譚海濤

（內(nèi)蒙古平西白音花煤業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 錫林郭勒盟西烏珠穆沁旗 026200）

一、露天采礦技術(shù)的特征、分類及流程

（一）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。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。

（二）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)備對礦產(chǎn)進(jìn)行開采，然后再利用汽車進(jìn)行運(yùn)輸，這種開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)開采過程中對于汽、柴油等油耗較高，使得成本較高，且易造成環(huán)境污染。隨著生態(tài)文明建設(shè)的深入，相關(guān)行業(yè)對采礦過程中減少油耗、保護(hù)環(huán)境等問題投入了大量成本，當(dāng)前比較常用的是卡車輔助架線技術(shù)，通過對發(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程中對于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)起到了重要作用。當(dāng)前露天開采常用的方式是半連續(xù)式及連續(xù)式開采，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。但其對礦場地質(zhì)及實(shí)際工作環(huán)境有著較高要求。一旦現(xiàn)場地質(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)到開采所需效果，使得需要額外進(jìn)行爆破而導(dǎo)致開采成本增加。

（三）露天采礦的流程

首先，在選擇礦山開采方式時(shí)，需要結(jié)合所在礦區(qū)實(shí)際地形情況，確保所選擇的開采方式能夠滿足礦山資源回收具體要求，通常情況下會(huì)采用“自上而下臺(tái)階式”露天開采方式；其次，在明確露天開采范圍以后，根據(jù)礦體特征選擇安全施工技術(shù)，這里需要注意是，所采用施工技術(shù)越先進(jìn)和越安全，經(jīng)濟(jì)化礦山開采目標(biāo)也就越能順利達(dá)成，同時(shí)對露天開采底界加以明確，以創(chuàng)造更加安全作業(yè)條件；最后，科學(xué)選擇采剝工藝，考慮到常見礦山采剝工藝涉及剝離、穿孔、爆破等環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)操作都非常容易受到各種干擾因素影響，使得作業(yè)過程面臨諸多安全隱患，為此需要加強(qiáng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析，并采取極具針對性措施進(jìn)行預(yù)防，使露天開采更加安全和規(guī)范。

二、采礦工業(yè)技術(shù)的存在的問題

主要存在問題同世界技術(shù)先進(jìn)國家相比，我國金屬礦山行業(yè)的發(fā)展長期面臨著資料、能源緊缺和生態(tài)環(huán)境惡化的多重壓力，粗放型經(jīng)濟(jì)增長的模式?jīng)]有發(fā)生根本轉(zhuǎn)變。我國是鐵礦資源人均占有量較低的國家，且貧礦多，富礦少，淺部易采鐵礦床開采殆盡，大量深部貧礦鐵礦床與復(fù)雜難采礦床投入開采。目前，我國露天采礦工藝整體處于國際先進(jìn)水平，但采礦裝備整體技術(shù)的適應(yīng)性同國際先進(jìn)水平相比還有較大差距，采選一體化節(jié)能降耗研究薄弱，致使礦山產(chǎn)能低，經(jīng)濟(jì)效益差。因此，加強(qiáng)采礦專業(yè)科學(xué)基礎(chǔ)研究，依靠科技進(jìn)步提高采礦技術(shù)與裝備水平，低成本高效率開發(fā)利用有限資源，降低鐵礦石對外依賴度，成為冶金礦山求生存、謀發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要和保障我國鋼鐵行業(yè)安全運(yùn)行亟待解決的重大問題。露天采礦方向重大科學(xué)問題和技術(shù)難題歸結(jié)為采礦裝備、采礦自動(dòng)控制及信息管理技術(shù)問題：我國大型礦山裝備仍以引進(jìn)、消化吸收再創(chuàng)新為主，新設(shè)備的自主研發(fā)、大型化與系統(tǒng)集成能力差，產(chǎn)業(yè)化制造力量弱。我國露天采礦鑿、爆、轉(zhuǎn)、運(yùn)整個(gè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制及信息管理方面與發(fā)達(dá)國家仍有明顯的差距。

三、露天采礦工程技術(shù)要點(diǎn)

露天開采作業(yè)主要包括穿孔爆破、采裝、運(yùn)輸和排土。露天開采的順序是采礦和剝離在時(shí)間和空間上的相互配合，這四項(xiàng)工作的好壞及它們之間的配合如何，是露天采礦的關(guān)鍵。

1.穿孔爆破是在露天采場礦巖內(nèi)鉆鑿一定直徑和深度的定向爆破孔，以炸藥爆破，對礦巖進(jìn)行破碎和松動(dòng)。穿孔設(shè)備主要有沖擊式鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)和牙輪鉆機(jī)等，多用銨油炸藥、漿狀抗水炸藥和乳化炸藥及粒狀乳化炸藥。

2.采裝工作是用人工或機(jī)械將礦巖裝入運(yùn)輸設(shè)備，或直接卸到指定地點(diǎn)的作業(yè)。常用的設(shè)備是挖掘機(jī)（有多斗和單斗兩類）、輪斗鏟和前端式裝載機(jī)，廣泛采用的為單斗挖掘機(jī)。

3.運(yùn)輸工作是將露天采場的礦、巖分別運(yùn)送到卸載點(diǎn)（或選礦廠）和排土場，同時(shí)把生產(chǎn)人員、設(shè)備和材料運(yùn)送到采礦場。主要運(yùn)輸方式有鐵路、公路、輸送機(jī)、提升機(jī)，還有水力運(yùn)輸和用于崎嶇山區(qū)的索道運(yùn)輸。選擇運(yùn)輸方式必須綜合考慮地形、地質(zhì)、氣候條件，露天礦生產(chǎn)能力，開采深度，礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)等，經(jīng)過全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定合理的運(yùn)輸方式。

4.排土工作系指從露天采場將剝離覆蓋在礦床上部及其周圍的大量表土和巖石，運(yùn)送到專門設(shè)置的場地（如排土場或廢石場）進(jìn)行排棄的作業(yè)。排土方法依其排土設(shè)備的不同，分為推土犁推土、推土機(jī)排土、前裝機(jī)排土和拖拉鏟運(yùn)機(jī)或索斗鏟排土等。推土場應(yīng)選擇在盡量靠近采礦場，少占農(nóng)田的位置，有條件的應(yīng)放置在山谷、洼地處，注意環(huán)境保護(hù)和造田、還田。

5.開采技巧。露天開采當(dāng)?shù)V體埋藏較淺或地表有露頭時(shí)，應(yīng)用露天開采最為優(yōu)越。隨著開采技術(shù)的發(fā)展，適于露天采礦的范圍越來越大，可用于開采低品位礦床和某些地下開采過的殘礦。露天采場內(nèi)的礦巖通常劃分為一定高度的分層，每個(gè)分層構(gòu)成一個(gè)臺(tái)階，以進(jìn)行剝離和采礦。生產(chǎn)過程由礦巖松碎、采裝、運(yùn)輸和卸載（卸礦和排土）組成。較松散的礦巖可用不經(jīng)破碎，直接用采裝設(shè)備挖掘。對平緩礦床（一般礦層傾角小于12°）采用倒堆、橫運(yùn)或縱運(yùn)采礦法。對于傾斜礦床采用組合臺(tái)階、橫采掘帶或分區(qū)分期開采的方法。通常以倒堆法最優(yōu)，橫運(yùn)法次之，縱運(yùn)法最差。但適用的剝離厚度則相反。當(dāng)剝離厚度大時(shí)，可在下部臺(tái)階用倒堆法或橫運(yùn)法，上部用縱運(yùn)法。為縮短運(yùn)距，可將礦田劃分為若干采區(qū)，按一定順序開采，把剝離物排往本采區(qū)或前一采區(qū)的采空區(qū)。

四、露天采礦新興技術(shù)及其要點(diǎn)

（一）陡幫開采技術(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，露天開采在礦產(chǎn)開采中得到廣泛應(yīng)用。露天采礦技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其對于施工條件要求較高的問題日益凸顯，在地質(zhì)條件較差的施工地進(jìn)行開采時(shí)，其采礦效率將會(huì)顯著降低。隨著不斷深入研究，陡幫開采技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其不僅解決了露天采礦對于采礦施工現(xiàn)場條件要求高的難題，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)行陡幫開采時(shí)要注意根據(jù)開采深度及施工現(xiàn)場地質(zhì)特點(diǎn)選擇對應(yīng)的工藝參數(shù)。采用陡幫開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。

（二）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)開采不僅能提高施工的質(zhì)量及效率，更能降低開采過程中對周邊環(huán)境的破壞，但在實(shí)際開采中對于充填和開采比例的調(diào)配卻成為礦產(chǎn)開采中的重要難題。若在礦產(chǎn)開采過程中對于填充和開采的比例分配不合理會(huì)給整個(gè)采礦過程造成嚴(yán)重影響，只有當(dāng)兩者處于合適的比例才能提升開采的效率。當(dāng)前這一問題正隨著科學(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。

（三）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)逐漸被國際廣泛應(yīng)用。國內(nèi)對于此項(xiàng)技術(shù)的研究起步較晚，國內(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)行采礦需要對巷道的具體位置進(jìn)行詳細(xì)分析，以此制定開采參數(shù)和相應(yīng)計(jì)劃，通過在施工區(qū)域開設(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，對于提高采礦作業(yè)的連續(xù)性，降低運(yùn)輸及開采成本及保護(hù)環(huán)境具有現(xiàn)實(shí)意義。

（四）采礦現(xiàn)場排水技術(shù)

由于在進(jìn)行礦產(chǎn)開采時(shí)可能存在滲水現(xiàn)象，可能造成嚴(yán)重安全事故，因此開采現(xiàn)場的防水和排水技術(shù)具有重要意義。采礦現(xiàn)場的防排水技術(shù)水平是確保開采過程安全進(jìn)行的重要途徑，采礦現(xiàn)場運(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，更能確保采礦過程能夠安全進(jìn)行。對于山坡地貌進(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)場之外的區(qū)域，對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。

結(jié)束語

綜上所述，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們生產(chǎn)和生活對能源資源十分渴求，在推動(dòng)采礦行業(yè)持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，露天采礦也進(jìn)入到深凹階段，面對日益嚴(yán)峻的采礦作業(yè)環(huán)境，對采礦技術(shù)和安全工作也提出嶄新要求，需要結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況，科學(xué)合理選擇采礦技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)對采礦各環(huán)節(jié)存在的安全隱患加強(qiáng)分析，并利用相對應(yīng)措施進(jìn)行預(yù)防和解決，使露天采礦作業(yè)更加順利、高效和安全完成，相應(yīng)開采效率與效益也能得到可靠保障。