采礦工程巷道掘進和金屬礦山地下開采的有效方案研究

文/張森森 金文輝，嵩縣前河礦業有限責任公司

1 引言

挖掘施工主要是指在采礦工程施工中，有規劃的挖掘地下巷道，利用科學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，在此基礎上開展相應的支護工作，確保巷道的暢通與穩固，便于煤炭的開采和運輸。當然要想保證采礦工程的安全順利實施，必須要恰當應用支護技術，對巷道掘進技術要點加以掌握，根據實際需求確定支護類型，保證采礦工程的安全和質量。

2 采礦工程巷道掘進技術的概述

在采礦工程巷道掘進過程中，可以做到對鉆眼爆破法的有效運用，在地下巷道施工做出規劃與設計的同時，可以做到采取多臺鉆機來為施工服務。并在施工時，對施工技術與施工組織做到充分考慮，進而使得炮眼深度掘進時得到良好開展。運用鉆機對巷道進行掘進時，應當結合礦層厚度與炮眼間的距離來開展。施工技術人員在前期設計平面施工圖當中，需要對掘進炮眼做出合理的規劃與設計。另外，還應當結合現場實際情況，對炮眼做到有效定位，同時做到對相關原則的有效遵守。對于一般金屬非金屬礦層來說，沿脈與脈外巷道一樣，特質比較穩固，所以在掘進時，應采取單向掏槽的措施來開展。當掘進到一定程度，遇到炮眼較深時，需針對實際情況來開展工作。若是對于炮眼來說，其斷面比較小，那么需要采取復合式掏槽辦法來掘進。若是有軟弱夾層存在，那么需要技術人員在軟弱夾層當中，完成對掏槽的布置工作，一般來說，需要布置的三個掏槽眼，同時使它們的傾角控制在60～90°；若是對于軟弱礦層來說，其斷面較小時，一般需要設置輔助炮眼來進行掘進。在鉆眼爆破實現順利掘進、實現實際開采資源的同時，需要注意的是裝礦環節。裝礦環節是一項費時費力的復雜工作。具體來說，在實際施工現場，通常采用STB-22L型扒裝機進行裝礦作業。之所以選擇該類型的裝礦設備，主要在于其通過履帶行走的方式運輸礦石，具有較好的靈活性、高效性及持續性的優點，較為適宜在掘進斷面進行運輸作業。

3 采礦工程巷道掘進技術的應用要點

3.1 使用性能穩定的掘進設備

巷道掘進機作為煤巷快速施工的設備，煤巷工程效率、開挖效率決定著整個工程工作情況。井下礦物與巷道煤巖是整個掘進機械的工作目標，并且有著很強的振動效應，作業環境惡劣，所以必須結合工作環境確立施工方案，這樣才能確保連續的機械作業。根據國產化進程與設備引入機制，國內巷道掘進技術有了很大的發展，并且形成了很好的掘進工藝與發展模式。自行制造掘進在選用結構部件、電氣配套、液壓傳送時，必須認真篩選，確保施工質量。對于國產不達標的元件，優先選用先進技術的產品。在恰當的部位使用鑲嵌式組合，通過模塊結合的形式，幫助設備做好維修拆卸，這樣才能確保設備穩定性。

3.2 優化機電一體化

把掘進設備變成自動化模式，有效調整動力電機功率與開挖方位。同時做好掘進設備故障判定與狀態監控，具體包含電機荷載、輸電壓控制、電機溫度、油路壓力、環境污染等。結合現代測控工藝，優化并創新掘進設備問題評估、狀態監測與遠距離控制，這樣才能達到電機整體運作要求。

4 金屬礦山地下開采的有效方案

4.1 空場采礦法

主要的特點是在開采過程中，對開采區域的支撐體進行永久性的保留，并且開采區域進行支撐體的預留，開采過后的區域保持空場狀態，這樣的空場采礦法一般在礦石與圍巖很穩固地點進行選用。根據空場采礦法的特點，可以具體根據采礦過程中礦柱分布及礦塊實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

是通過對周圍的礦石、圍巖進行崩落來進行地下巖石的控制的采礦方法，即隨著對礦石的崩落，帶動周圍的巖石的崩落，用周圍的巖石或者廢礦物質來充填采空區，這樣既能對礦石進行開采又能對地下壓力進行很好的控制，崩落采礦法特點是對礦石進行開采過程中，既能對礦體進行高效回采又能對地下應力進行控制還可以用崩落的巖石進行充填采空區。崩落采礦法可以及時對地下應力進行控制，崩落采礦法一般使用在礦體圍巖不穩固和地表允許陷落的條件下進行選用。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、區域崩落法、支撐崩落法。

4.3 組合采礦法

在金屬礦山的實際開采過程中，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候，不是隨意選擇方法，必須要結合金屬礦山的實際情況，對采礦方法進行綜合考慮，在分析其優劣的基礎上，進行選擇。通常，最佳的組合開采方法，要同時具備三種方法的優勢，又能同時消除彼此之間的缺點。在具體的金屬礦山開采中，組合采礦法常常應用于一些形態特殊、復雜的礦山，例如：圍巖不穩固、低壓亟待控制等。

4.4 聯合采礦法

所謂的聯合采礦法，就是指在金屬礦山開采的同一個階段和同一個過程中，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勢以及較強的適應性，是最佳的金屬礦山開采方法，尤其適用于層薄或礦脈形態復雜的礦山。在具體的開采過程中，一定要根據金屬礦產的實際情況，靈活選擇兩種、或者兩種以上的采礦方法，并對其進行優化組合，以保證在具體的開采中，獲得最理想的效果。

5 結語

綜上所述，結合金屬礦產的常見采礦方式，通過影響采礦方案選擇的主要因素，對常見的采礦方案進行綜合分析和對比，并選擇出最佳的開采方案。使其在滿足可持續開采的前提下，在保障安全開采的同時，不斷提高礦石開采的總體經濟效益。