浅析采矿工程中采矿方法的创新与实践.pdf

2 0 1 4年第 8期 总第 1 0 7期 源 与 钍 E NE RGY AND E NE RGY CONS E R VAT 1 0N 浅析采矿工程中采矿方法的创新与实践 韩 峰 江 山西霍州煤电集团河津杜家沟煤业，山西 霍州 0 4 3 3 0 0 摘要 首先介绍 目前中国矿产工程的现状与在开采技术方面存在的问题 ，并找出影响采矿方法选择的制约因素，进 而在此基础上探讨采矿方法的创新与具体的实践。 关键词 采矿工程；采矿技术 ；创新 中图分类号 F 4 0 7 ． 2 1 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 0 8 0 2 一 2 0 1 4 0 8 0 0 1 6 0 2 Ana l y s i s o n t h e I n no v a t i o n a nd Pr a c t i c e o f M i ni ng M e t h o ds i n M i ni ng Eng i ne e r i n g H AN F e n g - j i a n g H e j i n D u j i a g o u C o a l I n d u s t r y o f H u o z h o u Co a l E l e c t r i c i t y Gr o u p o f S h a n x i P r o v i n c e ， Hu o z h o u 0 4 3 3 0 0 ， S h a n x i ， C h i n a Ab s t r a c t At fi r s t ， i n t r o d u c e s t h e c u r r e n t s t a t u s o f mi n i n g e n g i n e e r i n g i n C h i n a a n d t h e p r o b l e ms e x i s t e d i n mi n i n g t e c h n o l o g y ， f i n d s o u t t h e c o n s t r a i n t s a f f e c t i n g t h e s e l e c t i o n o f mi n i n g me t h o d s ，a n d t h e n d i s c u s s e s t h e i n n o v a t i o n a n d s p e c i fi c p r a c t i c e o f mi n i n g me t h o d s b a s e d o n t h i s ． Ke y wo r d s mi n i n g e n g i n e e r i n g ； mi n i n g t e c h n o l o g y ； i n n o v a t i o n 0 引言 矿产资源是支撑一个国家经济不断向前发展 的重 要保障 ，人们的 日常生活与生活实践都离不开矿产资 源的帮助，无论是武器的生产还是人们的衣食住行都 需要矿产资源的支持。矿产资源经过几个世纪的轮回 才得以形成 ，而中国的矿产资源又是非常有限的 ，因 此 ，在矿产工程中，采取有效措施 以提高对矿产资源 的开发利用，并逐渐改善采矿方法已经成为了其可持 续发展的必然趋势。 1 中国采矿工程的现状与常见技术问题 众所周知 ，中国的矿产资源种类丰富 ，且数量较 多 ，可谓是矿产资源 的强 国。然而 ，由于中国人 口众 多，直接导致人均矿产资源量变得很低。现阶段 ，随 着 中国社会经济的飞速发展 ，人们对矿产资源需求程 度也在不断地上升 ，可是同呈现 出上升趋势的矿产需 求相比较，中国采矿工程的采矿技术却是远远低于某 些发达国家，采矿工程实践中也经常发生一些安全事 故，不仅造成了国家大量经济财产的损失，而且还对 采矿工程中众多施工人员生命安全造成极大的威脚” 。 收稿 日期 2 0 1 4 0 6 1 0 作者简 介 韩峰 江，1 9 7 4 年生 ，男 ，山西霍 州人 ，2 0 1 4 年毕 业 于太原理工大学采矿工程专业，助理工程师。 1 6 同时，中国的矿产资源虽然总量比较多，但是由 于采矿技术落后，直接促使中国众多矿产资源得不到 有效开采与利用 ，最终造成大量资源浪费。近年来 ， 随着中国对科学技术 的 日益重视与逐渐发展 ，采矿技 术也有 了明显进步 ，然而 ，在采矿工程实践 中，其相 关理论 的实施并没有随着 中国采矿现状而进行科学创 新，人们对于矿产资源的采集手段普遍还是应用一些 比较传统的开采技术，从而使中国的采矿工程仍处于 一 个 比较粗放的发展阶段 。而这些现象的出现 ，对 中 国矿产工程的长期发展、中国经济实力的提高，并逐 渐壮大中国的发展力量都将造成极大的影响。因此 ， 为有效地提高中国矿产资源的开采与利用 ，采取办法 对采矿方法实施创新与优化很有必要 。 2 合理选择采矿方法的影响因素 科学 、合理地选择采矿方法 主要是指在采矿过程 中，根据地质条件 ，加强对开采实践工作中的安全管 理 ，最大限度地减少施工人员的安全事故 。同时，对 采矿方法的合理选择，并确定有效的工艺流程，也需 要针对矿产的实际规模、价值及赋存条件等情况进行 具体分析与研究， 从而系统地掌握采矿技术条件。 2 ． 1 地质因素 地质因素是指每个矿床本身的条件，主要包括了 矿山及围岩的物理学性质，并综合反映了矿岩体的稳 定性，直接影响到采场地压的管理方法等。同时还包 2 0 1 4年第 8 期 韩峰江 浅析采矿工程中采矿方法的创新与实践 2 0 1 4年 8月 括了矿体的产状，如矿体倾角、厚度及形状等，可用 矿物在矿体及其同岩中的具体分布、矿石的实际品味 与价值 、矿体的赋存深度及矿石同围岩之间的白燃性 与结构性等，这些地质因素都对采矿场的布置、构成 要素 、低压管理及矿石搬运方法 、采矿方法的选择等 有着重大的影响【 2 1。 2 ． 2 技术因素 在技术因素中，主要包括了施工人员对矿体勘探 的程度 、施_T装备的水平 、采装机的机械化发展程度 及矿 山的技术操作与管理水平 、地表陷落 的程度 、相 关加工部门对矿石提 出的要求等 。如开采技术设备 的 条件与材料的供应情况就直接影响到采矿方法的选择 与实施及采矿方法优化 目标的实现情况。而现行 的技 术管理水平是否能符合采矿方法所规定的技术管理水 平 ，也对是否能够实现采矿方所要求的 目标有着极大 的关系。如对于一些中小型矿山或地方矿山，其采矿 方法可以选择那些技术较简单、操作便捷且管理方便 的开采方法 。 2 ． 3 经济因素 在实际采矿工程中，采矿方法的选用主要有两种 a 直接法。即根据所开采矿山的实际地质条件与开采的 技术条件，在众多采矿方法中直接选用几种比较有效的 采矿方法 ；b 剔除法 。即根据所开采矿 山的实际地 质条件与开采的技术条件 ，对所有的采矿方法进行综合 考虑，从而剔除 大多数不适合开采条件与相关要求的 采矿方法，并选择剩下的几种采矿方法实施开采。 此外，在合理选择合适采矿方法的同时，还需要 注意一个问题a 在选择合适的采矿方法之前，需要 对采矿区的实际地质与相关技术条件等情况进行全面 了解 ，并带着问题进行实证 的调查与研究 ；b 在合理 选择采矿方法时 ，施工人员需要秉着实事求是的原则 对各种采矿方法的技术指标进行科学 、有效的评定， 并 且在评定时 ，也需适 当地留有一定余地 ，将技术管 理水平、设备的机械化程度等多重因素考虑进去，而 且也需要对矿房及矿柱 的回采方法与采准系统进行统 一 考量 ，从而选择出科学 、合理的采矿方法 。采矿方 法 的选择 ，不仅要求技术经济合理 ，而且需要对所选 择 的采矿方法进行具体分析研究 ，从而制作 出相应的 设计图纸与说 明书 ，且必要时还需要对采矿方法进行 现场试验。 3 采矿方法的创新与实践 在上述叙述中 ，我们对 目前中国矿产工程 的现状 与技术方法存在的问题 ，及影响采矿方法合理选择的 几个制约因素进行了具体分析，发现为全面提高中国 矿产资源的开发与利用，就必须对中国目 前采矿工程 实施必要的创新与改进，如在采矿过程中，积极运用 自动化 、智能化及大型化 的采掘设备 ，以全面实现采 矿工艺的连续化 ，并在矿产生产与管理过程中，全面 普及计算机技术，以从整体上改变中国的矿产及工程 的发展现状 。而在这些革新措施 中，最重要 的还是对 采矿方法试试全面的改革与普及 。如在众多矿产工程 实践中积极推广并应用现行的空场采矿方法、崩落采 矿方法及充填采矿法，并在传统开采方法的基础上进 行必要的创新，如在实际开采工作中，有效运用深井 采矿技术及机械化连续采矿技术等，通过不断地提高 中国采矿方法 的机械化程度 ，推动 中国的采矿工程实 践朝着更加智能化的方向发展。 3 ． 1 空场采矿方法 该种采矿方法是中国开采史以来，应用最早且技术 较为成熟 的一种方法。在众多文献 中，对于这种方法 的介绍不尽相同，有的认为是除了留矿采矿法之外 的 自然支护采矿方法 中的所有方法 ，也有的认为它包括 了自 然支护采矿方法中的所有采矿方法，甚至是有些 文献中认为，它仅仅只是代表了阶段矿房采矿方法与 横撑支柱采矿方法，或仅指代全面法采矿及房柱采矿 方法f4 I。虽然人们对于这种采矿方法的定义有所差异 ， 但是，这种采矿方法的实施主要就是靠围岩本身的稳 定性与矿柱的支撑能力，以维护在回采过程中可能形 成的采空区，一般都是用支架或开采出来的矿石作为 辅助与临时支护 ，因此 ，这种采矿方法的有效运用对 围岩与矿石的稳 固性要求较高 ，在中国的有色金属 、 化工矿石中应用 比较广泛 。 同时，空场采矿方法最明显的优点是其使用成本 很低，生产能力却很高，且采准时间也比较短，因此 施工人员在有效运用这种采矿方法的同时，也对其进 行了适当的革新，从而使其在一些矿岩较破碎的矿体 中也能得到有效运用 ，拓宽了其应用范 围。如在 中国 云南鹤庆有一个锰矿，属于那种缓倾斜中的厚矿体且 采场顶板也不够稳 固的矿山 ，从而增加 了锰矿资源的 开采难度。因此 ，该地为 了有效提高锰矿资源的开采 率 ，以推 动该地 区的经 济发展 ，经过三年 研究 与探 讨 ，在矿区实施 了人工柱锚杆房柱法 的试验研究 。在 这种采矿方法中，采用片石砌筑的人工矿柱取代了矿 石矿柱 ，而在 回采过程 中，则用超硬 的普通水泥卷锚 杆加挂1 0 m～ 2 0 m的铁丝网对采场顶板进行 固定 ， 从而大大地改善了采场的作用条件与安全性能，并将 矿块 的回踩率提升至9 2 ． 7 4 ％，极大地提高了矿区的经 济效益。因此，空场采矿法在实践中的创新发展，不 仅提高了支护手段 ，扩大了与充填法同时使用的范 围，而且从整体上提高了矿产工程的生产效率。 3 ． 2 深井采矿技术 如今，人们对于矿产资源的开采力度 日益加剧， 下转 2 6页 1 7 2 0 1 4 年 第8 期 红源占 钍 数及实测含量表。 W2 3 0 1 1 ／ 1 5 巷7 L 8 横 川处共施 工6 个取样 钻孑 L ， 钻孑 L 参数见表 1 ； 表 1 W2 3 0 1 2 ／ 1 3巷 7 一8 横川处取样钻孑 L 参数及实测含量表 地点 单位 W2 3 0 1工作 面 1 1 ／ 1 5巷 7 横川 取样编号 1 一 l 1 2 2 1 2 2 3 一 l 3 2 钻孔倾 角 - 5 - 5 - 6 - 6 - 5 - 5 钻 孔 方 位 2 5 3 2 5 3 2 9 0 2 9 0 2 8 5 2 8 5 开孔 高度 m 1 ． 5 1 ． 5 1 ． 5 1 ． 5 1 ． 5 1 ． 5 采样深度 IT I 3 5 6 5 4 5 8 5 3 0 6 0 取 芯 点 ℃ 1 8 1 8 21 21 21 21 温度 取样点 气压 k P a 9 7 ． 6 9 7 ． 8 1 0 1 ． 6 1 0 1 ． 6 l 0 1 ． 2 1 0 1 ． 2 实测瓦斯 m ／ t 7 ． 1 3 4 6 7 ． 6 3 2 5 7 ． 3 2 2 3 7 ． 2 4 9 1 6 ． 9 8 6 8 7 ． 2 6 3 8 含 量 b 煤层瓦斯含量测定情况及结果分析。上述6 个 煤样的实测煤层瓦斯含量均小于8 m 3 ／ t ，其 中1 2 与 3 2 2 个煤样分别在W2 3 0 1 1 、W2 3 0 1 5 巷道轮廓线外 2 0 m，且2 2 煤样距 W2 3 0 1 2 ／ 1 3 巷4 横川处8 5 m。上 述数 据表 明 ，6 4 “ 煤 样 的实测煤层 瓦斯含 量均 小于 8 r n 3 ／ t ，表明区域措施有效 ，抽采达标 ，可以掘进 。 上接 1 7页 表层的矿产资源已经被开发殆尽 ，从而致使矿产工程 逐渐朝着纵深 的方向发展 ，并对深井采矿技术提 出了 更高 的要求 。在 中国 ，一般将垂直深度超过 了8 0 0 1T I 的低下开采定位深部开采，相较于地面开采来说，其 开采难度要大得多。首先 ，低下开采的环境恶劣 ，随 着开采深度的增加 ，其低压与温度也逐渐地增加 ；其 次 ，在开采技术方 面所 面临的 困难较多 ，如 矿 山排 水 、通风 、开采设备 的选择等。然而，由于中国深井 开采技术 的发展与研究起步都比较晚，缺乏足够 的实 践经验，因此，在 “ 九五”期间，中国就将有效解决 深井开采所面临的闲境作 为了国家的攻关课题 ，并开 展了专题研究15 ] 。 4 结语 不断加强对矿产资源的保护 ，以有效缓解资源的 稀缺 问题 已经成为 了各 国政府 亟待解决 的问题 。因 此 ，对于 中国矿产工程的长期发展 ，就需要在保护 自 2 6 5 结语 a 煤层瓦斯含量直接测定装置，实现半天内同一 钻孔在煤层煤体的3 0 m、6 0 m、8 0 m、1 2 0 m 取样 进行瓦斯含量量化评价 ，时间短 、效果好 ，符合井下 巷道掘进 、工作面回采进行预抽效果评价的要求 ，并 可准确分析 出超标单元点及超标条带位置 ，及时针对 性地对检出超标单元实施补充措施 ，区域突出危险性 预测及区域措施效果检验高效准确，可满足寺河矿在 高突条件下建设高产高效矿井的要求； b 1 煤层瓦斯含量直接测定技术通过在寺河矿的应 用 ，形成了符合寺河矿 区条件下 的快速准确测定瓦斯 含量 、及时进行抽采达标评判的工艺和方法 ，解决了 寺河矿在高突条件建设高产高效矿井所遇的瓦斯量化 评价的课题 ，保证 了寺河矿连续7 a 稳产千万吨。 参考文献 [ 1 ] 高礼奎， 徐德成． 煤层瓦斯压力实测方法的实践与认识[ J ． 矿业安全与环保 ， 2 0 0 3 ， 3 0 6 1 2 9 ． 【 2 ] 吕闰生， 张子戌． 提高测压钻孔压力测定成功率分析l J ] ． 煤 炭工程 。 2 0 0 4 8 8 6 ． [ 3 ] 胡千庭， 邹银辉． 瓦斯含量法预测突出危险新技术[ J ] ． 煤炭 学报 ， 2 0 0 7 3 1 5 3 ． [ 4 ] 周厚权． 煤层瓦斯含量直接测定法在寺河矿的应用研究[ J ] ． 矿业安全与环保 ， 2 0 0 9 ， 1 0 5 6 4 ． 责任 编辑 高志凤 然资源 的基础上 ，逐渐加大对开采技术 的投资力度 ， 以全面地提高中国矿产资源的利用率。如在采矿方法 的选择方面，需要根据采矿区的实际情况 ，并对每种 采矿方法的可行性进行全面分析 ，进而在此基础上对 矿产工程中的采矿方法进行必要 的创新 ，从整体上提 高中国矿产资源的开发与利用。 参考文献 『 1 ] 刘加冬， 陆文， 路洪斌． 浅谈采矿方法的优化选择[ J ] ． 化工 矿物与加 工， 2 0 0 9 0 1 2 3 2 5 ． [ 2 ] 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[ J ] ． 黑龙江科技信息， 2 o l o 2 3 3 6 ． [ 3 ] 陈清运， 赵飞， 张电吉， 等． 全球矿业发展趋势及采矿工程 专业培养导向[ J ] 武汉工程大学学报， 2 o l o o 6 5 6 5 8 ． [ 4 ] 刘春波， 孙光华， 李富平． 我国地下矿山采矿技术发展及趋 势[ J ] ． 河北理工大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 9 ， 3 1 0 2 6 - 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