露天采礦技術(shù)分析探討

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摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量也逐漸提高，采礦行業(yè)不斷利用國(guó)外的新型技術(shù)和設(shè)備。露天采礦技術(shù)作為當(dāng)前采礦行業(yè)的主流操作方式，得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)對(duì)當(dāng)前露天采礦的具體流程技術(shù)進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前采礦技術(shù)的發(fā)展，對(duì)當(dāng)前露天開(kāi)采時(shí)運(yùn)用的新興技術(shù)進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：露天采礦；技術(shù)分析；采礦技術(shù)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源消耗日益增大，對(duì)采礦行業(yè)提出了更高的要求，促使采礦行業(yè)的不斷發(fā)展。隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷深入，國(guó)家及人民越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)，采礦行業(yè)作為對(duì)環(huán)境污染較為嚴(yán)重的行業(yè)，需要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)并進(jìn)行創(chuàng)新，在滿足日益增長(zhǎng)的礦產(chǎn)資源需求的前提下，提升采礦工程的質(zhì)量和效率，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1采礦技術(shù)的特征及分類

1.1采礦技術(shù)的特征

采礦作業(yè)具有危險(xiǎn)性，雖然露天采礦作業(yè)相對(duì)于地下作業(yè)安全性較高，但在實(shí)際的工作中也不能忽視采礦作業(yè)中的安全隱患。在露天作業(yè)中對(duì)多設(shè)備聯(lián)動(dòng)的要求較高，設(shè)備的使用與技術(shù)的組合較為復(fù)雜，這一因素導(dǎo)致露天采礦作業(yè)具有一定的復(fù)雜性與危險(xiǎn)性[1]。因此施工企業(yè)在施工中要根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇合適的施工方式，避免由于工程企業(yè)選擇施工方式不當(dāng)導(dǎo)致的安全事故。

1.2露天采礦分類

露天采礦按照其作業(yè)的連續(xù)性可以劃分為間斷式、半連續(xù)式及連續(xù)式等。所謂間斷式就是利用大型機(jī)械設(shè)備對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行開(kāi)采，然后再利用汽車進(jìn)行運(yùn)輸，這種開(kāi)采方式由于采用較多功率較大的機(jī)械設(shè)備，導(dǎo)致整個(gè)開(kāi)采過(guò)程中對(duì)于汽、柴油等油耗較高，使得成本較高，且易造成環(huán)境污染[2]。隨著生態(tài)文明建設(shè)的深入，相關(guān)行業(yè)對(duì)采礦過(guò)程中減少油耗、保護(hù)環(huán)境等問(wèn)題投入了大量成本，當(dāng)前比較常用的是卡車輔助架線技術(shù)，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)供電使其處于怠速狀態(tài)，可以顯著降低尾氣排放量及油耗，新能源的采用也為采礦過(guò)程中對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)起到了重要作用。當(dāng)前露天開(kāi)采常用的方式是半連續(xù)式及連續(xù)式開(kāi)采，此方法運(yùn)輸成本及污染程度低，符合綠色、低碳、環(huán)保理念。但其對(duì)礦場(chǎng)地質(zhì)及實(shí)際工作環(huán)境有著較高要求[3]。一旦現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)使得施工難度較大，爆破時(shí)將比較難以控制，使爆破很難達(dá)到開(kāi)采所需效果，使得需要額外進(jìn)行爆破而導(dǎo)致開(kāi)采成本增加。

2傳統(tǒng)露天采礦流程技術(shù)分析

2.1穿孔流程

在進(jìn)行露天開(kāi)采時(shí)第一道工序是穿孔，穿孔水平將直接決定爆破質(zhì)量，對(duì)于整個(gè)采礦過(guò)程有重要意義，因此在進(jìn)行穿孔時(shí)要注意以下事項(xiàng)：①由于關(guān)鍵位置需要用到相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行輔助穿孔，所以在施工現(xiàn)場(chǎng)要保證這類設(shè)備能即用即取[4]；②在進(jìn)行穿孔時(shí)要根據(jù)開(kāi)采相關(guān)規(guī)定以及采礦進(jìn)度施行分區(qū)作業(yè)，確保穿孔的質(zhì)量；③在進(jìn)行穿孔作業(yè)之前要統(tǒng)籌安排，做好相關(guān)流程的設(shè)計(jì)，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，如在穿孔作業(yè)中孔深誤差應(yīng)當(dāng)控制在5mm以內(nèi)，而孔位誤差應(yīng)當(dāng)控制在3mm以內(nèi)，以此來(lái)確保穿孔作業(yè)的質(zhì)量。由于施工現(xiàn)場(chǎng)存在諸多不確定因素，在進(jìn)行實(shí)際作業(yè)時(shí)補(bǔ)孔作業(yè)時(shí)有發(fā)生，在進(jìn)行補(bǔ)孔作業(yè)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能避免之前失敗的廢孔，應(yīng)當(dāng)在其周圍進(jìn)行補(bǔ)孔作業(yè)，補(bǔ)孔后相關(guān)工作人員要及時(shí)開(kāi)展對(duì)新孔進(jìn)行檢查及維護(hù)工作，確保其能夠可靠、安全運(yùn)行。

2.2爆破流程

爆破是露天開(kāi)采時(shí)的必要流程，對(duì)于整個(gè)采礦過(guò)程具有至關(guān)重要的作用。爆破是礦產(chǎn)開(kāi)采中最危險(xiǎn)的作業(yè)步驟之一，因此對(duì)于其作業(yè)的安全性應(yīng)當(dāng)足夠重視。因此在進(jìn)行爆破工作時(shí)首先要確保開(kāi)采前定制的計(jì)劃能夠順利進(jìn)行，其各項(xiàng)工作細(xì)節(jié)能夠落實(shí)到位，以此來(lái)確保爆破工作能夠安全、有效[5]。其次，采用符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及施工實(shí)際情況的開(kāi)采、爆破設(shè)備，以及對(duì)爆破范圍進(jìn)行預(yù)先設(shè)置也能顯著提升開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的爆破效率。此外在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)還要安排具有專業(yè)爆破知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)的工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，以便施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題能夠得到及時(shí)解決。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，部分較為安全的新型爆破材料及設(shè)備逐漸被應(yīng)用到開(kāi)采作業(yè)中，對(duì)采礦爆破作業(yè)安全性的提升起到了重要作用。

2.3采裝流程

在進(jìn)行露天采礦時(shí)采裝和運(yùn)輸技術(shù)對(duì)整個(gè)開(kāi)采進(jìn)度起到比較重要的作用。在開(kāi)采過(guò)程中只有將已經(jīng)開(kāi)采出的巖石、礦石進(jìn)行分別裝車運(yùn)輸才能確保采礦工作繼續(xù)進(jìn)行[6]。因此對(duì)于礦產(chǎn)的采裝首先要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采實(shí)際情況科學(xué)、合理的制定開(kāi)采計(jì)劃，選擇對(duì)應(yīng)的工藝及流程，選用水平分層法或臺(tái)階法自上而下進(jìn)行開(kāi)采等方式，來(lái)確保達(dá)到預(yù)期開(kāi)采效果，在進(jìn)行鏟裝時(shí)要制定相關(guān)計(jì)劃并嚴(yán)格落實(shí)，合理安排現(xiàn)場(chǎng)操作，使鏟裝操作能分類、有序進(jìn)行，對(duì)于運(yùn)輸過(guò)程，應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦巖的實(shí)際去向進(jìn)行合理統(tǒng)籌安排，在確保運(yùn)輸效率的前提下，盡量減小運(yùn)輸成本及對(duì)環(huán)境的污染。

2.4排土流程

排土在露天采礦整個(gè)流程中不可或缺，排土流程技術(shù)關(guān)鍵不僅體現(xiàn)在對(duì)于排土操作以及后續(xù)運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)于經(jīng)濟(jì)成本方面的控制，更關(guān)系到整個(gè)露天采礦工程規(guī)模[7]。當(dāng)前的采礦工程中一般是通過(guò)挖掘機(jī)進(jìn)行鏟裝后由汽車進(jìn)行運(yùn)輸?shù)脚磐翀?chǎng)的排土方式，對(duì)于各種地質(zhì)地貌均能適用，且具有機(jī)動(dòng)靈巧的特點(diǎn)。還可以通過(guò)建設(shè)平原型排土場(chǎng)的方式進(jìn)行排土，該方式的技術(shù)工藝容易掌握，且建設(shè)周期短、成本較低。

3露天采礦新興技術(shù)及其要點(diǎn)

3.1陡幫開(kāi)采技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，露天采礦技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展，露天開(kāi)采在礦產(chǎn)開(kāi)采中得到廣泛應(yīng)用。露天采礦技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其對(duì)于施工條件要求較高的問(wèn)題日益凸顯，在地質(zhì)條件較差的施工地進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，其采礦效率將會(huì)顯著降低[8]。隨著不斷深入研究，陡幫開(kāi)采技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其不僅解決了露天采礦對(duì)于采礦施工現(xiàn)場(chǎng)條件要求高的難題，還具有前期剝離量較小、建設(shè)周期短、施工作業(yè)量低等優(yōu)點(diǎn)，目前主要應(yīng)用于凹陷露天礦。在此過(guò)程中幾個(gè)采礦臺(tái)階共用同一平臺(tái)，各個(gè)臺(tái)階的工作幫坡角要確保在16°以上，不僅能維持邊坡穩(wěn)定，還能使其基建周期得到明顯縮減。此外，在進(jìn)行陡幫開(kāi)采時(shí)要注意根據(jù)開(kāi)采深度及施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)特點(diǎn)選擇對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)。采用陡幫開(kāi)采能顯著提高采礦效率，使采礦成本降低，提升采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2膠結(jié)充填采礦技術(shù)

隨著露天采礦各種新技術(shù)的普及，膠結(jié)充填采礦技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前露天采礦技術(shù)中使用頻率高的技術(shù)。采用此技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)開(kāi)采不僅能提高施工的質(zhì)量及效率，更能降低開(kāi)采過(guò)程中對(duì)周邊環(huán)境的破壞，但在實(shí)際開(kāi)采中對(duì)于充填和開(kāi)采比例的調(diào)配卻成為礦產(chǎn)開(kāi)采中的重要難題。若在礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中對(duì)于填充和開(kāi)采的比例分配不合理會(huì)給整個(gè)采礦過(guò)程造成嚴(yán)重影響，只有當(dāng)兩者處于合適的比例才能提升開(kāi)采的效率[9]。當(dāng)前這一問(wèn)題正隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高得到有效的改善，且隨著更加先進(jìn)的露天采礦設(shè)備的普及和應(yīng)用，更加促進(jìn)了膠結(jié)充填采礦技術(shù)的發(fā)展，使露天采礦技術(shù)得到不斷改進(jìn)和完善。

3.3高臺(tái)階采礦技術(shù)

隨著露天采礦技術(shù)的不斷普及以及相關(guān)儀器設(shè)備的發(fā)展，高臺(tái)階采礦技術(shù)逐漸被國(guó)際廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)的研究起步較晚，國(guó)內(nèi)采用此方式進(jìn)行露天采礦施工數(shù)目有限且臺(tái)階高度也較低，臺(tái)階高度最高僅為15m。采用此方式進(jìn)行采礦需要對(duì)巷道的具體位置進(jìn)行詳細(xì)分析，以此制定開(kāi)采參數(shù)和相應(yīng)計(jì)劃，通過(guò)在施工區(qū)域開(kāi)設(shè)平行巷道，將露天礦外部與斜坡道進(jìn)行連接，使臺(tái)階高度進(jìn)一步提升，隨著大型采礦設(shè)備的應(yīng)用，使高臺(tái)階采礦技術(shù)得到進(jìn)一步應(yīng)用和普及，對(duì)于提高采礦作業(yè)的連續(xù)性，降低運(yùn)輸及開(kāi)采成本及保護(hù)環(huán)境具有現(xiàn)實(shí)意義。

3.4采礦現(xiàn)場(chǎng)排水技術(shù)

由于在進(jìn)行礦產(chǎn)開(kāi)采時(shí)可能存在滲水現(xiàn)象，可能造成嚴(yán)重安全事故，因此開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的防水和排水技術(shù)具有重要意義[10]。采礦現(xiàn)場(chǎng)的防排水技術(shù)水平是確保開(kāi)采過(guò)程安全進(jìn)行的重要途徑，采礦現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用相關(guān)技術(shù)能有效防止施工范圍內(nèi)地表水的滲入，不僅能使所采礦石的含水量得到顯著降低，使采礦效率得到顯著提升，更能確保采礦過(guò)程能夠安全進(jìn)行。對(duì)于山坡地貌進(jìn)行露天采礦時(shí)，地表水能按照其地貌、地形自然地流到施工現(xiàn)場(chǎng)之外的區(qū)域，對(duì)于凹陷地貌的露天采礦則應(yīng)當(dāng)提前進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，在施工平臺(tái)之上修建攔截水的裝置，并將其排出施工范圍，以此使采場(chǎng)底部機(jī)械排水的壓力得到緩解，提高采礦效率和安全程度。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著采礦行業(yè)的不斷發(fā)展及露天采礦技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為工業(yè)生產(chǎn)提供了大量的礦石原料。隨著礦產(chǎn)技術(shù)及機(jī)械設(shè)備的不斷升級(jí)和改進(jìn)，使得露天采礦技術(shù)得到不斷完善，在采礦的作業(yè)效率、礦石質(zhì)量及施工過(guò)程中的安全性方面有著顯著的提升。對(duì)于露天采礦中穿孔、爆破、采裝、排土等具體流程進(jìn)行逐步升級(jí)和創(chuàng)新，并逐漸發(fā)展出一批新型的露天開(kāi)采技術(shù)，如陡幫、高臺(tái)、膠結(jié)充填采礦技術(shù)等，使采礦行業(yè)蓬勃發(fā)展，有利于采礦過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、礦產(chǎn)資源的合理利用及采礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

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作者：劉海洋 單位：中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司