現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用初探

蔣繼山

（鄂爾多斯市昊華精煤有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

礦產(chǎn)資源在人們生產(chǎn)和生活中的重要性不言而喻，其需求量也越來越大，而由于采礦工程的特殊性，其危險性、污染性更高。因此，面對礦產(chǎn)資源需求量的大幅度增加，采礦企業(yè)應(yīng)積極創(chuàng)新現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)，一方面提高采礦企業(yè)的開采效率，另一方面提高采礦過程的安全性，再一方面提高采礦工程的生態(tài)環(huán)保性。[1]

1 采礦工程中應(yīng)用現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的必要性

1.1 有利于提高礦產(chǎn)資源的開采效率

基于礦產(chǎn)資源的不可再生性，在采礦作業(yè)過程中，對找礦要求較高，并且在開采過程中需要具備較高的精確性，才能避免對礦產(chǎn)資源的破壞，減少對礦產(chǎn)資源的浪費?，F(xiàn)代采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，能夠結(jié)合信息技術(shù)、通信技術(shù)、智能化技術(shù)，充分了解礦產(chǎn)資源的分布情況，并對開采路線進行精密勘測，以確保開采作業(yè)的精確性，提高礦產(chǎn)資源的開采效率，解決采礦企業(yè)成本增加難題，最終提高采礦企業(yè)的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

1.2 有利于提高礦產(chǎn)資源的開采安全性

由于大部分開采作業(yè)需要在地下進行，其危險系數(shù)較大，傳統(tǒng)開采工藝技術(shù)無法及時預(yù)測井下情況，存在著很大的安全隱患，極易發(fā)生坍塌、滲水、爆炸等安全事故。[2]而現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，能夠利用其自動化、智能化特性，運用現(xiàn)代采礦設(shè)備，實現(xiàn)采礦作業(yè)的高效安全開采。

1.3 有利于提高礦產(chǎn)資源開采的環(huán)保性

采礦企業(yè)作為重點污染源，在現(xiàn)今社會步入了發(fā)展困境。采礦企業(yè)必須深入改革，不斷更新生產(chǎn)模式，創(chuàng)新采礦工藝技術(shù)，減少污染危害，才能在激烈的競爭中脫穎而出，推動采礦企業(yè)的進一步發(fā)展?，F(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用，提高了采礦設(shè)備的智能化和自動化水平，其環(huán)保性更強，能夠降低對周邊環(huán)境的影響，從而實現(xiàn)礦產(chǎn)企業(yè)的生態(tài)環(huán)保生產(chǎn)。

2 影響現(xiàn)代化采礦技術(shù)應(yīng)用效果的主要因素

2.1 不同的開采技術(shù)條件對現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

由于我國礦產(chǎn)資源種類繁多，并且我國的礦產(chǎn)資源分布具有區(qū)域性特點，不同區(qū)域之間在氣候方面、地質(zhì)環(huán)境方面、水文方面等存在著明顯的差異性。因此，對現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的要求也不盡相同。采礦企業(yè)在開展地下作業(yè)之前，必須對采礦區(qū)域的開采技術(shù)條件進行勘測，對其地下水類型、地表水、地下水的變化情況、地質(zhì)災(zāi)害孕育情況等進行動態(tài)監(jiān)測，需要依據(jù)監(jiān)測結(jié)果以及開采區(qū)域的礦產(chǎn)資源類型來選擇使用哪種現(xiàn)代化采礦技術(shù)。

2.2 作業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)對現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

無論哪種采礦技術(shù)，都需要由專業(yè)技術(shù)人員來操作，對于現(xiàn)代化采礦技術(shù)來說，其自動化、信息化、智能化程度更高，要求采礦作業(yè)人員不僅能夠熟練掌握各種現(xiàn)代化采礦技術(shù)的應(yīng)用方法，還要能夠根據(jù)開采環(huán)境來選擇最適合的開采技術(shù)。如果采礦作業(yè)人員對現(xiàn)代化采礦技術(shù)的應(yīng)用能力較差，將會直接影響采礦作業(yè)的順利進行，降低采礦效率，同時還會增加采礦作業(yè)的安全隱患。[3]因此，采礦企業(yè)應(yīng)加強對采礦作業(yè)人員專業(yè)技能的培訓(xùn)，不斷提升其對新技術(shù)的掌握能力和運用能力，進而提高現(xiàn)代采礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。

2.3 礦物分布情況對現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

礦物分布情況對于現(xiàn)代化采礦技術(shù)的選擇有著重要的影響，如果選用了不合適的采礦技術(shù)，不僅會增加采礦作業(yè)成本，還會破壞礦石的原有價值和礦山環(huán)境。因此，在進行礦石開采之前，要對礦山礦物的分布情況進行詳細的勘察，看其分布情況是否均勻，礦體賦存深度如何，再根據(jù)實際情況來選擇具體的現(xiàn)代化采礦技術(shù)。[4]例如，礦物在礦體中分布比較均勻時，可以選用空場采礦技術(shù)和崩落技術(shù)開展作業(yè)。

3 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用

現(xiàn)階段，采礦工程中常用的現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)主要有空場采礦技術(shù)、充填采礦技術(shù)、崩落采礦技術(shù)等，每一種采礦工藝技術(shù)都有著其優(yōu)劣勢，應(yīng)根據(jù)礦山實際情況，選擇最佳采礦工藝技術(shù)。

3.1 空場采礦技術(shù)

空場采礦技術(shù)主要依靠其周圍巖石和圍巖的自身支撐力，來確?；夭蛇^程的穩(wěn)固性和安全性。而在采用空場采礦技術(shù)時，采空區(qū)作業(yè)需要重點關(guān)注。在采礦作業(yè)過程中，如果遇到采空區(qū)，開采人員極有可能落入采空區(qū)內(nèi)，引起安全事故。再加上采空區(qū)具有隱蔽性、分布無規(guī)律等特性，開采作業(yè)人員無法及時預(yù)測其存在位置以及范圍，進而引發(fā)坍塌、冒落等現(xiàn)象，危及作業(yè)人員的生命安全。尤其是對于地下轉(zhuǎn)露天開采的采礦工程來說，其影響性更大，如果地下開采所殘留的巷道等沒有及時進行處理，將會帶來嚴(yán)重的安全隱患。因此，在采用空場采礦作業(yè)時應(yīng)首先利用高密度電法等技術(shù)，來對采空區(qū)的分布范圍、冒落情況等進行科學(xué)探測，根據(jù)實際情況對其周邊圍巖和礦石進行穩(wěn)固，確保空場采礦作業(yè)的安全性。[5]空場采礦技術(shù)根據(jù)開采方法不同，可以分為留礦采礦、房柱采礦、全面采礦、分段采礦、階段礦房采礦等技術(shù)，每種采礦技術(shù)的應(yīng)用條件不同（如表1），需根據(jù)礦山實際情況來選擇。

表1 不同采礦技術(shù)的適用條件

3.2 充填采礦技術(shù)

顧名思義，充填采礦技術(shù)即用充填料的方式來對采空區(qū)進行充填，以達到支護采空區(qū)的目的。采用充填采礦技術(shù)，能夠有效控制采礦作業(yè)過程中由于劇烈作業(yè)所引起的巷道坍塌等現(xiàn)象，進而實現(xiàn)采礦工程的綠色生態(tài)開采。然而，充填采礦技術(shù)所耗費的成本較高，大多數(shù)礦山工程在開采過程中并沒有選擇它，而是直接選擇其它采礦工藝技術(shù)以節(jié)約成本。隨著時代的不斷發(fā)展，充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢逐漸突顯出來，相關(guān)企業(yè)開始不斷創(chuàng)新充填材料，一方面降低充填材料成本，另一方面提高充填材料質(zhì)量，例如全尾砂膏體充填，抗壓程度高，成本較傳統(tǒng)充填料低，使采空區(qū)處理效果更加高效。[6]

3.3 自然崩落采礦技術(shù)

自然崩落采礦技術(shù)在我國的應(yīng)用時間較短，但效果較為顯著。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自然崩落采礦技術(shù)的應(yīng)用得到了很大的提高，有效提高了礦山開采的安全性和高效性，并能夠?qū)崿F(xiàn)礦山的大規(guī)模連續(xù)出礦。需要注意的是，在采用自然崩落采礦技術(shù)時，需要對礦巖體狀況、崩落地表等進行詳細勘察，在其滿足自然崩落技術(shù)的應(yīng)用條件后才可使用。目前，隨著智慧化礦山建設(shè)的推進，自然崩落采礦技術(shù)的應(yīng)用范圍也更加廣泛，能夠結(jié)合數(shù)字化信息系統(tǒng)，實現(xiàn)自然崩落采礦技術(shù)的可視化、智能化發(fā)展。

3.4 溶浸采礦技術(shù)

溶浸采礦技術(shù)是主要利用礦石特性，通過化學(xué)反應(yīng)來進行開采的一種現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)，其對地層結(jié)構(gòu)破壞性小，符合社會可持續(xù)發(fā)展要求。在應(yīng)用溶浸采礦技術(shù)時，需要注意的是對礦山地質(zhì)情況的勘測和溶浸液的選擇，首先，利用3S 勘測技術(shù)對礦山地質(zhì)情況進行詳細勘測，查明礦山資源類型，并對主要礦山資源成分進行測試，為溶浸采礦技術(shù)的應(yīng)用做好基礎(chǔ)測試。其次，根據(jù)礦山資源主要成分，選擇合適的溶浸液，將其注入礦層中，使其與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，進而達到礦產(chǎn)資源開采目的。

3.5 整體加固采礦技術(shù)

在礦山開采過程中，由于受多種因素的影響，礦區(qū)巖體穩(wěn)定性存在著不確定性，給開采工作的進行帶來了安全問題。整體加固采礦技術(shù)的應(yīng)用，則能夠有效解決這一問題，通過錨桿、錨索等支護設(shè)施，對穩(wěn)固性差的巖層進行加固處理，以提高圍巖的自身支撐力，有效維護開采空間的穩(wěn)定性。[7]例如，在巷道支護中，可以采用噴射混凝土支護技術(shù)，根據(jù)巷道圍巖的穩(wěn)定程度，選擇噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護方式，利用遙控混凝土噴射機對巷道進行混凝土加固，提高巷道巖層的支護效果。

4 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的自動化、智能化發(fā)展

隨著采礦工程規(guī)模的擴大以及信息化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在采礦工藝技術(shù)方面，也逐漸向著自動化、智能化方向發(fā)展。目前，部分采礦工程已經(jīng)實現(xiàn)了現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)與信息化技術(shù)的結(jié)合，將大型開采機械設(shè)備和智能遙控系統(tǒng)應(yīng)用到開采作業(yè)當(dāng)中，例如連續(xù)開采、機械化開采等技術(shù)的應(yīng)用，通過礦山信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了礦山開采的高度自動化和智能化，而隨著5G 等通信技術(shù)的廣泛使用，采礦工藝技術(shù)的數(shù)字化和智能化程度將會更高，逐漸實現(xiàn)遠程操控、協(xié)同作業(yè)、智能巡檢等多種功能，不僅提高了其生產(chǎn)效率，還極大地提升了其安全性。[8]

4.2 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的綠色環(huán)保發(fā)展

隨著人們生態(tài)環(huán)保意識的不斷提高，在未來的發(fā)展過程中，現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)將會向著更加綠色環(huán)保的方向發(fā)展，在礦山開采過程中充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，對礦山周邊區(qū)域進行實地勘測，制定最佳采選方案，采用科學(xué)合理的采選方法，同時對采礦工藝進行創(chuàng)新，并對其可行性進行反復(fù)論證，結(jié)合礦山廢石廢水資源化利用技術(shù)、廢棄礦山修復(fù)技術(shù)、金屬礦物回收技術(shù)等的應(yīng)用，達到資源利用最大化、節(jié)能減排等目的，最大限度地減少對礦山周邊生態(tài)環(huán)境的破壞。例如，無廢開采技術(shù)的研究。無廢開采技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代化采礦生態(tài)環(huán)保的重要手段，能夠最大限度地減少廢料的產(chǎn)生，提高資源的使用效率。因此，在未來的發(fā)展過程中，無廢開采技術(shù)將成為采礦企業(yè)的主要研究對象。

4.3 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的精密化發(fā)展

隨著礦山開采的推進，礦產(chǎn)資源不斷減少，采礦深度也越來越深，給開采工作帶來了新的挑戰(zhàn)，無論是支護、通風(fēng)還是地表壓力、巖層溫度，都成為了地下開采所面臨的難題，深井、深海開采技術(shù)研究也成為我國礦山行業(yè)未來發(fā)展的主要技術(shù)之一，有利于提升我國礦產(chǎn)行業(yè)的國際競爭力。而深井、深海開采技術(shù)的應(yīng)用，必然會用到更為微型、精密的開采設(shè)備，才能在不破壞地層結(jié)構(gòu)的前提下進行開采作業(yè)。因此，在未來的發(fā)展過程中，采礦工藝技術(shù)將會朝著更加微型、更加精密的方向發(fā)展。[9]

5 結(jié)語

綜上所述，無論是時代發(fā)展要求，還是采礦企業(yè)發(fā)展需求，對現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用都很有必要。采礦企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識到現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)應(yīng)用的重要性，熟練把握每種現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的優(yōu)劣勢，結(jié)合礦山具體情況和現(xiàn)代信息技術(shù)方式，選擇最佳開采工藝技術(shù)，來提高開采作業(yè)的高效性和安全性，推動采礦企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。