上向水平分層充填采礦法的改進

荊曉東，宋澤普，盛宇航

傳統(tǒng)的采礦工藝不但效率低，安全性差且對環(huán)境污染嚴(yán)重。采礦后對環(huán)境污染二次治理的難度極大不但如此，還需要投入大量的人力、物力、財力大大增加了采礦企業(yè)的投入成本。因此在實踐中不斷探索發(fā)現(xiàn)新問題，針對問題提出完善和解決方案。使采礦技術(shù)更加科學(xué)合理。面對發(fā)展日益加快的采礦行業(yè)。一些開采能力低、技術(shù)設(shè)備落后、人員不專業(yè)等諸多問題的小作坊礦廠被淘汰?，F(xiàn)實采礦作業(yè)過程中采礦業(yè)的開采施工難度比較大，主要受當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境和地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響。這要求采礦企業(yè)在開采前做好礦區(qū)的勘探和測量工作，根據(jù)事前調(diào)查和研究選擇最適合的開采區(qū)域，對開采區(qū)域進行合理規(guī)劃和布局在礦井建設(shè)過程中嚴(yán)格執(zhí)行國家安全標(biāo)準(zhǔn)。隨著我國社會經(jīng)濟科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，我國針對采礦工藝技術(shù)加深研究和投入。傳統(tǒng)的采礦工藝已被逐漸淘汰。為了提高采礦效率，減少資源浪費，降低采礦過程中安全事故的發(fā)生率。采礦工藝技術(shù)也要與時俱進，利用現(xiàn)代先進信息技術(shù)，對采礦工藝進行改革和完善，使其能夠最大程度的適應(yīng)社會發(fā)展要求。隨著人們對生活環(huán)境質(zhì)量要求不斷提高，對礦產(chǎn)資源的依賴只多不少。當(dāng)前我國采礦工藝技術(shù)水平與發(fā)達國家相比還比較低。在實際作業(yè)過程中。由于作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性、技術(shù)設(shè)備落后、工作人員不專業(yè)、負責(zé)人員安全意識低等問題造成采礦安全事故頻發(fā)，人員傷亡事故不斷。嚴(yán)重制約了采礦行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

1 上向水平分層充填采礦法發(fā)展歷程

我國的采礦業(yè)可以追溯到19世紀(jì)60年代，清朝末期大家為了探索救國之路興起了洋務(wù)。運動，主要是向西方國家學(xué)習(xí)先進的科技來拯救在生死存亡之際的清朝政府，但是這一運動并沒有使我國采礦業(yè)全面發(fā)展。我國的采礦行業(yè)真正的迅速崛起是在新中國成立改革開放以后，我國建立初期百廢待興，繼續(xù)發(fā)展工商業(yè)來改變貧窮落后的面貌，這一時期的采礦業(yè)得到了前所未有的快速發(fā)展。但是這一時期低端落后的開采技術(shù)不僅僅降低了開采效率還對環(huán)境造成重大污染，嚴(yán)重阻礙了采礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，全球經(jīng)濟一體化速度加快，改革開放和中國加入WTO以后我國國門被逐漸打開，我國經(jīng)濟發(fā)展面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)，為了更好的提高我國國際貿(mào)易水平，加快我國國際化步伐，增強我國國際競爭力，打響資源保衛(wèi)戰(zhàn)，合理開發(fā)和使用礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟發(fā)展的重中之重，且礦產(chǎn)資源是世界各國發(fā)展經(jīng)濟所必須的原動力資源，是強國之路的必然選擇。目前我國礦產(chǎn)開采技術(shù)比世界先進國家水平低，開采過程中安全保護措施不合理經(jīng)常發(fā)生瓦斯爆炸、雨水倒灌、礦井坍塌等事故。由于地理環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造的不同，所需要的開采設(shè)備和具體指導(dǎo)技術(shù)也不同。這要求采礦企業(yè)要根據(jù)實際情況出發(fā)，因地制宜的選擇適合這一礦區(qū)開采的技術(shù)方法從而有效的推進采礦作業(yè)順利進行。

現(xiàn)代化采礦技術(shù)是為了改善采礦過程中惡劣的作業(yè)環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)在信息技術(shù)及高科技設(shè)備制定科學(xué)有效的現(xiàn)代化開采工藝技術(shù)進行礦山綠色開采、節(jié)能開采。改變傳統(tǒng)的只重開采數(shù)量，不重開采過程的開采理念。對開采過程中造成的環(huán)境污染問題不管不顧，現(xiàn)代化的技術(shù)工藝是能綜合開采過程中的各種問題合理解決綜合設(shè)計開采方案。很好的解決了礦山開采與環(huán)境污染以及安全事故等多方面問題的矛盾。該技術(shù)方法綜合多方面環(huán)境勘測數(shù)據(jù)，對礦區(qū)周遭地質(zhì)環(huán)境進行詳細分析和總結(jié)。充分做好事故預(yù)防工作。建立健全安全管理制度，定期組織工作人員進行專業(yè)培訓(xùn)，提高從業(yè)人員綜合專業(yè)素質(zhì)。有效提高采礦相關(guān)人員工作積極性，保證其生命安全。

2 改進上向水平分層充填采礦法的必要性

新中國經(jīng)濟建設(shè)時刻強調(diào)可持續(xù)發(fā)展，它是對各個領(lǐng)域經(jīng)濟發(fā)展的要求，它要求各行業(yè)發(fā)展都不要以犧牲環(huán)境為代價，要求行業(yè)在綠色健康生態(tài)的氛圍下持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。近年來由于環(huán)境污染對人們生產(chǎn)生活造成的影響越來越大。人們的環(huán)保理念和環(huán)保意識不斷加強。綠色環(huán)保，節(jié)能減排也被作為各企業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)。面對這種情況我國政府部門也針對環(huán)保問題對企業(yè)施工生產(chǎn)過程提出了一定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，要求各行各業(yè)都要在遵守國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進行生產(chǎn)活動。從采礦工藝開始發(fā)展至今環(huán)保問題一直都是該行業(yè)急需解決的重要問題。采礦業(yè)帶來的后續(xù)環(huán)境治理投入在逐漸加大。所以采礦業(yè)絕對不能再繼續(xù)使用傳統(tǒng)采礦方法走先污染后治理的老路。探索研究新的采礦工藝技術(shù)是時代發(fā)展的要求，是提高企業(yè)經(jīng)濟效益、增加企業(yè)綜合競爭力的必要手段?？茖W(xué)了采礦工藝技術(shù)為我國采礦業(yè)的發(fā)展指明了方向。當(dāng)前我國采礦工藝相對來說與發(fā)達國家還有一定差距，國內(nèi)的采礦企業(yè)一定要居安思危，不斷的引進和學(xué)習(xí)先進的采礦技術(shù)。提高采礦效率、減少資源浪費、兼顧環(huán)境保護、減少安全事故才能不被蓬勃發(fā)展的采礦業(yè)淘汰。采礦企業(yè)要大力招攬專業(yè)技術(shù)人員增加技術(shù)投入，與高等專業(yè)院校合作通過充分掌握采礦專業(yè)理論知識來指導(dǎo)實踐工作。同時采礦企業(yè)要在礦區(qū)建設(shè)時合理設(shè)計和規(guī)劃。始終將人員生命安全放在首位，加強企業(yè)內(nèi)部管理是保證采礦業(yè)發(fā)展的重要前提。

3 上向水平分層充填采礦法在現(xiàn)實采礦作業(yè)中的使用現(xiàn)狀

（1）通過對當(dāng)前采礦業(yè)發(fā)展形勢進行分析。人們毫無節(jié)制的對礦產(chǎn)資源進行開采利用，不僅是礦產(chǎn)資源數(shù)量緊縮還無法有效的保證礦產(chǎn)資源開采質(zhì)量。這只會讓開采環(huán)境越來越惡劣，開采難度越來越大。與此同時緊缺的礦產(chǎn)資源會在市場上價格飆升，這一系列的連鎖反應(yīng)，使采礦企業(yè)無法有效的控制生產(chǎn)成本，為了增加開采數(shù)量而忽視開采質(zhì)量。這對礦產(chǎn)業(yè)來說形成惡性循環(huán)。對經(jīng)濟發(fā)展積極采礦業(yè)持續(xù)健康發(fā)展都及其不利。

（2）在實際采礦作業(yè)中，采礦使用的設(shè)備工作人員是保證采礦順利進行的重要前提。所有工作人員要及時溝通有序進行工作調(diào)度，如果在采礦作業(yè)過程中出現(xiàn)特殊情況。相關(guān)工作人員要根據(jù)實際情況，將采礦設(shè)備以及工作人員進行靈活調(diào)度。在進行巷道掘進施工時要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙準(zhǔn)確把握施工進度。只有做好采礦前的施工籌建工作，才能更好的保障后續(xù)采礦工作順利進行。

4 上向水平分層充填采礦法主要存在的問題

4.1 采礦工藝技術(shù)存在缺陷

我國的采礦工藝技術(shù)目前還不是很先進。與某些發(fā)達國家相比我國的采礦技術(shù)還需要完善和改進。我國的采礦業(yè)目前在礦產(chǎn)開采數(shù)量以及質(zhì)量上都難以達到我國經(jīng)濟建設(shè)要求，資源浪費現(xiàn)象嚴(yán)重。采礦工藝技術(shù)落后的原因主要有以下幾點：第一，我國的勘測技術(shù)落后，無法正確掌握我國資源儲量，造成我國礦產(chǎn)資源開采效率低。第二，采礦工藝和設(shè)備落后，機械化水平低。目前大多數(shù)采礦企業(yè)多以勞動密集型的小作坊企業(yè)為主。工作效率低且危險性較高。第三，不能準(zhǔn)確選擇礦量豐富的礦區(qū)。經(jīng)過大量先期礦井建設(shè)投入后，往往開采一段時間發(fā)現(xiàn)開采價值低，開采入不敷出，不得不放棄這一礦區(qū)浪費了大量人力、物力、財力投入。第四，對開發(fā)難度較高的礦區(qū)無法提供技術(shù)支持，而造成資源浪費。

4.2 采礦作業(yè)過程中安全隱患較大

采礦企業(yè)大小事故頻發(fā)，人員傷亡率高，在人們的印象里采礦業(yè)儼然變成一種高危職業(yè)。采礦業(yè)安全事故已經(jīng)成為人們不得不重視的那個重要問題，由于安全事故造成的人員財產(chǎn)傷亡不計其數(shù)，難以估計。采礦作業(yè)中常見的安全問題主要有以下兩方面：一是礦井坍塌事故，由于采礦作業(yè)是在地下進行，如果地下巷道建設(shè)安全標(biāo)準(zhǔn)不合格，或者由于天氣自然原因發(fā)生暴雨洪水都可能造成洪水倒灌、地下巷道滲水、漏電坍塌等重大傷亡事故。為解決采礦業(yè)安全隱患問題，我國政府對采礦業(yè)制定了一系列安全標(biāo)準(zhǔn)，要求采礦業(yè)必須嚴(yán)格遵守國家安全法律法規(guī)。第二，采礦作業(yè)工作環(huán)境復(fù)雜，空間狹小，空氣流通不暢，一旦工作人員操作失誤，極易引起爆炸和火災(zāi)等安全事故。從而造成更大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

5 主要的現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)方法

隨著我國經(jīng)濟水平不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平也不斷提高，采礦工藝技術(shù)水平也被日益完善，目前在我國采礦業(yè)應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)主要有以下幾個。

5.1 填充采礦工藝技術(shù)

由于采礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，對礦區(qū)施工作業(yè)要求較高。如果礦區(qū)強度硬度不高極有可能造成開采過程坍塌。所以為了能夠順利進行開采作業(yè)，提高開采效率。運用一些其他材料對礦區(qū)進行填充來增加礦區(qū)硬度和強度是保證開采順利進行的有效方法。在開采作業(yè)前。采礦企業(yè)事先進行材料填充和使用支付技術(shù)施工建設(shè)礦井，是做好施工前準(zhǔn)備的必要手段。

5.2 溶浸采礦工藝技術(shù)

利用化學(xué)原理進行采礦作業(yè)在現(xiàn)代化采礦過程中越來越被廣泛應(yīng)用。目前被使用比較多的溶浸采礦技術(shù)就是利用化學(xué)和物理原理。將兩者充分結(jié)合，首先使用可以用在采礦層的溶浸液，和礦體充分反應(yīng)融合直接生成液體，達到采礦目的。這種方法環(huán)境污染比較小，操作簡單，投入成本低且可以很好的避免安全事故發(fā)生。是目前最常用的采礦方法。

5.3 空場采礦工藝技術(shù)

運用空場采礦技術(shù)，首先需要將礦區(qū)進行合理布局，將礦區(qū)分成兩部分。在采礦室工作人員要有序?qū)蓚€部分進行開采。首先開采礦房內(nèi)的礦產(chǎn)資源在開采礦柱內(nèi)資源。礦柱主要是支撐礦區(qū)不會發(fā)生坍塌危險等情況。這種分區(qū)分片的采礦方式很好的起到了礦區(qū)安全保護作用，有效避免了采礦危險事故發(fā)生。是在采礦作業(yè)中最重要的安全采礦工藝技術(shù)。

5.4 加固礦層巖體采礦工藝技術(shù)

一些采礦企業(yè)只注重經(jīng)濟利益，安全意識低，忽視國家安全法律規(guī)定。視工作人員生命如兒戲，導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)大小采礦事故經(jīng)常發(fā)生。其中最主要的是采礦巷道周邊掩體脫落坍塌事故，這些事故的發(fā)生帶來的不僅僅是開采效率的降低，它給每個礦工背后的家庭帶來的是更沉重的打擊。由于采礦工作地理環(huán)境特殊。一些企業(yè)為了減少投入，在施工建井時并沒有采用一定的技術(shù)手段對人體進行加固防護處理。該工藝在采礦過程中應(yīng)用十分廣泛，因為采礦企業(yè)不僅可以使用這種辦法進行巖層加固還可以應(yīng)用此種辦法輔助其他采礦工藝提高采礦效率。

5.5 崩落采礦工藝技術(shù)

在進行地下采礦作業(yè)過程中，如果巷道內(nèi)壁巖石或土壤疏松，就會因為震動等原因脫落坍塌。大部分采礦企業(yè)為了給工作人員營造安全穩(wěn)定的工作環(huán)境，對巷道內(nèi)進行詳細勘測，一旦發(fā)現(xiàn)有可能會脫落崩塌的巖石層會事先進行爆破，使其人工脫落，以避免在后期施工過程中發(fā)生危險。當(dāng)前經(jīng)常使用的崩落采礦技術(shù)工藝主要有兩種。一種是無底柱分段崩落。這種方法全程運用機械進行，不需要人工操作，安全性能比較高。另一種有底柱分段崩落技術(shù)方法操作難度比較大，技術(shù)要領(lǐng)相對復(fù)雜。

6 上向水平分層充填采礦法改進優(yōu)勢

6.1 有效的對事故發(fā)生起到警示作用

在采礦作業(yè)中發(fā)生安全事故似乎已經(jīng)司空見慣，人們一直在尋找和探索能夠降低事故發(fā)生，提高開采安全作業(yè)的有效辦法。在采礦時經(jīng)常容易發(fā)生的坍塌、漏電、灌水、爆炸等安全事故為采礦企業(yè)帶來了巨大經(jīng)濟損失，對相關(guān)工作人員的生命安全造成極大威脅。應(yīng)用現(xiàn)代采礦工藝可以對礦區(qū)進行24h實時監(jiān)控。安裝感應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)周圍環(huán)境發(fā)生變化或有險情時，及時發(fā)出預(yù)警信號給，留給人們足夠的避災(zāi)準(zhǔn)備時間。

6.2 有效推進化學(xué)物理采礦方法的使用

使用物理化學(xué)方法進行資源開采，可以有效的降低投入成本，提高經(jīng)濟效益并且在減少安全事故方面具有很好作用。利用化學(xué)物理反應(yīng)直接進行礦產(chǎn)資源開采，大大降低了人工資源投入，有效保證采礦作業(yè)安全。

6.3 該方法更加綠色環(huán)保

傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源開采方式是以犧牲環(huán)境為代價。對礦區(qū)周圍環(huán)境破壞嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境污染矛盾日益突出。人們對生存質(zhì)量環(huán)境要求越來越高。環(huán)境保護問題被人們重視起來。現(xiàn)代化的采礦工藝技術(shù)是考慮采礦效率、采礦安全性以及環(huán)境保護等對多方面進行綜合考慮的科學(xué)方法。我國政府大力引進先進技術(shù)和專業(yè)人員、推出采礦業(yè)安全管理標(biāo)準(zhǔn)、加強對不合格礦業(yè)整頓力度，從根本上促進了采礦業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。

6.4 該方法提高了對采礦作業(yè)安全管理重視

探索開發(fā)使用現(xiàn)代化工藝技術(shù)進行礦產(chǎn)資源開發(fā)的首要目的是保證開采作業(yè)安全性，降低開采工作危險性。使用科學(xué)的方法對礦井內(nèi)環(huán)境進行安全監(jiān)測。保證施工現(xiàn)場安全，排除安全隱患，提高工作人員安全意識。

7 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展速度加快，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高。給采礦工藝手段也提供了重要技術(shù)支持，在開采過程中堅持綠色環(huán)保理念，減少開采過程對環(huán)境造成的污染，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和綜合競爭能力。是現(xiàn)代化開采工藝技術(shù)需要研究和探索的重要目標(biāo)。根據(jù)以上分析總結(jié)可以得到，積極探索科學(xué)有效的采現(xiàn)代采礦工藝技術(shù)。對提高采礦效率、保證采礦質(zhì)量有積極的影響作用。所以在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，我國采礦企業(yè)要根據(jù)時代發(fā)展要求，摒棄舊的傳統(tǒng)的采礦方法，利用現(xiàn)代先進的信息技術(shù)，不斷改革和完善采礦工藝，促進采礦業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。