地下金屬礦高效開采及安全性研究

◎黃濤

現(xiàn)階段，隨著地下金屬礦高效開采技術(shù)的不斷發(fā)展，為了進(jìn)一步提高開采安全，需要根據(jù)有效的技術(shù)運用，全面提高管理能力，加強工作人員安全意識，提高生產(chǎn)安全管理水平。不斷構(gòu)建更加完善的開采體系，保證安全開采，為地下金屬礦高效開采提供良好保障。通過具體分析，總結(jié)了地下金屬礦開采特點，研究了常見的安全問題與應(yīng)對措施。

一、地下金屬礦的開采特點

對于礦產(chǎn)資源而言，本質(zhì)上是自然資源，也是人們生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。而開采區(qū)的地理位置，對于開采金屬礦也有重要性的作用。第一，礦產(chǎn)資源成礦條件不確定，地下金屬礦是因質(zhì)演變形成的，加上形成無法確定促使金屬礦開采需要做大量的地質(zhì)勘查。所以要深入研究開采工作，找到同地質(zhì)環(huán)境，技術(shù)能夠進(jìn)行結(jié)合的有效開采方法。第二，地層中礦產(chǎn)資源不是全部露在表層上，開采的時候針對沒有露出來的盲礦體要特別加強注意，因為開采過程中存在危險性和隱蔽性的特點。第三，關(guān)于礦產(chǎn)資源的分布情況，整體上會受到人為因素的不良影響，而礦產(chǎn)資源在全球范圍具有普遍性的特征，所以區(qū)域上比較特殊。第四，地質(zhì)環(huán)境會影響到礦產(chǎn)資源的形成，而地下金屬礦資源的產(chǎn)源是由多個等級構(gòu)成，包括礦帶，礦床、礦體等。所以在實際開采的過程中要不斷研究礦產(chǎn)的耦合性。

二、地下金屬礦高效開采常見的安全問題

我國礦產(chǎn)資源具有富礦少、貧礦多、大礦少、小礦多的特點。近代以來，我國金屬礦山開采技術(shù)長期處于落后狀態(tài)。它基本上依靠人工操作，這使得礦產(chǎn)資源的浪費極其嚴(yán)重。改革開放以來，金屬礦山的開采強度有了很大提高，開采技術(shù)不斷提高?，F(xiàn)階段，我國一些礦山的采礦技術(shù)實現(xiàn)了連續(xù)或半連續(xù)，采礦設(shè)備實現(xiàn)了大型化、自動化和智能化，金屬礦山的采礦技術(shù)得到了加強，有效地提高了我國金屬資源的產(chǎn)量。未來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，采礦技術(shù)將朝著設(shè)備更可靠、生產(chǎn)率更高、采礦系統(tǒng)更完善、生產(chǎn)更安全、礦產(chǎn)資源開采更注重生態(tài)環(huán)境和諧的方向發(fā)展。

有色金屬采礦在社會生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，有著積極作用和重要意義，讓工業(yè)原料的充足穩(wěn)定供應(yīng)得以實現(xiàn)。為讓國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)節(jié)能滿足有色金屬消費需要，采礦企業(yè)應(yīng)該在資源投入上不斷加大，從而在有色金屬采礦規(guī)模上擴(kuò)大，切實提高整體開采數(shù)量。有色金屬采礦工程施工安全問題的形成是多個方面，因采取區(qū)域特殊性地質(zhì)環(huán)境和有色金屬開采技術(shù)的不足，讓有色金屬采礦工程施工存在安全問題。當(dāng)前常見的施工問題主要包括瓦斯爆炸，礦井坍塌、礦區(qū)火災(zāi)等，不利于有色金屬開采作業(yè)的正常運行。在安全生產(chǎn)意識的提高下，多數(shù)有色金屬開采企業(yè)已經(jīng)開始調(diào)整開采方式，以及工程的具體施工方案，從而轉(zhuǎn)變開采的基本流程，也讓安全問題的出現(xiàn)得到了避免。但在多種因素的影響下，仍然有少數(shù)有色金屬開采企業(yè)，在以往開采觀念的制約下對工程施工的具體環(huán)節(jié)安全技術(shù)管理的重要性有所忽略，在應(yīng)用工程施工技術(shù)管理上存在不足，無法讓有色金屬采礦工程環(huán)節(jié)的安全隱患得以發(fā)現(xiàn)，給安全事故的發(fā)生帶來機會，影響著企業(yè)和社會的各個層面發(fā)展。對此，基于采礦企業(yè)和有關(guān)部門應(yīng)該提高自身的認(rèn)識，確定安全問題的基本類型，為安全防治提供有力的條件。

三、地下金屬礦開采方法和工藝技術(shù)

1.空場采礦技術(shù)。

（1）連續(xù)化開采技術(shù)。

地下金屬礦藏可以使用連續(xù)開采技術(shù)，比如連續(xù)回采礦房，連續(xù)運輸?shù)V石，連續(xù)開采礦體等，達(dá)到全工藝流程一步執(zhí)行到位的效果。在回采工藝流程中運用該設(shè)備可以實現(xiàn)連續(xù)性作用，比如出礦的連續(xù)性，落礦的連續(xù)性，以及搬運的連續(xù)性等。所謂連續(xù)性采礦技術(shù)是礦產(chǎn)開采領(lǐng)域發(fā)展的重點技術(shù)，為采礦產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定，安全和高效的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。有的地方已經(jīng)建立了系統(tǒng)化連續(xù)作業(yè)開采機制，并且在此技術(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上讓采礦管理也實現(xiàn)了系統(tǒng)化目標(biāo)。

（2）VCR技術(shù)。

VCR技術(shù)是在礦體實施開拓后使用潛孔鉆，在上部沿脈平巷處實施鑿巖并向下鑿到拉底處。再實施下部運輸拉底將以水平分層方法完成。使用這樣的技術(shù)方法開采礦石，主要是通過無軌設(shè)備實施運輸與裝載工作，主要優(yōu)勢是工作難度小，安全性比較強，而且出礦方面也相對容易，在實踐應(yīng)用中有著不錯的效果。

2.崩落采礦技術(shù)。

（1）無底柱分段崩落法。

在我傳統(tǒng)采礦技術(shù)中，比較成熟的是無底柱分段崩落采礦技術(shù)。該技術(shù)在工藝進(jìn)步與采礦產(chǎn)業(yè)中，隨著發(fā)展已經(jīng)在管理要求上發(fā)生變，所以需要在技術(shù)上加以優(yōu)化才能適應(yīng)發(fā)展。具體而言，主要的方向是優(yōu)化進(jìn)路間距等相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)。比如進(jìn)路間距的增加能夠讓采掘工程量與工程成本不斷減少。除此之外，無底柱分段崩落法相對實現(xiàn)起來容易，不需要實施大范圍改造采礦管理系統(tǒng)。

（2）自然崩落技術(shù)。

地下巖層金屬在實際開采的，在現(xiàn)代化勘測技術(shù)的發(fā)展背景下，可以運用自然崩落技術(shù)完成。該技術(shù)方法主要是應(yīng)用在礦體厚，容易發(fā)生自然崩落的礦床當(dāng)中，然后在礦塊實施大面積拉底讓礦體應(yīng)力平衡再運用應(yīng)力變化促使礦體自然出現(xiàn)崩落，有利于后續(xù)開采工作的完成。該技術(shù)不僅節(jié)省了前期挖掘，爆破投入，而且在勘測達(dá)標(biāo)的前提下還突出了安全性和工作的效率性。

（3）充填采礦法。

如今較為突出的技術(shù)是充填采礦方法，這種技術(shù)方法主要應(yīng)用在地下金屬礦開采過程中。具體是采用材料與工藝把地下礦產(chǎn)采空區(qū)填充好，并通過巖體加固的方式為上層采礦提供基礎(chǔ)保障。在很大程度上而言，充填采礦法提高了安全性和可靠性，面助學(xué)還讓采礦行業(yè)對于環(huán)境的影響降低，與當(dāng)前現(xiàn)代安全和生態(tài)保護(hù)的基本理念相契合。有的礦山使用混凝土假底后實施尾砂充填，不僅充分滿足了下向采礦頂板強度要求，而且還讓低成本快速采礦工作得以實現(xiàn)，是非常好又具有優(yōu)勢的采礦方法。

3.復(fù)雜難采礦體的開采。

礦產(chǎn)資源中品位高、開采條件好的礦床大多已經(jīng)或正在利用。未來，水文地質(zhì)條件復(fù)雜、開采難度大的礦床將越來越多。這部分的資源量非常巨大。該類礦床采用何種開采方法和開發(fā)方法，如何經(jīng)濟(jì)有效地控制巖石變形、巷道維護(hù)、排水、采空區(qū)處理和地表設(shè)施保護(hù)，將是該類礦床安全、經(jīng)濟(jì)、高效開采的關(guān)鍵。

松散破碎礦體綜合開采技術(shù)研究。在礦床形成期間或之后，經(jīng)歷了劇烈的地質(zhì)構(gòu)造運動，導(dǎo)致礦體及其圍巖或礦體及其周圍礦體的嚴(yán)重斷裂構(gòu)造。因此，應(yīng)加強對該類礦區(qū)的工程地質(zhì)研究與評價，研究礦巖體的斷裂狀態(tài)、開采過程中的破壞模式及其可能的影響；研究了該類礦巖采準(zhǔn)巷道的整體開采布局優(yōu)化；研究支護(hù)加固的優(yōu)化方案及相應(yīng)的開采工藝；研究、引進(jìn)、消化國外先進(jìn)高效的采礦設(shè)備并國產(chǎn)化；研究礦床開采的經(jīng)濟(jì)效益，尋求高效的開發(fā)利用方案。

富水礦體或大水層覆蓋礦體綜合開采技術(shù)研究。對于此類礦床，首先要弄清水體或水系與礦體之間的動態(tài)關(guān)系，尤其是在礦體開采過程中。加強礦巖體能量積累與耗散規(guī)律及其控制理論研究；加強巖石變形破壞和涌水量監(jiān)測方法和預(yù)測系統(tǒng)研究。

總之，在開采地下金屬礦時，為了保證最終的開采效果，必須科學(xué)合理地應(yīng)用開采技術(shù)。這不僅提高了采礦效率，而且保證了采礦質(zhì)量。但需要注意的是，施工人員必須提前采取一系列防護(hù)措施。同時，還要建立符合礦山職工人身、財產(chǎn)安全的保障措施，既能盡可能避免一系列安全風(fēng)險事故的發(fā)生，又能保證金屬礦山地下開采的效果。由于地下金屬開采本身具有一定的難度和風(fēng)險，有必要采取有針對性的措施，保護(hù)員工的人身安全，從而實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

四、提高地下金屬礦高效開采及安全的對策

1.重點解決通風(fēng)問題。

（1）加強地下測風(fēng)。

檢查井下礦井通風(fēng)安全的時候，安全監(jiān)察的部門要對是否有通風(fēng)報告進(jìn)行檢查，比如每日總進(jìn)風(fēng)量的情況，總回風(fēng)量的情況、漏風(fēng)情況，風(fēng)量情況等都要檢查。不要只依托礦井自然通風(fēng)，因為這無法達(dá)到需要的要求。另外，必須要加強對下冊封工作的開展，讓企業(yè)機械通風(fēng)得到推動，確保礦井和通風(fēng)設(shè)備能夠具有完善性，從而確保礦工的安全。

（2）專業(yè)的人員是通風(fēng)工作開展的前提。

負(fù)責(zé)通風(fēng)的工作人員對他們也有相應(yīng)的要求，必須要有專業(yè)知識儲備和充分了解礦體情況，唯有如此才能確保順利開展通風(fēng)工作，所以要強化培訓(xùn)工作人員的救民于水火能力，強化培訓(xùn)通風(fēng)系統(tǒng)的專業(yè)知識，同時也要強化監(jiān)督通風(fēng)安全。

（3）冬季強采礦井采用井下進(jìn)風(fēng)預(yù)熱措施。

隨著季節(jié)的不同，在冬天的時候風(fēng)力相對會比較強，給自然通風(fēng)帶來了安全問題，有的人會把火苗代入到礦井中，致使發(fā)生火災(zāi)，所以在冬天的時候要減少開展自然通風(fēng)的次數(shù)，應(yīng)該多使用機械通風(fēng)。

2.加強采空區(qū)管理。

針對于礦井的具體位置，需要做全方面的檢查。依據(jù)礦井位置與巖層移動的角度，在巖層移動的范圍停止使用所有豎井，預(yù)防發(fā)生重大事故問題。同時需要對各個礦山采空區(qū)管理進(jìn)行有效檢查，看否是依據(jù)設(shè)計要求處理，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計要求不符合的采空區(qū)要及時做相應(yīng)的處理。在對采空區(qū)進(jìn)行管理過程，應(yīng)結(jié)合具體進(jìn)度以及實際，針對性的制定完善的管理方案，這樣不僅利于保證安全，也能全面提高生產(chǎn)效率，利于實現(xiàn)高效開采，作為技術(shù)人員，不僅要提高工作認(rèn)識，也要結(jié)合有效的管理對策，全面的開展采空區(qū)管理研究。

3.緊急出口擴(kuò)建。

關(guān)于礦井技術(shù)的改造工作，以及礦井?dāng)U建工程要形成兩個有利于行人的安全出口，也要形成大型的通風(fēng)系統(tǒng)。中下段的位置形成兩個安全出口以前不要實施采礦工程的操作。為讓人員的安全通行得到保證，在中段與采場內(nèi)部采用沿路天井做安全出口，并且也要依據(jù)實際要求，設(shè)置好安全平臺和扶手等。通過加強出口管理，實施緊急出口擴(kuò)建，能保證開采效率。也利于保證開采安全。

4.加強水災(zāi)事故管理。

對于水災(zāi)事故管理的加強工作，應(yīng)該將金屬地下礦山水文地質(zhì)條件做好詳細(xì)檢查。如果是不依據(jù)設(shè)計要求實施開采作業(yè)的情況或是沒有做勘探工作的，都要實施停產(chǎn)整頓，只有檢查通過才能展開下一步的工作。因地下因素不確定，容易發(fā)生水災(zāi)等事故，針對這些問題，技術(shù)人員要提高認(rèn)識，并應(yīng)做好應(yīng)急處理工作，通過規(guī)范化開采，積極加強安全生產(chǎn)管理意識與能力，必然能夠避免因失誤造成的水災(zāi)隱患。

5.采區(qū)井巷不安全技術(shù)應(yīng)對方案。

采區(qū)井巷工程施工不安全技術(shù)為了得到避免，有色金屬實施開采時要重視井巷道施工環(huán)節(jié)，需要依據(jù)實際梳理好單道起坡，雙道起坡的施工方案，確保安全性上沒有差異性存在。利用橫向?qū)Ρ却_保有色金屬采區(qū)中部車場的安全運作，可以改變車場原有的設(shè)計形式，運用雙道起坡結(jié)構(gòu)有效預(yù)防車場產(chǎn)生通道堵塞的現(xiàn)象，保證有色金屬運輸能夠順利進(jìn)行。實施井巷彎道曲率半徑計算的時候，需要有效結(jié)合運輸設(shè)備的運輸噸位并加以確定。比如運輸設(shè)備如果是7t就要將井巷半徑控制在適合的范圍，以12m～15m為宜。還可以利用對曲率半徑的有效控制，預(yù)防運輸環(huán)節(jié)發(fā)生問題的情況出現(xiàn)，以此進(jìn)一步保證運輸?shù)陌踩浴?/p>

6.不斷加強地下金屬礦開采安全性。

地下金屬礦開采的效率以及安全性要不斷提高。也就是地下金屬礦開采的安全，整體與企業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展和員工生命安全直接相關(guān)，這也是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。

（1）安全生產(chǎn)制度的健全化。

依據(jù)開采礦山規(guī)模的大小建立安全管理機構(gòu)，并建立健全化的安全生產(chǎn)管制度與責(zé)任分配制度，同時生產(chǎn)工作的規(guī)章制度和突發(fā)事故救援組織的建立都要列入到具體的工作范圍。

（2）投入與管理力度的加大。

依據(jù)金屬礦產(chǎn)開采的安全生產(chǎn)規(guī)定，實施地下金屬礦開采的過程中，應(yīng)該做好全面性的安全防范規(guī)劃，也要做好相應(yīng)策略制定。根據(jù)工作人員的需要購買開采使用的安靜裝備，并依據(jù)國家法律法規(guī)開展工作。

（3）加強防護(hù)措施。

為讓安全事故的發(fā)生得到有效避免，在實施金屬礦產(chǎn)勘查與開采的時候要強化施工安全防護(hù)措施，真正意義上做到有效的預(yù)防。實施地下金屬礦鉆探作業(yè)的時候，鉆塔要配置上避雷裝置，在勘探和淺井工和中場取樣勘查完成后要立即做好回填工作。

（4）新型金屬礦開采技術(shù)的使用。

因當(dāng)前發(fā)展的形勢下，礦產(chǎn)資源比較有限，隨著淺部礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用，地下金屬礦開采，正向著深部開采進(jìn)行。而關(guān)于深部的開采工作不同于淺部的開采，其安全隱患開始增加，而且開采的整個過程也會增加復(fù)雜程度。但是，隨著技術(shù)的日益發(fā)展，采礦技術(shù)也相對成熟化，不僅出現(xiàn)了自動化采礦，而且還讓機械化和智能化采礦得以實現(xiàn)。

（5）井下電子設(shè)備。

從地下采礦作業(yè)環(huán)境來看，相對條件比較惡劣化，需要井下電子設(shè)備堅固耐用才行，還要可以適應(yīng)井下環(huán)境工作，能夠具有高防護(hù)等級，進(jìn)而對于工作人員井下作業(yè)工作會有幫助，不僅能夠提高工作效率，而且還能確保員工的安全。

五、結(jié)束語

總之，隨著新時期發(fā)展，全面的加強地下金屬礦高效開采及安全水平的是必要的，作為新時期技術(shù)人員，要結(jié)合具體開發(fā)項目，提高安全認(rèn)識，加強技術(shù)應(yīng)用與管理水平，針對性的制定完善的開采模式，提高安全保障工作水平，為地下金屬礦高效開采奠定良好基礎(chǔ)。希望通過以上分析，能加強地下金屬礦高效開采研究水平。