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某露天转地下矿山采矿方法选择及工艺研究

孙朝谦 全威 王峰 李晓涵

贵州开源爆破工程有限公司,贵州清镇,551400

摘要: 为了提高地下矿山采矿效率、保证采矿质量以及开采工作的安全性,地下矿山采矿方法需要随着经济发展和技术进步而创新。对于地下矿山采矿工作人员而言,创新地下矿山采矿方法的基本前提是需要具有地下矿山采矿方法设计思维,以提出更高效、更安全、适用性更强的新型采矿方法。基于此,本文展开分析,期望带来一定的借鉴。
关键词: 露天转地下开采;充填采矿法;工艺
DOI:10.12721/ccn.2023.157282
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1绪论

随着我国经济的快速发展和科学技术的不断进步,矿业也随之有了根本性变革。矿山采矿方法比较具有代表性的是充填采矿法,目前,也正朝着更高效、更安全、适用性更强的方向发展。对于地下矿山采矿工作人员而言,需要跟随矿业发展趋势,努力创新地下矿山采矿方法,创新的基本前提是需要具有地下矿山采矿方法设计思维,需要具备专业的基础知识,比如地质学、水力学和物理学等学科知识,以及较为丰富的工作实践经验,继而创新出更科学的矿山采矿方法。本文首先介绍了当前我国矿山采矿行业现状、矿山采矿方法的使用情况,随后,介绍地下矿山采矿方法的未来发展趋势,以及矿山采矿方法工作人员如何结合自身的知识和实践经验,培养矿山采矿方法设计思维,提高工作效率[1]。目前,行业内普通推广、使用的地下矿山采矿方法有地下矿山崩落采矿方法、空场采矿方法、地下无废开采方法以及充填采矿方法,不同的方法有各自的适用场景。地下矿山采矿方法的设计,从大类上可分为采场结构和回采工艺两部分,需要考虑采矿施工周围地面的承重力,这直接决定着采矿工作是否安全,可以通过完善施工场地布置、做好防护工作等措施着手。

2某矿山概况

某矿山矿区矿区范围内的铁矿体又分为西段、中段、东段 3 部分。西段矿体倾角为 70°左右,控制矿体长度为 750 m,最大斜深为 450 m,厚度为27~206 m,平均为 94.16 m。中段矿体倾角为 50°左右,控制矿体长度为 250 m,最大斜深为 440 m,厚度为 40~142 m,平均为 59.20 m。东段矿体倾角为 40°~64°,控制矿体长度为 250 m,最大斜深为 220 m,厚度为20~100 m,平均为68.5 m。。目前正在进行露天开采,形成了露天采矿场、排土场、选矿车间、破碎车间以及与露天采矿场和选矿生产相配套的公辅设施。矿山采用单一公路汽车开拓运输方式,露天采场位于矿区南部,分为西采坑与中东采坑。排土场分由南、北排土场,其中南排土场为目前矿山生产使用的主要排土场,位于露天采场以南,为多台阶排土场,最大排土段高位于南排土场南侧,台阶高度为 45m,现状排土标高为 1 728 m;在露天采场的北侧零星分布了若干个废石堆场及表土堆场[2]

3地下矿山采矿方法设计思维

3.1地质条件设计思维

地下矿山采矿思维强调在地下矿山采矿工作中,重点考虑施工地的地质条件,根据地质条件设计合适的地下矿山采矿方法。具体而言,主要考虑以下几个方面 :第一,考虑矿石的品位和开采价值,采用不同的地下矿山采矿方法 ;第二,考虑矿山和周围岩体的牢固性,因为很多地下矿山采矿方法要求矿山和周围岩体必须牢固,因此,这一点需要重点考虑;第三,观察、分析矿体的物力特质,如倾角、质地以及形状等。

3.2  技术经济条件设计思维

技术经济条件设计思维强调经济效益的最大化,综合考虑各种地下矿山采矿方法的经济成本、采矿单位的经济实力、装备水平以及管理策略等,从而选出最合适本单位的地下矿山采矿方法。一般而言,先考虑采矿施工地的周围地面是否允许矿体崩落 ;随后,考虑采矿单位对于矿石的质量要求、采矿工作的技术要求以及工作效率要求等 ;最后,考虑采矿单位的经济实力、装备水平以及管理策略等,根据单位的工作目标,采取最合适的地下矿山采矿方法,力求保证采矿工作的经济效益最大化。

3.3  机械化轻重设计思维

机械化轻重设计思维强调根据实际情况,选用合适的采矿设备。对于厚度较小的矿体,可以使用轻型采矿设备,而对于厚度较大的矿体,可以使用重型采矿设备 ;对于需要进行多次回采工作的矿体,可以使用轻型采矿设备,而对于不需要进行多次回采工作的矿体,可以使用重型采矿设备 ;对于采矿工作人员需要在场地来回作业的,为了确保工作人员的安全,可以使用轻型采矿设备,而对于不需要采矿工作人员在场地来回作业的,为保证工作效率和经济效益的最大化,可以使用重型采矿设备。

3.4  分层与分条设计思维

分层与分条设计思维主要是针对难以开采的矿体提出的,对于难以开采的矿体而言,需要确保采矿施工场地周围的地面较为稳固、允许矿体自然崩落,且地面没有自然矿床,以防对其造成损坏,为了做到上述几点,一方面,对于水平矿体和倾斜度较小的矿体,可以采用分条方法布置回采平岗 ;另一方面,对于倾斜度较大甚至很大的矿体,可以采用分层方法布置回采平岗[3]

3.5  开创空间设计思维

开创空间设计思维强调在采矿施工场地的设计和布置中,需要充分考虑施工人员的工作空间,为其留出方便作业和爆破落矿的空间。在机械化轻重设计思维曾提到,对于采矿工作人员需要在场地来回作业的,为了确保工作人员的安全,可以使用轻型采矿设备。这样做的目的是,一方面,保证采矿工作人员的安全,防止在矿岩不牢固或者矿体厚度过大时,砸伤工作人员,工作人员应当首选在矿房内作业,并尽量减少在场地内来回走动,以降低自身的危险系数 ;另一方面,为矿石的开采提供补偿空间,保证开采的高质量、高效率。

3.6  临时与永久设计思维

临时与永久设计思维强调将采矿工艺分为临时的和永久的。一方面,矿床里的矿柱有临时性的矿柱和永久性的矿柱,需要根据不同的使用条件加以判断,找出适宜使用的矿柱形式 ;另一方面,井岗工程可以分为临时性工程和永久性工程,需要根据不同的使用条件加以判断,找出适宜使用的工程形式 ;此外,京港工程的支护形式也可以分为临时性的和永久性的,需要根据不同的使用条件加以判断,找出适宜使用的支护方式,保证开采的高质量、高效率,并尽量提高工作效率[4]

3.7  及时与暂缓设计思维

及时与暂缓设计思维强调应当分清工作的轻重缓急,采取最有效的工作方式,达到有效施工的目的。一方面,避免受力过猛导致井岗遭到破坏,需要在关键部件之间留出一定的间隙 ;另一方面,在井岗掘进的过程中,需要根据不同的使用条件加以判断,找出适宜使用的支护方式,比如考虑事先支护还是事后支护。

5结束语

露天矿山随着开采深度的加大,露天边帮残留矿体和深部矿体转为地下开采势在必行。露天边坡稳定性、露天采场汇水、境界矿柱留设等因素都是影响露天转地下采矿方法选择的限制条件。因此,从矿山实际出发,对技术、经济、安全可靠性、相关的产业政策进行全面比较,选择合理的采矿方法对于露天转地下开采矿山至关重要,进而确保矿山安全、高效、绿色、可持续开采。

参考文献

[1]李刚,鲍万臣.露天采矿技术及其采矿设备的发展思考[J].中国金属通报,2021(09):3-4.

[2]曹贺.露天矿山开采技术进展及发展趋势研究[J].世界有色金属,2020(24):58-59.

[3]陈莉.露天采矿技术及其采矿设备的发展思考[J].世界有色金属,2020(18):51-52.

[4]周舟,刘权.露天采矿技术及其采矿设备的发展探究[J].世界有色金属,2020(16):32-33.