采礦工程設(shè)計與施工中的問題與對策
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1引言
一直以來，煤炭開采都屬于高危行業(yè)，在采礦工程施工過程中，經(jīng)常會有局部垮塌事故發(fā)生，給采礦工程帶來巨大隱患。此外，煤炭的開采還受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦山結(jié)構(gòu)以及周圍環(huán)境等因素的影響，因此必須不斷改進(jìn)和提升采礦技術(shù)，才能保證工程施工的安全，并獲得經(jīng)濟(jì)效益與社會效益雙贏的局面。
2采礦工程技術(shù)特點概述
具體說來，采礦工程技術(shù)特點可以分為以下三個方面：第一，井下采礦工藝技術(shù)復(fù)雜，相比較露天采礦技術(shù)，井下材料技術(shù)存在的安全問題更嚴(yán)重，大大降低了煤礦開采的生產(chǎn)效率和安全性，所以需要不斷提升采礦技術(shù)水平，努力提供工程施工的安全性；第二，井下采礦技術(shù)更豐富。在大小不一、類型眾多的采礦工程中，選擇的采礦技術(shù)也不盡相同，比如長臂開采技術(shù)為井下采礦中比較常見的技術(shù)，且在煤礦開采中應(yīng)用的比較廣泛，而很少在金屬礦產(chǎn)中使用；第三，采礦技術(shù)更新速度較快，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦數(shù)量也在不斷增多，這就對采礦技術(shù)提出了更高的要求，同時煤炭企業(yè)想要獲得更多的利潤，也必須不斷提升采礦的技術(shù)水平，從而提高煤炭開采的質(zhì)量和效率，提升企業(yè)競爭力和綜合實力。
3.1采礦工程設(shè)計存在問題
第一，造價問題。具體來說，表現(xiàn)為以下兩個方面：一是設(shè)計人員思想上不夠重視或者缺乏與業(yè)主的溝通導(dǎo)致采礦工程造價無法得到有效控制；二是設(shè)計人員缺乏基本的經(jīng)濟(jì)觀念，在設(shè)計過程中沒有全面考慮施工材料的價格問題，使得工程造價超出預(yù)算，這不僅加大了工程投入成本，還很容易延誤工期。第二，環(huán)保問題。一般來說，煤炭開采都會對周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，因此如何盡可能減少對周邊環(huán)境的破壞程度成為采礦工程設(shè)計過程中面臨的主要問題。在實際操作過程中，如果設(shè)計單位沒有對工程施工場地進(jìn)行現(xiàn)場勘查，那么控制并降低對環(huán)境的影響也就無從談起。加上設(shè)計人員對法律法規(guī)以及環(huán)保認(rèn)知的缺失，極易導(dǎo)致工程施工或者采集工程使用過程中對生態(tài)環(huán)境造成破壞。
3.2采礦工程施工中存在的問題
第一，與設(shè)計單位缺乏溝通。絕大部分采礦工程都存在時間緊，任務(wù)重等情況，短時間內(nèi)設(shè)計出來施工圖必然是缺乏一定深度的，是在沒有對施工現(xiàn)場進(jìn)行充分勘查基礎(chǔ)上憑借經(jīng)驗完成的，而施工企業(yè)在遇到問題時卻與設(shè)計單位缺乏溝通和交流，導(dǎo)致在施工過程中極易出現(xiàn)這樣或者那樣的問題，或者延誤工期。第二，安全問題。安全問題是所有工程項目必須予以高度重視的問題，采礦工程也不例外，采礦工程不僅需要注意施工過程的安全問題，還需要為煤礦生產(chǎn)的安全問題負(fù)責(zé)。所以，在采礦工程施工過程中，任何與施工設(shè)計或者規(guī)范不符的施工行為都會都煤炭開采以及施工人員構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
4解決措施
4.1地下礦山無廢開采方法及工藝技術(shù)
采礦工程施工過程中，不可避免的產(chǎn)生大量廢石，而對廢石的處理工作實際上對采礦工程以及后期的煤炭開采沒有任何作用，因此是一種無用功，浪費了大量財力和物力，這就要求在采礦工程施工過程要盡可能少采廢石。具體來說，則可以加大對各類礦體采切工程布置方式及工藝的研究力度，從而運用不斷優(yōu)化采切工程布置的方式，降低廢石的開采量。此外，還需要依據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，對礦石、廢石等進(jìn)行科學(xué)處理。
4.2地下礦山廢石與尾礦混合充填料充填技術(shù)
在采礦過程中，需要嚴(yán)格遵循“礦石不出坑”的宗旨，并以有效提升充填體強度為目標(biāo)，通過試驗的方式對廢石在充填體中的科學(xué)配比予以確定，同時依據(jù)充填料水的滲透試驗數(shù)據(jù)，對充填脫水結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化布設(shè)，盡可能減少充填脫水的時間。此外，還需要對廢石以及尾礦混合充填料的相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行深入分析研究，使其達(dá)到廢石與尾礦充填的標(biāo)準(zhǔn)要求。更為重要的是，在對礦山工程進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要對采礦過程中產(chǎn)生的廢石排放路徑進(jìn)行全面考慮，盡可能達(dá)到廢石不出坑的目標(biāo)。
4.3地下礦山采場穩(wěn)定性及巖層控制技術(shù)
在實際操作過程中，施工單位需要大量應(yīng)用廢石產(chǎn)出率低的采礦工藝，并用尾礦來對采空區(qū)進(jìn)行填充，且要在安全的基礎(chǔ)上進(jìn)行。此外，還可以有效應(yīng)用地壓監(jiān)測、數(shù)值模擬以及物理模擬等方式對采場以及采空區(qū)圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評價，為采礦以及采空區(qū)的充填安全打下夯實基礎(chǔ)。具體來說可以分為以下幾個方面內(nèi)容：第一，運用專家系統(tǒng)法對采場頂板的破壞模式進(jìn)行預(yù)測，并將其作為選取頂板加固措施的重要依據(jù)；第二，運用數(shù)值模擬法對充填控制地壓機(jī)理以及充填材料不足情況下采場穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究；第三，運用實驗室對比試驗的方式，對廢石充填對充填體強度的影響進(jìn)行對比研究；第四，運用地壓監(jiān)測法對無廢開采采場的地壓規(guī)律進(jìn)行研究。
4.4地下礦山地面沉降塌陷災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)
有效運用RS、GPS、GIS技術(shù)對礦區(qū)地表塌陷區(qū)進(jìn)行遙感研究，并有效結(jié)合采礦以及地質(zhì)資料等進(jìn)行綜合研究，從而實現(xiàn)對礦山采空區(qū)災(zāi)害的數(shù)值以及相關(guān)物力空間的模擬。此外，以井下遙感信息、監(jiān)測數(shù)據(jù)以及礦山提供的原始數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，建立健全地下礦石采空區(qū)災(zāi)害管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對礦區(qū)地理控制、地質(zhì)以及采礦等方面信息的分析、存儲、處理，從而得出相關(guān)信息的動態(tài)反饋信息，達(dá)到對采空區(qū)突發(fā)事故進(jìn)行有效預(yù)防的目的。
5結(jié)語
總而言之，采礦工程所面臨的整體環(huán)境較為復(fù)雜，因此需要制定合理的設(shè)計并選擇科學(xué)的施工技術(shù)和施工安全措施，只有這樣才能較大幅度提升采礦的效率，并確保施工安全性，以免安全事故的發(fā)生。
作者：賈延龍 單位：北京岳海鑫源礦業(yè)咨詢有限公司
