摘要:采矿工程是关系到工业生产的重要因素,随着城镇化进程的加快和国民经济的飞速发展,各行各业对能源和矿产资源的需求也越来越大,如何利用先进的勘探及采矿技术,使采矿过程更加安全,减少对生态环境的扰动与破坏,降低矿产资源在开采过程中的损耗,是采矿行业亟需解决的问题之一。本文探讨分析了常用的采矿技术和常见问题,并针对性地提出强化施工安全的措施,为采矿业的绿色、可持续发展提供新思路。
关键词:采矿工程;采矿技术;施工安全
引言:
我国幅员辽阔,地质环境复杂多样,因此各类采矿技术方法迥异,需要根据矿产的性质、地下储藏分布情况、自然气候条件、矿层厚度等因素来制定科学合理的施工方案,对前期勘查的准确度要求较高,而采矿施工属于长期投入工程,资金需求较大,建设周期长,工程难度大。为了提高企业竞争力,在竞争激烈的市场经济环境下立于不败之地,矿产企业需要不断提高采矿工艺,从地下开采、地上运输、安全防护、精细化管理、人才培养等多角度入手,切实提高工艺水平和管理能力,为企业长期稳健发展奠定基础。
一、采矿业现状及常见问题
近现代的中国,采矿业的发展经历了从无到有的过程,过去粗放式的采矿管理模式,导致小窑开采问题频发,无规划的滥采、资料记录的不完善使矿产行业出现了相对产能过剩的情况,造成了资源的浪费,采空区大量存在,各类分散、分布无序的矿柱使后期的精细化开采和深加工难度增加,积水积气的现象也使井下作业的风险增大,随着地下开采深度的不断增加,矿井下可能会出现高温、潮湿、缺氧的情况,采矿环境更加恶化,很容易发生瓦斯爆炸、火灾的情况;个别矿井采用多面生产的方式使采矿管理更加复杂,落后产能的问题导致行业整体不景气,采矿工程需要进行升级转型和观念转换,通过整合资源的方式来优化产业结构,提升整体效益。
二、采矿技术分析
(一)露天开采技术
该技术适用于矿产资源位于地表浅层的情况,开采的主要方式是挖掘,在
地表层剥落之后对矿产资源进行采集和整理,在作业的过程中通过大型机械从上至下进行施工,利用采掘工具将矿体逐渐剥离的方式来提高开采效率,减少矿产资源的损耗。露天开采技术具有施工便捷、技艺成熟便捷、安全程度高的优点,但是由于矿产分布情况及自然气候条件的限制较多,所以该技术的应用非常有限,浅表层的矿产资源由于开发较早,过度开采导致浅层的矿产储量几乎被耗尽,浅层矿产容易受到外界环境的影响,质量也不高,而且存在着地层裸露、覆盖不全、施工现场管理难度大等问题,给工程的进展带来了负面影响。因此在露天施工中,需要重视现场环境的管理,做好防尘工作,通过洒水、草垫覆盖等方式来减少扬尘。
(二)地下开采技术
地下开采技术能够通过机械施工的方式来对深层地表的矿体进行挖掘,应用较为广泛,适用性强。其中崩落采矿技术适用于围岩结构松散、地层存在塌陷、地下空隙较大的地层结构,可以通过分层、分段、阶段性崩落的方式来对矿体施加作用力,从而顺利采掘脱落下的矿体;填充开采技术则是使用填充材料对岩层结构较为复杂、多层次的已开采区域进行填充。在进行炮采和机械化采矿的过程中,部分采空区在重力等因素的影响下,很容易发生矿道塌陷的情况,甚至导致安全事故的发生,因此需要通过回填处理、植被恢复等方式来进行处理,以强化地下结构,从而强化地层结构的稳定性,防治出现过度塌陷、地表下沉的现象。
除此之外还有深井开采技术、水源热泵技术等,硬顶版开采技术中利用埋深和低压原理,以水力压裂的方式来对倾斜的顶板进行施工,结合现代化的开采设备来进行作业,并根据掘进的情况和开采的效果来进行优化调整,在保障作业安全的前提下,提高矿产开采的质量和效果。
三、提高施工安全的措施
(一)安全体系的完善
安全管理是采矿作业的基础工作,因此要从目标责任制的落实、安全知识培训、商业保险、潜在风险排查等多角度入手,构建完善的安全管理体系。在井下安全生产责任制的落实方面,管理层应当将工作任务科学分配给各岗位职工,使其明确认识到自身的责任,企业领导作为安全第一负责人,需要层层压实责任、层层落实指导来督促安全工作的顺利开展;在安全意识培养方面,生产管理人员应当协调好经济效益和安全投入之间的平衡,强化培训,完善安全业务考核体系,以科学合理的奖惩措施来激发施工人员的积极性和主动性;在应急预案制定方面,需要根据采矿规模、地质条件等因素制定应急方案,定期经安全逃生演练,以提高员工的自主自救能力;以班组为单位开展自查自纠活动,加强安全检查,对设备进行定期维护,在日常监测、专业监测中加强管理人员和一线环境的连接,掌握更多的施工现场情况,保持对潜在隐患的敏感度,一旦井下环境出现异常则必须查明原因,待风险因素消除后方可复工,企业还可以通过购买商业保险的方式来使安全赔偿更有保障,切实维护施工人员的利益。
(二)强化现场管理
采矿现场环境通常较为恶劣,各类开采设备、运输工具、往来车辆等比较复杂,因此现场管理的难度较大,而且地下开采作业很容易出现空气不流通、渗漏水的问题,需要从现场生产秩序维持、通风系统完善、排水系统改造等方面进行优化,加强对井下空气质量的检测,对地下矿区的风量、风质、风速等数据进行动态监测,并如实记录;提高矿产品和废弃物的转运效率,加强对现场材料和设备的管理与维护,定期清理现场作业环境,切实保障开采工作的顺利开展。
(三)灾害防治措施
防水措施需要根据开采方式和自然气候条件来进行综合考虑,在露天开采矿
场,可以设置防水、排水系统,对总出入沟口、边坡岩体、遛井、排土场等特殊部位进行防洪、截流处理,避免渗透水对边坡、排土场等造成冲刷;在地下井的排水施工中,要根据井巷的分布、矿床涌水量的多少来进行规划,在复杂地层的井巷掘进中,要先钻探以查明前方水情并进行超前探放水操作,提前预防水害,留设水闸门、防水矿柱来预防突水的情况,将危害控制在有限的范围内,避免损失的进一步扩大;或者通过注浆堵水、截源堵水等方式来降低潜在的水害风险,对井下地层的稳定性进行强化,巩固巷道的强度。
(四)现代科技的引入
先进设备的引入,比如通过掘锚机、连续采煤机等先进设备,可以实现采矿过程中掘进、装运、支护功能的一体化,提高掘进的速度;先进的采矿设备可以对不同矿层进行多重截割操作,适合在多层次的矿层结构中使用,利用轮式掘进台车用于金属矿巷道与涵洞的施工,能够增加覆盖面积,在狭小空间中施工更加清洁稳定,故障率也能得到降低。
随着互联网技术与人工智能的发展,数字化、采矿已经成为可能,尤其是在特殊地质环境勘探和复杂环境下的作业,可以采用回踩作业面无人值守、信息化管理的方式来进行,自动车辆驾驶、可视化监测、工地三维化呈现、图像辨别等技术应用于施工中,促进自动化作业,由机器来代替工人进行涉危险的操作,避免安全事故的发生;还可以通过工作定位器、GPS定位的方式来对井下作业人员的空间方位进行定位,并对其作业情况、工作时长进行精细化管理,有利于在发生危险时快速组织救援工作;在勘探技术方面,可以通过金属探测等技术对地下环境有更准确的了解,提高勘查的精确度。
四、结束语
采矿工程的良性发展,不仅要从技术革新、管理理念转变的角度来进行升级,而且也要从安全生产、人才培养方面增加投入,通过管理机制的完善、精细化管理措施的落实,将自动化生产的措施切实落实到实处,从而提高生产效率,降低管理成本,提高矿产开采质量,避免出现浪费情况,促进采矿行业的生产转型。
作者简介:曹晓平,男,1972年9月15日,籍贯(具体到县):黑龙江省佳木斯市汤原县,单位:伊犁庆华能源开发有限公司,职称:中级,职务:常务副矿长,学历:大专,研究方向:煤炭开采技术,从事工作:煤炭开采。