現(xiàn)代化采礦工藝在低品位厚大礦床開采中應(yīng)用效果分析

王鵬飛

（甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730050）

礦產(chǎn)一直都是十分珍貴的資源，其實(shí)，通常情況下，礦產(chǎn)資源都是不可再生的，屬于消耗型的稀有資源。這樣的特征決定了它的儲量同樣也是有限的。我國的礦產(chǎn)資源對比于其他的國家，相對較為豐富，礦產(chǎn)的種類不僅多種多樣，分布也較為均勻，隨著近幾年來我國開礦、采礦技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，我國的礦洞數(shù)量也在逐年增加，礦產(chǎn)資源相關(guān)的開發(fā)也得到了充分地完善以及優(yōu)化[1]。我國的礦產(chǎn)資源雖然分布均勻，但是仍然存在聚集性的分布情況，主要的礦產(chǎn)資源產(chǎn)區(qū)分布在秦嶺淮河以北，不僅資源的數(shù)量龐大，質(zhì)量也相對較好。礦產(chǎn)形成歷史悠久。一般情況下，礦產(chǎn)資源會分布在地殼的中心或者內(nèi)部，甚至有的會埋藏在地表的深層。但是，也存在一部分礦產(chǎn)資源是裸露在地表之外的，這主要是由于外部因素的影響，使礦產(chǎn)外部所包裹的土層以及植物遭受到了破壞，使得礦產(chǎn)的原貌顯現(xiàn)出來。影響礦產(chǎn)資源外漏的主要因素舉例如下：泥石流、水土流失、地震等現(xiàn)象都有可能造成地表甚至地殼內(nèi)部的運(yùn)動，這就間接地產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)作用，使礦產(chǎn)原石逐漸外漏[2]。礦產(chǎn)資的形式大多以固態(tài)、液態(tài)以及氣態(tài)為主，但是大多數(shù)的情況下，是以礦石的狀態(tài)存在的，自身具有極強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)際的礦產(chǎn)開采過程中，傳統(tǒng)的采礦技術(shù)可能會涉及運(yùn)用到較多的大型開采設(shè)備以及機(jī)械，雖然可以達(dá)到預(yù)期的開采目標(biāo)，但是一定程度上增加了開采的實(shí)際成本，同時(shí)也耗費(fèi)了大量的人力、物力以及財(cái)力，拉低了開采工程的工期。但是開采技術(shù)具有更強(qiáng)的靈活性和應(yīng)變性，在面對不同的開采環(huán)境，都可以依據(jù)實(shí)際的情況，制定更加符合此區(qū)域的開采計(jì)劃，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用，也提升了礦產(chǎn)資源開采的效率、質(zhì)量[3]。因此，對采礦工藝在礦產(chǎn)開采中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，進(jìn)一步提升我國的開采技術(shù)，加強(qiáng)相對應(yīng)的開采水平[4]。

1 采礦工藝在低品位厚大礦床開采中應(yīng)用效果探析

1.1 礦床覆蓋區(qū)隅角參數(shù)計(jì)算

在對采礦工藝在低品位厚大礦床開采中應(yīng)用的效果進(jìn)行探析之前，需要先對礦床覆蓋區(qū)隅角參數(shù)的計(jì)算。一般情況下，要進(jìn)行礦床的開采，首先需要獲取礦床的具體位置，并判斷其實(shí)際的發(fā)育狀況。通常完整礦區(qū)與相對應(yīng)的礦床也會較為完整，破碎、斷裂的情況相對較少。所以在完成定位之后，可以對通過礦區(qū)的外貌以及周圍環(huán)境進(jìn)行觀察，以此來推算出礦床相對應(yīng)的基本情況。隨后，通過頂層經(jīng)濟(jì)算法，對礦床的實(shí)際作出計(jì)算，如下公式1所示。

公式1中：H表示所測礦區(qū)礦床的實(shí)際面積，f表示測算預(yù)期距離，u表示允許出現(xiàn)的最大誤差數(shù)值。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的礦床面積。此面積為礦床的大致估算面積，但是具有一定的可靠性。完成全面的測算之后，利用相關(guān)的測量設(shè)備以及機(jī)械獲取礦床的初始數(shù)據(jù)信息，并將其匯總整合，完成之后，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，設(shè)定開采標(biāo)準(zhǔn)，具體如下表1所示。

表1 礦床開采標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)設(shè)定表

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行礦場開采標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)的設(shè)定。完成之后，隨著開采工作的推進(jìn)，可以利用置換壓力的方法將礦床周圍的壓力進(jìn)行轉(zhuǎn)移。此時(shí)，利用設(shè)備進(jìn)行測量，壓力最大的一角為隅角，根據(jù)上述獲取的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行隅角參數(shù)的有效計(jì)算，如下公式2所示。

公式2中：K表示隅角參數(shù)的實(shí)際值，r表示上移范圍，d表示廣角距離。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的隅角參數(shù)，至此，便完成了礦床覆蓋區(qū)隅角參數(shù)的計(jì)算。

1.2 高抽巷礦床層級落位確定

在完成礦床覆蓋區(qū)隅角參數(shù)的計(jì)算之后，接下來，進(jìn)行高抽巷礦床層級落位的確定。在進(jìn)行層級落位的過程中，需要相應(yīng)地把握抽放效果。對礦區(qū)以及礦床的低品位區(qū)和高品位區(qū)進(jìn)行劃分，重要的劃分依據(jù)是礦床的厚度，厚度較高的為低品位區(qū)域，反之，較低的為高品位區(qū)域。如果礦床發(fā)育良好，低品位取得占比會相對較高。確定后，計(jì)算品位的易跨落位置，如下公式3所示。

公式3中：G表示易垮落位置，β表示抽放系數(shù)，Y表示實(shí)際影響范圍。通過以上計(jì)算，最終可以得出是實(shí)際的易垮落位置。利用設(shè)備對這部分區(qū)域進(jìn)行輔助支撐，保證礦床在開采過程中的安全性，避免出現(xiàn)坍塌、碎裂、斷裂的現(xiàn)象。在礦床的頂層位置設(shè)置安全開采高度，但是在這之前首先要獲取相對應(yīng)的計(jì)算數(shù)據(jù)，如下表2所示。

表2 頂層開采計(jì)算數(shù)據(jù)表

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行礦床開采實(shí)際安全高度的計(jì)算，如下公式4所示。

公式4中：B表示開采的實(shí)際安全高度，C表示安全距離值，x表示抽巷誤差。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的安全開采高度。以此高度為標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)避開層級的落位，并對相關(guān)的缺陷面進(jìn)行處理。但是需要注意的是高抽巷的層級落位通常也是不固定的，落位的距離會依據(jù)實(shí)際情況的變化隨之發(fā)生改變。

1.3 進(jìn)行數(shù)字化重疊應(yīng)用模型的構(gòu)建

在完成高抽巷礦床層級落位的確定之后，接下來，需要進(jìn)行數(shù)字化重疊應(yīng)用模型的構(gòu)建。首先，建立基礎(chǔ)性的應(yīng)用模型結(jié)構(gòu)，共分為三層，分別為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息獲取層、重疊處理層以及開采應(yīng)用層?；A(chǔ)層主要是在礦床將進(jìn)行開采的過程中，對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和獲取，并將其匯總整合成條理化的資料，以供后續(xù)的使用，重疊處理層主要是將復(fù)合性的重疊問題集中處理的結(jié)構(gòu)層，他與開采應(yīng)用之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，均是處理性的結(jié)構(gòu)層。開采應(yīng)用層是對開采過程中所出現(xiàn)的一系列問題以及異常情況作出指導(dǎo)和記錄的，并依據(jù)實(shí)際情況形成具有針對性的方案，以此來完成礦床開采的應(yīng)用，保證最終的應(yīng)用效果。完成結(jié)構(gòu)層級的構(gòu)建之后，將其設(shè)置在應(yīng)用模型之中，并計(jì)算重疊比例，具體如下公式5所示。

公式5中：T表示重疊比例，W表示開采變動范圍，δ表示距離誤差。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的重疊比例。將此比例作為開采應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定在模型之中，并與數(shù)字化平臺相關(guān)聯(lián)，利用平臺對模型的應(yīng)用進(jìn)行控制管理，以此來完成數(shù)字化重疊應(yīng)用模型的構(gòu)建。

1.4 回采工藝實(shí)現(xiàn)應(yīng)用效果的分析

在完成數(shù)字化重疊應(yīng)用模型的構(gòu)建之后，接下來，可以通過回采工藝來最終實(shí)現(xiàn)對礦床開采應(yīng)用效果的分析研究。礦區(qū)在開采的過程中，采用Simba261鉆機(jī)在礦床的鑿巖上進(jìn)行鉆孔，向下鉆孔的深度為20m～45m，對應(yīng)的直徑為Φ145mm。在進(jìn)行開采的過程中，將回采的數(shù)據(jù)依據(jù)以上數(shù)值進(jìn)行設(shè)定，并呈梯段自下而上來操作。隨后，利用回采技術(shù)對相應(yīng)的開采分段高度進(jìn)行計(jì)算，大致為4m～11m，而最后一個(gè)分段高度則設(shè)置為7 m～10m。計(jì)算相關(guān)的回采側(cè)向系數(shù)，如下公式6所示。

公式6中：M表示回采側(cè)向系數(shù)，z表示中分段變化高度，l表示實(shí)測回采范圍。通過以上計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的回采側(cè)向系數(shù)，將其設(shè)置在模型之中，形成回采應(yīng)用結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步優(yōu)化最終的應(yīng)用效果，同時(shí)也擴(kuò)大了實(shí)際的應(yīng)用范圍，至此，便完成了回采工藝實(shí)現(xiàn)應(yīng)用效果的分析。

2 應(yīng)用效果實(shí)例分析

2.1 采礦工藝在礦床開采中的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)如今我國的礦產(chǎn)勘查技術(shù)以及開采工藝經(jīng)過不斷地發(fā)展完善，逐漸形成了更加成熟的開采應(yīng)用體系。雖然在技術(shù)上取得了很大的成果，但是在實(shí)際應(yīng)用方面，仍然存在一些缺陷和問題。最重要的就是以下兩種：應(yīng)用范圍和穩(wěn)定性問題。一般情況下，采礦工藝在礦床開采中的應(yīng)用范圍都是固定的，但是在開采的過程中，時(shí)常會出現(xiàn)應(yīng)用范圍擴(kuò)大的現(xiàn)象，這在一定程度上會對最終的應(yīng)用效果產(chǎn)生影響。另外，是穩(wěn)定性的問題，在應(yīng)用的過程中，一旦操作不當(dāng)，是極有可能發(fā)生礦床斷裂、碎裂的現(xiàn)象，不僅無法保證安全開采，同時(shí)也極大地增加了應(yīng)用的不穩(wěn)定性。因此，這也是造成以上應(yīng)用現(xiàn)狀的影響因素之一。

2.2 應(yīng)用效果探析

通過以上對新時(shí)代采礦工藝在低品位厚大礦床中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析，對A礦區(qū)進(jìn)行具體地分析討論，得出最終的營銷效果，并對其進(jìn)行探究，具體的分析過程如下圖1所示。

圖1 采礦技術(shù)的應(yīng)用過程

通過圖1中對礦場開采應(yīng)用分析的過程簡述，可以得出相對應(yīng)的實(shí)例分析結(jié)果，對A礦區(qū)中不同位置的礦床進(jìn)行分析，共測試了5組，具體的數(shù)據(jù)信息如下表3所示。

表3 A礦區(qū)技術(shù)應(yīng)用效果分析表

根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)信息，最終可以得出以下的結(jié)論：在不同的礦區(qū)以及礦床環(huán)境下，最終利用采礦技術(shù)對礦床的實(shí)際開發(fā)率相對較好，五個(gè)測試組的礦床實(shí)際開發(fā)率均達(dá)到90%以上，表明A礦區(qū)的測試礦床得到了充分地開發(fā)，采礦技術(shù)的應(yīng)用也提升了實(shí)際的開發(fā)率，應(yīng)用效果相對較好，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語

綜上所述，便是對現(xiàn)代化采礦工藝在低品位厚大礦床開采中的應(yīng)用效果分析。經(jīng)過多年的創(chuàng)新和發(fā)展，我國的礦產(chǎn)資源勘察以及開采技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，這對于傳統(tǒng)的開采應(yīng)用結(jié)構(gòu)以及體系都是一種優(yōu)化完善，為礦產(chǎn)資源的進(jìn)一步開發(fā)提供極為有力的依據(jù)。在深化技術(shù)的過程中，更加科學(xué)、合理地應(yīng)用能夠更好地實(shí)現(xiàn)礦床開采工作的效率和質(zhì)量，推動我國礦產(chǎn)開采行業(yè)的進(jìn)步，進(jìn)而使我國的礦產(chǎn)開采以及應(yīng)用技術(shù)逐漸邁入一個(gè)新的發(fā)展臺階，最大程度地發(fā)揮其作用，進(jìn)而推動整個(gè)礦產(chǎn)行業(yè)快速發(fā)展。