采礦工程巷道掘進(jìn)和金屬礦山地下開采的有效方案研究

文/張森森 金文輝，嵩縣前河礦業(yè)有限責(zé)任公司

1 引言

挖掘施工主要是指在采礦工程施工中，有規(guī)劃的挖掘地下巷道，利用科學(xué)合理的施工措施與施工方法，破碎操作煤層與周圍巖體，從而形成巷道空間，在此基礎(chǔ)上開展相應(yīng)的支護(hù)工作，確保巷道的暢通與穩(wěn)固，便于煤炭的開采和運(yùn)輸。當(dāng)然要想保證采礦工程的安全順利實(shí)施，必須要恰當(dāng)應(yīng)用支護(hù)技術(shù)，對(duì)巷道掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn)加以掌握，根據(jù)實(shí)際需求確定支護(hù)類型，保證采礦工程的安全和質(zhì)量。

2 采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)的概述

在采礦工程巷道掘進(jìn)過(guò)程中，可以做到對(duì)鉆眼爆破法的有效運(yùn)用，在地下巷道施工做出規(guī)劃與設(shè)計(jì)的同時(shí)，可以做到采取多臺(tái)鉆機(jī)來(lái)為施工服務(wù)。并在施工時(shí)，對(duì)施工技術(shù)與施工組織做到充分考慮，進(jìn)而使得炮眼深度掘進(jìn)時(shí)得到良好開展。運(yùn)用鉆機(jī)對(duì)巷道進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合礦層厚度與炮眼間的距離來(lái)開展。施工技術(shù)人員在前期設(shè)計(jì)平面施工圖當(dāng)中，需要對(duì)掘進(jìn)炮眼做出合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。另外，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)炮眼做到有效定位，同時(shí)做到對(duì)相關(guān)原則的有效遵守。對(duì)于一般金屬非金屬礦層來(lái)說(shuō)，沿脈與脈外巷道一樣，特質(zhì)比較穩(wěn)固，所以在掘進(jìn)時(shí)，應(yīng)采取單向掏槽的措施來(lái)開展。當(dāng)掘進(jìn)到一定程度，遇到炮眼較深時(shí)，需針對(duì)實(shí)際情況來(lái)開展工作。若是對(duì)于炮眼來(lái)說(shuō)，其斷面比較小，那么需要采取復(fù)合式掏槽辦法來(lái)掘進(jìn)。若是有軟弱夾層存在，那么需要技術(shù)人員在軟弱夾層當(dāng)中，完成對(duì)掏槽的布置工作，一般來(lái)說(shuō)，需要布置的三個(gè)掏槽眼，同時(shí)使它們的傾角控制在60～90°；若是對(duì)于軟弱礦層來(lái)說(shuō)，其斷面較小時(shí)，一般需要設(shè)置輔助炮眼來(lái)進(jìn)行掘進(jìn)。在鉆眼爆破實(shí)現(xiàn)順利掘進(jìn)、實(shí)現(xiàn)實(shí)際開采資源的同時(shí)，需要注意的是裝礦環(huán)節(jié)。裝礦環(huán)節(jié)是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的復(fù)雜工作。具體來(lái)說(shuō)，在實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)，通常采用STB-22L型扒裝機(jī)進(jìn)行裝礦作業(yè)。之所以選擇該類型的裝礦設(shè)備，主要在于其通過(guò)履帶行走的方式運(yùn)輸?shù)V石，具有較好的靈活性、高效性及持續(xù)性的優(yōu)點(diǎn)，較為適宜在掘進(jìn)斷面進(jìn)行運(yùn)輸作業(yè)。

3 采礦工程巷道掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 使用性能穩(wěn)定的掘進(jìn)設(shè)備

巷道掘進(jìn)機(jī)作為煤巷快速施工的設(shè)備，煤巷工程效率、開挖效率決定著整個(gè)工程工作情況。井下礦物與巷道煤巖是整個(gè)掘進(jìn)機(jī)械的工作目標(biāo)，并且有著很強(qiáng)的振動(dòng)效應(yīng)，作業(yè)環(huán)境惡劣，所以必須結(jié)合工作環(huán)境確立施工方案，這樣才能確保連續(xù)的機(jī)械作業(yè)。根據(jù)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程與設(shè)備引入機(jī)制，國(guó)內(nèi)巷道掘進(jìn)技術(shù)有了很大的發(fā)展，并且形成了很好的掘進(jìn)工藝與發(fā)展模式。自行制造掘進(jìn)在選用結(jié)構(gòu)部件、電氣配套、液壓傳送時(shí)，必須認(rèn)真篩選，確保施工質(zhì)量。對(duì)于國(guó)產(chǎn)不達(dá)標(biāo)的元件，優(yōu)先選用先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)品。在恰當(dāng)?shù)牟课皇褂描偳妒浇M合，通過(guò)模塊結(jié)合的形式，幫助設(shè)備做好維修拆卸，這樣才能確保設(shè)備穩(wěn)定性。

3.2 優(yōu)化機(jī)電一體化

把掘進(jìn)設(shè)備變成自動(dòng)化模式，有效調(diào)整動(dòng)力電機(jī)功率與開挖方位。同時(shí)做好掘進(jìn)設(shè)備故障判定與狀態(tài)監(jiān)控，具體包含電機(jī)荷載、輸電壓控制、電機(jī)溫度、油路壓力、環(huán)境污染等。結(jié)合現(xiàn)代測(cè)控工藝，優(yōu)化并創(chuàng)新掘進(jìn)設(shè)備問(wèn)題評(píng)估、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)距離控制，這樣才能達(dá)到電機(jī)整體運(yùn)作要求。

4 金屬礦山地下開采的有效方案

4.1 空?qǐng)霾傻V法

主要的特點(diǎn)是在開采過(guò)程中，對(duì)開采區(qū)域的支撐體進(jìn)行永久性的保留，并且開采區(qū)域進(jìn)行支撐體的預(yù)留，開采過(guò)后的區(qū)域保持空?qǐng)鰻顟B(tài)，這樣的空?qǐng)霾傻V法一般在礦石與圍巖很穩(wěn)固地點(diǎn)進(jìn)行選用。根據(jù)空?qǐng)霾傻V法的特點(diǎn)，可以具體根據(jù)采礦過(guò)程中礦柱分布及礦塊實(shí)際布置可分為全面采礦法、礦體礦柱采礦法(房柱采礦法)、礦房分段采礦法等。

4.2 崩落采礦法

是通過(guò)對(duì)周圍的礦石、圍巖進(jìn)行崩落來(lái)進(jìn)行地下巖石的控制的采礦方法，即隨著對(duì)礦石的崩落，帶動(dòng)周圍的巖石的崩落，用周圍的巖石或者廢礦物質(zhì)來(lái)充填采空區(qū)，這樣既能對(duì)礦石進(jìn)行開采又能對(duì)地下壓力進(jìn)行很好的控制，崩落采礦法特點(diǎn)是對(duì)礦石進(jìn)行開采過(guò)程中，既能對(duì)礦體進(jìn)行高效回采又能對(duì)地下應(yīng)力進(jìn)行控制還可以用崩落的巖石進(jìn)行充填采空區(qū)。崩落采礦法可以及時(shí)對(duì)地下應(yīng)力進(jìn)行控制，崩落采礦法一般使用在礦體圍巖不穩(wěn)固和地表允許陷落的條件下進(jìn)行選用。崩落采礦法按照崩落方式可以分為集中崩落法、分離崩落法、區(qū)域崩落法、支撐崩落法。

4.3 組合采礦法

在金屬礦山的實(shí)際開采過(guò)程中，通常需要多種方法，這就是組合采礦法。使用組合采礦法的時(shí)候，不是隨意選擇方法，必須要結(jié)合金屬礦山的實(shí)際情況，對(duì)采礦方法進(jìn)行綜合考慮，在分析其優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，進(jìn)行選擇。通常，最佳的組合開采方法，要同時(shí)具備三種方法的優(yōu)勢(shì)，又能同時(shí)消除彼此之間的缺點(diǎn)。在具體的金屬礦山開采中，組合采礦法常常應(yīng)用于一些形態(tài)特殊、復(fù)雜的礦山，例如：圍巖不穩(wěn)固、低壓亟待控制等。

4.4 聯(lián)合采礦法

所謂的聯(lián)合采礦法，就是指在金屬礦山開采的同一個(gè)階段和同一個(gè)過(guò)程中，一次使用兩種或者兩種以上的開采方法。在金屬礦山開采中，這種方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)以及較強(qiáng)的適應(yīng)性，是最佳的金屬礦山開采方法，尤其適用于層薄或礦脈形態(tài)復(fù)雜的礦山。在具體的開采過(guò)程中，一定要根據(jù)金屬礦產(chǎn)的實(shí)際情況，靈活選擇兩種、或者兩種以上的采礦方法，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化組合，以保證在具體的開采中，獲得最理想的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合金屬礦產(chǎn)的常見采礦方式，通過(guò)影響采礦方案選擇的主要因素，對(duì)常見的采礦方案進(jìn)行綜合分析和對(duì)比，并選擇出最佳的開采方案。使其在滿足可持續(xù)開采的前提下，在保障安全開采的同時(shí)，不斷提高礦石開采的總體經(jīng)濟(jì)效益。