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金属矿山地下开采采矿方法及安全管控措施

发表时间：2020/11/10 来源：《基层建设》2020年第22期作者：马红卫

[导读] 摘要：在我国采矿业迅猛发展的今天，金属矿山生产中选择科学的采矿技术方法，并对采矿作业进行严格的安全管控是确保金属矿山生产安全，实现本质化安全的重要措施。

        陕西太白黄金矿业有限责任公司陕西省宝鸡市 721607
        摘要：在我国采矿业迅猛发展的今天，金属矿山生产中选择科学的采矿技术方法，并对采矿作业进行严格的安全管控是确保金属矿山生产安全，实现本质化安全的重要措施。文章首先分析了金属矿山地下开采生产的现状，进而探讨了地下采矿的主要方法，并就其安全管控措施进行了研究。
        关键词：金属矿山；地下开采；采矿方法；安全管控
        引言
        金属矿山生产是我国各行业获取金属材料资源的重要途径，金属矿山地下生产的采矿方法较为多样，实际生产中要根据矿山具体情况选择科学的地下采矿方法，同时还要根据采矿技术方案进行安全风险预估，制定较全面的安全管控制度和措施，提升金属矿山生产的本质化安全性。
        一、金属矿山地下开采概述
        金属矿产深埋地下，露天开采矿石剥离系数高，成本高，尤其生态环境干扰较大，因此对于金属矿山多采用地下开采方法。地下开采分挖掘及矿石开采两步。矿石开采时需要对挖掘中开通的巷道进行开凿，在开凿中多经过开拓、采切、回采几个步骤。
        在矿石开采时，多是分阶段进行开采的，开采多按照先上后下的开采顺序，并沿着矿床将矿体划分成几个矿块，矿块高度多在40-60米左右。对金属矿石地下采矿方法多分三类：①矿柱支撑采矿法：当矿区中围岩稳固，矿石坚硬，矿房比较开阔，采矿安全性比较好的情况下多采取矿柱支撑采矿法。②人工支撑采矿法：金属矿山开采过程中如对回采工作面需要不断拓展，对采空区需要不断加大的情况下，需要采取人工支撑采矿法。③崩落采矿法：金属矿山开采中，如果开采中出现矿石崩落，此时需要对采矿区利用崩落的岩石进行充填，通过充填保持围岩稳定，通过充填来掌握地压，这种方法为崩落采矿法。在具体开采过程中，需结合不同矿山种类、地应力、工程地质条件等因素选择最适合的开采方法。
        二、我国金属矿山生产的主要地下开采方法
        1.充填采矿技术
        金属矿山开采生产的过程中，部分之前挖空的矿山区域会发生围岩崩落情况。为了解决该问题就要求采矿生产过程中利用充填采矿技术，通过向采空区填充物料的方式来对采空区进行支撑，以防冒顶事故的发生。这是一种常见的采矿保障技术，在进行稀缺金属矿体开采生产的过程中为了保证围岩稳定，可以选用填充采矿技术。在矿山开采条件相对复杂的生产区域，例如容易发生火情、水文变化以及交通等问题的生产区域，也可以优先选用这种开采技术。采用填充开采方法可以有效提升金属矿山地下生产作业的可靠性。通过对填充采矿中填充物料种类及输送方式的分析与区分，可以将现有的充填采矿技术分为如下几类：（1）干式充填采矿技术。其主要操作方式就是利用风力或者输送带的运送方式将砂石等干性填充料运送到采空区。这种采矿方式由于相对落后，并且效率较低，已经不适应当前的金属矿山生产技术发展，因此应用得较少。（2）水利填充技术。这是一种通过水分与固体填充料搅拌形成的砂浆，泵送填充到采矿区域的加固生产技术，由于填充砂浆会在采空区发生硬化及反应而固结，形成采空区坚固的支撑结构，以保证采空区结构的稳定。这一技术在实际应用中具有较强的填充加固效果。（3）胶结填充技术。这一技术就是通过水泥、砂石等材料的混合与输送来对采空区进行填充，而后使这些胶黏物填充黏结到采空区域，保证矿山开采工作的安全性。充填工艺不仅能够解决采矿过程中的安全问题，还可以通过充填工艺减少尾矿产生量，少用或不使用尾矿库，大大降低了尾矿库安全管控难题，也是近年来国内外倡导的采矿方法之一，也是逐渐减少消除尾矿库的有效手段。
        2.空场采矿技术
        空场采矿方式即利用采矿回采时，将矿场分为两个部分先后开采。先开采的部分为矿房，另一部分为矿柱。这种采矿方式根据矿块、矿壁的结构差异以及回采作业的特点，可以分为房柱采矿、阶段性采矿、全面采矿。最大的特点便是回采矿房所留下的空场不及时处理，而是利用这一空场进行出矿、回采作业。在结束矿房开采后，根据矿房的开采顺序，在空场进行矿柱的回采作业。空场的矿柱形式以及是否留下矿柱要根据矿岩特性以及采矿方式决定。一般来说，这种采矿方法仅能够应用于围岩以及矿石相对稳定的条件，允许采矿区域特定时间内大范围暴露。需注意的是，因为这种采矿方式有一定危险性，因此需要高度注意安全处理措施。（1）做好顶板管理工作。

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测定与观察采矿中形成的顶板、围岩、空间，了解上述内容的位移、变形的规律以及变化情况，以便在出现冒落前就制定出有效的应对防范方法，保障作业人员与作业设备安全。（2）根据监测数据、岩石力学、矿山地质决定爆破方式、回采顺序降低冒落危害。此外，还要根据矿石品位高低、破碎带位置、地质构造、采场面积与结构选择合理相撞的岩柱与矿柱控制地压和保护顶板。（3）回采矿房时，绝对不能够破坏顶板。在使用深孔爆破时必须做好炮孔深度、方位的有效控制，决不允许穿透暂不回采的矿柱。事实上，我国在多年的发展中早已能够熟练运用这种技术，该技术在我国有着较为广泛的应用范围。
        三、金属矿山采矿技术操作中的安全管控措施
        由于矿山生产的开采工作受到多方面安全影响因素的影响，尤其是矿区应力集中问题，特别容易造成矿山采矿过程中顶板围岩冒落安全事故，因此强化矿山采矿安全管控效力是非常重要的。当前虽然地下采矿的自动化程度较高，但是在部分区域还是需要人工操作，在采矿生产中强化安全管控效果应从多角度出发。
        1.强化地下采矿安全评价工作的效力
        在采矿生产前要对开采区域进行应力分析，同时结合所采用的开采技术方法、开采队伍的技术情况进行安全评价及风险预估，为地下采矿施工作业设置科学的安全方案，保证金属矿山地下开采作业中发生的安全问题都能够得到妥善解决。例如，根据岩石特性、暴露面积、空间、环境等因素对巷道采场进行顶板分级管控。企业通过地质勘查识别巷道采场顶板及矿柱岩石的坚固性，巷道采场顶板暴露面积大小，巷道采场顶板暴露面积形状，面积内是否存在断裂或张性断层褶皱，是否存在层理、片理、节理发育情况，是否含裂隙水，附近是否存在空区和塌落区，地压活动的是否明显等判定顶板等级。并按照评估的等级制定顶板分级管理规定，强行进行顶板支护（支护设计、支护方式、材料规格、支护验收等）工程措施，从源头上实现对采场、巷道顶板及天井安全的有效管控，防范矿山采矿过程中顶板围岩冒落生产安全事故。另外，还要对金属矿山生产技术人员进行全面的安全生产培训，提升这些技术人员的安全技术措施操作能力，同时优化金属矿山生产团队的安全意识，针对一线采矿技术人员要进行地下安全技能的强化培训工作，保证其在开展采矿技术作业的同时能够提高警惕，对地下不安全因素进行仔细分析，并能够及时采取安全技术措施，保证其人身安全。针对矿山管理层，则需要强化安全意识，通过“机械化换人，自动化减人，智能化无人”持续改进，例如矿山通过改造可以使井下主通风机、排水实现了远程自动控制和无人值守，局部通风机实现了自动开停，使用井下铲运机、凿岩台车和反井钻机代替人工凿岩、出矿和掘井，实现箕斗井全自动无人值守和卷扬提升电气自动化控制，提升地下作业的自动化控制效果，提高了本质化安全水平。提升金属矿山生产与管理人员的整体安全生产意识，以保障矿山能够安全稳定地进行采矿生产。
        2.根据地下生产方案情况进行安全管理机制的构建
        由于当前我国金属矿山生产中采矿技术水平在不断发展，技术操作的机械化程度在不断加深，而地下采矿生产所需的操作技能也在不断提高，因此在金属矿山采矿生产中要做好安全管控机制的整体化构建，尤其工程技术力量的配置，保证金属矿山能够在全面的安全管理制度体系的约束下开展开采生产作业工作，积极落实安全管理责任。同时，还要积极构建符合金属矿山生产的信息平台，为矿山勘察、采矿生产、后期保障等多项工作的信息汇总及分析工作提供统一平台，尤其是对于矿山采矿地下作业情况的监测信息，应积极做好统一管控，为地下操作安全保障技术措施的实时优化调整提供信息依据与保证。
        结束语：总之，在我国金属矿山生产中开展严格高效的安全管控，首先应强化地下采矿操作的安全管控效力。在我国矿山生产中有诸多金属矿山开采方法及模式可以选择，矿山生产设计及管理人员要根据矿山具体情况进行开采方法的选择与优化，同时做好矿山生产安全风险的前期预估及应急制度体系的构建工作，保证矿山地下开采生产技术操作的安全性，为金属采矿事业发展提供更加牢固的安全基础。
        参考文献：
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