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      現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用初探

      2022-03-13 21:27:31蔣繼山
      科海故事博覽·上旬刊 2022年3期
      關(guān)鍵詞:采礦工程

      蔣繼山

      摘 要 經(jīng)濟的快速發(fā)展推動了采礦業(yè)的發(fā)展,也給采礦企業(yè)帶來了更多的挑戰(zhàn),不僅要求采礦企業(yè)能夠創(chuàng)新采礦技術(shù),提高采礦效率,還要求采礦企業(yè)在開采過程中能夠遵循生態(tài)環(huán)保原則。而現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用,能夠借助信息技術(shù)優(yōu)勢,實現(xiàn)采礦企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化,滿足社會可持續(xù)發(fā)展要求?;诖?,本文對現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用進行了探討,并對現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了簡要的分析。

      關(guān)鍵詞 采礦工藝技術(shù) 采礦工程 空場采礦技術(shù) 充填采礦技術(shù) 自然崩落采礦技術(shù)

      中圖分類號:TD861 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0745(2022)03-0013-03

      礦產(chǎn)資源在人們生產(chǎn)和生活中的重要性不言而喻,其需求量也越來越大,而由于采礦工程的特殊性,其危險性、污染性更高。因此,面對礦產(chǎn)資源需求量的大幅度增加,采礦企業(yè)應(yīng)積極創(chuàng)新現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù),一方面提高采礦企業(yè)的開采效率,另一方面提高采礦過程的安全性,再一方面提高采礦工程的生態(tài)環(huán)保性。[1]

      1 采礦工程中應(yīng)用現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的必要性

      1.1 有利于提高礦產(chǎn)資源的開采效率

      基于礦產(chǎn)資源的不可再生性,在采礦作業(yè)過程中,對找礦要求較高,并且在開采過程中需要具備較高的精確性,才能避免對礦產(chǎn)資源的破壞,減少對礦產(chǎn)資源的浪費?,F(xiàn)代采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用,能夠結(jié)合信息技術(shù)、通信技術(shù)、智能化技術(shù),充分了解礦產(chǎn)資源的分布情況,并對開采路線進行精密勘測,以確保開采作業(yè)的精確性,提高礦產(chǎn)資源的開采效率,解決采礦企業(yè)成本增加難題,最終提高采礦企業(yè)的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

      1.2 有利于提高礦產(chǎn)資源的開采安全性

      由于大部分開采作業(yè)需要在地下進行,其危險系數(shù)較大,傳統(tǒng)開采工藝技術(shù)無法及時預測井下情況,存在著很大的安全隱患,極易發(fā)生坍塌、滲水、爆炸等安全事故。[2]而現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用,能夠利用其自動化、智能化特性,運用現(xiàn)代采礦設(shè)備,實現(xiàn)采礦作業(yè)的高效安全開采。

      1.3 有利于提高礦產(chǎn)資源開采的環(huán)保性

      采礦企業(yè)作為重點污染源,在現(xiàn)今社會步入了發(fā)展困境。采礦企業(yè)必須深入改革,不斷更新生產(chǎn)模式,創(chuàng)新采礦工藝技術(shù),減少污染危害,才能在激烈的競爭中脫穎而出,推動采礦企業(yè)的進一步發(fā)展?,F(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用,提高了采礦設(shè)備的智能化和自動化水平,其環(huán)保性更強,能夠降低對周邊環(huán)境的影響,從而實現(xiàn)礦產(chǎn)企業(yè)的生態(tài)環(huán)保生產(chǎn)。

      2 影響現(xiàn)代化采礦技術(shù)應(yīng)用效果的主要因素

      2.1 不同的開采技術(shù)條件對現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

      由于我國礦產(chǎn)資源種類繁多,并且我國的礦產(chǎn)資源分布具有區(qū)域性特點,不同區(qū)域之間在氣候方面、地質(zhì)環(huán)境方面、水文方面等存在著明顯的差異性。因此,對現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的要求也不盡相同。采礦企業(yè)在開展地下作業(yè)之前,必須對采礦區(qū)域的開采技術(shù)條件進行勘測,對其地下水類型、地表水、地下水的變化情況、地質(zhì)災害孕育情況等進行動態(tài)監(jiān)測,需要依據(jù)監(jiān)測結(jié)果以及開采區(qū)域的礦產(chǎn)資源類型來選擇使用哪種現(xiàn)代化采礦技術(shù)。

      2.2 作業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)對現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

      無論哪種采礦技術(shù),都需要由專業(yè)技術(shù)人員來操作,對于現(xiàn)代化采礦技術(shù)來說,其自動化、信息化、智能化程度更高,要求采礦作業(yè)人員不僅能夠熟練掌握各種現(xiàn)代化采礦技術(shù)的應(yīng)用方法,還要能夠根據(jù)開采環(huán)境來選擇最適合的開采技術(shù)。如果采礦作業(yè)人員對現(xiàn)代化采礦技術(shù)的應(yīng)用能力較差,將會直接影響采礦作業(yè)的順利進行,降低采礦效率,同時還會增加采礦作業(yè)的安全隱患。[3]因此,采礦企業(yè)應(yīng)加強對采礦作業(yè)人員專業(yè)技能的培訓,不斷提升其對新技術(shù)的掌握能力和運用能力,進而提高現(xiàn)代采礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。

      2.3 礦物分布情況對現(xiàn)代化采礦技術(shù)的影響

      礦物分布情況對于現(xiàn)代化采礦技術(shù)的選擇有著重要的影響,如果選用了不合適的采礦技術(shù),不僅會增加采礦作業(yè)成本,還會破壞礦石的原有價值和礦山環(huán)境。因此,在進行礦石開采之前,要對礦山礦物的分布情況進行詳細的勘察,看其分布情況是否均勻,礦體賦存深度如何,再根據(jù)實際情況來選擇具體的現(xiàn)代化采礦技術(shù)。[4]例如,礦物在礦體中分布比較均勻時,可以選用空場采礦技術(shù)和崩落技術(shù)開展作業(yè)。

      3 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用

      現(xiàn)階段,采礦工程中常用的現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)主要有空場采礦技術(shù)、充填采礦技術(shù)、崩落采礦技術(shù)等,每一種采礦工藝技術(shù)都有著其優(yōu)劣勢,應(yīng)根據(jù)礦山實際情況,選擇最佳采礦工藝技術(shù)。

      3.1 空場采礦技術(shù)

      空場采礦技術(shù)主要依靠其周圍巖石和圍巖的自身支撐力,來確?;夭蛇^程的穩(wěn)固性和安全性。而在采用空場采礦技術(shù)時,采空區(qū)作業(yè)需要重點關(guān)注。在采礦作業(yè)過程中,如果遇到采空區(qū),開采人員極有可能落入采空區(qū)內(nèi),引起安全事故。再加上采空區(qū)具有隱蔽性、分布無規(guī)律等特性,開采作業(yè)人員無法及時預測其存在位置以及范圍,進而引發(fā)坍塌、冒落等現(xiàn)象,危及作業(yè)人員的生命安全。尤其是對于地下轉(zhuǎn)露天開采的采礦工程來說,其影響性更大,如果地下開采所殘留的巷道等沒有及時進行處理,將會帶來嚴重的安全隱患。因此,在采用空場采礦作業(yè)時應(yīng)首先利用高密度電法等技術(shù),來對采空區(qū)的分布范圍、冒落情況等進行科學探測,根據(jù)實際情況對其周邊圍巖和礦石進行穩(wěn)固,確??請霾傻V作業(yè)的安全性。[5]空場采礦技術(shù)根據(jù)開采方法不同,可以分為留礦采礦、房柱采礦、全面采礦、分段采礦、階段礦房采礦等技術(shù),每種采礦技術(shù)的應(yīng)用條件不同(如表1),需根據(jù)礦山實際情況來選擇。

      3.2 充填采礦技術(shù)

      顧名思義,充填采礦技術(shù)即用充填料的方式來對采空區(qū)進行充填,以達到支護采空區(qū)的目的。采用充填采礦技術(shù),能夠有效控制采礦作業(yè)過程中由于劇烈作業(yè)所引起的巷道坍塌等現(xiàn)象,進而實現(xiàn)采礦工程的綠色生態(tài)開采。然而,充填采礦技術(shù)所耗費的成本較高,大多數(shù)礦山工程在開采過程中并沒有選擇它,而是直接選擇其它采礦工藝技術(shù)以節(jié)約成本。隨著時代的不斷發(fā)展,充填采礦技術(shù)的優(yōu)勢逐漸突顯出來,相關(guān)企業(yè)開始不斷創(chuàng)新充填材料,一方面降低充填材料成本,另一方面提高充填材料質(zhì)量,例如全尾砂膏體充填,抗壓程度高,成本較傳統(tǒng)充填料低,使采空區(qū)處理效果更加高效。[6]

      3.3 自然崩落采礦技術(shù)

      自然崩落采礦技術(shù)在我國的應(yīng)用時間較短,但效果較為顯著。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展,自然崩落采礦技術(shù)的應(yīng)用得到了很大的提高,有效提高了礦山開采的安全性和高效性,并能夠?qū)崿F(xiàn)礦山的大規(guī)模連續(xù)出礦。需要注意的是,在采用自然崩落采礦技術(shù)時,需要對礦巖體狀況、崩落地表等進行詳細勘察,在其滿足自然崩落技術(shù)的應(yīng)用條件后才可使用。目前,隨著智慧化礦山建設(shè)的推進,自然崩落采礦技術(shù)的應(yīng)用范圍也更加廣泛,能夠結(jié)合數(shù)字化信息系統(tǒng),實現(xiàn)自然崩落采礦技術(shù)的可視化、智能化發(fā)展。

      3.4 溶浸采礦技術(shù)

      溶浸采礦技術(shù)是主要利用礦石特性,通過化學反應(yīng)來進行開采的一種現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù),其對地層結(jié)構(gòu)破壞性小,符合社會可持續(xù)發(fā)展要求。在應(yīng)用溶浸采礦技術(shù)時,需要注意的是對礦山地質(zhì)情況的勘測和溶浸液的選擇,首先,利用3S勘測技術(shù)對礦山地質(zhì)情況進行詳細勘測,查明礦山資源類型,并對主要礦山資源成分進行測試,為溶浸采礦技術(shù)的應(yīng)用做好基礎(chǔ)測試。其次,根據(jù)礦山資源主要成分,選擇合適的溶浸液,將其注入礦層中,使其與之發(fā)生化學反應(yīng),從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài),進而達到礦產(chǎn)資源開采目的。

      3.5 整體加固采礦技術(shù)

      在礦山開采過程中,由于受多種因素的影響,礦區(qū)巖體穩(wěn)定性存在著不確定性,給開采工作的進行帶來了安全問題。整體加固采礦技術(shù)的應(yīng)用,則能夠有效解決這一問題,通過錨桿、錨索等支護設(shè)施,對穩(wěn)固性差的巖層進行加固處理,以提高圍巖的自身支撐力,有效維護開采空間的穩(wěn)定性。[7]例如,在巷道支護中,可以采用噴射混凝土支護技術(shù),根據(jù)巷道圍巖的穩(wěn)定程度,選擇噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護方式,利用遙控混凝土噴射機對巷道進行混凝土加固,提高巷道巖層的支護效果。

      4 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢

      4.1 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的自動化、智能化發(fā)展

      隨著采礦工程規(guī)模的擴大以及信息化技術(shù)的廣泛應(yīng)用,在采礦工藝技術(shù)方面,也逐漸向著自動化、智能化方向發(fā)展。目前,部分采礦工程已經(jīng)實現(xiàn)了現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)與信息化技術(shù)的結(jié)合,將大型開采機械設(shè)備和智能遙控系統(tǒng)應(yīng)用到開采作業(yè)當中,例如連續(xù)開采、機械化開采等技術(shù)的應(yīng)用,通過礦山信息化管理系統(tǒng),實現(xiàn)了礦山開采的高度自動化和智能化,而隨著5G等通信技術(shù)的廣泛使用,采礦工藝技術(shù)的數(shù)字化和智能化程度將會更高,逐漸實現(xiàn)遠程操控、協(xié)同作業(yè)、智能巡檢等多種功能,不僅提高了其生產(chǎn)效率,還極大地提升了其安全性。[8]

      4.2 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的綠色環(huán)保發(fā)展

      隨著人們生態(tài)環(huán)保意識的不斷提高,在未來的發(fā)展過程中,現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)將會向著更加綠色環(huán)保的方向發(fā)展,在礦山開采過程中充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段,對礦山周邊區(qū)域進行實地勘測,制定最佳采選方案,采用科學合理的采選方法,同時對采礦工藝進行創(chuàng)新,并對其可行性進行反復論證,結(jié)合礦山廢石廢水資源化利用技術(shù)、廢棄礦山修復技術(shù)、金屬礦物回收技術(shù)等的應(yīng)用,達到資源利用最大化、節(jié)能減排等目的,最大限度地減少對礦山周邊生態(tài)環(huán)境的破壞。例如,無廢開采技術(shù)的研究。無廢開采技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代化采礦生態(tài)環(huán)保的重要手段,能夠最大限度地減少廢料的產(chǎn)生,提高資源的使用效率。因此,在未來的發(fā)展過程中,無廢開采技術(shù)將成為采礦企業(yè)的主要研究對象。

      4.3 現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的精密化發(fā)展

      隨著礦山開采的推進,礦產(chǎn)資源不斷減少,采礦深度也越來越深,給開采工作帶來了新的挑戰(zhàn),無論是支護、通風還是地表壓力、巖層溫度,都成為了地下開采所面臨的難題,深井、深海開采技術(shù)研究也成為我國礦山行業(yè)未來發(fā)展的主要技術(shù)之一,有利于提升我國礦產(chǎn)行業(yè)的國際競爭力。而深井、深海開采技術(shù)的應(yīng)用,必然會用到更為微型、精密的開采設(shè)備,才能在不破壞地層結(jié)構(gòu)的前提下進行開采作業(yè)。因此,在未來的發(fā)展過程中,采礦工藝技術(shù)將會朝著更加微型、更加精密的方向發(fā)展。[9]

      5 結(jié)語

      綜上所述,無論是時代發(fā)展要求,還是采礦企業(yè)發(fā)展需求,對現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的應(yīng)用都很有必要。采礦企業(yè)應(yīng)充分認識到現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)應(yīng)用的重要性,熟練把握每種現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)的優(yōu)劣勢,結(jié)合礦山具體情況和現(xiàn)代信息技術(shù)方式,選擇最佳開采工藝技術(shù),來提高開采作業(yè)的高效性和安全性,推動采礦企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

      參考文獻:

      [1] 陳志永,劉寧.現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的運用研究[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟,2021(05):59-60.

      [2] 鄭強英.關(guān)于現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用初探[J].當代化工研究,2021(09):156-157.

      [3] 鄭永勝.現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用探究[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2020,40(12):240-241.

      [4] 仲張川.關(guān)于現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用探討[J].冶金管理,2020(11):13,15.

      [5] 王新雙.關(guān)于采礦作業(yè)中采礦工藝技術(shù)應(yīng)用問題的探討[J].當代化工研究,2020(06):136-137.

      [6] 王大川,周密林.采礦中充填采礦技術(shù)的應(yīng)用及存在的問題[J].當代化工研究,2020(19):46-47.

      [7] 趙士磊,鹿聯(lián)合,苗紅杰.現(xiàn)代化工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用分析[J].技術(shù)與市場,2019,26(07):140,142.

      [8] 田文,孫建軍,格桑頓珠.現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用探索[J].世界有色金屬,2019(03):44-45.

      [9] 田利紅.現(xiàn)代化工藝技術(shù)在采礦工程中的運用[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量,2019,39(20):221-222.

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