探析现代化采矿工艺技术在采矿工程中的应用

郭恩吕

（贵州林华矿业有限公司，贵州 金沙 551800）

矿产资源为我国经济社会发展创设了重要的物质基础，当前供给侧结构性改革的实施推动了国内矿业产业结构的调整，但采矿行业仍面临矿产资源开发利用水平不足的问题。通过引入新型采矿工艺与现代化技术手段，能够有效提高我国矿产资源节约与综合利用水平，进一步推动采矿工程的高质量发展。

1 现代化采矿工艺技术分析

1.1 空场采矿工艺

当前空场采矿工艺在采矿工程中应用较为广泛，通常需将矿区分为若干个矿房和矿柱，先以矿房作为开采对象，再完成矿柱中矿产资源的开采。在矿产资源开采过程中，主要采用预留的矿柱为矿房回采时形成的采空区提供支撑，避免在开采过程中影响到矿房的稳定性，并利用敞空形式完成矿产资源的开采，以矿柱作为建筑工具，提升矿房开采环节的安全系数，防止出现塌方等事故。

1.2 崩落采矿工艺

该工艺主要指在采矿前将矿洞中的危险围岩进行崩落处理，降低顶层崩塌的概率，为后续采矿作业创设安全施工环境。当前崩落采矿工艺大体包含两种类型：其一是无底柱分段崩落法，该工艺的机械化水平较高、对于机械设备作业质量提出了较高要求，可有效节约人工成本；其二是底柱分段崩落法，应用该工艺需注意调节漏斗间距、底柱高度、各段横截面尺寸与高度等参数，在针对漏斗底的围岩结构进行处理时，需将各节段的上、下分段底柱高度分别设为6m、12m左右，并结合矿洞实际情况与矿石稳定性进行底柱高度的调节，实现危险围岩的有效崩落、降低对矿区结构造成的附加影响[1]。

1.3 溶浸采矿工艺

该工艺基于矿产资源的物理化学特性，选取化学溶剂注入采矿层内，将原有固态矿产资源转化为液态或气态，以此完成矿产资源的开采与收集作业。溶浸采矿的工艺流程如下：首先完成井场的划分、确定井型与井距，开展钻孔施工与安装作业；随即选取配制好的溶浸液注入到钻孔中，待原地浸出后提取浸出液，利用树脂、淋洗液完成吸附与淋洗；待混合溶液中产生沉淀后，将沉淀物进行过滤与干燥处理，即可提取出铀浓缩物产品，并完成废水处理。溶浸采矿工艺具有应用成本低、现代化水平高、环保性强等特点，具备良好的应用推广价值。

1.4 充填采矿工艺

该工艺对于围岩稳定性差、开采条件复杂、涉及到深度开采等问题的采矿环境具备良好的适用价值，应用该工艺可有效实现对地压的控制、预防矿井内因火灾，并且为矿柱回采、水下开采作业创设便捷条件。通常依据充填材料、运输形式的差异可将充填采矿工艺分为干式、水力、胶结充填法三种类型，依据矿井结构、回采方向的差异可将其划分为上向分层、下向分层、壁式、削壁、方框支架充填法等不同类型。在采用充填采矿工艺时，要求采矿作业人员结合作业区域的结构特征与实际情况进行支撑技术的设计，保障为回采作业创设安全的作业空间与施工环境，降低围岩崩落等事故的风险性。

1.5 岩体加固技术

由于在采矿工程施工过程中，诸如气候环境、地质条件等变化均会对周围岩体产生影响，因此在采矿作业前需做好岩体勘查工作，完成开采注意事项的编制，并利用锚索工具完成岩体固定处理。针对不稳定岩体，通常可采用注浆工艺、支柱法进行固定处理，配合空场采矿、充填采矿等工艺技术，进一步为采矿作业的安全性提供保障。

1.6 其他开采工艺技术

其一是大采高综放技术，该技术适用于较厚的岩层，通过实行分层开采可有效拓展开采的范围，然而该技术在应用时存在一定的局限，面临工作面频繁移位的问题，一定程度上将增大巷道维护的难度。其二是深矿井开采技术，由于部分深井开采作业涉及到冲击地压、地热、岩石抗压力低等危害，通过采用深矿井开采技术能够有效降低采矿过程中的危险系数，保障开采作业的安全。其三是缓倾斜煤层开采技术，通常缓倾斜煤层对于支护结构的强度提出了较高要求，该技术适用于针对厚煤层实行一次性开采，在开采过程中注意控制四连杆、避免其变形或滑倒，并且加强对顶梁焊接质量的把控、防止出现开裂问题；针对薄煤层进行开采作业，通常需运用到刨煤机进行配合作业，保障施工效率与安全性。

2 现代化采矿工艺技术在采矿工程中的具体应用与注意事项探讨

2.1 工程概况

以某采矿工程为例，该采煤带沿西南方向布置、斜坡倾斜角为50°，采煤带长4km、南北向宽2km。工程计划采用薄矿体深孔采矿法，在采矿作业前通过现场勘查掌握矿体的实际情况与参数，利用技术手段完成矿体三维模型的建立，借此有效提升开采作业效率、安全性与回收率，降低矿石贫化率。

2.2 精细化建模与开采方案优化

在该工程中，采矿人员在开采作业前期针对作业现场开展地质勘查工作，针对岩石边界、岩体结构等关键区域进行详细调查，通过现场定位实现爆破控制；在现场测量环节，针对无明显变化的矿体，将测量距离设定为3m，并结合项目实际情况进行测量点的适当加密处理；在测量点的设置上，针对各工程区域剖面分别设置8个测量点，并将测量数据输入模型中，为地质调查的可视化提供重要参考数据。通过选用Sumac软件建立矿区的三维地质模型，将地质录井与测量数据输入到软件中，供建模环节进行直接调用，可使矿体倾斜度、位置等信息得到直观反馈，并依据精细化模型进行巷道布置位置的选定，用于保障巷道顶板可有效穿过矿体，为后续采矿作业创设便捷条件。在完成精细化建模的基础上，还应结合矿体形式与特征进行采矿方案的优化设计，例如在本工程中采矿人员参考三维模型与地质勘查数据后发现该矿体厚度小于1.5m的部分占比超过80%，因此在选用深孔采矿法的基础上配合浅孔留矿法与充填法等工艺技术，为矿产资源的开采效率与质量提供保障[2]。

2.3 相关注意事项

2.3.1 采矿工艺应用要点

在采矿作业过程中，通常需结合区域实际环境条件进行开采工艺技术的把控。

例如在采用空场采矿技术时，需确保落实对采空区的处理措施，针对不稳定的矿石、围岩进行加固处理，防止为后续开采环节埋下安全隐患；在采用崩落采矿工艺时，需注意观察岩体结构，避免引发矿体、围岩大面积塌陷问题；在采用溶浸采矿工艺时，应加强对浸出方式、地点的管理，结合实际作业需求选取原地破碎或地表浸出等作业方式；在采用充填作业工艺时，需依照回采工作面的推进方向、煤层走向等选用胶结、单层等充填方式，并做好岩体加固处理，保障采矿生产作业的安全性与高效性。

2.3.2 现代化采矿技术的发展趋势

首先是岩层控制与采场稳定技术，在选取尾矿、废石进行采空区填充处理时，需运用到地球物理方法进行采矿区域的检测，可用于预测破坏顶板的因素、分析充填体的制约作用等，为顶板加固方案的编制提供参考；还可运用地球物理无损检测技术进行立井井壁与壁厚状况的检测，可为壁后注浆堵水作业提供重要参考，防范施工过程中产生涌水事故[3]。

其次是基于绿色作业要求采用无废开采工艺，针对地下矿山开采过程中产生的废石进行处理，优化采切工程施工方案的设计，并尽量减少废石运出量，将其进行填充再利用，避免因废石造成环境污染、增加工作量。在此基础上，可选取尾矿、废石进行混合填充料的配制，依托试验确定充填体中不同成分的比重与填充脱水时间的设计，保障利用混合填充料满足实际生产环节的填充需要，做到废石不出坑。

最后是开采作业过程中的地质灾害监测系统，由于在地下矿山开采作业中常见地面塌陷、沉降等事故，对此可引入3S技术获取到矿区地表塌陷情况的遥感图像、区域地质条件、采矿资料等综合信息，为灾后救援与修复作业提供重要参考。同时，利用采空区灾害管理信息系统的建设，还可实现对矿区数据的动态监测、存储、分析与处理，用于实时反馈井下数据、调整作业信息，起到对安全事故的防范作用，为采矿工程的安全生产创设良好条件。

3 结论

当前我国采矿工程仍面临工艺技术水平落后、采矿作业效率低、资源闲置浪费现象严重等问题，对于采矿工艺技术的革新提出了迫切要求。通过引入现代化采矿工艺技术与先进机械设备，能够有效改善采矿工程作业水平与生产效率，配合绿色采矿技术的应用，更好地提升矿产资源的开发利用率、保障作业安全。