現(xiàn)代化采礦工藝技術在采礦工程中的運用研究

王 超

（長春黃金設計院有限公司，吉林 長春 130012）

隨著我國的發(fā)展與建設，當前各行業(yè)對礦產(chǎn)資源的依賴性都越來越強，這也是促進采礦行業(yè)發(fā)展的推動力量之一。但是就目前情況來看，采礦工藝在應用中依然存在較多問題，此外，設備、操作程序等也有待提升，應根據(jù)不同環(huán)境、地質條件，合理的選擇并應用先進技術。如何在采礦工藝方面進行完善，在提升資源開采效率的同時，減少對環(huán)境的破壞，是有關人員需要思考和解決的問題。因此，對現(xiàn)代化采礦工藝技術在采礦工程中的運用進行研究具有重要意義。

1 采礦工藝技術概述

在我國工業(yè)化發(fā)展前期，為了提升經(jīng)濟發(fā)展迅速，各行業(yè)對資源進行了無節(jié)制的開采，導致部分礦產(chǎn)資源面臨枯竭。目前各行業(yè)對資源需求量依然持續(xù)上漲，如何平衡經(jīng)濟發(fā)展和資源保護，成為了需要關注和重點內(nèi)容[1]。

以往采礦工作以人工開采方式為主，不可避免的會造成大量資源浪費，且工作效率難以得到保障，很容易出現(xiàn)意外情況。隨著先進技術和設備的應用，現(xiàn)代化采礦技術在原有基礎上進行了創(chuàng)新，也正朝著現(xiàn)代化、智能化的方向發(fā)展。在信息系統(tǒng)的輔助下，采礦工作的全過程都能夠得到監(jiān)管和控制，施工中的不確定性因素大大減少，提升了勞動力資源利用效率。我國礦產(chǎn)資源分布廣泛，地表、地底等不同區(qū)域中都有豐富資源，現(xiàn)代化技術能夠靈活應用于不同的環(huán)境中，顯著提升了采礦的安全性，保證該工作能夠順利推進。

2 現(xiàn)代化工藝在采礦工程中應用的必要性

無論是對自然資源的利用，還是礦山開采技術的發(fā)展，我國和發(fā)達國家相比都有著較大差距，在開采過程中資源浪費、隨意開采、過度開采的情況不可避免會發(fā)生。我國各行業(yè)的發(fā)展都離不開礦產(chǎn)資源，例如很多建筑材料、化學材料都是以自然資源為主的[2]。資源儲存量的多少，開采效率的高低，都是衡量國家綜合實力的重要參考依據(jù)。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代化采礦工藝的應用較為普遍，能夠解決傳統(tǒng)開采中存在的各種弊端，包括資源浪費、土地污染、環(huán)境破壞等。此外，現(xiàn)代化工藝的應用，也符合國家提出的可持續(xù)發(fā)展理念、綠色發(fā)展理念，能夠更好的保護我國資源。

3 采礦工程中采礦工藝方面存在的問題

目前礦石開采中的主要問題就是技術方面的問題，而且所開采出來的資源無論是在數(shù)量還是質量上，都難以和我國社會發(fā)展需求相匹配。技術方面存在的問題主要包括以下幾個方面。一是資源定位、儲存量勘察方面的技術較為落后。由于我國國土面積遼闊，很多資源的分布比較分散，如果連資源儲存的位置都無法弄清，后續(xù)開采環(huán)節(jié)更是無從開展。二是采礦工程的順利進行離不開機械設備，但是我國大型設備數(shù)量較少，很多先進機械都要從國外進口，成本極高。三是礦料選取階段的技術也有待提升，難以對部分資源進行針對性的篩選，無法提升資源利用率，存在著大量浪費。四是受到技術限制，很多復雜地形下的資源難以順利開發(fā)，部分資源無法利用，礦區(qū)閑置的情況較為普遍。

4 現(xiàn)代化采礦工藝技術在采礦工程中的運用

4.1 爆破法

爆破法是目前我國礦產(chǎn)資源開發(fā)中應用最為普遍的方法之一，操作時危險系數(shù)大，如果炸藥用量不合理、安放位置沒有按照設計要求進行，輕則對礦山造成破壞，嚴重的還會導致人員傷亡[3]。因此為了減少爆破法在應用過程中出現(xiàn)的安全事故，國內(nèi)外很多企業(yè)對該技術都進行了創(chuàng)新，也提出了標準化的操作方法。①光學引爆法。主要依靠了機械設備所發(fā)出的激光來引爆礦石，在應用過程中不會受到電磁波、聲波的干擾，穩(wěn)定性很強，且激光能夠重復進行使用，可減少對自然資源的消耗；②離子爆破法。同樣需要利用到相應的設備，但是作為一種電力爆破，有關人員無需前往現(xiàn)場，而是可利用計算機系統(tǒng)實現(xiàn)遠程操控。以往爆破多用火藥，在引爆和爆炸之后會產(chǎn)生大量粉塵以及有毒有害氣體，對環(huán)境帶來影響，這和當前可持續(xù)發(fā)展理念相違背。而離子爆破就解決了這一問題，真正做到了綠色無污染，且工作效率高，和采礦行業(yè)未來的發(fā)展相符合。

4.2 溶浸采礦技術

溶浸采礦技術也是目前應用較為普遍的技術之一，在應用之前要對被開采區(qū)域的環(huán)境、土壤等進行全面考察，隨后配制化學藥劑。作為一種新型技術，主要利用到了人們對化學的了解來開采礦物，需要技術人員充分掌握周圍區(qū)域礦產(chǎn)資源的相關信息，包括物理特點、化學特性等，在開采之前進行反復的調(diào)研和試驗，避免化學制劑對礦產(chǎn)區(qū)域造成的傷害。該方法對技術人員專業(yè)能力有著較高要求，需要其具備廣闊的知識面以及較強的動手能力，能夠根據(jù)礦產(chǎn)特性對藥劑進行配比。在做好了提前準備工作之后，就可將化學藥物傾倒在指定位置；在化學藥劑和接觸物發(fā)生了化學反應之后，即可開采目標礦物；隨后清除化學反應后留下的廢棄物，避免對自然環(huán)境造成污染和破壞。溶浸采礦技術的應用，需要技術人員熟練掌握不同制劑的使用、配置、反應知識，并隨著場景的變化而做出相應的調(diào)整，盡可能減少因操作失誤帶來的損失。

4.3 現(xiàn)代化工藝填充采礦技術

目前仍然有部分地區(qū)的采礦工作依靠人工進行，由于對地質、地形以及礦山的了解不夠深入，如果采空區(qū)較大，支撐力量不足，很容易出現(xiàn)開裂、地面凹陷、礦體坍塌等問題，造成經(jīng)濟損失及人員傷亡?，F(xiàn)代化工藝填充采礦技術的應用就能夠有效解決這一問題，一方面能夠讓開采作業(yè)更加安全，另一方面還能提升工作效率。填充式的開采方法，可做到“邊開采邊填充”，填充對象為已經(jīng)空下的資源區(qū)，且不會影響到后續(xù)開采作業(yè)效率。填充材料具有較強的穩(wěn)定性，能夠起到支撐作用，尤其是在危險區(qū)域中的應用，可大大降低土地形變的可能。例如如果礦體下方有豐富的地下水資源，合理應用填充技術就能夠對地面起到固定作用，減輕地下水帶來的影響。

4.4 崩落采礦工藝

崩落采礦工藝是當前采礦中常用的技術類型之一，主要對象為礦洞中的圍巖，從其字面意思來看，能夠防止巖石掉落對施工人員帶來的影響，從而讓開采作業(yè)更順利、更安全的進行。在實際應用中，可將崩落采礦工藝分為兩個部分，一是底柱分段崩落攻擊工藝，二是無底柱分段崩落工藝。前者需要明確橫斷面的尺寸、底柱高度等參數(shù)，從而合理設計開采方案。在設計之前，要對礦體巖石穩(wěn)定性進行全面考察，如果應用的是漏斗底結構，分段底柱的高度控制在5m～7m為宜。

4.5 空場采礦技術工藝技術應用

國民經(jīng)濟的穩(wěn)固增長，對于我國采礦行業(yè)發(fā)展來講提供了技術支持，而由于采礦作業(yè)所涉及的內(nèi)容比較多，在實際作業(yè)過程中也會遇到一些阻礙，所以相關單位應將現(xiàn)代化采礦工藝技術應用在采礦工程領域中，這具有著重要的意義。其中，空場采控技術工藝被應用在采礦工程中，它具有著很多的作用和價值，而該技術主要是指將礦塊劃分成礦房以及礦柱，隨后制定詳細的方案展開施工，保障整個采礦作業(yè)能夠處于井然有序的狀態(tài)。同時作業(yè)人員也需要結合實際工程需求，靈活采用空場采礦工藝技術手段，這樣才能夠為后續(xù)礦產(chǎn)資源開采作業(yè)提供理論數(shù)據(jù)支持。其次，相關工作人員也要有計劃的回踩礦柱和處理采空區(qū)域，這也關乎采礦工程行業(yè)發(fā)展，特別是應將空場采礦技術滲透在整個采礦領域中，這不僅能夠將此技術有效的推廣和宣傳出去，同時也能夠滿足礦產(chǎn)資源開采作業(yè)實際需求，以及可以降低問題發(fā)生概率。因為時代的不斷變化，人們對礦產(chǎn)資源需求量也在逐年遞增，所以我們更加需要加大在礦山開采技術上的研究力度，也要靈活運用空場采礦技術手段輔助作業(yè)，盡可能的避免資源浪費以及環(huán)境污染等問題的產(chǎn)生，對于礦產(chǎn)行業(yè)發(fā)展非常的關鍵。

4.6 巖體加固技術的應用

巖體加固技術目前也被應用在采礦工程中，工作人員應借助此技術保障開采作業(yè)順利展開。因為近幾年來隨著國家經(jīng)濟的快速增長，人們對礦產(chǎn)資源的需求量也變得越來越大，本身我國礦產(chǎn)資源分布就比較廣泛，但是在實際礦產(chǎn)資源開采過程中也面臨著一些問題，所以我們更加需要利用巖體加固技術確保開采作業(yè)的安全性與穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)礦產(chǎn)開采作業(yè)周邊環(huán)境是比較復雜的，特別是由于機械設備的使用會對周邊巖石造成破壞，若不能制定詳細的方案，會致使其他事故等問題的產(chǎn)生，嚴重威脅著施工作業(yè)人員生命財產(chǎn)安全。所以為了保障整個礦產(chǎn)資源開采作業(yè)順利展開，我們應利用巖體固技術輔助作業(yè)，從而保障相關作業(yè)人員在一個安全可靠的環(huán)境中作業(yè)。除此之外，在使用巖體加固技術中過程中，作業(yè)人員也要做好開采前期準備工作，比如：對于那些不穩(wěn)定的巖石區(qū)域應進行加固處理。

4.7 深井采礦工藝

深井采礦工藝是當前社會背景下所孕育出來的技術手段，它是一種新型的現(xiàn)代化采礦工藝技術，目前被應用在采礦工程領域，能夠為工作人員提供很多便捷，最重要的目的也是為了減少礦產(chǎn)資源的浪費。如今隨著人們生活條件的改善，對礦產(chǎn)資源的需求量也變得越來越大，而我國金屬礦開采在落實過程中面臨著一些問題，比如：由于不合理的開采，導致礦產(chǎn)資源比較緊張，這難以滿足現(xiàn)代人生活以及行業(yè)生產(chǎn)需求，所以我們更加需要利用深井采礦工藝技術手段，確保礦產(chǎn)資源開采作業(yè)有序展開，進一步提高礦產(chǎn)資源使用效率以及避免資源浪費的產(chǎn)生。其次，再進行露天開采作業(yè)時，工作人員要加大再深井采礦工藝上的研究力度，并將此技術有效滲透在采礦工程中，這樣才能發(fā)揮技術價值，為后續(xù)礦產(chǎn)資源開采作業(yè)提供技術支持，這對于社會經(jīng)濟發(fā)展非常關鍵。因為傳統(tǒng)技術已不能滿足現(xiàn)在采礦企業(yè)發(fā)展需求，所以我們更加需要利用深井采礦工藝輔助作業(yè)，從而發(fā)揮技術價值。

4.8 特殊采礦工藝技術

特殊采礦工藝也是一種新型的采礦工藝手段，備受采礦行業(yè)所青睞，因為采礦行業(yè)隨著發(fā)展規(guī)模的擴大，工作難度系數(shù)也逐步得到提高，而礦產(chǎn)資源也是現(xiàn)代人類發(fā)展不可缺少的重要物質基礎，而隨著時間的推移，礦產(chǎn)資源也處于一個短缺的狀態(tài)，所以我們更加需要加大采礦工藝上的研究力度，切合實際的為人類發(fā)展提供更多的物質資源。而特殊采礦工藝主要是根據(jù)采礦的環(huán)境，通過因地制宜的方法所展開的一個施工作業(yè)，能夠為相關作業(yè)人員提供很大的技術支持。本身我國海洋面積就比較廣闊，內(nèi)部蘊含著豐富的礦產(chǎn)資源，所以我們可以采用特殊采礦工藝技術，將潛在于海洋中的礦產(chǎn)資源有效的開采出來，進而為現(xiàn)代人生活以及行業(yè)生產(chǎn)提供更多的物質基礎。

當然，由于海洋采礦難度系數(shù)比較高，單純依靠傳統(tǒng)方法很難提高工作質量，所以我們還需要加大資金投入力度，并加強在特殊采礦工藝上的研究力度。其次，由于海洋采礦作業(yè)難度系數(shù)以及危險系數(shù)比較高，對采礦作業(yè)人員要求也比較高，所以我們應注重的開采作業(yè)人員各方面能力培訓，使他們能夠運用先進的開采技術手段開展采礦工程，這不僅能夠降低資源浪費等問題產(chǎn)生，又能夠避免因開采過程中對海洋環(huán)境所造成的污染，可以說，礦產(chǎn)資源也成為礦產(chǎn)企業(yè)未來發(fā)展需要注重的一個環(huán)節(jié)。

4.9 機械化開采工藝技術

近幾年來。隨著礦產(chǎn)企業(yè)發(fā)展速度的提高，對采礦技術需求量也變得越來越大，因為先進技術手段的應用能夠減輕工作人員工作壓力，使他們能夠更好的展開采礦工程建設。而礦產(chǎn)資源與現(xiàn)代人生活之間存在著密不可分的關系，近幾年來礦產(chǎn)資源也隨之減少，所以我們更加需要加大在采礦工藝技術研究。其中，機械化開采技術也是金屬礦開采行業(yè)經(jīng)常使用到的一個技術手段，它主要分為兩種，一種是露天開采，另一種則是地下開采，露天開采不同于地下開采，它的難度系數(shù)相對來講比較低，所以工作人員只需要使用相應的機械設備進行作業(yè)，即可完成相應的開采作業(yè)任務。當然，我們也要確保機械設備在操作過程中具備安全性，這樣可以提高開采作業(yè)工作質量和效率，同時也能夠降低經(jīng)濟損失。此外，地下開采難度系數(shù)比較高，同時它的安全系數(shù)是比較低的，所以我們在地下開采過程中，更加需要靈活的利用機械化開采工藝技術手段，以便于保障內(nèi)部人員生命財產(chǎn)安全，同時這也可以有效避免產(chǎn)生尾砂污染，最重要的是能夠利用此技術為后續(xù)采礦工程奠定夯實基礎。

5 現(xiàn)代化采礦工藝技術的發(fā)展前景

5.1 推動技術的智能化、綠色化發(fā)展

在未來很長一段時間內(nèi)，智能化、綠色化將會是很多行業(yè)和領域發(fā)展的主要方向，采礦工藝亦是如此?，F(xiàn)代信息技術的應用，能夠代替人工完成很多復雜、危險的操作，提升采礦效率的同時，也保障了有關人員的生命財產(chǎn)安全。隨著科技的推廣和應用，無人作業(yè)在礦區(qū)中普及開來，提升了開采效率。在綠色化發(fā)展方面，要遵循可持續(xù)發(fā)展原則，在開采之前，應對現(xiàn)場的水系統(tǒng)、大氣系統(tǒng)、地質條件等進行全面考察。要合理應用開采技術，以免對自然環(huán)境造成破壞。

5.2 加大監(jiān)管力度

資源開采的危險性較大，尤其是在陌生區(qū)域和地下環(huán)境中，危險性會更高，因此需要安排專業(yè)人員進行監(jiān)督。部分單位為了經(jīng)濟效益，隨意開采、過度開采的情況十分嚴重，由于沒有監(jiān)管人員，會造成大量的資源浪費和環(huán)境污染。當?shù)卣舍槍﹂_采作業(yè)進行管理，制定完善的監(jiān)管體系，對破壞資源、礦產(chǎn)開采的方式等進行管理。

5.3 礦山采場的圍巖控制

要注重運用廢石和尾礦等對采空區(qū)進行填充，提升其穩(wěn)定性，以免出現(xiàn)塌陷或其他安全事故。此外，還可利用現(xiàn)代化設備，對地質環(huán)境進行檢測，提升礦山開采選址的科學性和合理性，推動開采作業(yè)的安全進行。

6 結語

當前我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，礦產(chǎn)開采也受到了社會各界的廣泛關注，在各行業(yè)對資源需求量不斷提升的背景下，也對工藝技術提出了更高要求。因此，要深入分析當前技術方面存在的問題，意識到現(xiàn)代化技術應用的必要性，目前常用的采礦工藝包括爆破法，溶浸采礦技術，現(xiàn)代化工藝填充采礦技術，崩落采礦工藝等。此外，還應學習借鑒其他國家的技術，引進儀器設備，做到和國際接軌，推動我國現(xiàn)代化采礦工藝的發(fā)展。