矿山地质采矿特征及创新方法研究

许江涛

（山西省煤炭工业厅资源地质局，山西 太原 030045）

在中国矿产行业高速发展的数十年中，如何更高效率、更科学地实施矿山地质采矿工作，也备受社会相关研究群体的关注。在采矿工作实施前，相关开采人员需要对矿山或待开采区域进行前期的矿山地质勘查，即掌握并了解与矿山地质相关的地质信息，包括矿区水文信息、矿区地层数据、矿区构造信息等[1]。在掌握与矿山地质采矿相关的信息后，需要将获取的矿区信息与数据库内部信息进行对比，掌握地区矿产资源的赋存情况。在此基础上，尝试将矿山地质环境与地质相关的延伸环境进行对比，深入地的挖掘矿山地质信息与相关数据。总之，正确认知矿山地质结构、总结矿山构造演化规律、科学地选择矿山地质采矿方法，属于开采工作的前期准备工作，也是矿山采矿的必须执行工作。截止目前，我国针对矿山地质采矿的相关研究已取得了相对显著的成果，并在较多著名的造矿带与产矿区域内产出了较多的矿产资源。因此，对矿山地质采矿开展深入的研究，不仅对于地质找矿工作存在重大意义，同时对于满足市场需求而言，也具有直接的推动作用。本文也将在相关研究成果的基础上，对矿山地质采矿特征及创新方法展开进一步的研究，并希望通过此种方式，实现并做到对矿山结构的深度研究，确保我国矿产行业在经济社会的稳定发展[1]。

1 矿山地质采矿特征

1.1 差异性特征

在开展矿山地质采矿工作前，需要相关执行单位进行采矿特征的研究。考虑到矿山开采过程中，地质环境是不断发生变化的（主要受到地质变迁与地壳迁移的影响），因此这一趋势也属于在某种程度上加大了采矿工作的实施难度。并且，在开展地质勘查工作时，发现不同深度的矿产资源的出矿质量也是不同的，因此在针对不同矿区进行采矿的过程中，需要选择的开采技术也是不同的。例如，在我国中南部地区，现存的矿山中含有大量的矿产物质，结合对地区的地质勘查结果数据，也可以看出地区内矿产资源的分布相对较广。倘若针对此部分地区采用了较不合理的开采方式，不仅会导致采矿成本的提升，同时也会在侧面降低了矿产行业在市场的经济效益。为此，在针对大型矿区进行采矿行为时，应当根据矿山地质环境、地层变化趋势等，制定科学合理的采矿方案。常规情况下，具备高质量矿产资源区域的地质结构较为复杂（包括存在水环变化特征、地质坍塌现象等）、地质变化呈现一定规律（地质表面具有显著的纹路、纹路具有肉眼可见的变化规律等）。总之，不同地区的矿山地质采矿特征是不同的。

1.2 剥离斜层存在断层

在赋存矿产资源的矿山地质结构中，大部分区域内存在低斜角，且地质结构在不断地变迁与演化过程中极易生成浅层地层结构[2]。以剥离断层矿山地区为例，在针对此地区进行矿山地质勘查工作时发现，区域矿产资源赋存超过1000.0km2，核心资源区域内地质采矿存在水平位移特征，位移距离超过50.0km，贴近地表区域的地层厚度发生显著的断层变化，断层深度在2.0km~4.0km。同时，在对矿山地质采矿特征进行深度勘查的过程中发现，深地表区域存在沉积层，沉积层与表层之间的交角在15.0°~25.0°之间。考虑到我国当下地质勘查与开采工作的实施已趋近于地层产状水平，因此，在勘查工作中，可实现的地质断层勘查深度应至少大于5.0km[3]。按照中世纪矿山地质标准开采模型而言，地壳在进行水平开采的过程中，是存在某种延伸作用力的，即在主轴存在压力的前提下，矿山地质采矿的轴截面存在应力场，铅直现象也发生在应力场中，在此种条件下，剥离斜层将形成一个正断层，此时正断层的高倾斜角度应至少大于60.0°。

除上述提出的矿山地质采矿剥离斜层特征，在对剥离斜层上、下两层岩石进行形变研究的过程中发现，不同断层中存在的形变与质变趋势是不同的，常规情况下，断层是呈现一种过渡趋势的。上层通常会呈现一种褶皱构造方式，下层为正平面切割方式，且下层断层面的脆性相比上层相对较大。

2 矿山地质采矿方法创新

2.1 引进信息化技术定位矿山地质采矿标识

为了全面落实对矿山地质的采矿工作，在相关工作中，可采用引进信息化技术的方式，定位矿山地质采矿标识。例如，在此过程中，使用光学定位技术，在矿区布设监控站点、主控站、信息接收站等。其中主控站的作用主要是为了保障对多个站点之间信息的有效传输；信息接收站的作用主要是为了落实对指令的接收与注入；监控站点的作用主要是为了卫星定位轨道相关参数的计算与定位。在完成对区域站点相关工作的布设后，由监控站点发送矿区信息定位数据，并同步向卫星发送定位指令。当卫星接收端获取到指令信息后，对指定或圈定的矿区进行地质扫描，获取多个维度的矿区地质概图。当终端信息接收站完成对概图的接收后，计算机将结合区域地质环境，根据矿山地质采矿特征与水文地质条件，为采矿工作的实施圈定矿区。矿山地质采矿标识示意图可用如下图1表示。

图1 矿山地质采矿标识定位

如上述图1所示，A、B、C、D、E、F、G等区域为地层区域，结合卫星定位可知，此部分地区的赋存存在断层，因此可以认为此部分区域内存在常规矿物质（包括独立矿金属元素或组合矿金属元素等）。在使用无线电定位技术进行对矿区深度进行开采与勘查的过程中，发现H区域下层存在密集异常现象。因此，可采用远程探测仪对H中心区域进行地质的深度勘查，包括获取地区矿产资源样本、空气样本等方式，检测矿区内是否存在瓦斯气体存在。倘若获取的采样样本中存在空气浓度超过0.716kg/m³密度时，则认定采矿区域内存在瓦斯气体。针对存在瓦斯气体的采矿区域，有关的单位需要在执行采矿工作的过程中，佩戴相对应的防毒面具，避免由于瓦斯的渗透性导致相关采矿工程的实施受阻。在此基础上，对识别到存在瓦斯气体的周边矿物质进行勘查，判定其周边矿物质是否呈现一种游离状态或吸附状态。在完成对采矿区域的地质勘查工作后，输出A、B、C、D、E、F、G等区域对应的范围，定位区域位置，导出位置坐标，以此完成对矿山地质采矿标识的定位。

2.2 联系物理手段与化学手段创新采矿流程

在完成对矿山地质采矿标识的识别与定位后，需要联系物理手段与化学手段，对采矿流程进行创新。在此过程中，需要在采矿工作前，选择合理的矿产资源勘查软件。获取采矿区域数据层信息，并通过多渠道获取数据层信息，在条件允许的情况下，使用科学合理的手段，将获取的卫星定位信息、地质信息等转化为地质采矿的图示。结合获取的图像，构建地区采矿三维地质模型，并建立采矿过程中的直接参数优化方法、工艺流程优化方案，在完成相关准备工作后，将模拟的数据信息经过一系列的手段，将其转换为一种可执行的采矿操作方案。

在此基础上，结合采矿三维地质模型中的决策支撑层信息，对整合的信息进行可预见性分析，即明确执行不同探矿与采矿行为预计取得的成果。在采矿工作实施的过程中，所执行的物理采矿行为包括卫星探测直接观察法（对获取的卫星信息进行直接观察，以此定位采矿标识）、获取数据综合分析法（将多渠道获取的采矿信息进行综合分析，以此种方式圈定找矿区域）、图像对比法（对比图像中的异常区域与常规区域，分析异常区域是否存在矿产资源）。所执行的化学采矿行为包括磁场定位法（结合矿区磁场的异常变化，分析区域矿产资源赋存情况等）。在进行地区实际探矿的过程中，可根据地区矿产资源赋存，选择合理的采矿手段。此过程中，应注意在完成对矿区的开采与勘查工作后，应同步进行矿区地质恢复工作，以此种方式降低矿山开采工程对区域地质环境的干扰与影响。综上所述，通过信息化技术的使用，精准定位矿山地质采矿标识，并联系物理手段与化学手段在矿山开采工作中的使用，创新采矿流程，以此完成对矿山地质采矿方法的创新。

3 结语

基于我国矿产行业的不断发展与进步，相关矿山地质采矿与矿产资源开采的研究，成为了有关单位的关注与研究重点。为了进一步实现对高质量矿产资源的产出，本文从差异性特征与剥离斜层存在断层两个方面，对矿山地质采矿特征进行分析，并在此基础上，引进信息化技术定位矿山地质采矿标识、联系物理手段与化学手段创新采矿流程，提出矿山地质采矿创新方法。总之，要实现对我国矿产资源的高效率产出，可在后期的相关研究中，从现代化层面入手，结合智能化测绘技术与信息化勘查手段等层面实施，定位不同矿区内赋存的资源类型，并将早期获取的地质数据以一种统一的格式，进行数据库统一管理，通过此种方式，保障信息采集的效率，确保通过本文的研究，为我国矿产行业的可持续建设与发展提出指导，实现矿产行业在经济市场内经济效益的稳步提升。