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        地下金屬礦高效開采及安全性研究

        2022-02-05 14:35:07黃濤
        關(guān)鍵詞:金屬礦礦體

        ◎黃濤

        現(xiàn)階段,隨著地下金屬礦高效開采技術(shù)的不斷發(fā)展,為了進(jìn)一步提高開采安全,需要根據(jù)有效的技術(shù)運(yùn)用,全面提高管理能力,加強(qiáng)工作人員安全意識(shí),提高生產(chǎn)安全管理水平。不斷構(gòu)建更加完善的開采體系,保證安全開采,為地下金屬礦高效開采提供良好保障。通過(guò)具體分析,總結(jié)了地下金屬礦開采特點(diǎn),研究了常見的安全問(wèn)題與應(yīng)對(duì)措施。

        一、地下金屬礦的開采特點(diǎn)

        對(duì)于礦產(chǎn)資源而言,本質(zhì)上是自然資源,也是人們生存發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。而開采區(qū)的地理位置,對(duì)于開采金屬礦也有重要性的作用。第一,礦產(chǎn)資源成礦條件不確定,地下金屬礦是因質(zhì)演變形成的,加上形成無(wú)法確定促使金屬礦開采需要做大量的地質(zhì)勘查。所以要深入研究開采工作,找到同地質(zhì)環(huán)境,技術(shù)能夠進(jìn)行結(jié)合的有效開采方法。第二,地層中礦產(chǎn)資源不是全部露在表層上,開采的時(shí)候針對(duì)沒有露出來(lái)的盲礦體要特別加強(qiáng)注意,因?yàn)殚_采過(guò)程中存在危險(xiǎn)性和隱蔽性的特點(diǎn)。第三,關(guān)于礦產(chǎn)資源的分布情況,整體上會(huì)受到人為因素的不良影響,而礦產(chǎn)資源在全球范圍具有普遍性的特征,所以區(qū)域上比較特殊。第四,地質(zhì)環(huán)境會(huì)影響到礦產(chǎn)資源的形成,而地下金屬礦資源的產(chǎn)源是由多個(gè)等級(jí)構(gòu)成,包括礦帶,礦床、礦體等。所以在實(shí)際開采的過(guò)程中要不斷研究礦產(chǎn)的耦合性。

        二、地下金屬礦高效開采常見的安全問(wèn)題

        我國(guó)礦產(chǎn)資源具有富礦少、貧礦多、大礦少、小礦多的特點(diǎn)。近代以來(lái),我國(guó)金屬礦山開采技術(shù)長(zhǎng)期處于落后狀態(tài)。它基本上依靠人工操作,這使得礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)極其嚴(yán)重。改革開放以來(lái),金屬礦山的開采強(qiáng)度有了很大提高,開采技術(shù)不斷提高?,F(xiàn)階段,我國(guó)一些礦山的采礦技術(shù)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)或半連續(xù),采礦設(shè)備實(shí)現(xiàn)了大型化、自動(dòng)化和智能化,金屬礦山的采礦技術(shù)得到了加強(qiáng),有效地提高了我國(guó)金屬資源的產(chǎn)量。未來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,采礦技術(shù)將朝著設(shè)備更可靠、生產(chǎn)率更高、采礦系統(tǒng)更完善、生產(chǎn)更安全、礦產(chǎn)資源開采更注重生態(tài)環(huán)境和諧的方向發(fā)展。

        有色金屬采礦在社會(huì)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中,有著積極作用和重要意義,讓工業(yè)原料的充足穩(wěn)定供應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。為讓國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)節(jié)能滿足有色金屬消費(fèi)需要,采礦企業(yè)應(yīng)該在資源投入上不斷加大,從而在有色金屬采礦規(guī)模上擴(kuò)大,切實(shí)提高整體開采數(shù)量。有色金屬采礦工程施工安全問(wèn)題的形成是多個(gè)方面,因采取區(qū)域特殊性地質(zhì)環(huán)境和有色金屬開采技術(shù)的不足,讓有色金屬采礦工程施工存在安全問(wèn)題。當(dāng)前常見的施工問(wèn)題主要包括瓦斯爆炸,礦井坍塌、礦區(qū)火災(zāi)等,不利于有色金屬開采作業(yè)的正常運(yùn)行。在安全生產(chǎn)意識(shí)的提高下,多數(shù)有色金屬開采企業(yè)已經(jīng)開始調(diào)整開采方式,以及工程的具體施工方案,從而轉(zhuǎn)變開采的基本流程,也讓安全問(wèn)題的出現(xiàn)得到了避免。但在多種因素的影響下,仍然有少數(shù)有色金屬開采企業(yè),在以往開采觀念的制約下對(duì)工程施工的具體環(huán)節(jié)安全技術(shù)管理的重要性有所忽略,在應(yīng)用工程施工技術(shù)管理上存在不足,無(wú)法讓有色金屬采礦工程環(huán)節(jié)的安全隱患得以發(fā)現(xiàn),給安全事故的發(fā)生帶來(lái)機(jī)會(huì),影響著企業(yè)和社會(huì)的各個(gè)層面發(fā)展。對(duì)此,基于采礦企業(yè)和有關(guān)部門應(yīng)該提高自身的認(rèn)識(shí),確定安全問(wèn)題的基本類型,為安全防治提供有力的條件。

        三、地下金屬礦開采方法和工藝技術(shù)

        1.空?qǐng)霾傻V技術(shù)。

        (1)連續(xù)化開采技術(shù)。

        地下金屬礦藏可以使用連續(xù)開采技術(shù),比如連續(xù)回采礦房,連續(xù)運(yùn)輸?shù)V石,連續(xù)開采礦體等,達(dá)到全工藝流程一步執(zhí)行到位的效果。在回采工藝流程中運(yùn)用該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性作用,比如出礦的連續(xù)性,落礦的連續(xù)性,以及搬運(yùn)的連續(xù)性等。所謂連續(xù)性采礦技術(shù)是礦產(chǎn)開采領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù),為采礦產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定,安全和高效的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。有的地方已經(jīng)建立了系統(tǒng)化連續(xù)作業(yè)開采機(jī)制,并且在此技術(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上讓采礦管理也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化目標(biāo)。

        (2)VCR技術(shù)。

        VCR技術(shù)是在礦體實(shí)施開拓后使用潛孔鉆,在上部沿脈平巷處實(shí)施鑿巖并向下鑿到拉底處。再實(shí)施下部運(yùn)輸拉底將以水平分層方法完成。使用這樣的技術(shù)方法開采礦石,主要是通過(guò)無(wú)軌設(shè)備實(shí)施運(yùn)輸與裝載工作,主要優(yōu)勢(shì)是工作難度小,安全性比較強(qiáng),而且出礦方面也相對(duì)容易,在實(shí)踐應(yīng)用中有著不錯(cuò)的效果。

        2.崩落采礦技術(shù)。

        (1)無(wú)底柱分段崩落法。

        在我傳統(tǒng)采礦技術(shù)中,比較成熟的是無(wú)底柱分段崩落采礦技術(shù)。該技術(shù)在工藝進(jìn)步與采礦產(chǎn)業(yè)中,隨著發(fā)展已經(jīng)在管理要求上發(fā)生變,所以需要在技術(shù)上加以優(yōu)化才能適應(yīng)發(fā)展。具體而言,主要的方向是優(yōu)化進(jìn)路間距等相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)。比如進(jìn)路間距的增加能夠讓采掘工程量與工程成本不斷減少。除此之外,無(wú)底柱分段崩落法相對(duì)實(shí)現(xiàn)起來(lái)容易,不需要實(shí)施大范圍改造采礦管理系統(tǒng)。

        (2)自然崩落技術(shù)。

        地下巖層金屬在實(shí)際開采的,在現(xiàn)代化勘測(cè)技術(shù)的發(fā)展背景下,可以運(yùn)用自然崩落技術(shù)完成。該技術(shù)方法主要是應(yīng)用在礦體厚,容易發(fā)生自然崩落的礦床當(dāng)中,然后在礦塊實(shí)施大面積拉底讓礦體應(yīng)力平衡再運(yùn)用應(yīng)力變化促使礦體自然出現(xiàn)崩落,有利于后續(xù)開采工作的完成。該技術(shù)不僅節(jié)省了前期挖掘,爆破投入,而且在勘測(cè)達(dá)標(biāo)的前提下還突出了安全性和工作的效率性。

        (3)充填采礦法。

        如今較為突出的技術(shù)是充填采礦方法,這種技術(shù)方法主要應(yīng)用在地下金屬礦開采過(guò)程中。具體是采用材料與工藝把地下礦產(chǎn)采空區(qū)填充好,并通過(guò)巖體加固的方式為上層采礦提供基礎(chǔ)保障。在很大程度上而言,充填采礦法提高了安全性和可靠性,面助學(xué)還讓采礦行業(yè)對(duì)于環(huán)境的影響降低,與當(dāng)前現(xiàn)代安全和生態(tài)保護(hù)的基本理念相契合。有的礦山使用混凝土假底后實(shí)施尾砂充填,不僅充分滿足了下向采礦頂板強(qiáng)度要求,而且還讓低成本快速采礦工作得以實(shí)現(xiàn),是非常好又具有優(yōu)勢(shì)的采礦方法。

        3.復(fù)雜難采礦體的開采。

        礦產(chǎn)資源中品位高、開采條件好的礦床大多已經(jīng)或正在利用。未來(lái),水文地質(zhì)條件復(fù)雜、開采難度大的礦床將越來(lái)越多。這部分的資源量非常巨大。該類礦床采用何種開采方法和開發(fā)方法,如何經(jīng)濟(jì)有效地控制巖石變形、巷道維護(hù)、排水、采空區(qū)處理和地表設(shè)施保護(hù),將是該類礦床安全、經(jīng)濟(jì)、高效開采的關(guān)鍵。

        松散破碎礦體綜合開采技術(shù)研究。在礦床形成期間或之后,經(jīng)歷了劇烈的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致礦體及其圍巖或礦體及其周圍礦體的嚴(yán)重?cái)嗔褬?gòu)造。因此,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該類礦區(qū)的工程地質(zhì)研究與評(píng)價(jià),研究礦巖體的斷裂狀態(tài)、開采過(guò)程中的破壞模式及其可能的影響;研究了該類礦巖采準(zhǔn)巷道的整體開采布局優(yōu)化;研究支護(hù)加固的優(yōu)化方案及相應(yīng)的開采工藝;研究、引進(jìn)、消化國(guó)外先進(jìn)高效的采礦設(shè)備并國(guó)產(chǎn)化;研究礦床開采的經(jīng)濟(jì)效益,尋求高效的開發(fā)利用方案。

        富水礦體或大水層覆蓋礦體綜合開采技術(shù)研究。對(duì)于此類礦床,首先要弄清水體或水系與礦體之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系,尤其是在礦體開采過(guò)程中。加強(qiáng)礦巖體能量積累與耗散規(guī)律及其控制理論研究;加強(qiáng)巖石變形破壞和涌水量監(jiān)測(cè)方法和預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究。

        總之,在開采地下金屬礦時(shí),為了保證最終的開采效果,必須科學(xué)合理地應(yīng)用開采技術(shù)。這不僅提高了采礦效率,而且保證了采礦質(zhì)量。但需要注意的是,施工人員必須提前采取一系列防護(hù)措施。同時(shí),還要建立符合礦山職工人身、財(cái)產(chǎn)安全的保障措施,既能盡可能避免一系列安全風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生,又能保證金屬礦山地下開采的效果。由于地下金屬開采本身具有一定的難度和風(fēng)險(xiǎn),有必要采取有針對(duì)性的措施,保護(hù)員工的人身安全,從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

        四、提高地下金屬礦高效開采及安全的對(duì)策

        1.重點(diǎn)解決通風(fēng)問(wèn)題。

        (1)加強(qiáng)地下測(cè)風(fēng)。

        檢查井下礦井通風(fēng)安全的時(shí)候,安全監(jiān)察的部門要對(duì)是否有通風(fēng)報(bào)告進(jìn)行檢查,比如每日總進(jìn)風(fēng)量的情況,總回風(fēng)量的情況、漏風(fēng)情況,風(fēng)量情況等都要檢查。不要只依托礦井自然通風(fēng),因?yàn)檫@無(wú)法達(dá)到需要的要求。另外,必須要加強(qiáng)對(duì)下冊(cè)封工作的開展,讓企業(yè)機(jī)械通風(fēng)得到推動(dòng),確保礦井和通風(fēng)設(shè)備能夠具有完善性,從而確保礦工的安全。

        (2)專業(yè)的人員是通風(fēng)工作開展的前提。

        負(fù)責(zé)通風(fēng)的工作人員對(duì)他們也有相應(yīng)的要求,必須要有專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備和充分了解礦體情況,唯有如此才能確保順利開展通風(fēng)工作,所以要強(qiáng)化培訓(xùn)工作人員的救民于水火能力,強(qiáng)化培訓(xùn)通風(fēng)系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí),同時(shí)也要強(qiáng)化監(jiān)督通風(fēng)安全。

        (3)冬季強(qiáng)采礦井采用井下進(jìn)風(fēng)預(yù)熱措施。

        隨著季節(jié)的不同,在冬天的時(shí)候風(fēng)力相對(duì)會(huì)比較強(qiáng),給自然通風(fēng)帶來(lái)了安全問(wèn)題,有的人會(huì)把火苗代入到礦井中,致使發(fā)生火災(zāi),所以在冬天的時(shí)候要減少開展自然通風(fēng)的次數(shù),應(yīng)該多使用機(jī)械通風(fēng)。

        2.加強(qiáng)采空區(qū)管理。

        針對(duì)于礦井的具體位置,需要做全方面的檢查。依據(jù)礦井位置與巖層移動(dòng)的角度,在巖層移動(dòng)的范圍停止使用所有豎井,預(yù)防發(fā)生重大事故問(wèn)題。同時(shí)需要對(duì)各個(gè)礦山采空區(qū)管理進(jìn)行有效檢查,看否是依據(jù)設(shè)計(jì)要求處理,發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)要求不符合的采空區(qū)要及時(shí)做相應(yīng)的處理。在對(duì)采空區(qū)進(jìn)行管理過(guò)程,應(yīng)結(jié)合具體進(jìn)度以及實(shí)際,針對(duì)性的制定完善的管理方案,這樣不僅利于保證安全,也能全面提高生產(chǎn)效率,利于實(shí)現(xiàn)高效開采,作為技術(shù)人員,不僅要提高工作認(rèn)識(shí),也要結(jié)合有效的管理對(duì)策,全面的開展采空區(qū)管理研究。

        3.緊急出口擴(kuò)建。

        關(guān)于礦井技術(shù)的改造工作,以及礦井?dāng)U建工程要形成兩個(gè)有利于行人的安全出口,也要形成大型的通風(fēng)系統(tǒng)。中下段的位置形成兩個(gè)安全出口以前不要實(shí)施采礦工程的操作。為讓人員的安全通行得到保證,在中段與采場(chǎng)內(nèi)部采用沿路天井做安全出口,并且也要依據(jù)實(shí)際要求,設(shè)置好安全平臺(tái)和扶手等。通過(guò)加強(qiáng)出口管理,實(shí)施緊急出口擴(kuò)建,能保證開采效率。也利于保證開采安全。

        4.加強(qiáng)水災(zāi)事故管理。

        對(duì)于水災(zāi)事故管理的加強(qiáng)工作,應(yīng)該將金屬地下礦山水文地質(zhì)條件做好詳細(xì)檢查。如果是不依據(jù)設(shè)計(jì)要求實(shí)施開采作業(yè)的情況或是沒有做勘探工作的,都要實(shí)施停產(chǎn)整頓,只有檢查通過(guò)才能展開下一步的工作。因地下因素不確定,容易發(fā)生水災(zāi)等事故,針對(duì)這些問(wèn)題,技術(shù)人員要提高認(rèn)識(shí),并應(yīng)做好應(yīng)急處理工作,通過(guò)規(guī)范化開采,積極加強(qiáng)安全生產(chǎn)管理意識(shí)與能力,必然能夠避免因失誤造成的水災(zāi)隱患。

        5.采區(qū)井巷不安全技術(shù)應(yīng)對(duì)方案。

        采區(qū)井巷工程施工不安全技術(shù)為了得到避免,有色金屬實(shí)施開采時(shí)要重視井巷道施工環(huán)節(jié),需要依據(jù)實(shí)際梳理好單道起坡,雙道起坡的施工方案,確保安全性上沒有差異性存在。利用橫向?qū)Ρ却_保有色金屬采區(qū)中部車場(chǎng)的安全運(yùn)作,可以改變車場(chǎng)原有的設(shè)計(jì)形式,運(yùn)用雙道起坡結(jié)構(gòu)有效預(yù)防車場(chǎng)產(chǎn)生通道堵塞的現(xiàn)象,保證有色金屬運(yùn)輸能夠順利進(jìn)行。實(shí)施井巷彎道曲率半徑計(jì)算的時(shí)候,需要有效結(jié)合運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸噸位并加以確定。比如運(yùn)輸設(shè)備如果是7t就要將井巷半徑控制在適合的范圍,以12m~15m為宜。還可以利用對(duì)曲率半徑的有效控制,預(yù)防運(yùn)輸環(huán)節(jié)發(fā)生問(wèn)題的情況出現(xiàn),以此進(jìn)一步保證運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

        6.不斷加強(qiáng)地下金屬礦開采安全性。

        地下金屬礦開采的效率以及安全性要不斷提高。也就是地下金屬礦開采的安全,整體與企業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展和員工生命安全直接相關(guān),這也是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性因素。

        (1)安全生產(chǎn)制度的健全化。

        依據(jù)開采礦山規(guī)模的大小建立安全管理機(jī)構(gòu),并建立健全化的安全生產(chǎn)管制度與責(zé)任分配制度,同時(shí)生產(chǎn)工作的規(guī)章制度和突發(fā)事故救援組織的建立都要列入到具體的工作范圍。

        (2)投入與管理力度的加大。

        依據(jù)金屬礦產(chǎn)開采的安全生產(chǎn)規(guī)定,實(shí)施地下金屬礦開采的過(guò)程中,應(yīng)該做好全面性的安全防范規(guī)劃,也要做好相應(yīng)策略制定。根據(jù)工作人員的需要購(gòu)買開采使用的安靜裝備,并依據(jù)國(guó)家法律法規(guī)開展工作。

        (3)加強(qiáng)防護(hù)措施。

        為讓安全事故的發(fā)生得到有效避免,在實(shí)施金屬礦產(chǎn)勘查與開采的時(shí)候要強(qiáng)化施工安全防護(hù)措施,真正意義上做到有效的預(yù)防。實(shí)施地下金屬礦鉆探作業(yè)的時(shí)候,鉆塔要配置上避雷裝置,在勘探和淺井工和中場(chǎng)取樣勘查完成后要立即做好回填工作。

        (4)新型金屬礦開采技術(shù)的使用。

        因當(dāng)前發(fā)展的形勢(shì)下,礦產(chǎn)資源比較有限,隨著淺部礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用,地下金屬礦開采,正向著深部開采進(jìn)行。而關(guān)于深部的開采工作不同于淺部的開采,其安全隱患開始增加,而且開采的整個(gè)過(guò)程也會(huì)增加復(fù)雜程度。但是,隨著技術(shù)的日益發(fā)展,采礦技術(shù)也相對(duì)成熟化,不僅出現(xiàn)了自動(dòng)化采礦,而且還讓機(jī)械化和智能化采礦得以實(shí)現(xiàn)。

        (5)井下電子設(shè)備。

        從地下采礦作業(yè)環(huán)境來(lái)看,相對(duì)條件比較惡劣化,需要井下電子設(shè)備堅(jiān)固耐用才行,還要可以適應(yīng)井下環(huán)境工作,能夠具有高防護(hù)等級(jí),進(jìn)而對(duì)于工作人員井下作業(yè)工作會(huì)有幫助,不僅能夠提高工作效率,而且還能確保員工的安全。

        五、結(jié)束語(yǔ)

        總之,隨著新時(shí)期發(fā)展,全面的加強(qiáng)地下金屬礦高效開采及安全水平的是必要的,作為新時(shí)期技術(shù)人員,要結(jié)合具體開發(fā)項(xiàng)目,提高安全認(rèn)識(shí),加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用與管理水平,針對(duì)性的制定完善的開采模式,提高安全保障工作水平,為地下金屬礦高效開采奠定良好基礎(chǔ)。希望通過(guò)以上分析,能加強(qiáng)地下金屬礦高效開采研究水平。

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