張 雄

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛東北大隊(duì)，江西 上饒 334000）

對(duì)資源的高效利用是礦山開(kāi)采工程中最重要的目標(biāo)之一，常態(tài)下技術(shù)人員通過(guò)地質(zhì)的實(shí)體測(cè)量后在處理數(shù)據(jù)中，才能對(duì)礦山中礦體進(jìn)行賦存情況的調(diào)查和分析。礦山所處的地學(xué)空間存在連續(xù)間斷的分布特點(diǎn)，其內(nèi)部的資源賦存情況在不同位置上具有及復(fù)雜性和不確定性。隨著實(shí)際礦山的開(kāi)采工作量對(duì)CAD技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)了設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)且成本高等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)的輸出圖紙遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足礦山開(kāi)采的實(shí)際需求，常出現(xiàn)返工和方案重復(fù)選定步驟，因此對(duì)礦山的開(kāi)發(fā)工作必須在三維的模式下完成資料收集和處理等過(guò)程，集中化處理有效數(shù)據(jù)。本文此次將三維掃描技術(shù)融入到礦山開(kāi)采施工中，為最大強(qiáng)度的降低重復(fù)工作量提升經(jīng)濟(jì)效益，選擇最佳的工作方案進(jìn)行礦山資源開(kāi)發(fā)，提出利于礦業(yè)發(fā)展的新思路。

1 基于三維掃描的礦山開(kāi)采施工過(guò)程方法設(shè)計(jì)

1.1 構(gòu)建礦床地質(zhì)模型

在開(kāi)采工程進(jìn)行前要對(duì)礦床的地質(zhì)進(jìn)行分析，以此構(gòu)建一個(gè)地表礦床地質(zhì)層次模型，用來(lái)體現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)的場(chǎng)地布局結(jié)構(gòu)以及礦山內(nèi)部的斷層分布的情況。在構(gòu)建礦體模型基礎(chǔ)上完成工程的模型建立，主要運(yùn)用空間布爾的運(yùn)算原則，合理反映礦區(qū)地質(zhì)之間的布控模型空間關(guān)系[1]。根據(jù)礦區(qū)的地質(zhì)報(bào)告數(shù)據(jù)按步驟完成地質(zhì)區(qū)域的劃分，將技術(shù)合成的總礦區(qū)布置圖面積模擬出鉆孔的數(shù)量、探礦需要的工具以及采礦工程包含的斜孔平孔勘測(cè)樣品，將少量的樣品進(jìn)行化驗(yàn)得出不同區(qū)域的巖性特征，在利用巖性的形成特性完成礦體在礦山中的縱向投影。

1.2 基于三維掃描圈定開(kāi)采分區(qū)

礦區(qū)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)分為地表和底部?jī)蓚€(gè)層級(jí)，在兩個(gè)層級(jí)之間沒(méi)有較為明顯的分界線(xiàn)，因此利用三維掃描技術(shù)對(duì)開(kāi)采礦場(chǎng)進(jìn)行圈定分區(qū)。一般采場(chǎng)內(nèi)從表面的水平維度到底部之間主要受礦產(chǎn)自身壓力影響，使礦產(chǎn)和出礦之間產(chǎn)生了密切的結(jié)合，其中采場(chǎng)的底部結(jié)構(gòu)是開(kāi)采中較為困難的一個(gè)組成部分，決定了采場(chǎng)最終的生產(chǎn)能力[2]。三維掃描技術(shù)是按照礦體的走向?qū)㈤_(kāi)采單元?jiǎng)澐譃橄嗟乳g隔，每個(gè)間隔中間預(yù)留出淺采留礦形成的寬切割槽，該區(qū)域的設(shè)定要在合理范圍內(nèi)控制礦產(chǎn)的損失貧化率，因此對(duì)割槽兩側(cè)的礦體必須采用等寬垂直上切割方向。

1.3 控制邊坡巖移進(jìn)程

結(jié)合劃分好的礦區(qū)開(kāi)采分區(qū)，根據(jù)開(kāi)采過(guò)渡期的生產(chǎn)條件對(duì)邊坡巖移的進(jìn)程加以控制減少礦體的損失產(chǎn)出。按照產(chǎn)出原則進(jìn)行鞏固巖移的防護(hù)基本可歸結(jié)為以下方面：一是待開(kāi)采內(nèi)部的礦石進(jìn)行爆破后，由自動(dòng)電鏟將剝離的巖石裝入汽車(chē)在溜井旁完成可移動(dòng)式的受料槽翻卸，在經(jīng)過(guò)細(xì)致爆破傳輸至固定的膠帶機(jī)中，可以進(jìn)行分期的開(kāi)采方式，能夠控制露天的邊坡巖移進(jìn)程[3]。二是在分區(qū)之間的過(guò)渡期內(nèi)可以對(duì)挖制的巖體進(jìn)行冒落掉落計(jì)量，將無(wú)法安置底柱的分段崩落地段分成回采的重點(diǎn)區(qū)域，對(duì)每條回采路徑設(shè)置好不同的進(jìn)程路段，每條路段內(nèi)存在的礦體厚度需大于標(biāo)高位置的1.5倍，如在該區(qū)域內(nèi)無(wú)法完成一次性爆破可以進(jìn)行冒進(jìn)誘導(dǎo)，從而形成連續(xù)的礦石采空區(qū)誘導(dǎo)上層礦石自然冒落。

1.4 協(xié)同布置礦山露天與地下開(kāi)拓范圍

對(duì)于礦山開(kāi)采的全過(guò)程來(lái)講，露天與地下的開(kāi)采工作是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，兩者在相對(duì)水平面之間有一個(gè)相互交叉的結(jié)構(gòu)點(diǎn)。

在兩者相結(jié)合布置的過(guò)程中會(huì)涉及到幾種開(kāi)拓方式：一是根據(jù)礦山工程開(kāi)采的目的不同，可以將整個(gè)礦山開(kāi)采分為豎井與斜井兩種類(lèi)型，在豎井中按照主體工程和露天坑位的相對(duì)關(guān)系，在井內(nèi)布置內(nèi)拓和外拓以及混合拓三類(lèi)。二是依據(jù)礦山所處地下位置和工藝發(fā)揮水平的緊密程度，可以將礦山開(kāi)采的作業(yè)模式分為斜坡道和平鋪道兩種，在露天劃分至地下開(kāi)采的過(guò)程中，采用獨(dú)立和局部相互銜接的方法，完成開(kāi)采施工整體工程的方法設(shè)計(jì)。

2 應(yīng)用測(cè)試與分析

2.1 采場(chǎng)選擇

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的開(kāi)采施工方法具有實(shí)際應(yīng)用效果，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行礦區(qū)開(kāi)采檢驗(yàn)，選取開(kāi)采過(guò)程中耗時(shí)較小的回采階段進(jìn)行測(cè)試。對(duì)某省具有一定傾斜角度的較厚礦體，以3115號(hào)段采場(chǎng)進(jìn)行回采施工，采場(chǎng)的長(zhǎng)度于11號(hào)勘探線(xiàn)向西南方向延長(zhǎng)直至18號(hào)勘探線(xiàn)，整個(gè)礦體位于706.4-784.5m的水平線(xiàn)上，走向布置完成后全程約52.4m，高約69.2m，包含礦房和間柱寬度。下圖1為此次回采工程的出礦進(jìn)路斷面示意圖。

圖1 出礦口進(jìn)路斷面示意圖

如上述斷面圖中所示，在出礦口的巷道上設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)似于拱形的出口，整體斷面規(guī)格為4.3×3.6m的三心拱形結(jié)構(gòu)，出口墻高為2.173m，拱形高度為1.427m。

2.2 工程布置

根據(jù)礦區(qū)的走向和斷面進(jìn)口的設(shè)置，確定在礦柱內(nèi)的包含3個(gè)岔口，每個(gè)岔口的轉(zhuǎn)彎具體參數(shù)為：岔口拐彎角度為46°，岔口的拐彎中線(xiàn)半徑為6.2m，岔口投影長(zhǎng)度為3.2m，整體弧度長(zhǎng)約5.8m。具體情況如下表1所示。

表1 回采控制點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述回采點(diǎn)的參數(shù)設(shè)計(jì)，按照路程角度將整個(gè)礦房的礦石分為上下兩個(gè)階段進(jìn)行回采。上分段的回采高度為14m，路程孔深為12m，下層設(shè)計(jì)穿孔深度為16m，此時(shí)回采總高度40m。

頂層電動(dòng)鏟礦機(jī)的作業(yè)范圍在706.4m-725.8m水平中段，從A-A1岔口倒入溜井后能夠直接從切采面回歸A-A2岔口，將礦石放置在736.3m水平中段后沿下部的水平面進(jìn)入A-A3岔口，直接將礦石回采至地表。

2.3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

現(xiàn)階段采礦的回收價(jià)格為97.43元/噸，按照每個(gè)回采點(diǎn)的出礦能力以及礦石損失量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)進(jìn)行成本核算：出礦能力指單位時(shí)間內(nèi)爆破出的礦石噸數(shù)，礦石損失量指鏟礦機(jī)無(wú)法完成運(yùn)出的礦石數(shù)量，每個(gè)回采控制點(diǎn)的具體指標(biāo)數(shù)據(jù)如下表2所示。

表2 回采控制點(diǎn)成本指標(biāo)數(shù)據(jù)（噸）

根據(jù)上表兩個(gè)指標(biāo)計(jì)算每個(gè)回采點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)出量，總計(jì)為12150.52噸，按照現(xiàn)階段回收成本得出該礦區(qū)的回收金額為118.38萬(wàn)元，對(duì)比直接成本能夠產(chǎn)生92.38萬(wàn)元的利潤(rùn)。由此可知本文設(shè)計(jì)的開(kāi)采方法能夠在開(kāi)采過(guò)程中利用提高礦石回收數(shù)量的方式，增加開(kāi)采利潤(rùn)，具有明顯的應(yīng)用效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文利用三維掃描技術(shù)的可視化優(yōu)勢(shì)，對(duì)開(kāi)采區(qū)域的礦區(qū)進(jìn)行有效劃分，按照加強(qiáng)邊坡位移的控制，協(xié)同布置開(kāi)采上下層段的工作，完成整個(gè)工程的施工設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在本文方法的應(yīng)用下，能夠?qū)ΦV區(qū)的回采點(diǎn)進(jìn)行有效把控。但本文在研究過(guò)程中受精力限制，還有較多的實(shí)際問(wèn)題無(wú)法解決，對(duì)整個(gè)礦山開(kāi)采過(guò)程只能進(jìn)行一小部分的設(shè)定，無(wú)法對(duì)整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行整體實(shí)測(cè)，所得的利潤(rùn)結(jié)果具有少量偏差，結(jié)果可能高出實(shí)際利潤(rùn)。