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探讨采矿工程中采矿方法的创新与实践 陈 旺魏 鹏 济南钢城矿业有 限公司 山东 济南2 5 0 1 0 1 摘要 采矿 主要是 为人们 的生产和 生活提 供必要 的矿产 资源 ， 有 非常重要 的地位 和作用 。随着 当今科 学技术和 社会经 济 的发 展 ， 新技术 、 新工 艺和新 设备层 出不穷 ， 促使采 矿方法 也有 了新的变化 和进步 。现今有很 多的采矿 方法都跟 不上时代 发展 的步 伐 ， 所 以， 在实际开采 中需要 结合 具体 的地 质的条件 ， 创 造性地提 出可行 的采 矿方法 。 采矿方 法的创新 ， 倡 导科学采矿 ， 这是对 采矿工业发展 规律认 识的深化 ， 是促进采矿 工业健康 发展 的重 要驱动力 。自 2 0世 纪 7 0年代开始 ， 我国就结合矿 山开展 了非常 多的采 矿方法的试验 研究 ， 取 得 了不错 的成绩 。 关键词 采矿工程 ； 采矿 方法； 创新 中图分类号 T D 8 0 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 7 3 4 4 2 0 1 3 2 3 0 2 9 1 0 2 引 言 矿产 作为推 动经济发展 的重 要能源， 其开采工作 历时悠久 。在科学 技术 和经济发展的背景之下 ， 近年 来我国矿产开采机械 发展水平在不 断 提 升 ， 矿产 开采方法 逐渐发展成 为工业化操 作模式 ， 不仅使得矿 产的开 采量 有了很大的提高， 同时开采工作 的安全性也得到 了保证 。 但是 ， 不可 避 免的是 ， 在 发展 的过程 中也逐 渐出现 了一 些弊端和 问题 ， 需要有 针对 性地进行 处理。 1 空场采矿法 空场采矿法 ， 主要 是指在回采 的过程 中， 采空区始终是 空着 的， 主要 是依靠一些 不规 则矿柱或者人工支柱进 行支 撑。使用这种采矿 方法， 必 然要对矿石和 围岩 的稳 固性提 出较高 的要求 ， 否则就有可能 出现意外情 况 ， 造成一定 的经济损 失。这就要求 ， 在 最终确定使用空场采矿法 之前， 一 定要提高矿床地质 资料 的准确性与完整性 ， 对矿 山地质条件进行 非常 深入 的研究 ，有充分 的把 握或者实验成功 以后才能最终选定采矿 方法。 空场采矿法具有很 多的优 点， 比如大采场 、 空场 、 深孔、 阶段 出矿等 等， 可 以在其 中直接使用大型 的装载 运输设备 ， 使得采矿 的强度得到大幅度 的 提高 ， 从而使得 出矿 的成本相对 降低 下来 。因此 ， 空场采矿法在 地下采矿 过程 中， 利用率非常高 ， 尤其是 在如加拿大 、 南 非等国家和地区有着绝 对 的优势 。空场采矿法在 我国矿业应用 的开先 河之作 ， 就是 2 O世纪 5 0年 代首次在华铜铜矿试用 中深孔分段空场法 。 空场采矿方法真 正成 为矿 山 的重要采矿方法 ， 最主要 的原因是因为大直径深孔 采矿 法在凡 口铅锌矿 的试验成功 、 推广应用 ， 实现 了高效率 、 高效益 的采矿 。 2 崩落采矿法 崩落采矿法适用于采场结构非常简单， 是单步骤、 按一定的顺序进 行连 续回采 ， 不需要将采区划分 为矿 房和矿柱两步骤 回采。崩落采矿法 是以崩落围岩来实现地压管理 ， 也就 是说， 在矿石采 出的同时或者稍后 ， 有计划 地强制或者 自然崩落矿体上部的 围岩 ， 用来充填采空区 。当然 ， 前 提必 须是上 部的地 表允许崩落， 没有水体和流沙 ， 不会造成太大损失 。 这 样， 采用崩落采矿法 ①可以避免回采矿柱， 以免影响工作人员的人身安 全和遗留矿石的损失； ②可以避免处理采空区， 节约了生产成本， 提高了 采矿效 率。因此 ， 崩落采矿 法在矿业生产实践中， 使用 比较广泛 。崩落采 矿法最 主要 的有 以下几种 2 ． 1 有底柱分段崩落法 矿房 留有底柱 ， 将整个 开采过程划 分为若干个 分段，自上 而下地 逐 段地进行 回采 ， 底柱 随同下一分段 的矿石一起采 出 。顶部 的围岩 应 自然 崩 落， 如若 不能 自行崩落 ， 应及 时进行 强制崩 落 ， 或 者用充 填料进 行充 填 。 2 ． 2 无底柱分段崩落法 使用这种采矿方 法， 简化了采区的结构 ， 取消 了结构复杂 的底 柱， 增 大 了进 路间距 ， 提高了工人的劳动生产率 ， 降低 了成本 ， 提 高了采矿的强 度 。因此 ， 它是一种非常安全、 高效 的采矿方法 ， 在 实际应用 中所 占据的 比例非常高 。 2 ． 3 阶段崩落法 阶段崩落法与分段崩落法 非常接近， 不同之处就在于阶段底 部布置 底部结构 。根据 围岩落矿方式的不 同， 阶段崩落法分为阶段 自然崩 落法 和阶段强制崩落法两种。 3 充填采矿法 现在各地经常 出现 由于采矿 出现 的地表 下沉 、 地面陷落等现象 。因 此 ， 需要在采矿作业 后， 对采 空区进行充填 ， 以防止地表下沉或者上 部围 岩的崩落 。这种用充填料对采 空区进行逐步充填的采矿方法 ， 就是 充填 采矿法 。它可 以实现机械化和 设备 大型化， 不但能够防止 围岩崩落和地 表下沉 ， 还 能够为回采工作创 造一定 的便利 条件 ， 并能够预 防因 自燃性 矿石而引起 的火灾等 。随着绿色开采 、 生态矿 山概念的不断推广 ， 充填技 术逐步趋于成 熟， 使得我 国采矿 工业的局面 得到 了改善， 一些 采矿沉 陷 区得到 了有效 的治理 。根据充填料 的不同和 输送 充填料的方式不 同， 充 填采矿法 可以分 为以下三种 3 ． 1干式充填采矿法 这 是一种最早 的充填采矿方法 ， 利用地 面或井下 的干式充填 料 砂 石 、 废石等等 ， 要求有一定 强度 、 化学性质稳 定 ， 随着 回采 工作 的进行 ， 自下而上地逐层充填采空区。干式充填采矿 法， 可以维护 围岩 ， 也可 以形 成继续上 采的工作平台 。但是随着充填技术 的日益进步 ， 干 式充填法暴 露 出了越来越 多 的缺 点 ， 比如生产 率较低 、 矿 石贫化 率高 、 充填 时间长 等 ， 在实践 中的使用率逐年下降。 3 ． 2水力充填采矿法 将碎石砂 石、 炉渣 、 尾砂 等混合水 ， 借助管道输 送到井 下， 作为 充填 料对采空 区进行 充填 。充填水从矿房渗透 出经滤水井流 出， 充 填料 则留 下来充填采空 区。充 填料尽可能地选取加工运输 比较方便 、 价格 比较 便 宜 的材料 ， 争取做 到就地 取材， 同时充填料还应该不溶于水 ， 颗粒度 不能 过大或过小 随着采矿技术 的发展， 可 以实现低浓度泵压或 自流输送 的 水力充填采矿。 3 采用制模粘接 的方式 固定 中腰线 点， 工序少 、 需要注 意的安全隐 患少， 是对测工井下安全 的一大保护 ， 是一种更 安全 的中腰线 固定方 式。 4 过去井 下用木桩 固定 的点 ， 不久就腐烂 ， 使测 点脱落 ， 导致 重新 布设点重新施测导线 。而云石胶耐腐蚀和抗风化 ， 粘接力强 ， 不 易损坏 。 6 结束语 粘接法 一直都是我矿测 量工所追求敷设 中腰 线的方法 ， 经测量人 员 的不 断总结、 试 验 ， 探索 出以云石胶、 果冻布 丁碗 为主要原料来 固定 中腰 线 点的方法 ， 经过我矿两年来 的实践运用 ， 效果非常好， 此方法可极大 的 提高测量精度和工作效率， 现在我 公司大力推广使用 。 收稿 日期 2 0 1 3 1 0 1 5 作者简介 李 健 1 9 7 5 一 ， 男 ， 2 0 0 4年 毕业于重庆工程 职业技术学 院， 现 任测量副科长。 圃 撞 2 0 1 3年 1 1月 点柱式微拱形光面爆破技术的应用分析 龚华平 河池五 吉有 限责任公司 广西 河池5 4 7 0 0 0 摘要 光面爆破技 术采矿 中的应用 愈加广泛 ， 特 别是小 断面巷道掘 进 中的应 用 ， 具 有独特 的爆破工 艺和参数设 定方法 。点柱式 微拱形 光面爆破采矿技术 不仅能够减 少爆破对采矿顶板 的破坏程度 ， 保证井巷 的稳定性 ， 而 且能够减少 资金投 入， 提高采矿 效率 。 关键词 点柱式微拱 光面爆破技术 ； 小断面巷道掘 进； 顶板支护 中图分类 号 T D 3 2 5 文献标识 码 B 文章编号 1 0 0 4 7 3 4 4 2 0 1 3 2 3 0 2 9 2 0 2 1 前 言 随着我 国经 济的发展和采矿行业 的飞速进步 ， 爆破采矿 技术得到了 十足的进 步和 发展。 在传 统爆破技术发展而来 的光面爆破技术能够提高 矿藏开采的安全性和可靠性 ， 其在小断面巷道掘进 的使用中具有其他爆 破技术难 以比拟 的优点⋯ 。 笔者根据多年的实际工作经验 ， 结合本矿 山具 体 的开采实例 ， 首 先对 矿场顶板 冒顶 进行 了具体 的分析 ， 然后 讲述 了点 柱式微拱形光面爆破技术 的整体方案 设计 ， 最后具体讲述 了光面爆破施 工工序 ， 并且做 了效果分析 ， 具有一定实际参考意义和借 鉴价值 。 2 工程概 述 我矿 山为有色多金属矿矿床， 设计出矿能力 9万 t ／ 年， 矿脉平均厚度 约为 1 ． 0 m。井巷道断面为小断面巷道 2 ．0 m 2 ．0 m ， 地形 复杂 ， 岩 层变化 较大 ， 节理 发 育参差不齐 ， 有些裂缝纤细 而且碎小 ， 纵横 切割 ， 有些 成块 状， 节理发育 成熟。 矿 脉的围岩和夹石主要是绢云母泥岩 、钙质泥岩 及铁 白云质泥岩 ， 以fj i『 者 为主、 后者 次之 。绢云母岩 的矿物成分 以绢 云母为主 ， 含 少量石 英、 叶腊石、 炭质、 褐铁矿及黄铁矿 等。其 中绢云母 占 8 9 ～ 9 5 ％， 石英 占 1 ～ 2 ％， 叶腊石占 l ～ 2 ％， 炭质 占 1 ～ 2 ％， 褐铁矿和黄铁矿均小于 1 ％。钙质泥 岩 的矿 物成分 以绢 云母、 方解石 为主， 叶腊石 、 石英、 炭质 、 褐 铁矿 、 黄铁 矿次之 。其 中绢云母 占 8 0 ～ 8 4 ％， 方解石 占 1 0 ～ 2 0 ％， 叶腊石 占 2 ～ 5 ％， 石 英 占 1 ％， 磷灰石 占 l ％， 褐铁矿 占 1 ～ 3 ％。铁 白云石泥岩 的矿物成 分以绢 云母、 铁 白云石为主， 叶腊石 、 石英 、 炭质 、 褐铁矿 、 黄铁矿次之 。其中绢云 母 占 7 0 ～ 7 4 ％， 铁 自云石 占 5 ～ 2 5 ％， 叶腊石 占 1 ～ 4 ％， 石英小 于 1 ％， 炭质 1 ％， 褐铁矿、 石黄 铁矿小于 1 ％。 开采 前期 由于采 用传 统爆破技术 进行开采 ， 导致巷 道不规 则， 矿 山 投入 了大量 的资金进行支护工 作 ， 不但制 约了开采进度 ， 严重 影响 了开 采 效率和经济 利润 ， 而且 出现 了 冒顶现象 ， 威胁到 了工作人 员的生命 安 全。为了解决采掘失调， 降低事故放生的概率， 综合考虑多方面因素， 进 行了巷道掘进及采场落矿爆破 方法改进试验 ， 采用 点柱式微拱 形光面爆 破技术， 并且应 用到小断面巷道 掘进过程 中来 ， 取得 了良好的效果 。 3 顶板冒顶机理分析概述 巷道 、 采场 边帮顶板 为破 碎的岩体 或者节理 发育成熟 的岩石 ， 极易 脱落 ， 所 以产生 的冒顶坍塌事故的概率较大。此外 ， 我矿 山本身 的围岩不 稳 固， 矿体变化大 ， 节理间隙较多。采用传 统的点柱爆破方法会产 生较大 的拉应 力， 引起 顶板 冒顶事故 。爆破 开采会对 原有岩石层造成的重大破 坏 ， 使得板顶产生位移或者变形 ， 造成板项脱落 现象。点柱式采场平整 的 方法 对于支护技术有着严重影响 ， 特 别是在 爆破冲击作用 下板顶会产 生 3 3 胶结 充填采矿法 在水 力充填采矿 法的基础上 ， 为 了更好地解决 回采矿 柱和防止地表 下沉， 创设了胶结充填采矿法。 采用胶结充填采矿法， 将采区划分为矿房 和矿柱， 开采后用胶结充填料充填形成人工矿柱 ， 再回采矿柱。胶 结充填 料主要包括 骨料和胶结剂 两部分 ， 骨料 一般采用废石 、 尾 砂 、 碎 石、 混凝 土等。随着材料科学 的不断进步、 充填采矿工艺和技 术的 日益 成熟 ， 胶结 充填料品种更加多样化 ， 减少废 料， 提 高了废石和尾矿的利用率 ， 实现全 尾矿充填 、 高浓度尾矿料 的制 备和输 送、 高分层充填采矿 、 高阶段 大直径 深孔崩矿嗣后充填法工艺 、 盘区机械化充填等工艺和技术 的重大进展 。 4 原地溶浸采矿法 原地溶浸采矿法 俗称 溶浸采矿， 是一种不需要将矿石采 出地表而是 直接 从地下提 取金属 的采矿方法 。原地溶浸采矿法 需要将采 、 选 、 冶技术 结合起 来， 先根 据某些矿物的物理化学性质 ， 选择相应 的特 殊溶浸剂 ， 再 利用钻孑 L 将 溶浸剂注入矿体 层 中进行化学 反应 ， 将固态的矿物转化为 液态或气态 ， 并通 过钻孔将其提取 出来 ， 争取 以较低的成本进行开采。这 样， 利用原地溶浸法， 有 了其他采矿方法所不 可能有 的优点， 将矿石 留在 地下 ， 地表上没有废石和尾砂 ， 不但可 以节省投资的成本 ， 确保 了采矿 工 人 的安伞 ， 最大 的优 势就是能够最 大限度地保护 环境， 不破坏 矿 区的植 被 。综上所述， 新技术 、 新 工艺和新设备 ， 促进 了采矿方法产生 了创新的 需求 。需要综合考虑矿 山的各种开采技术条件 ， 在创新中促转变， 在转变 中促 发展 ， 选择具有较好 的可 行性 、 安全性和经济性 的采矿方法 ， 为国家 经济 社会 的 可持续 发展做 出应有 的贡献 。 5 采矿的机械化发展 5 ． 1 采矿机械 的数字化 、 智能化 虽然 我围的煤炭开采工业 已经实现 了机械 化， 但是机械化 的水平仍 然 比较低 ， 依 旧属于粗放型的发展模 式。科学技术是第一生产力， 当今 世 界是 一个数字化 、 智 能化的世界 ， 科 技的竞争 ， 促使 着各行业 的数字化 、 智能化 、 现代化 的水平不断提高。我 国的煤矿机械设备的产量、 煤炭的产 撞圈 2 0 1 3年 1 1月 量位居世界第一 ， 我 国煤炭行业 的数字化、 现代化水平正在不 断提 高， 尤 其是煤矿 机械 ， 大部分机械设备仍 以机械动力或 机械控制 为主， 明显提 高我 国煤矿 生产 能力 。 5 ． 2 机 电液一体化技术 提 高机 电液一 体化 设备的 自动化 、 智能化 的程度 ， 代 表着未 来煤矿 机械 发展 的方 向。机电液一体化作为一 门新兴 的综合 性复合高新技术 ， 是在控制论 、 信息论 、 系统论的基础之 上， 将机械 、 电子信息和液 压系统 等相关技术有机 的组合在一起 ， 形成 的一 个最优 、 最佳的系统 ， 实现 了机 械、 电气元器件的集 成化， 并使机械动作 能 自感应与 自调整 。 6 结 语 总之 ， 目前我国矿产开 采技术和方法 还存 在大量 的 问题 ， 一方面 需 要在现有基础上进行整 改， 逐 步实现采矿的科技化 、 现代化 ， 并提高机械 的使用效率和使用质量 ； 另一方面为了进一步适应市场 需求 和企业的发 展 ， 各个矿产 开采 企业都将逐 步实现机械 的智能化等 ， 这 是我 国矿 产开 采发展 的趋势 ， 同时也是未来工业化发展的一个趋势。 参考 文献 ⋯ 郭滕 飞 ， 宋丙剑 ． 金属矿 山地 下开采方法选择及 其影响 因素探讨 I J I． 黑 龙江科技信息， 2 0 1 0 2 3 ． f 2 ] 陈建文 ， 张选 固， 徐 四水 ， 黄长青 ， 刘 平 ． 陕西风县八卦庙金矿床特 征及 采矿方法探讨f J 1 ． 陕西地质 ， 2 0 0 3 O 2 ． f 3 1 马争艳， 洪水峰． 矿产 资源对经济发展 的保证程度评价研究 以湖北 省 为例l J l _ 中国国土资源经济 ， 2 0 0 9 0 6 ． 收稿 日期 2 0 1 3 1 0 4 作者简 介 陈 旺 1 9 8 6 一 ， 男， 助理 工程 师 ， 本科 ， 主要从 事现场 管理及技 术工作。