地下礦山采礦方法設(shè)計思維

馬維娜 崔 銳

山西襄礦西故縣煤業(yè)有限公司 山西 長治 046200

1 礦山采礦方法原理分析

礦山采礦方法可根據(jù)回采時地壓管理方式,將其劃分為充填采礦法、空場采礦法以及崩落采礦法,本文以下部分是對這三種采礦方法以及其主要特點的介紹。

充填采礦法,通過這兩個步驟進行回采操作,在進行回采操作時,應(yīng)當(dāng)對采空區(qū)進行材料填充。其原理為通過填充體進行地壓調(diào)控,從而更好的應(yīng)對圍巖塌落、地表沉陷等問題,保證回采的有序進行。通過該方法選擇礦石時,可在充填體作用下取代礦柱的作用,對礦巖穩(wěn)定性有一定要求。

空場采礦法,要求通過將礦塊劃分為礦柱、礦房兩個部分,并分別進行回采操作,其中礦柱不用進行回采。礦房回采操作中,采空區(qū)穩(wěn)定性和礦石、圍巖、礦柱的穩(wěn)定性有較大關(guān)系。礦房回采時,應(yīng)及時對采空區(qū)進行處理,并制定嚴(yán)密的回采計劃,同時在回采時,應(yīng)當(dāng)注意保護圍巖、礦體穩(wěn)定性,從而保證回采的有序進行。

崩落采礦法,要求通過崩落的圍巖,實現(xiàn)對地壓的管理,也即通過自然或者人為崩落的方式,促進礦石崩落,實現(xiàn)對采空區(qū)的填充,實現(xiàn)地壓調(diào)控。該技術(shù)對環(huán)境、條件有較大要求,如地面適合崩落,圍巖的穩(wěn)定性、礦床的自然性等。

2 采礦方法設(shè)計原則

采礦技術(shù)設(shè)計應(yīng)當(dāng)在科學(xué)性、安全性、高效性、經(jīng)濟性的原則上進行。

首先,安全性是開發(fā)采礦技術(shù)的基本原則,礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)為施工人員提供安全生產(chǎn)的環(huán)境以及設(shè)施的完善,加強防火、防水等防災(zāi)工作,從而保證施工人員的生命安全和健康安全。其次,科學(xué)性原則,礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中,必須堅持科學(xué)性的原則,避免過度開采,保證礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

礦床應(yīng)進行分期開采,并做好礦巖保護工作,提升礦產(chǎn)資源的使用效率。高效性原則,要求在采礦過程中,選擇科學(xué)的采礦方法,集中礦山企業(yè)所有資源,提升開采效率。經(jīng)濟性原則,在確定采礦方法時,應(yīng)當(dāng)對采礦成本、回采成本進行科學(xué)預(yù)算,加強成本管理,將成本控制在一定范圍內(nèi),從而擴大礦山企業(yè)經(jīng)濟收益。

3 采礦方法設(shè)計要素

采準(zhǔn)工程主要設(shè)計要素可以將采準(zhǔn)巷道劃分為穿棉運輸巷道、采場填充井以及電耙道等類型。切割工程設(shè)計要素,進行回采工作面、補償空間的設(shè)計,可通過掘進方式進行,如切割天井等。

回采順序可根據(jù)地壓進行確定,包括后退、前進、梯次等順序要求。鑿巖爆破主要用于金屬、非金屬礦山的爆破中,孔類型包括深孔、潛孔,可布置為扇形孔、垂直孔。地壓管理設(shè)計要求,包括礦房、采切管理,地壓管理可通過崩落頂板、調(diào)整回采順序等方式實現(xiàn)。

4 地下礦山采礦方法設(shè)計思維

4.1 地質(zhì)條件設(shè)計思維 地下礦山采礦思維強調(diào)在地下礦山采礦工作中,重點考慮施工地的地質(zhì)條件,根據(jù)地質(zhì)條件設(shè)計合適的地下礦山采礦方法。具體而言,主要考慮以下幾個方面:第一,考慮礦石的品位和開采價值,采用不同的地下礦山采礦方法;第二,考慮礦山和周圍巖體的牢固性,因為很多地下礦山采礦方法要求礦山和周圍巖體必須牢固,因此,這一點需要重點考慮;第三,觀察、分析礦體的物力特質(zhì),如傾角、質(zhì)地以及形狀等。

4.2 技術(shù)經(jīng)濟條件設(shè)計思維 技術(shù)經(jīng)濟條件設(shè)計思維強調(diào)經(jīng)濟效益的最大化,綜合考慮各種地下礦山采礦方法的經(jīng)濟成本、采礦單位的經(jīng)濟實力、裝備水平以及管理策略等,從而選出最合適本單位的地下礦山采礦方法。一般而言,先考慮采礦施工地的周圍地面是否允許礦體崩落;隨后,考慮采礦單位對于礦石的質(zhì)量要求、采礦工作的技術(shù)要求以及工作效率要求等;最后,考慮采礦單位的經(jīng)濟實力、裝備水平以及管理策略等,根據(jù)單位的工作目標(biāo),采取最合適的地下礦山采礦方法,力求保證采礦工作的經(jīng)濟效益最大化。

4.3 機械化輕重設(shè)計思維 機械化輕重設(shè)計思維強調(diào)根據(jù)實際情況,選用合適的采礦設(shè)備。對于厚度較小的礦體,可以使用輕型采礦設(shè)備,而對于厚度較大的礦體,可以使用重型采礦設(shè)備;對于需要進行多次回采工作的礦體,可以使用輕型采礦設(shè)備,而對于不需要進行多次回采工作的礦體,可以使用重型采礦設(shè)備;對于采礦工作人員需要在場地來回作業(yè)的,為了確保工作人員的安全,可以使用輕型采礦設(shè)備,而對于不需要采礦工作人員在場地來回作業(yè)的,為保證工作效率和經(jīng)濟效益的最大化,可以使用重型采礦設(shè)備。

4.4 開創(chuàng)空間設(shè)計思維 開創(chuàng)空間設(shè)計思維強調(diào)在采礦施工場地的設(shè)計和布置中,需要充分考慮施工人員的工作空間,為其留出方便作業(yè)和爆破落礦的空間。在機械化輕重設(shè)計思維曾提到,對于采礦工作人員需要在場地來回作業(yè)的,為了確保工作人員的安全,可以使用輕型采礦設(shè)備。這樣做的目的是,一方面,保證采礦工作人員的安全,防止在礦巖不牢固或者礦體厚度過大時,砸傷工作人員,工作人員應(yīng)當(dāng)首選在礦房內(nèi)作業(yè),并盡量減少在場地內(nèi)來回走動,以降低自身的危險系數(shù);另一方面,為礦石的開采提供補償空間,保證開采的高質(zhì)量、高效率。

4.5 臨時與永久設(shè)計思維 臨時與永久設(shè)計思維強調(diào)將采礦工藝分為臨時的和永久的。一方面,礦床里的礦柱有臨時性的礦柱和永久性的礦柱,需要根據(jù)不同的使用條件加以判斷,找出適宜使用的礦柱形式;另一方面,井巷工程可以分為臨時性工程和永久性工程,需要根據(jù)不同的使用條件加以判斷,找出適宜使用的工程形式;此外,支護形式也可以分為臨時性的和永久性的,需要根據(jù)不同的使用條件加以判斷,找出適宜使用的支護方式,保證開采的高質(zhì)量、高效率,并盡量提高工作效率。

結(jié)語

目前,行業(yè)內(nèi)普通推廣、使用的地下礦山采礦方法有地下礦山崩落采礦方法、空場采礦方法、地下無廢開采方法以及充填采礦方法;地下礦山采礦方法設(shè)計思維如地質(zhì)條件設(shè)計思維、技術(shù)經(jīng)濟條件設(shè)計思維、機械化輕重設(shè)計思維、開創(chuàng)空間設(shè)計思維和臨時與永久設(shè)計思維等。