不良地质条件下矿山开采工艺设计研究

冯 勇

（北方铜业铜矿峪矿，山西 运城 043700）

经济的高速发展，在一定程度上刺激了市场工业生产对矿产资源的需求，相比常规的工程项目，采矿工作的作业环境更加险峻、开采流程更加复杂，为了降低外界环境中不良因素对矿山开采工作造成的负面干预，应当引进更加先进的采矿工艺，规范化处理采矿技术的应用流程，以此种方式，规避在矿山工程中存在的多种安全隐患[1]。为了进一步落实我国矿山安全开采，有关技术单位深入到了对矿山工程的研究中，发现大部分矿产资源赋存的区域，其地质环境与条件均较为恶劣，不仅存在一定的安全风险，同时在开发矿产资源时，也存在一定难度。基于长远角度考虑，应当引进新的采矿工艺与技术，以此带动我国矿山行业发展的安全性与效率性。而本文也将以此作为研究的切入点，结合矿产资源所属区域的不良地质条件，对采矿工艺与技术进行深度分析，以此种方式提高技术与质量，为我国矿产行业的发展带来更多的契机。

1 不良地质条件下采矿工艺设计

1.1 设置不同地质深度下爆破装药参数

考虑到大多数矿床的地质结构均较为复杂，因此，在设计采矿工艺时，需要将开采炸药埋设在地下，通过此种方式，将地表岩层引爆，再使用机械设备将表层岩土移开[2]。此时，位于地表层的矿产资源应呈现一种碎石状态，在此基础上，使用钻头与开采设备便可以继续进行矿山开采工作。为了确保爆破行为的安全性与可靠性，需要结合矿区的地质条件，在不同地质层深度内埋设不同量的爆破炸药。对不同地质深度下爆破装药参数的描述如下表1所示。

表1 不同地质深度下爆破装药参数

结合矿区的地质情况，根据开采的矿产资源对应位置，选择适宜的装药参数，避免炸药量过度，造成采矿工作的实施存在一定危险性。

1.2 基于填充工艺的采矿施工

在完成对采矿区域的地质爆破后，引进填充工艺，对采矿施工过程进行分析[3]。在此过程中，应明确填充工艺是采矿工艺的必备流程之一，以此种方式，可以精准地控制炸落岩石的掉落时间与掉落范围，从而避免岩石在地层移动范围过大，对矿山工作者的人身安全造成威胁。填充工艺的技术框图如下图1所示。

图1 填充工艺施工流程

按照上述图1所示的结构布设采矿现场，对于区域内地质结构稳定性较差的区域，可以采用连续填充的方式，确保地质开挖区域结构的稳定性。对于区域内地质结构较为稳定的区域，可直接从斜板入手，对矿山进行钻孔与开挖。

1.3 加固矿区崩落的固体矿石

考虑到在实际采矿过程中，区域内可能存在多种不稳定因素，对采矿工作造成了一定影响，因此有必要加固矿区崩落的固体矿石，提高开采过程的安全性。在加固过程中，需要使用专业的锚索工具，对矿区内的溜井、顶板等抗压能力较薄弱的区域进行加固[4]。同时，对于矿区内边缘位置处的围岩，应当对其进行多次加固，避免在深度开挖过程中，出现地层塌陷的现象，实现为地质采矿工作者提供一个相对安全的作业环境。

结合矿区地质实际情况，可引进固体加固技术，并将此种技术与空场处理法进行联用。对于矿区内直径较小的碎石或岩体，可辅助使用泥浆注入法，对于区域内存在的泥浆，可在相关技术应用的基础上，配合使用支护法。

除上述提出的工作内容，还需要在采矿作业过程中，对顶部或中间结构位置处的一些碎石进行崩落处理[5]。例如，在漏斗形状的矿区，可将底柱高度控制在5.0m～7.0m，将分段开采的间距控制在11.0m～13.0m，以此种方式，使矿体上部与下部结构呈现一种稳定结构。在实际施工中，此部分作业可直接使用机械车作业，因此，也节约了大量的人力与物力，从而实现采矿工作的规范化实施。

2 技术质量分析

本文通过上述论述，提出了一种全新的采矿工艺，为进一步验证该工艺在实际工作当中的应用效果，选择将某铜矿工程作为依托，将本文提出的采矿工艺应用到该工程实际环境当中。该铜矿开采工程开采区域共包括五个不同分区，其中采区III为合并区域，结构最为复杂，矿产资源开采厚度范围在3.26m～5.96m以内，同时采区III的顶板结构为细砂岩和泥岩两种类型岩石结构，其厚度均在1.34m～15.62m范围以内，但绝大多数厚度处于2.5m～8.5m范围以内。综合该工程区域结构条件，采用爆破采矿工艺，按照本文上述操作对其爆破装药参数进行设定，并依次完成填充采矿施工和加固矿区崩落固体矿石等操作，在完成采矿后，将矿产资源开采量作为评价该工艺技术质量的评价指标，针对该矿区五个不同分区，分别将其矿产资源开采量记录如表2所示。

表2 本文采矿工艺下矿区矿产资源开采情况表

从表2中得出的矿区矿产资源开采情况表可以看出，本文提出的采矿工艺在应用中能够有效提高矿产资源的开采量，实现高效开采。

3 结语

采矿工程是支撑我国经济产业高效率发展的产业之一，因此，相关此方面的研究也是我国矿山技术研究单位的关注重点。为了进一步提升采矿的效率，本文从设置不同地质深度下爆破装药参数、基于填充工艺的采矿施工、加固矿区崩落的固体矿石三个方面，将不良地质条件作为研究背景，对采矿工艺进行设计与研究，希望通过本文的此次研究，为我国矿山作业的实施指明方向，实现采矿工作的高效与安全进行。