探采結(jié)合技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用研究

孫斌

（安徽省銅陵縣牛山礦業(yè)有限公司，安徽銅陵　244100）

探采結(jié)合技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用研究

孫斌

（安徽省銅陵縣牛山礦業(yè)有限公司，安徽銅陵244100）

探采結(jié)合技術(shù)在采礦工作中應(yīng)用價(jià)值顯著，主要表現(xiàn)為在礦山生產(chǎn)的整體過程中均需要應(yīng)用到探采結(jié)合技術(shù)，并且該技術(shù)和采礦工程是交叉進(jìn)行的?；诘V山生產(chǎn)中，需要對(duì)探采結(jié)合進(jìn)行經(jīng)濟(jì)統(tǒng)籌規(guī)劃，并且需要將探采結(jié)合視為礦山生產(chǎn)勘探的根本準(zhǔn)則。本課題筆者在分析礦體地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)采礦工程布置優(yōu)化策略進(jìn)行了分析，最終結(jié)合相關(guān)工程對(duì)探采結(jié)合在采礦工程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了探究，希望以此為探采結(jié)合技術(shù)在采礦工程中的完善應(yīng)用提供一些具有價(jià)值的參考憑據(jù)。

探采結(jié)合技術(shù)采礦工程應(yīng)用

探采結(jié)合技術(shù)是把生產(chǎn)勘探和采礦工程兩者之間充分融合，以此使地質(zhì)勘探中的采礦設(shè)計(jì)更加優(yōu)化，同時(shí)使地質(zhì)勘探中的生產(chǎn)服務(wù)更加優(yōu)質(zhì)。在采礦工程中應(yīng)用探采結(jié)合技術(shù)需要充分遵循“以采為主，探采結(jié)合”的原則，進(jìn)一步使采準(zhǔn)率及生產(chǎn)效率得到有效提升，從而為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益提供保障依據(jù)［1］。具體整體分析，探采結(jié)合技術(shù)的應(yīng)用需要以采礦工程的具體情況為依據(jù)，了解礦體的區(qū)域地質(zhì)以及頂?shù)装宓刭|(zhì)特征等，并提高地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員素質(zhì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到安全施工，這樣才能夠使探采結(jié)合技術(shù)的效果淋漓盡致地發(fā)揮出來。

1　礦體地質(zhì)特征分析

1.1礦體的區(qū)域地質(zhì)概述

“什邡式”磷礦沿著大水閘復(fù)式背斜呈現(xiàn)出來的分布為環(huán)形分布，主要的主體部分為大水閘復(fù)式背斜，兩側(cè)呈現(xiàn)出了極為強(qiáng)烈的多序級(jí)以及多期次，形態(tài)顯得較為緊密，并且還呈現(xiàn)倒轉(zhuǎn)的背及向斜。斷裂主要以復(fù)背斜為主，呈現(xiàn)出了馬蹄形狀的分布形式。次級(jí)斷裂表現(xiàn)突出，走向斷層以逆沖為主，有數(shù)量繁多的飛來峰形成。與其他形式的斷層相比較，橫向斷層的形成相對(duì)晚一些，走向斷裂主要以多切割為主，且規(guī)模顯得比較小。本礦地質(zhì)構(gòu)造比較簡易，燕子巖礦段整體走向?yàn)?6°，磷快巖礦體的活度在32m以內(nèi)［2］。磷塊體現(xiàn)出了層狀結(jié)構(gòu)，厚度顯得較為穩(wěn)定，巖石比較堅(jiān)硬，屬于一類堅(jiān)硬工程地質(zhì)巖組。其中，碎屑巖類層狀顯得極為軟弱。

1.2礦體的頂?shù)装宓刭|(zhì)特征

花斑白云巖地層體現(xiàn)為淺海沉積相，但是在形成含磷建造地層沉積前，此地段較為突出的特征是風(fēng)化、溶蝕以及剝蝕等，因此經(jīng)仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)該地段表面會(huì)許多不具規(guī)則性的溶蝕坑存在，同時(shí)裂隙以及沖溝等特征也極為顯著。此層屬于礦體當(dāng)中的直接底板。節(jié)理發(fā)育，但是巖石具有堅(jiān)硬的特征，底板都是較為堅(jiān)固的巖石，可達(dá)II級(jí)堅(jiān)硬，具備良好的穩(wěn)定性，通常情況下不需要支護(hù)［3］。但是，因?yàn)榈装宕嬖诓灰?guī)則情況，倘若在采礦工程布置不具規(guī)范性及科學(xué)性的基礎(chǔ)上，便會(huì)造成不小的損失，也會(huì)發(fā)生貧化狀況。

2　采礦工程布置優(yōu)化策略分析

2.1開拓巷道布置

該礦以礦體成礦所存在的特征為參考依據(jù)，目前是使用的是平硐底板開拓，在水平間隔方面以五十米的距離使穿脈運(yùn)輸與探礦巷道得到有效形成，同時(shí)將垂直間隔五十米作為一個(gè)中段，也就是說礦塊的規(guī)則是50m×50m，主要采取的采礦模式為有底柱分段空?qǐng)龇?，將底部中段大巷向上抬起，將分層視為受礦巷道?；谏喜?層截取鑿巖回采巷道，在礦體開采完成之后會(huì)有采空區(qū)形成，在頂板崩落的情況下，對(duì)空區(qū)采取充填措施。

做好兩方面的科學(xué)布置工作：一方面為運(yùn)輸大巷的布置；另一方面為穿脈運(yùn)輸巷的布置［5］。做好探礦的回收以及礦塊的回收工作，尤其是提升本中段的回收率，具有極為重要的價(jià)值作用。礦山地質(zhì)工作人員需要以工程暴露的地質(zhì)狀況為依據(jù)，進(jìn)一步完成編錄，以便進(jìn)行整體性分析，然后對(duì)礦體邊界部位進(jìn)行精準(zhǔn)推斷，以此使上述巷道設(shè)計(jì)更加優(yōu)化，同時(shí)使施工能夠做到位。需要做好穿脈運(yùn)輸巷的布置工作，主要以礦層的特性，比如穩(wěn)定性及連續(xù)性為依據(jù)，進(jìn)一步對(duì)穿脈運(yùn)輸巷進(jìn)行合理布置。在穿脈巷探礦的間距選擇上，通常選擇50m為規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如此能夠?yàn)榈V體形態(tài)的探明提供依據(jù)，從而使勘探網(wǎng)度50m×50m得到有效形成，除此之外，還能夠?yàn)榈V石在回采過程中的運(yùn)輸裝礦巷道的形成提供保障依據(jù)。

2.2融入探采結(jié)合技術(shù)，做好采準(zhǔn)巷道設(shè)計(jì)工作

對(duì)于地質(zhì)專業(yè)技術(shù)人員來說，需要積極主動(dòng)參與兩類工作，一類是采準(zhǔn)巷道的設(shè)計(jì)，另一類是做好施工測(cè)量的配合工作。與此同時(shí)在工作中充分遵循“工程多用，探采結(jié)合”的原則。對(duì)于巷道的設(shè)計(jì)來說，主要是對(duì)三級(jí)礦量當(dāng)中的準(zhǔn)礦量求解出來，以此使作業(yè)人員通行得到有效形成，并使基于礦石耙運(yùn)的巷道得以有效形成［6］。地質(zhì)人員是會(huì)在運(yùn)輸巷道的中部對(duì)礦體進(jìn)行圈定的，當(dāng)然在對(duì)礦體進(jìn)行圈定的過程中還需要對(duì)穿脈巷的網(wǎng)度進(jìn)行有效控制。此時(shí)，可以將工程的進(jìn)度作為參考標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而對(duì)控制網(wǎng)度進(jìn)行進(jìn)一步縮小，然后再次對(duì)礦體形態(tài)進(jìn)行圈定，以此使采準(zhǔn)礦量的求解更加精準(zhǔn)，這樣便能夠使企業(yè)經(jīng)營計(jì)劃有據(jù)可依，從而使獲取的基礎(chǔ)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)更具可靠性、更加有效性?；诖穗A段，地質(zhì)技術(shù)人員需做好再次編錄工作，并需要對(duì)采礦工作人員提出相關(guān)設(shè)計(jì)方案，并在設(shè)計(jì)的修改方面提出具有見解性的建議，以此使設(shè)計(jì)出來的采準(zhǔn)切割工程能夠與探求被采礦量的標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。并且，這樣也可以使礦石的回采更加安全、更加高效。以燕子巖礦段的施工為例，在一千米中段二十五礦塊施工中，以上下中段為依據(jù)對(duì)礦塊單體地質(zhì)界線進(jìn)行推斷時(shí)，局部底板出現(xiàn)凹陷特點(diǎn)，但是未及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在施工至1046分層的情況下，礦體在短時(shí)間內(nèi)增厚大概有十米左右，磷塊巖向底板突出十米左右，因此便需要在合理的時(shí)間內(nèi)向相關(guān)采礦人員提出相關(guān)性建議，以此使人行天井的位置得到有效改善，并使探巷的長度得到有效增加，并對(duì)鑿巖巷進(jìn)行增加，這樣不但能夠?qū)崿F(xiàn)有效探礦，而且還能夠使礦石資源的回采更具高效性。

2.3地質(zhì)專業(yè)技術(shù)工作人員指導(dǎo)回采作業(yè)

對(duì)于某個(gè)礦塊來說，在做完采準(zhǔn)切割工程的作業(yè)之后，便需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)具體探明之后的平面圖及剖面圖進(jìn)行編繪，進(jìn)一步對(duì)礦體的真實(shí)形態(tài)加以反映，并做好相關(guān)作業(yè)人員的指導(dǎo)工作，比如進(jìn)行拉切割槽以及擴(kuò)漏等［7］。在地質(zhì)工作當(dāng)中，需要做好采礦作業(yè)人員的監(jiān)督工作，無論是礦體的頂板，還是礦體的底板，均需要擴(kuò)到位。在礦石的回收方面需要進(jìn)行最大化的回收。對(duì)于礦體頂板來說，是較為特殊的，因此其局部因斷層遭遇破壞，并在地下水浸泡的作用下，極易引發(fā)垮塌狀況，因此便需要局部將礦石留下，以此充當(dāng)附頂層，以此使頂板垮塌得到有效防止，不然的話會(huì)使貧化率大大提升，進(jìn)而導(dǎo)致整體采場(chǎng)無效進(jìn)行正常作業(yè)。對(duì)于上述地質(zhì)現(xiàn)象，均需相關(guān)地質(zhì)工作人員提前進(jìn)行預(yù)測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)做好編錄工作，并及時(shí)提出具有見解性的建議，和采礦設(shè)計(jì)工作人員及現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行密切的溝通，然后制定并落實(shí)有效性強(qiáng)的策略。實(shí)現(xiàn)安全、可靠，使回收率得到最大化提升，同時(shí)使得貧化率大大降低。

2.4對(duì)專項(xiàng)探礦工程進(jìn)行科學(xué)布置

對(duì)于探礦工程來說，做好合理布置工作顯得極為重要，保證在探出礦之后能夠在回采巷道中使用。對(duì)于地質(zhì)人員來說，需要以專業(yè)理論知識(shí)為依據(jù)，對(duì)礦體形成的環(huán)境進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)古地理特征進(jìn)行有效分析，對(duì)潛在的邊角礦量進(jìn)行判斷，同時(shí)對(duì)隱伏礦體進(jìn)行判斷。以某地礦段工程為例，該地礦段1050中段14礦塊，在不可能存在的礦體的分析上，是使用剖面進(jìn)行分析的［8］。然而，以現(xiàn)場(chǎng)為依據(jù)，對(duì)底板巖層產(chǎn)狀進(jìn)行觀察，同時(shí)對(duì)上下中段礦體揭露狀況進(jìn)行分析，需要對(duì)地質(zhì)的特征進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的分析，因此考慮到這些因素，相關(guān)工作人員對(duì)向底板掘進(jìn)探巷工程進(jìn)行了有效布置，探出了豐富的磷塊巖地質(zhì)儲(chǔ)量，并且其市場(chǎng)價(jià)格高達(dá)一千萬元?；谏a(chǎn)當(dāng)中，相似規(guī)模的隱伏礦體均需進(jìn)行科學(xué)布置，在回采方面一個(gè)中段進(jìn)行，然后一個(gè)礦塊進(jìn)行，直至回采完成，這樣不但能夠保證每一個(gè)隱伏礦體都能夠完成回采，而且還不回造成邊角礦量的損失。

2.5對(duì)儲(chǔ)量管理工作進(jìn)行強(qiáng)化

以完工之后的采切工程為依據(jù)，并結(jié)合所圈定的礦量，對(duì)某個(gè)礦塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，精確計(jì)算一個(gè)中段以及一個(gè)礦段的儲(chǔ)量。對(duì)采出損失做好相關(guān)分析，并對(duì)發(fā)生貧化的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)性建議。上述需要也是相關(guān)地質(zhì)工作人員在礦山工程中需要完成重點(diǎn)工作，以此使開采更具合理性、更具科學(xué)性，進(jìn)一步使已經(jīng)探明的磷礦石資源能夠得到最大化的回收。這樣，便能夠保證三級(jí)礦量充分達(dá)到均衡，使穩(wěn)產(chǎn)得到有效保障，并使礦石的質(zhì)量充分達(dá)標(biāo)。

圖1　-193米水平開采布置圖示

圖2　采取探采結(jié)合技術(shù)之后的回采礦體邊界

3　探采結(jié)合技術(shù)在采礦工程中的實(shí)際應(yīng)用探究

3.1相關(guān)開采工程概述

上述結(jié)合了相關(guān)采礦工程對(duì)礦體地質(zhì)特征進(jìn)行了分析，進(jìn)一步分析了采礦工程布置優(yōu)化策略。筆者認(rèn)為，要想更加深入地了解探采結(jié)合技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用，還需要以相關(guān)實(shí)際工程為例。本次筆者以后觀音山礦段為例。

在2009年該工程使用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，對(duì)少量礦石進(jìn)行了開采。然而，這個(gè)礦段的礦體存在變化多端的特點(diǎn)，復(fù)雜程度較高。在開采中貧化現(xiàn)象與損失現(xiàn)象非常顯著，因此便換成了上向水平進(jìn)路充填采礦法［9］。將-200米中段作為首采中段，中段的高度為50米，分層高度為3米，在分層回采的完成進(jìn)度方面，共完成-193米，如今還在對(duì)-87分層與0190分層進(jìn)行回采，在采礦進(jìn)路的布置方面根據(jù)垂直走向進(jìn)行，并且還需要把礦石運(yùn)往溜井完成出礦，在這方面所使用到的工具為電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，當(dāng)然也可以使用柴油鏟運(yùn)機(jī)。如圖1所示，為-193米水平開采布置圖示。

3.2探采結(jié)合技術(shù)的應(yīng)用

后觀音山礦段勘探網(wǎng)度是50米×50米，基于生產(chǎn)當(dāng)中，可以明確地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于礦體所存在的復(fù)雜變化情況，是難以控制的，并且通常會(huì)造成采掘工程的浪費(fèi)，在工程布置上也存在不合理的狀況，進(jìn)一步導(dǎo)致?lián)p失貧化的指標(biāo)大大增加。在利用探采結(jié)合技術(shù)之后，使礦體邊界完成了得到了再次圈定，進(jìn)一步完成了三次圈定，這樣便使采礦的設(shè)計(jì)更加具備科學(xué)依據(jù)。

對(duì)于進(jìn)路采礦來說，是更為容易實(shí)現(xiàn)探采結(jié)合的，以該特點(diǎn)為依據(jù)，地質(zhì)工作人員和采礦工作人員通過密切的協(xié)商制定了在采準(zhǔn)階段的探采結(jié)合方案，對(duì)采準(zhǔn)工程進(jìn)行了充分利用，從而使生產(chǎn)探礦更加順利地進(jìn)行。對(duì)于-193米水平四盤區(qū)采準(zhǔn)的設(shè)計(jì)來說，主要是沿著礦體走向?qū)Σ蓽?zhǔn)巷道進(jìn)行完善布置，基于垂直礦體當(dāng)中對(duì)采礦進(jìn)路進(jìn)行布置。在施工當(dāng)中，需要對(duì)地質(zhì)素描工作進(jìn)行強(qiáng)化，若邊界存在模糊地段，需趕緊做好坑內(nèi)鉆工作，進(jìn)而完成勘探，這樣便能夠?yàn)楹罄m(xù)采掘工作的順利進(jìn)行提供保障依據(jù)。例如：此盤區(qū)采準(zhǔn)巷道在施工當(dāng)中存在30米左右的閃長巖，正處于兩勘探線間，并無地質(zhì)勘探資料顯示，從而對(duì)采礦進(jìn)路的布置造成了極大的影響。在經(jīng)過仔細(xì)分析之后，基于兩側(cè)上下盤利用坑內(nèi)鉆進(jìn)行勘探，勘探的工程量大概為200米，所探明的大概為30米的閃長巖和圍巖是呈現(xiàn)相連狀態(tài)的，同時(shí)將礦體沖斷，431進(jìn)路礦體厚度與472礦體厚度均呈縮小狀況。

對(duì)采礦設(shè)計(jì)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整之后，對(duì)進(jìn)路擴(kuò)幫形成的小空?qǐng)龅姆椒▽⒋宋恢玫牡V石既安全又高效地收回了，與此同時(shí)對(duì)于大約400米的廢石巷道的掘進(jìn)也實(shí)現(xiàn)了充分避免。從而使生產(chǎn)成本大大降低，經(jīng)濟(jì)效益尤為顯著。

4向上盤掘中，409進(jìn)路同樣遭遇了閃長巖，并且存在輕微的礦化狀況，基于此狀況下，與上盤設(shè)計(jì)邊界的距離，還有八米之多，該不該采取進(jìn)一步掘進(jìn)措施是很難進(jìn)行判斷的，在結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)資料，并進(jìn)一步結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)分析之后，決定繼續(xù)鉆探，但需要利用到坑內(nèi)鉆，結(jié)果在探明過程發(fā)現(xiàn)，此閃長巖在礦體內(nèi)部有夾石存在，厚、長均值分別為15米、70米，上盤礦體邊界外移40米，所獲取的礦量達(dá)到了三萬多噸，產(chǎn)生了將近一千萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

在進(jìn)路采礦過程中，所謂的掘進(jìn)指的即為回采，在采場(chǎng)劃分中可以發(fā)現(xiàn)工作嚴(yán)謹(jǐn)性不高［10］。以礦體所具備的靈活條件為依據(jù)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體狀況進(jìn)行分析，需要對(duì)部分礦體進(jìn)行跟蹤，進(jìn)一步完成探礦工作，在將礦體邊界確定之后，便能夠?qū)⑻讲山Y(jié)合的緊密性特點(diǎn)體現(xiàn)的淋漓盡致。以原來具備的地質(zhì)資料為依據(jù)，表明在距離主礦體下盤50米到100米左右，存在三個(gè)不具規(guī)則性的小礦體，這三個(gè)在對(duì)采礦進(jìn)路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)設(shè)置1條進(jìn)路垂直1*小礦體完成掘進(jìn)，與此同時(shí)以圍巖蝕變礦化的狀況為依據(jù)，采取邊采邊探措施，坑鉆結(jié)合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此進(jìn)路與設(shè)計(jì)相比，多回采110米礦石，并且對(duì)于2*小礦體基于該水平的不具獨(dú)立性的特點(diǎn)也實(shí)現(xiàn)了很好地探明。除此之外，和主礦體相連接，還呈現(xiàn)了變大的勢(shì)態(tài)，這樣便對(duì)觀音山礦體的整體規(guī)模了有了足夠的認(rèn)識(shí)，并認(rèn)清了該礦體的實(shí)際產(chǎn)狀。以上述工程技術(shù)為依據(jù)，將附近的3*、4*小礦體充分融合在一起，并使用機(jī)動(dòng)靈活坑鉆完成勘探，對(duì)礦體邊界進(jìn)行重新圈定（見圖2），并做好脈內(nèi)聯(lián)絡(luò)道的設(shè)計(jì)以及采礦進(jìn)路的設(shè)計(jì)，在掘進(jìn)中做好跟蹤的強(qiáng)化措施，對(duì)素描進(jìn)行仔細(xì)觀察，并做好后續(xù)探采結(jié)合的相關(guān)工程工作。

小礦體分明為1*礦體、2*礦體、3*礦體?；谄拭鎴D上分析，這些礦體是以礦石的類型為依據(jù)，進(jìn)一步進(jìn)行有效劃分的，也就是說小礦體屬于混合礦，主礦體屬于磁鐵礦。

4　結(jié)語

結(jié)合本課題探究，認(rèn)識(shí)到探采結(jié)合技術(shù)在采礦工程中具有顯著應(yīng)用價(jià)值。將該項(xiàng)技術(shù)充分應(yīng)用在上向水平進(jìn)路充填采礦過程中，能夠讓進(jìn)路采礦的優(yōu)勢(shì)充分有效地展現(xiàn)出來，在使投入成本得到最大化降低的情況下，收獲最優(yōu)化的采礦成果，這樣不但節(jié)約了資源，而且還使貧化損失得到了很大程度的減弱，進(jìn)一步提升了采礦企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益，為采礦企業(yè)長期穩(wěn)健發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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