大型礦山復雜地質條件的安全高效開采關鍵技術研究

張 晨，石 強，沈 華

（阿拉善盟國土資源勘測規劃院，內蒙古 阿拉善 750306）

當前我國的大型礦山多數地質條件都較為復雜，尤其是擁有豐富地下水資源的礦體與容易出現地表陷落現象的礦體，開采起來都比較困難，開采效率較低，存在很大安全隱患，并且開采方法與開采思路都不成體系[1]。在地質條件復雜的情況下，如何在不增加礦山開采成本的前提下，安全、高效的進行開采活動已經成為大型礦山開采中的重要問題。

1 大型礦山復雜地質條件的安全高效開采關鍵技術

1.1 過斷層控制

大型礦山復雜地質條件通常會呈現落差較小而斷層較密的地質狀況，通過對設備性能、技術可行性以及經濟技術進行充分研究與比較，并綜合多種過斷層控制方法的優點，決定使用強行過斷層的方法，即加強過斷層的支護來對工作面進行開采，使開采工作面的過程中，斷層能夠擁有足夠的支撐力度[2]。在復雜的地質條件下，由于裂隙在斷層帶周圍較為發育，礦山的礦產分布較為破碎，開采工作面時，很容易出現綜采面過于突出的狀況，使工作面上出現端面冒頂的現象，對工作面的礦山開采造成影響。在綜采面的推進過程中，斷層弱變帶破碎區會產生嚴重的礦體受損，并使礦體失去內聚力，導致片幫現象的發生，從而產生頂板巖層冒頂現象。為了在綜采面推進過程中保障工作面的安全高效開采，需要減弱甚至消除變形區的影響，降低端面冒頂現象發生的可能性。當綜采面的推進方向為從下盤向上盤推進時，在斷層面距綜采面距離較遠的時候開始進行仰角爬坡，留底板、割頂板，減少綜采面在頂板受破壞區與弱變區的推進過程中工作面的受損程度，保證大型礦山的安全高效開采[3]。當工作面的斷層互相之間的作用關系非常復雜，并且斷層又密又多時，往往無法對礦山頂板的作用力進行判斷，因此在開采大型礦山的過程中，必須在保障可彎曲刮板能夠正常運行的前提下，采取挑頂爬坡的方法來推進開采工作，從而降低斷層弱變區與頂板受破壞區對工作面產生的影響。

1.2 端面控制

在復雜地質條件下的大型礦山開采中，很容易因端面控制問題而影響礦山開采的進程與施工安全度。由于頂板自身性質的影響與斷層的原因，導致端面的管理難度很大，為了實現大型礦山復雜地質條件的安全高效開采，必須實現高效的端面控制。在開采大型礦山的過程中，需要嚴格管理并密切監視端面的控制情況，在巷道三角點處與斷層頂板破碎處需要利用板梁或坑代品進行接頂，防止端面空頂的情況發生。當端面發生冒落的情況時，需要利用木垛來控頂。當端面距過大時，很容易產生煤壁片幫的現象，因此在大型礦山復雜地質條件的開采中，必須對采高加以控制，并利用支架進行護幫，以減少片幫的數量與面積。端面距的計算公式為：

其中，P表示端面距；a表示采高長度；l表示支架長度。

還需要借助單體液壓支柱對頂板進行支架支撐，防止端面的冒落，加強端面的支撐力，保障施工過程的安全。

2 實驗與討論

圖1 施工效率對比

為了保證本文提出的大型礦山復雜地質條件的安全高效開采關鍵技術的有效性，設計一個仿真實驗。在實驗過程中，以某復雜地質條件下的大型礦山開采工程為實驗對象，利用安全高效開采關鍵技術開展該工程前十個月的施工。為了保證實驗的有效性，使用傳統大型礦山復雜地質條件礦山開采技術與本文提出的大型礦山復雜地質條件的安全高效開采關鍵技術進行比較，觀察實驗結果。利用傳統大型礦山復雜地質條件礦山開采技術與大型礦山復雜地質條件的安全高效開采關鍵技術開展大型礦山開采工程施工的施工效率對比如圖1所示。

通過圖1可知，大型礦山復雜地質條件的安全高效開采關鍵技術的施工效率要高于傳統大型礦山復雜地質條件礦山開采技術的施工效率，證明了該技術的有效性。

3 結語

大型礦山復雜地質條件的安全高效開采關鍵技術是一個需要兼顧施工安全與施工效率的礦山施工技術，通過多種施工方法與施工手段相結合，提高了復雜地質條件下大型礦山的施工效率，對于確保復雜地質條件下大型礦山的可持續發展與礦井高效高產開采，以及預防大型礦山施工事故具有深遠的意義與指導作用并且具備一定的可推廣性。