王 燕

（河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊(duì)，河北 宣化 075100）

我國作為礦產(chǎn)資源最為豐富的國家之一，有著非常深遠(yuǎn)的采礦歷史，但回看礦產(chǎn)資源開發(fā)的歷史進(jìn)程，不難發(fā)現(xiàn)礦山的開采利用產(chǎn)生了不可逆轉(zhuǎn)的環(huán)境破壞。由于礦山開采導(dǎo)致的地質(zhì)問題已經(jīng)成為目前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素，因此需要對(duì)礦山工程進(jìn)行合理的地質(zhì)勘察，選取正確開采技術(shù)完成資源的利用。礦山開采的前期工作包含了地質(zhì)勘察與采礦技術(shù)的準(zhǔn)備，對(duì)礦區(qū)工程的地質(zhì)勘察能夠簡(jiǎn)單明了的觀測(cè)該區(qū)域內(nèi)部的地質(zhì)條件，為綜合利用礦山資源開發(fā)進(jìn)行有效地評(píng)估。隨著社會(huì)對(duì)能源資源的需求增加，礦山開采行業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，礦山采礦工程的研究工作就是為了更高效的完成礦山開采工作。礦山工程的地質(zhì)勘察分為幾個(gè)階段，早期的工作均以礦床勘探為中心，把地質(zhì)勘察安置在找礦的過程中，并不能對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)水文進(jìn)行全面的描述，無法掌握采礦工作的地質(zhì)客觀變化規(guī)律。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段的發(fā)展，綜合地運(yùn)用多種測(cè)試手段對(duì)礦山的壓力以及地下水進(jìn)行測(cè)試，可以完成實(shí)際礦山地質(zhì)勘探的全貌，按照預(yù)測(cè)分析為主的找礦理念，在大量的現(xiàn)場(chǎng)勘察調(diào)研中對(duì)礦區(qū)的開采工程地質(zhì)條件影響因素進(jìn)行分析，確定好相對(duì)穩(wěn)定的巖層開采范圍，可以為后續(xù)礦山的開發(fā)提供系統(tǒng)化的地質(zhì)理論依據(jù)[1]。本文在收集前人的研究成果基礎(chǔ)上進(jìn)行礦山工程地質(zhì)的勘察方法和采礦技術(shù)要點(diǎn)分析，為我國礦山產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 礦山工程地質(zhì)勘查方法

1.1 水文地質(zhì)鉆探

在進(jìn)行礦山工程開采前要對(duì)所屬的地質(zhì)水文進(jìn)行有效勘察，如何在較低成本中選取高效的勘察方法是每個(gè)礦山企業(yè)迫切需要解決的問題。礦山的工程地質(zhì)勘察能夠?yàn)楹罄m(xù)的開采工作提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，在對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)勘查中，能夠及時(shí)找出開采的受力點(diǎn)和設(shè)定后續(xù)開采深度。其中水文地質(zhì)鉆探方法是目前較為可靠和主要方法。具體勘探手法為地質(zhì)鉆孔水文地質(zhì)孔：試驗(yàn)孔的設(shè)定可以用于初步了解該區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)情況，根據(jù)抽水試驗(yàn)對(duì)劃定區(qū)域內(nèi)的地下水資源進(jìn)行排查，及時(shí)記錄水源飽和程度與含水層深度。開采孔是為后續(xù)在采礦工作中完成地下水位的沉降以及水量排放設(shè)置，用來解決礦區(qū)多余的地下水儲(chǔ)備問題[2]?？碧娇资瞧渲凶钪饕牟贾?，在完成地質(zhì)測(cè)量工作后，根據(jù)水文特征對(duì)能夠鉆取的巖心進(jìn)行標(biāo)定，并以此為依據(jù)劃定觀測(cè)孔位。在后期抽水試驗(yàn)過程中只需要根據(jù)測(cè)孔的水位變化，完成指定層段地下水的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)工作，以及掉落巖石的取樣研究。該方法能夠直接對(duì)地質(zhì)的含水層進(jìn)行揭露，并同步進(jìn)行地質(zhì)取樣和試驗(yàn)的過程。在不同類型的水文地質(zhì)條件下，相應(yīng)組織不同的水文地質(zhì)鉆探的工作量，在人員配備足夠的前提下保證一次性獲取所有可靠的水文地質(zhì)資料。

1.2 涌水量測(cè)量

礦山開采中主要的安全隱患即為不定時(shí)的地下水上涌現(xiàn)象，因此提出涌水量的測(cè)量方法。在單位時(shí)間內(nèi)完成礦山開采工作中水量測(cè)量，能夠得出某一段時(shí)間內(nèi)的礦井流入水量，可以確定礦山的水文地質(zhì)是否存在難以克服的開采指標(biāo)。將涌水量作為礦山防水方案制定的主要依據(jù)，可以按照水量的大小安排排水設(shè)備的放置位置以及啟動(dòng)時(shí)間，一般涌水量測(cè)量的記錄包含五個(gè)重要因素，每個(gè)因素都關(guān)乎最終完成測(cè)量準(zhǔn)確程度，對(duì)礦山開采的安全程度有著重要關(guān)聯(lián)作用。通過對(duì)不同礦山類型在不同高度下的水流量統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以采用數(shù)學(xué)預(yù)測(cè)模型完成測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)某礦山測(cè)量的水量結(jié)果進(jìn)行分析，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同高度下常規(guī)水流量大小

根據(jù)上表數(shù)據(jù)可知在涌水量測(cè)量時(shí)，會(huì)產(chǎn)生最大和最小流量，按照兩個(gè)極值對(duì)應(yīng)的時(shí)段可以進(jìn)行已經(jīng)開采坑位面積的劃分，在坑位水位下降時(shí)預(yù)測(cè)整個(gè)時(shí)間段內(nèi)的開采涌水量。一般情況下，生產(chǎn)礦井的涌水量會(huì)伴隨開采面積的增加而減少，但在開采深度達(dá)到一定程度時(shí)水位的下降速度與涌水量之間可以形成正比關(guān)系，單位時(shí)間內(nèi)的涌水量測(cè)量受不同因素影響會(huì)產(chǎn)生不一樣的測(cè)量結(jié)果。

2 采礦技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 礦山內(nèi)部安全支護(hù)應(yīng)用

隨著礦山開采深度的增加，礦采開采的難度越來越大，工作人員面臨的安全隱患問題越來越嚴(yán)重，因此需要對(duì)深部礦井開采安置安全支護(hù)裝置。在較為復(fù)雜的礦山深部環(huán)境中，要放置內(nèi)部安全支護(hù)工具要對(duì)采礦設(shè)備的占有位置進(jìn)行劃分，在什么角度放置機(jī)組支護(hù)裝備最為合理必須有嚴(yán)格的要求[3]。

支護(hù)的應(yīng)用不僅能夠?qū)ΦV產(chǎn)資源的開采起到擴(kuò)充作用，也能在一定范圍內(nèi)減少人員和財(cái)產(chǎn)的損失，常用的支護(hù)安裝過程可如圖1所示。

圖1 安全支護(hù)安裝過程

如圖所示，現(xiàn)階段在礦井內(nèi)部放置支護(hù)裝備，采用的是錨桿析架技術(shù)。該技術(shù)在投入使用過程中能都通過高力度的抓拉方式將采礦設(shè)備牢牢鎖定在礦山巖層中，并且在實(shí)施過程中能夠利用折干的伸縮配置，通過上下張開和閉合過程進(jìn)行采礦位置的變換標(biāo)定。錨桿析架的杠桿是最高強(qiáng)度的漲殼式制作，在其內(nèi)部存在擰扣端，能夠在采礦人員踩空或者移動(dòng)過程中將工作人員實(shí)行嚴(yán)密的扣合，避免礦井內(nèi)部安全事故的發(fā)生。

2.2 底部填充技術(shù)

礦山開采后造成的深度坑體會(huì)導(dǎo)致地面塌陷和沉積等地質(zhì)問題，因此在完成開采工作后需要對(duì)礦坑底部進(jìn)行填充。在一定比例下直接采用礦山附近的矸石和粉末粉煤進(jìn)行高壓灌注，減少物資的損耗，具體填充技術(shù)為膏體填充。首先要拆除液壓支架中的掩護(hù)斜梁，采用水平短梁代替斜梁裝置達(dá)到擴(kuò)大填坑面積目的，選取填充固體材料時(shí)不可將其直接灌入礦坑內(nèi)，要從已經(jīng)固化好的工藝入手，進(jìn)行對(duì)填充空間預(yù)先分配。其次是在輸送配比好的固體充填物時(shí)候使用分帶式輸送機(jī)，將填充的固體材料輸送到充填機(jī)的掩護(hù)短梁下完成刮板式填充過程，可以保證采空區(qū)下所有充填的固體能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷輸送的狀態(tài)。最后在固體充填收尾階段中，需要將自重作用下的剩余材料落入至掩護(hù)機(jī)的短梁掩護(hù)空間，經(jīng)過壓實(shí)機(jī)壓力和重力雙層作用將材料制備成，具有強(qiáng)力密實(shí)封層頂板，從而為礦山開采工作完成最終收尾。

3 結(jié)語

本文從礦山工程地質(zhì)的勘察入手，分析現(xiàn)階段較為常用的地質(zhì)勘察方法，從中挑選兩個(gè)較為典型的方法進(jìn)行研究。根據(jù)采礦工作的難易程度對(duì)采礦技術(shù)的要點(diǎn)進(jìn)行分析，找出在礦山內(nèi)部安置支護(hù)架的作用，并對(duì)底部回填工作進(jìn)行多角度分析。

在研究過程中可以看出礦山的開采技術(shù)極大程度地影響了礦山開采的質(zhì)量，前期高標(biāo)準(zhǔn)的地質(zhì)勘察工作對(duì)后續(xù)的開采起著較為重要的奠基作用。但由于本人時(shí)間有限，在研究過程中不能對(duì)所有的勘察手段進(jìn)行分析，只能挑選出自認(rèn)為簡(jiǎn)單利于投入使用的方式展開調(diào)研，所得結(jié)論有一定主觀性。后續(xù)研究過程中會(huì)綜合考慮現(xiàn)下礦山開采的實(shí)際進(jìn)度，多方面考量勘察方法與開采技術(shù)的交叉作用點(diǎn)，綜合進(jìn)行論述，為我國礦業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力支持。