面分析，優(yōu)化設(shè)置巷道分布，注意長距離通風(fēng)措施的完善，做好瓦斯防突處理等，最大程度地避免開采事故的發(fā)生[5]。

3 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的發(fā)展前景

推動現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)發(fā)展，必須要不斷提高其智能化、綠色化程度。現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的完善和發(fā)展，其被廣泛運(yùn)用于社會生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，其中主要包含采礦行業(yè)，現(xiàn)代信息技術(shù)的運(yùn)用能有效提高采礦的智能化水平?，F(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的推廣，無人化作業(yè)逐漸成為了礦區(qū)的發(fā)展方向，這一技術(shù)的運(yùn)用改變了傳統(tǒng)的依靠人力采礦的模式，從而進(jìn)一步提高了采礦的安全性和穩(wěn)定性，同時不斷提高了采礦的效率和質(zhì)量。其次要注重推動采礦工藝技術(shù)的綠色化發(fā)展，這是發(fā)展可持續(xù)性經(jīng)濟(jì)的需求。因此煤礦企業(yè)開展采礦作業(yè)的過程中要注重遵循綠色環(huán)保的發(fā)展理念，開采之前要做好針對采礦區(qū)域水系統(tǒng)、大氣系統(tǒng)和森林系統(tǒng)等的檢測工作，同時要對其做好相應(yīng)的保護(hù)措施，以此來避免在采礦過程中造成嚴(yán)重的污染問題。此外在開采的過程中還要注重遵循凈水開采和三下采煤的原則。

4 結(jié)語

現(xiàn)如今國家高度重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)之間的平衡，煤礦企業(yè)在開采過程中必須選擇更加綠色、節(jié)能、高效的開采工藝，在保證開采安全性的基礎(chǔ)上提高開采效率，創(chuàng)造出更大的社會價值和經(jīng)濟(jì)價值。這也就要求技術(shù)人員必須能夠?qū)﹂_采區(qū)域進(jìn)行全面勘察，結(jié)合煤層地質(zhì)分布情況選擇適合的開采技術(shù)、優(yōu)化開采方案與流程，促進(jìn)我國煤礦開采水平的不斷提高。