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金属露天开采新技术及其应用发展研究

发表时间：2021/6/8 来源：《基层建设》2021年第2期作者：杨松鹏

[导读] 摘要：当前中国工业化进程逐步推进，对能源的需求也在不断增长。

        中铁九局集团有限公司路桥分公司辽宁沈阳 110000
        摘要：当前中国工业化进程逐步推进，对能源的需求也在不断增长。矿山开采事业为工业生产和人民生活提供了重要的支持，而露天开采的技术问题一直以来是相关企业关心的重点，只有提升技术水平才能够保证生产效率，并确保开采的安全性。
        关键词：金属露天开采；新技术；应用
        1金属露天采矿工程中常用采矿技术分析
        1.1高分层充填采矿技术
        在露天采矿工程施工过程中，经常使用到的开采技术便是高分层充填采矿技术，其主要原理是将矿层分为若干开采层面，按照要求依次完成开采工作，从而提升开采结果的可靠性。
        （1）控制好工程处理阶段的基本高度，基于以往的施工经验，每个层次的高度需要控制在2m-3m，但是该分层方法的开采效率相对较低，影响到企业经济效益。因此目前的分层方式采用了矿柱和矿房的分层方式，为大型开采设备的应用奠定基础。
        （2）遵守具体的开采顺序，按照矿房开采→尾砂胶充填→回采矿柱区域→进行回填的顺序来完成相关工作，同时在工艺应用期间搭配着其他施工工艺，对于技术应用情况进行调整，借此来提升开采过程的集中化，提升工程项目的开采效率。
        1.2分段充填采矿技术
        充填采矿法通常采用分层回采方式，但下向分层法的充填成本高，而上向分层法要求矿体稳固性较好。分段充填法将暴露面积较大的分层采场转变为椭圆状多边形断面结构大幅度缩小了采场暴露面积，因而可以在矿体不太稳固的条件下实行高效率充填采矿。该工艺可以实现无矿柱连续开采，可以在难采矿体条件下实现安全、高效、低耗采矿。分段充填采矿法将采矿中段划分成分段，在各分段布置采场单元进行采、出、充作业。分段采场垂直矿体走向布置可在中段内呈梯状多分段布置采场。回采与充填作业在分段采场内按采矿步距交替进行。在巷道内进行凿岩、出矿和充填作业；上向中深孔挤压充填体爆破，形成采空区后立即进行胶结充填。台车凿岩、铲运机出矿和运料充填，推卸式铲运机充填接顶，实现采、出、充作业全盘无轨机械化。
        1.3大直径深孔采矿技术
        该工艺在应用过程中，可以分为落矿技术和充填工艺的结合作业，这样在应用中不仅可以充分发挥出充填采矿施工技术的应用优势，而且在使用过程中，还有利于大规模作业的形成，提高采矿作业过程的合理性。（1）选择恰当的工艺来辅助爆破工作的顺利进行，通常情况下，可选技术包括了抵抗线爆破技术、小断面VCR法等，从而为后续工艺的顺利应用奠定基础。（2）及时处理矿渣，通常会使用铲运机来完成残矿的顺利回收，并且在回收待处理后需要借助尾砂胶对于开采过位置进行充填，以此来提升矿洞作业过程的安全性。（3）根据区域实际应用情况来调整开采速度，从而有效提升开采结果的可靠性和使用价值。
        1.4陡帮开采技术
        基于前期开采技术成熟度、开采年限等因素影响，我国许多的露天矿工程已经进入到深凹作业阶段，采矿工程的作业环境也在不断恶化，严重影响到设备的采集效率。陡帮开采技术因具备初期剥离量较少、应用设备总量较少等优势，在露天矿区开采活动中得到了良好应用。（1）合理选择开采方式，目前使用较多的开采技术包括组合台阶开采模式、倾斜条带式开采模式等，需要在前期对于矿体体积分布规律、岩层厚度等参数做好了解，基于此类情况来匹配相应的开采模式，以提高开采过程的有序性。（2）对于台阶宽度、长度做好控制，基于以往的工程作业经验，台阶宽度会和平盘宽度成反比，考虑安全性基础要素的同时，将作业平盘控制在较小宽度，以提升开采结果的可靠性。

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        2 金属露天开采新技术其应用探究
        2.1靠帮开采技术
        在针对矿产资源进行露天开采的过程中，靠帮开采技术同样比较常见，其应用的关键，在于提高帮坡脚，不过，在矿山设计与矿产生产中，靠帮开采的方法存在一定的差异性：矿山设计环节，靠帮开采技术主要是保持下部境界固定，上部境界由外到内逐缩进，因此在矿山设计中，不需要在端帮设置运输道路，能够有效降低端帮补充扩帮量；矿山生产环节，靠帮开采技术强调上部境界固定，下部境界由内向外推进，在实际应用过程中，可以将现有的端帮运输道路取消，这样有助于提高矿产的开采量和回收率，促进企业经济效益的提高。
        2.2卡车智能调度和生产监控技术
        在多数露天矿产开采中，都使用了卡车间断工艺，这种工艺具备很强的灵活性，不过管理和控制的难度较大。通过卫星定位技术、计算机技术以及无线通信技术的相互结合，可以实现对离散设备的有效监控和调度，促进间断工艺生产效率的提高。最近几年，以先进的信息化技术为支撑，卡车智能调度和生产监控技术得到了迅猛发展，越来越多的矿产企业开始引入该系统。就目前而言，随之5G、智能化相关行业的蓬勃发展，卡车智能调度和生产监控技术正在朝着高精度、智能化的方向发展，应用范围也得到了有效拓展，除了卡车，此项技术也在加油车、推土机、钻机、平路机等设备中得到了应用，而且融合了很多相关技术，如智能识别技术、采矿计划、故障诊断技术、防碰撞技术等。
        2.3雷达检测预警技术
        露天开采环节，在一定范围内，允许边坡出现可控变形，但是如果边坡在变形的过程中，从缓慢变形进入到了加速变形阶段，则表明其稳定性容易受到破坏，对此，为了保证边坡的稳定性和开采的安全性，需要对边坡设置相应的监测系统，观测边坡特定区域的细微变化，做好变形情况的监测管理。控制开采作业对于监测预警系统有着比较严格的要求，在进行监测的过程中，必须实现高精度、零接触和全天候的目标，对于发现的异常及时发出告警信息，保障生产安全。现阶段，较为先进的监测系统是雷达监测预警系统，现场监控探头和3D软件的结合，可以显示出边坡变化情况，帮助技术人员掌握边坡变形情况，及时处理安全隐患。
        2.4表土剥离半连续技术
        在露天开采中，如果矿场表层土松软，存在剥离的情况，尅采用表土剥离半连续技术，其核心原理，是在进行开采的过程中，利用转载设备进行破碎。表层物料本身具备的黏结性，使得其在进入破碎机时，很容易粘结在设备中，影响设备的正常运行，引发设备堵塞的问题。对此，可以使用软式软岩破碎机，搭配单斗挖掘机、软式软岩破碎站和带式运输机等设备，构建起半连续工艺体系，对传统的补轮斗挖掘机进行替代，适应带式运输机代替车辆进行物料的运输，从而确保开采作业的顺利实施。
        2.5绿色治理技术
        对于露天矿开采后的空闲矿山土地，建议露天矿生产企业应该设置合理的环保屏障，减少开采作业期间对周边环境造成的破坏影响。与此同时，可以按照生态文明建设原则，适当提高露天矿山的文明度与美观度，确保矿生产作业可以始终保持在绿色健康的作业环境的状态当中，提高生产效率的同时，减少环境污染问题。除此之外，对于露天矿山生产作业期间产生的矿渣问题，可以利用黄河淤泥进行再处理并使用。如以有机肥田形式用于农林业种植当中，提高土地资源利用效率的同时，减少环境污染问题。需要注意的是，在应用绿色治理技术的过程中，露天矿企业应该根据本区域矿山环境以及生态环境表现特点进行合理选择与应用，以确保绿色治理综合效益得以全方位提高。
        3结语
        露天开采技术的升级与创新并不是短时间内就可以完全落实的工作内容，而是需要行业内部全体人员勇于承担起自身的工作任务，积极努力地开拓露天开采新局面，以期可以为我国可持续发展的落实提供良好的内在驱动力。
        参考文献：
        [1]李文海.试论露天开采矿山采矿技术及安全[J].冶金管理，2019（13）：15+20.
        [2]李浩荡，佘长超，周永利，黄玉凯.我国露天煤矿开采技术综述及展望[J].煤炭科学技术，2019，47（10）：24-35.
        [3]张仁友.露天矿山开采技术及管理[J].世界有色金属，2019（16）：50+53.