浅析采矿技术在采矿工程中的应用与施工安全

吕建伟

（中钢集团山东矿业有限公司， 山东 临沂 276000）

我国拥有丰富的矿产资源储备，矿产成为推动国民经济建设的重要基础能源。近年来国内采矿业发展迅速，采矿技术得到明显提升。与此同时也暴露出不少问题，其中最突出的问题就是安全问题、环境问题与技术问题，严重影响着采矿施工安全、采矿作业效率以及周边环境的保护。为此，必须高度重视采矿工程中存在的问题，不断改进采矿技艺，加强施工安全管理，方能确保矿产开采的安全性与高效性。

1 采矿工程的主要技术特点

1.1 采矿技术的多元化特点

随着我国科技的快速进步，采矿技术也得到很好的发展，采矿技术的类型也更加多元化。采矿工程的地形、地势及其它自然条件是非常复杂多样的，因此，所衍生出的采矿技术类型也更加丰富多样。比如，长壁开采技术大多应用于煤矿开采中，但不适宜用于金属矿产的开采中[1]。由于金属矿产的矿层厚度与储备都和煤矿有着明显的区别，对此，应结合矿产的具体情况合理选择采矿技术。

1.2 采矿技术的复杂性特点

相较于采矿理论，采矿技术的实践应用更加复杂。比如，井上采矿工程与井下采矿工程的相关理论并无差异，但在具体应用中二者存在明显的区别。根据实践可知，井下工程复杂性更大，开采难度也更大。为此，在井下开采作业前必须进行充分的调研，确定详细的开采方案与应对措施，防范意外发生。

1.3 采矿技术发展迅速

随着对矿产资源及其采矿安全的日益重视，采矿企业投入了大量资金、人力去研究采矿工艺，这极大推动了采矿技术的进步。相较于其它行业，采矿技术的更新换代速度非常快。

2 常见的采矿技术

2.1 井下开采技术

这属于采矿工程中常见的一类开采技术，多用于开采煤矿与地下有色金属矿。由于这项开采技术较为复杂，开采难度系数较高，因此，要求工作者应先熟悉开采矿区内是否有空区形成，且做好相关防水措施，为后续的井下开采工作打好基础。随后需在采矿区内建立矿房与矿柱，尽量在空区范围外建立矿柱，可以减小开采过程中安全事故的发生几率[2]。同时，要对相关施工工艺参数的选择留有一定的余地，应根据矿区的实际情况进行调整。

2.2 胶结充填技术

这项技术是采用单浆胶结填充材料进行填充的一种开采方法。具体来讲就是运用生石灰作为激发剂，基础原料选择快硬硫铝酸盐水泥熟料，并混合了很多工业废渣从而组成的一种填充材料[3]。一般在有色矿山开采中会用到此项技术，不仅能提高矿产资源的回采率，而且也能有效避免地表遭到破坏。在地下开采的过程中，伴随开采区域的不断推进会形成采空区。此时，用相关填充材料回填这些采空区，从而防止地面发生塌陷的风险，而且也能为后续的开采深度与水下开采营造好的开采条件。通常利用采矿运输车负责回填材料的输送，或者通过风力、水力搬运的方法把回填材料输送到相应的填充地点，再开展填充作业。开采条件较为复杂的矿床比较适合选择回填采矿技术。特别是矿体埋藏深度较大，矿床形状多变的情况均会受到一定程度的地面压力影响，因此，可选择这项开采技术。

2.3 空区处理技术

在处理空区时最有效的技术就是地探雷达勘测空区技术。通过此技术可以从环境非常复杂的矿区中探测到空区的存在，了解空气的形状、分布与积水等信息。金属矿井的介质大多为带有金属性的矿山与围岩，为此，在一定深度区域内采用该技术可以进行有效探测，判断矿区有无安全风险。

2.4 深部采矿技术

空场法属于过度阶段运用的一种常见技术，通常适宜在开采条件颇为复杂的矿区运用，但不适合在深部矿区运用，此时需要对空场法作相应的调整。具体来讲，在正常范围内仍运用此项技术，但在矿井的上部中段区域需改为矿柱回收或处理方式，并选择崩落覆盖岩下出矿的技术。在作业过程中可将原有的平底出矿沟壑分层保留下来，然后回收矿区内的矿柱，最后开展对壑沟的分层矿量回收作业，需选择分段崩落的方式，确保对矿床中的开采资源进行最大限度的利用。

2.5 缓倾斜矿体开矿技术

房柱采矿法主要适用于缓倾斜矿体倾斜度在25°以内，且矿体厚度属于薄层与中层两级范围之间，岩体稳定性不低于中级的矿体。矿柱的大小和连续性通常需由岩体的力学属性去决定。矿产资源开采完毕后是否回收处置则需要先评价矿柱的价值大小[4]。另外，针对厚度处于薄层与中厚之间的稳定矿层，大多采用分层填充法。国内有部分矿产资源的开采就是采用这种技术，机械化程度极高，而且近年来大量新技术与新器械应用到这一领域，解决了过去分层填充技术效率不高、安全性低、生产能力小等问题。

2.6 倾斜矿体采矿技术

倾斜矿体的倾角在25°—45°左右，应归为倾斜矿层范畴。对于厚度不同的矿体应选择不同的采矿技术。对于矿层厚度达到中厚及以上厚度，且岩体稳定性至少为中级的，一般选择分层房柱开矿技术。在开矿实践中通常需结合岩体的具体力学性质去确定矿房的大小，并确定向下分层回采的方法。另外，可通过粉条布置的方法，配合预控顶与向下孔爆破等方法，以方便在坑采中使用大型器械。针对厚度在薄层与中厚之间的矿层，且岩体稳定性不低于中级的，通常可选择斜巷运输房柱采矿法，矿房大小应参考岩体的具体力学性质与矿层的厚度。同时，下向分层回采计划也由岩体力学性质与矿层厚度决定。壁式采矿法多用于薄层矿，且附近岩体处于不稳定与稳定的中间范畴，支柱尺寸应根据岩体性质俩确定，且需留下多个不规则的点柱。

2.7 急倾斜矿体采矿技术

急倾斜矿体包括倾角超过40°的矿体。分段空场采矿技术可用于矿体厚度为中厚，附近岩体稳定性至少为中级。在作业过程中分段的高度一般需控制为9—20m，排距保持在1.2—3.0m左右。此外，在欧美国家已广泛应用了一种新的采矿技术，即垂直漏斗后退式采矿技术（VCR）。此项技术是利用球形药包爆破原理，借助漏斗爆破原理进一步增强了爆破效果。该技术在炮孔精度、微孔爆破等领域得到了快速发展，其应用范围更广，效果也更明显。在VCR技术的基础上衍生出一项新的开采技术，即大直径深孔采矿技术，多用于急倾斜、极厚的大矿层开采中。

3 提高采矿施工安全管理水平的对策

3.1 构建一套健全的应急处理机制

在矿产开采中难免会遇到事故，为此，应构建一套健全的应急处理机制，确保在事故发生后迅速开展紧急处理，保障第一时间内解决有关问题。首先，应建立健全领导层面的责任机制，安排专人负责领导，对事故进行指挥协调[5]。其次，构建完善的信息处置机制。为防范类似事故的再次出现，应把历史事故信息搜集汇总，构建数据库，通过电脑分析这些数据信息，得出事故的成因，总结经验教训。此外，还应制定一套部门间的沟通协调机制。由于大多数应急救援组织都是各自为营进行运转的，导致救援力量未集中在一起。为此，采矿企业应结合实际，制定部门沟通协调机制，整合部门救援力量，将全部救援组织都收归为统一的救援管理体系下，从而最大限度发挥出救援的力量，为开采矿产工作提供有力的安全保障。

3.2 严格执行责任追究制

为全面消除各种隐患，采矿企业应严格落实安全生产主体责任制度。因为政府的安全监管始终是辅助性的，安全管理质量最终还是有赖于企业自身的重视。安全监管的目的就是为了强化企业的安全主体观念，能够更自觉地遵守国家矿产行业出台的有关安全生产制度。采矿企业需对自身的安全生产责任制进行改良，进一步规范特种作业许可证管理，解决“三违”问题。针对事故必须严格按流程处理，对责任人要追究事故责任，并且要严肃追究各个环节、相关岗位的责任。

3.3 科学设计安全生产规划，加强安全监管

在采矿工作开始前，采矿企业应全面勘查采矿现场的相关地理环境，围绕勘查数据进行论证分析，制作相应的规划操作，并探讨可能出现的灾害类型与防范方案。同时，要特别重视采空区，防止发生积水。在采矿施工中要遵循科学生产的原则，重视井下作业的安全管理，在此基础上提高采矿效率。另外，采矿作业现场环境非常复杂，如何有效确保工作人员的人身安全是采矿企业必须始终关注的一个重点课题。为此，必须重视安全监管工作，采用不定期与定期抽查相结合的方式对采矿作业进行安全检查，确保及时排除存在的安全问题。检查内容包括五点：第一，检查对企业规章制度与安全管理制度的落实情况。第二，检查对上级部门所要求的安全生产规定与方针政策的执行情况。第三，对采矿设备工具、相关防护用品与设施进行检查，评定是否符合企业安全技术管理规定。第四，对现场作业环境的安全性进行评估。第五，检查对相关自然灾害的防护措施是否到位。只有做好上述工作，才能确保采矿施工的顺利进行。

3.4 重视作业区的通风管理

在采矿施工的过程中要尤为重视井下施工作业的安全管理。其中，加强矿井通风管理是非常关键的。在采矿生产中必须确保通风系统处于最佳的工作状态，方能避免井下可能发生的安全事故[6]。同时，在建立完善的矿井通风管理规章制度之后，需在企业内部大力宣传，让管理层与普通员工都了解通风的重要性与相关常识。这也能在很大程度上确保井下安全生产作业。在采矿实践中，一般需由相关人员考量分析作业区情况，再针对作业区的情况制定针对性的通风管理制度。此外，采矿企业可多引进一些先进的生产技术与安全技术，最大限度减少安全事故的发生风险。

3.5 加强员工安全教育培训

采矿企业要重视员工的安全教育培训工作，充分认识到这是提高全体人员安全生产意识的有效途径。针对不同部门、不同岗位的人员实施相应的安全教育，确保全员参与，逐步提高全员的安全生产观念。其中，可组织员工观看过往矿难事故，分析案例原因，总结经验教训，并让员工学习事故逃生技能，可经常组织一些求生演练，培养员工的安全应急处置能力与逃生能力。同时，将安全教育培训的形式进行创新，注意贴近采矿作业一线，运用员工喜欢的形式开展宣教，提高教育的有效性[7]。比如，通过微信、微博等网络信息平台开设安全生产教育平台，不仅可以发布安全教育知识，也可供员工交流沟通，在潜移默化中提高其安全生产意识。

总之，采矿工程是一项复杂、专业的工作，对国民经济发展有着重要的意义。采矿企业不仅要重视采矿技术的应用与研究，更需要提高对施工安全管理的重视度。通过结合采矿工程特点与企业自身实际，选用合适的采矿技术，并配套健全的施工安全管理制度，从而确保自身施工安全管理水平的提升，最大限度防范采矿安全事故的发生，保障工人人身安全，推动我国矿产行业的稳定健康发展。