礦山采礦工藝總結(jié)一、礦山采礦工藝概述

礦山采礦工藝是指在礦山資源開采過程中，從地質(zhì)勘探、礦體圈定到開采設(shè)計(jì)、生產(chǎn)作業(yè)、資源回收等環(huán)節(jié)所采用的技術(shù)方法和操作流程的總稱。采礦工藝的選擇與實(shí)施直接影響礦山的生產(chǎn)效率、資源利用率、安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

二、礦山采礦工藝的主要類型

（一）露天采礦工藝

1.地表剝離：

(1)使用大型推土機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備清除地表土層和巖石。

(2)分層剝離，確保下方礦體不受破壞。

(3)剝離土石進(jìn)行堆放或復(fù)墾利用。

2.礦體開采：

(1)采用爆破技術(shù)破碎礦巖，如使用毫秒雷管或乳化炸藥。

(2)使用大型鏟運(yùn)機(jī)或卡車進(jìn)行礦石轉(zhuǎn)運(yùn)。

(3)階段性開采，控制邊坡穩(wěn)定性。

3.通風(fēng)與排水：

(1)設(shè)置主扇風(fēng)機(jī)確保作業(yè)面空氣流通。

(2)安裝排水系統(tǒng)處理礦坑涌水。

（二）地下采礦工藝

1.軌道運(yùn)輸系統(tǒng)：

(1)建設(shè)斜坡道或豎井作為運(yùn)輸通道。

(2)使用礦用電機(jī)車、礦車進(jìn)行物料運(yùn)輸。

(3)分設(shè)主運(yùn)輸線和輔助運(yùn)輸線。

2.礦體開采方法：

(1)房柱法：留設(shè)礦柱支撐頂板，分步回采。

(2)崩落法：通過爆破使礦體崩落，自重運(yùn)出。

(3)長(zhǎng)壁法：適用于煤層開采，使用液壓支架支護(hù)頂板。

3.通風(fēng)與支護(hù)：

(1)建立通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，確保氧氣供應(yīng)和瓦斯排放。

(2)使用錨桿、鋼架等支護(hù)頂板和巷道。

（三）其他采礦工藝

1.水力采礦：

(1)利用高壓水槍破碎礦巖。

(2)通過管道將礦漿輸送至選礦廠。

(3)適用于松軟礦體或尾礦回收。

2.露天-地下聯(lián)合開采：

(1)先露天開采淺部礦體。

(2)待露天坑底達(dá)一定深度后轉(zhuǎn)為地下開采。

(3)充分利用兩種工藝優(yōu)勢(shì)。

三、采礦工藝實(shí)施要點(diǎn)

1.安全管理：

(1)制定作業(yè)規(guī)程，明確安全操作標(biāo)準(zhǔn)。

(2)定期檢查設(shè)備，防止機(jī)械故障。

(3)設(shè)置應(yīng)急撤離通道和救援預(yù)案。

2.資源回收：

(1)優(yōu)化開采參數(shù)，減少貧化與損失。

(2)回收低品位礦石或尾礦中的有用成分。

(3)采用選礦技術(shù)提高金屬回收率。

3.環(huán)境保護(hù)：

(1)控制粉塵和噪聲污染。

(2)做好礦區(qū)水土保持。

(3)采礦結(jié)束后進(jìn)行土地復(fù)墾。

四、采礦工藝的未來發(fā)展趨勢(shì)

1.智能化開采：

(1)應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備減少人工干預(yù)。

(2)利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦體和設(shè)備狀態(tài)。

(3)基于數(shù)據(jù)分析優(yōu)化開采計(jì)劃。

2.綠色采礦：

(1)推廣節(jié)能減排技術(shù)。

(2)加強(qiáng)廢棄物資源化利用。

(3)構(gòu)建生態(tài)友好型礦區(qū)。

一、礦山采礦工藝概述

（一）基本定義與目的

礦山采礦工藝是指在礦山資源開采過程中，系統(tǒng)性地應(yīng)用工程技術(shù)、科學(xué)原理和操作方法，從地質(zhì)勘查確認(rèn)礦體存在與分布，到礦體被有效挖掘、運(yùn)輸、處理，直至最終形成產(chǎn)品或完成采區(qū)關(guān)閉的全過程所涉及的技術(shù)總和。其核心目的在于經(jīng)濟(jì)、高效、安全地獲取地下或地表的礦產(chǎn)資源，同時(shí)最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響，并確保礦工和設(shè)備的安全。

（二）核心構(gòu)成要素

1.地質(zhì)與測(cè)量保障：精確的地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)和礦山測(cè)量是采礦工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，決定了礦體位置、形態(tài)、傾角、儲(chǔ)量以及開采邊界。

2.工程設(shè)計(jì)：根據(jù)地質(zhì)條件和生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)礦山總體布局、開拓方式、開采方法、運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、支護(hù)方案等。

3.設(shè)備選型與配置：選擇合適的采礦、運(yùn)輸、支護(hù)、通風(fēng)、排水等設(shè)備，確保其性能滿足生產(chǎn)要求且經(jīng)濟(jì)適用。

4.生產(chǎn)組織與管理：制定詳細(xì)的生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)規(guī)程、安全制度、資源回收標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境維護(hù)措施，并進(jìn)行有效執(zhí)行與監(jiān)控。

5.選礦與加工：將開采出的礦石進(jìn)行初步處理（如破碎、磨礦），并采用選礦方法（物理選礦、化學(xué)選礦等）提取有用礦物，提高資源利用率。

二、礦山采礦工藝的主要類型

（一）露天采礦工藝

1.地表剝離：

(1)土石方剝離準(zhǔn)備：

-使用推土機(jī)（如卡特彼勒D系列或類似性能推土機(jī)）進(jìn)行地表清理，清除植被、表土和覆巖。操作時(shí)需設(shè)定安全距離，避免擾動(dòng)下方礦體。

-采用推土機(jī)或挖掘機(jī)（如卡特彼勒D6T或類似性能挖掘機(jī)）將剝離的土石方推至預(yù)定平臺(tái)或裝載車輛。

-對(duì)剝離的土石進(jìn)行分層堆放，標(biāo)注不同層位，以備后續(xù)復(fù)墾或他用。堆放邊坡需符合穩(wěn)定要求，一般不超過1:1.5。

(2)礦巖剝離：

-根據(jù)礦體埋深和地形，選擇合適的爆破方案。淺部礦體可采用洞室法或淺孔法爆破。

-使用乳化炸藥或銨油炸藥等工業(yè)炸藥，通過精確計(jì)算裝藥量、雷管網(wǎng)絡(luò)（如非電導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)均勻破碎。

-爆破后，使用大型挖掘機(jī)（如卡特彼勒330D或類似性能挖掘機(jī)）配合裝載機(jī)（如卡特彼勒966D或類似性能裝載機(jī)）將礦巖裝onto卡車。

-卡車（如斯堪尼亞FH16或類似性能卡車）按編號(hào)分區(qū)域運(yùn)輸至卸載點(diǎn)（如破碎站或儲(chǔ)礦場(chǎng)）。

2.礦體開采：

(1)爆破參數(shù)優(yōu)化：

-根據(jù)礦巖硬度（如普氏硬度系數(shù)f值，范圍通常在6-16）、節(jié)理裂隙發(fā)育情況，確定孔深（一般3-8米）、孔距（1.5-4米）、裝藥密度（0.8-1.5kg/m3）和起爆順序。

-采用多排微差爆破技術(shù)，控制爆破振動(dòng)和沖擊波影響。

(2)鏟裝運(yùn)輸系統(tǒng)：

-建立連續(xù)或半連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)。主運(yùn)輸線通常采用大型礦用卡車（載重20-150噸級(jí)）沿固定路線行駛。

-輔助運(yùn)輸可使用推土機(jī)或小型挖掘機(jī)處理局部礦石。

-制定卡車調(diào)度系統(tǒng)，減少空駛和等待時(shí)間，如采用中央控制系統(tǒng)進(jìn)行路徑規(guī)劃和任務(wù)分配。

(3)階段開采與邊坡管理：

-將礦體劃分為多個(gè)開采階段（臺(tái)階），每個(gè)階段高度（臺(tái)階高度）根據(jù)設(shè)備性能和礦體傾角確定（通常10-30米）。

-嚴(yán)格控制工作幫坡角，根據(jù)巖體力學(xué)性質(zhì)計(jì)算穩(wěn)定坡角（一般土質(zhì)15°-25°，硬巖35°-55°），并設(shè)置安全平臺(tái)和截水溝。

-定期進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，如使用全站儀或GPS進(jìn)行位移測(cè)量。

3.通風(fēng)與排水：

(1)通風(fēng)系統(tǒng)建立：

-在開采區(qū)域設(shè)置主通風(fēng)機(jī)（軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)量可達(dá)數(shù)百萬(wàn)立方米/小時(shí)），形成全風(fēng)壓或半風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，確保新鮮空氣供應(yīng)和污濁空氣排出。

-設(shè)置風(fēng)門、風(fēng)橋等控制設(shè)施，調(diào)節(jié)風(fēng)流方向和風(fēng)量。

-在必要時(shí)，輔以局扇進(jìn)行局部通風(fēng)或風(fēng)流控制。

(2)排水系統(tǒng)構(gòu)建：

-針對(duì)露天礦坑內(nèi)的地下水或雨水，設(shè)計(jì)排水網(wǎng)絡(luò)。包括設(shè)置截水溝、集水井和排水泵站。

-排水泵站應(yīng)具備足夠揚(yáng)程和流量（如Q=500-5000m3/h，H=20-100米），并設(shè)置備用泵，確保連續(xù)排水。

-建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控水位和排水量。

（二）地下采礦工藝

1.軌道運(yùn)輸系統(tǒng)：

(1)開拓方式選擇與建設(shè)：

-平硐開拓：適用于地形較平坦、礦體埋藏較淺的區(qū)域。硐口位置需考慮運(yùn)輸距離和坡度經(jīng)濟(jì)性。

-斜坡道開拓：適用于礦體傾角較大、埋藏較深但地形有起伏的情況。需使用提升機(jī)（卷?yè)P(yáng)機(jī)）或自卸卡車上坡。

-豎井開拓：適用于深部或傾斜大型礦體。包括主井（提升）、副井（進(jìn)風(fēng)、運(yùn)輸材料設(shè)備）和風(fēng)井（通風(fēng)）。井壁需進(jìn)行特殊支護(hù)（如混凝土澆筑+錨桿）。

(2)軌道鋪設(shè)與維護(hù)：

-鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)軌距軌道（如1435mm），根據(jù)運(yùn)量選擇不同型號(hào)鋼軌（如P43,P60）。

-軌道基礎(chǔ)需穩(wěn)固，定期檢查軌距、水平度和扣件緊固情況。

(3)車輛與提升設(shè)備：

-使用礦用電機(jī)車（如比亞迪KTA系列或類似性能）牽引礦車（如C80,JH6系列礦車）進(jìn)行水平運(yùn)輸。

-豎井提升采用箕斗或罐籠，配備強(qiáng)力提升機(jī)（如三一重工QJ系列或類似性能）和復(fù)雜的井架、天輪系統(tǒng)。

2.礦體開采方法：

(1)房柱法（長(zhǎng)壁法）：

-工作面回采：使用液壓支架（如三一重裝ZY系列或類似性能）支護(hù)頂板，同時(shí)使用長(zhǎng)壁采煤機(jī)（或連續(xù)采煤機(jī)）割煤。割下的煤炭通過刮板輸送機(jī)（如SGZ系列）轉(zhuǎn)運(yùn)。

-礦柱布置與回采：在工作面回采后，留設(shè)煤柱或礦柱支撐頂板。待頂板穩(wěn)定后，分步回采這些柱體。柱體尺寸需通過計(jì)算確定，確保穩(wěn)定性。

(2)崩落法：

-頂板處理：根據(jù)礦體圍巖性質(zhì)，選擇自上而下（如分段空?qǐng)龇ǎ┗蜃韵露希ㄈ缬锌仨敯灞缆浞ǎ┑谋缆浞绞?。通過爆破使上盤或部分礦體破裂、垮落。

-采場(chǎng)管理：崩落形成的空間稱為采場(chǎng)或礦房。需定期進(jìn)行拉底（擴(kuò)大采場(chǎng)底部）和維護(hù)工作面。礦石通過溜井或分段運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。

-充填應(yīng)用：為控制地壓和防止采空區(qū)塌陷，常采用廢石或尾礦進(jìn)行充填。充填體需具備一定強(qiáng)度。

(3)分段法/分塊法：

-適用于中厚及厚礦體。將礦體沿走向或傾向劃分為若干分段或分塊。

-每一分段或分塊獨(dú)立回采，通常先進(jìn)行鉆孔、爆破，然后進(jìn)行拉底和運(yùn)輸。

-使用局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行分段通風(fēng)。

3.通風(fēng)與支護(hù)：

(1)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)與風(fēng)量控制：

-建立完善的主、輔通風(fēng)系統(tǒng)，確保各作業(yè)場(chǎng)所風(fēng)速符合標(biāo)準(zhǔn)（如采場(chǎng)>5m/s，運(yùn)輸巷>4m/s）。

-設(shè)置風(fēng)門、風(fēng)橋、調(diào)節(jié)風(fēng)窗等設(shè)施，合理分配風(fēng)量。

-監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛龋ㄒ话阋?lt;1%），必要時(shí)啟動(dòng)局部排風(fēng)或停止作業(yè)。

(2)頂板與巷道支護(hù)：

-錨桿支護(hù)：使用樹脂錨桿、鋼筋錨桿等，配合金屬網(wǎng)或錨索，將頂板巖層錨固在一起，形成整體承重結(jié)構(gòu)。施工時(shí)需確保錨桿角度、長(zhǎng)度和托盤安裝質(zhì)量。

-鋼架支護(hù)：在圍巖破碎或壓力大區(qū)域，使用型鋼（如U型鋼、H型鋼）焊接或螺栓連接成鋼架，并配合錨桿、噴射混凝土共同作用。

-噴射混凝土支護(hù)：使用噴射機(jī)將水泥、砂、石子和速凝劑混合的混凝土高速噴射到圍巖表面，形成光滑、密實(shí)的支護(hù)層，兼具支護(hù)和封閉作用。

-及時(shí)支護(hù)原則：爆破后需盡快進(jìn)行支護(hù)，防止頂板離層或冒頂。

（三）其他采礦工藝

1.水力采礦：

(1)適用條件：主要適用于開采松軟、中硬以下的礦體（如某些煤層、鹽巖、鉀鹽），或用于地下礦山的尾礦清理。

(2)主要設(shè)備與流程：

-鉆探設(shè)備：使用水力鉆機(jī)進(jìn)行勘探或采礦鉆孔。

-水力破碎與開采：利用高壓水槍（水壓可達(dá)30-100MPa）沖擊破碎礦體，或使用高壓水力切割頭切割特定礦層。

-礦漿運(yùn)輸：通過高壓管道（耐壓等級(jí)需達(dá)100MPa以上）將含礦泥漿輸送至地表的選礦廠。管道需進(jìn)行防腐處理。

-選礦處理：由于礦漿粒度較細(xì)，常采用重選（跳汰、旋流器）、磁選或浮選等方法回收有用礦物。

(3)優(yōu)點(diǎn)與局限：

-優(yōu)點(diǎn)：對(duì)地質(zhì)破壞小，可實(shí)現(xiàn)全巷道開采，作業(yè)空間大。

-局限：適用礦種和硬度有限，設(shè)備投資大，對(duì)水資源依賴性強(qiáng)，易引發(fā)地面沉降。

2.露天-地下聯(lián)合開采：

(1)工藝銜接：

-露天開采后期，當(dāng)坑底深度達(dá)到一定規(guī)模（如100-500米），或露天坑底標(biāo)高低于礦體下盤時(shí)，可轉(zhuǎn)為地下開采。

-通常在露天坑底或其周邊布置地下開采的豎井或斜坡道。

(2)協(xié)同優(yōu)勢(shì)：

-露天開采可優(yōu)先處理淺部富礦，降低地下開采成本。

-地下開采可回采露天開采殘留的深部或周邊礦體，提高資源回收率。

-露天坑可作為地下開采的通風(fēng)或排水設(shè)施。

(3)管理挑戰(zhàn)：

-需要協(xié)調(diào)兩種開采方式的計(jì)劃、設(shè)備、人員配置。

-關(guān)注露天開采活動(dòng)對(duì)地下開采區(qū)域圍巖穩(wěn)定性的影響。

三、采礦工藝實(shí)施要點(diǎn)

（一）安全管理

1.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制：

-每項(xiàng)作業(yè)前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)（如使用JSA工作安全分析），評(píng)估潛在危害（如頂板垮落、設(shè)備傾覆、爆炸、中毒窒息），并制定控制措施。

-對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)（如爆破、大型設(shè)備操作）進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)和審批。

2.個(gè)體防護(hù)與作業(yè)環(huán)境：

-強(qiáng)制要求佩戴合格的個(gè)人防護(hù)用品（PPE），如安全帽、防護(hù)眼鏡、防塵口罩、安全鞋、安全帶。

-保持作業(yè)場(chǎng)所整潔，通道暢通，照明充足。

3.應(yīng)急預(yù)案與演練：

-制定針對(duì)火災(zāi)、瓦斯突出、水災(zāi)、設(shè)備事故、人員傷亡等突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案。

-定期組織應(yīng)急演練，確保人員熟悉疏散路線和自救互救方法。

4.安全監(jiān)控與警示：

-安裝視頻監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)、地壓監(jiān)測(cè)儀、瓦斯傳感器等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)預(yù)警。

-在危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置醒目的安全警示標(biāo)志和隔離設(shè)施。

（二）資源回收

1.減少貧化與損失：

-精確圈定礦體邊界，按設(shè)計(jì)開采，避免采動(dòng)影響非目標(biāo)礦體。

-優(yōu)化爆破參數(shù)，控制爆破范圍和破碎程度，減少巖礦混雜。

-嚴(yán)格執(zhí)行采掘工作面驗(yàn)收制度，確保按計(jì)劃開采。

2.提高選礦效率：

-根據(jù)礦石性質(zhì)（如粒度、嵌布特性、礦物組成）選擇最佳選礦工藝流程（如破碎-篩分-磨礦-浮選/重選/磁選組合）。

-優(yōu)化選礦藥劑制度（如捕收劑、調(diào)整劑、起泡劑的種類和用量）。

-定期進(jìn)行選礦試驗(yàn)，根據(jù)精礦品位和回收率調(diào)整流程參數(shù)。

3.資源化利用廢棄物：

-將廢石、尾礦用于井下充填、地面筑路、制磚、建材原料等。

-對(duì)選礦廢水進(jìn)行處理后循環(huán)利用或達(dá)標(biāo)排放。

（三）環(huán)境保護(hù)

1.粉塵與噪聲控制：

-采礦場(chǎng)采用濕式作業(yè)，如噴霧降塵、灑水濕潤(rùn)。

-為爆破、破碎、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備設(shè)置隔音罩或采取減震措施。

-為作業(yè)人員配備合適的耳塞或耳罩。

2.水土保持與恢復(fù)：

-剝離的表土單獨(dú)堆放，用于后期土地復(fù)墾。

-建設(shè)截水溝、沉沙池，防止水土流失和含重金屬?gòu)U水下滲。

-采礦結(jié)束后，對(duì)礦坑進(jìn)行回填、平整，種植植被，恢復(fù)土地功能。

3.能源與水資源節(jié)約：

-采用節(jié)能設(shè)備（如變頻驅(qū)動(dòng)），優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。

-提高水循環(huán)利用率，如選礦廢水閉路循環(huán)系統(tǒng)。

-利用太陽(yáng)能等可再生能源補(bǔ)充部分電力需求。

四、采礦工藝的未來發(fā)展趨勢(shì)

（一）智能化開采

1.自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用：

-研發(fā)和應(yīng)用自主導(dǎo)航的挖掘機(jī)、鉆孔機(jī)、運(yùn)輸車輛，減少人工操作，提高效率和安全性。

-推廣無(wú)人值守的采場(chǎng)和選礦廠，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制。

2.物聯(lián)網(wǎng)與傳感器技術(shù)：

-在設(shè)備上安裝傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作狀態(tài)（如油壓、溫度、振動(dòng)）、能耗、位置信息。

-通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（IoT）實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和智能分析。

3.大數(shù)據(jù)與人工智能：

-利用采集的海量數(shù)據(jù)（地質(zhì)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)），通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化開采設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)設(shè)備故障、優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度。

-開發(fā)智能決策支持系統(tǒng)，輔助管理層進(jìn)行科學(xué)決策。

（二）綠色采礦

1.節(jié)能減排技術(shù)：

-使用高效節(jié)能的電氣設(shè)備和采掘設(shè)備，如采用永磁電機(jī)替代傳統(tǒng)電機(jī)。

-優(yōu)化空壓站運(yùn)行參數(shù)，減少電耗。

-推廣使用可再生能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能）為礦山供電。

2.廢棄物資源化與生態(tài)修復(fù)：

-深入研究廢石、尾礦的綜合利用途徑，開發(fā)高附加值產(chǎn)品。

-采用先進(jìn)的礦坑水處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)廢水零排放或高回用率。

-推廣生態(tài)友好的采礦方法，如保育性開采，最大限度減少對(duì)地表植被和生態(tài)系統(tǒng)的破壞。

-發(fā)展快速、高效的土地復(fù)墾技術(shù)，如土壤改良、植被恢復(fù)工程。

（三）數(shù)字化與信息化管理

1.礦山信息平臺(tái)建設(shè)：

-構(gòu)建集地質(zhì)建模、采礦設(shè)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備管理、安全監(jiān)控、經(jīng)營(yíng)分析于一體的礦山信息管理平臺(tái)。

-實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享與協(xié)同工作。

2.虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）應(yīng)用：

-利用VR技術(shù)進(jìn)行虛擬培訓(xùn)，提高培訓(xùn)效率和安全性。

-利用AR技術(shù)輔助現(xiàn)場(chǎng)操作，如通過智能眼鏡顯示設(shè)備狀態(tài)、維修指南或安全警示。

3.協(xié)同設(shè)計(jì)與遠(yuǎn)程運(yùn)維：

-通過云平臺(tái)進(jìn)行采礦設(shè)計(jì)方案的協(xié)同編輯和評(píng)審。

-實(shí)現(xiàn)對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)礦山設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷和預(yù)測(cè)性維護(hù)。

一、礦山采礦工藝概述

礦山采礦工藝是指在礦山資源開采過程中，從地質(zhì)勘探、礦體圈定到開采設(shè)計(jì)、生產(chǎn)作業(yè)、資源回收等環(huán)節(jié)所采用的技術(shù)方法和操作流程的總稱。采礦工藝的選擇與實(shí)施直接影響礦山的生產(chǎn)效率、資源利用率、安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

二、礦山采礦工藝的主要類型

（一）露天采礦工藝

1.地表剝離：

(1)使用大型推土機(jī)、挖掘機(jī)等設(shè)備清除地表土層和巖石。

(2)分層剝離，確保下方礦體不受破壞。

(3)剝離土石進(jìn)行堆放或復(fù)墾利用。

2.礦體開采：

(1)采用爆破技術(shù)破碎礦巖，如使用毫秒雷管或乳化炸藥。

(2)使用大型鏟運(yùn)機(jī)或卡車進(jìn)行礦石轉(zhuǎn)運(yùn)。

(3)階段性開采，控制邊坡穩(wěn)定性。

3.通風(fēng)與排水：

(1)設(shè)置主扇風(fēng)機(jī)確保作業(yè)面空氣流通。

(2)安裝排水系統(tǒng)處理礦坑涌水。

（二）地下采礦工藝

1.軌道運(yùn)輸系統(tǒng)：

(1)建設(shè)斜坡道或豎井作為運(yùn)輸通道。

(2)使用礦用電機(jī)車、礦車進(jìn)行物料運(yùn)輸。

(3)分設(shè)主運(yùn)輸線和輔助運(yùn)輸線。

2.礦體開采方法：

(1)房柱法：留設(shè)礦柱支撐頂板，分步回采。

(2)崩落法：通過爆破使礦體崩落，自重運(yùn)出。

(3)長(zhǎng)壁法：適用于煤層開采，使用液壓支架支護(hù)頂板。

3.通風(fēng)與支護(hù)：

(1)建立通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，確保氧氣供應(yīng)和瓦斯排放。

(2)使用錨桿、鋼架等支護(hù)頂板和巷道。

（三）其他采礦工藝

1.水力采礦：

(1)利用高壓水槍破碎礦巖。

(2)通過管道將礦漿輸送至選礦廠。

(3)適用于松軟礦體或尾礦回收。

2.露天-地下聯(lián)合開采：

(1)先露天開采淺部礦體。

(2)待露天坑底達(dá)一定深度后轉(zhuǎn)為地下開采。

(3)充分利用兩種工藝優(yōu)勢(shì)。

三、采礦工藝實(shí)施要點(diǎn)

1.安全管理：

(1)制定作業(yè)規(guī)程，明確安全操作標(biāo)準(zhǔn)。

(2)定期檢查設(shè)備，防止機(jī)械故障。

(3)設(shè)置應(yīng)急撤離通道和救援預(yù)案。

2.資源回收：

(1)優(yōu)化開采參數(shù)，減少貧化與損失。

(2)回收低品位礦石或尾礦中的有用成分。

(3)采用選礦技術(shù)提高金屬回收率。

3.環(huán)境保護(hù)：

(1)控制粉塵和噪聲污染。

(2)做好礦區(qū)水土保持。

(3)采礦結(jié)束后進(jìn)行土地復(fù)墾。

四、采礦工藝的未來發(fā)展趨勢(shì)

1.智能化開采：

(1)應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備減少人工干預(yù)。

(2)利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)礦體和設(shè)備狀態(tài)。

(3)基于數(shù)據(jù)分析優(yōu)化開采計(jì)劃。

2.綠色采礦：

(1)推廣節(jié)能減排技術(shù)。

(2)加強(qiáng)廢棄物資源化利用。

(3)構(gòu)建生態(tài)友好型礦區(qū)。

一、礦山采礦工藝概述

（一）基本定義與目的

礦山采礦工藝是指在礦山資源開采過程中，系統(tǒng)性地應(yīng)用工程技術(shù)、科學(xué)原理和操作方法，從地質(zhì)勘查確認(rèn)礦體存在與分布，到礦體被有效挖掘、運(yùn)輸、處理，直至最終形成產(chǎn)品或完成采區(qū)關(guān)閉的全過程所涉及的技術(shù)總和。其核心目的在于經(jīng)濟(jì)、高效、安全地獲取地下或地表的礦產(chǎn)資源，同時(shí)最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響，并確保礦工和設(shè)備的安全。

（二）核心構(gòu)成要素

1.地質(zhì)與測(cè)量保障：精確的地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)和礦山測(cè)量是采礦工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，決定了礦體位置、形態(tài)、傾角、儲(chǔ)量以及開采邊界。

2.工程設(shè)計(jì)：根據(jù)地質(zhì)條件和生產(chǎn)需求，設(shè)計(jì)礦山總體布局、開拓方式、開采方法、運(yùn)輸系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、支護(hù)方案等。

3.設(shè)備選型與配置：選擇合適的采礦、運(yùn)輸、支護(hù)、通風(fēng)、排水等設(shè)備，確保其性能滿足生產(chǎn)要求且經(jīng)濟(jì)適用。

4.生產(chǎn)組織與管理：制定詳細(xì)的生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)規(guī)程、安全制度、資源回收標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境維護(hù)措施，并進(jìn)行有效執(zhí)行與監(jiān)控。

5.選礦與加工：將開采出的礦石進(jìn)行初步處理（如破碎、磨礦），并采用選礦方法（物理選礦、化學(xué)選礦等）提取有用礦物，提高資源利用率。

二、礦山采礦工藝的主要類型

（一）露天采礦工藝

1.地表剝離：

(1)土石方剝離準(zhǔn)備：

-使用推土機(jī)（如卡特彼勒D系列或類似性能推土機(jī)）進(jìn)行地表清理，清除植被、表土和覆巖。操作時(shí)需設(shè)定安全距離，避免擾動(dòng)下方礦體。

-采用推土機(jī)或挖掘機(jī)（如卡特彼勒D6T或類似性能挖掘機(jī)）將剝離的土石方推至預(yù)定平臺(tái)或裝載車輛。

-對(duì)剝離的土石進(jìn)行分層堆放，標(biāo)注不同層位，以備后續(xù)復(fù)墾或他用。堆放邊坡需符合穩(wěn)定要求，一般不超過1:1.5。

(2)礦巖剝離：

-根據(jù)礦體埋深和地形，選擇合適的爆破方案。淺部礦體可采用洞室法或淺孔法爆破。

-使用乳化炸藥或銨油炸藥等工業(yè)炸藥，通過精確計(jì)算裝藥量、雷管網(wǎng)絡(luò)（如非電導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)均勻破碎。

-爆破后，使用大型挖掘機(jī)（如卡特彼勒330D或類似性能挖掘機(jī)）配合裝載機(jī)（如卡特彼勒966D或類似性能裝載機(jī)）將礦巖裝onto卡車。

-卡車（如斯堪尼亞FH16或類似性能卡車）按編號(hào)分區(qū)域運(yùn)輸至卸載點(diǎn)（如破碎站或儲(chǔ)礦場(chǎng)）。

2.礦體開采：

(1)爆破參數(shù)優(yōu)化：

-根據(jù)礦巖硬度（如普氏硬度系數(shù)f值，范圍通常在6-16）、節(jié)理裂隙發(fā)育情況，確定孔深（一般3-8米）、孔距（1.5-4米）、裝藥密度（0.8-1.5kg/m3）和起爆順序。

-采用多排微差爆破技術(shù)，控制爆破振動(dòng)和沖擊波影響。

(2)鏟裝運(yùn)輸系統(tǒng)：

-建立連續(xù)或半連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)。主運(yùn)輸線通常采用大型礦用卡車（載重20-150噸級(jí)）沿固定路線行駛。

-輔助運(yùn)輸可使用推土機(jī)或小型挖掘機(jī)處理局部礦石。

-制定卡車調(diào)度系統(tǒng)，減少空駛和等待時(shí)間，如采用中央控制系統(tǒng)進(jìn)行路徑規(guī)劃和任務(wù)分配。

(3)階段開采與邊坡管理：

-將礦體劃分為多個(gè)開采階段（臺(tái)階），每個(gè)階段高度（臺(tái)階高度）根據(jù)設(shè)備性能和礦體傾角確定（通常10-30米）。

-嚴(yán)格控制工作幫坡角，根據(jù)巖體力學(xué)性質(zhì)計(jì)算穩(wěn)定坡角（一般土質(zhì)15°-25°，硬巖35°-55°），并設(shè)置安全平臺(tái)和截水溝。

-定期進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，如使用全站儀或GPS進(jìn)行位移測(cè)量。

3.通風(fēng)與排水：

(1)通風(fēng)系統(tǒng)建立：

-在開采區(qū)域設(shè)置主通風(fēng)機(jī)（軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)量可達(dá)數(shù)百萬(wàn)立方米/小時(shí)），形成全風(fēng)壓或半風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，確保新鮮空氣供應(yīng)和污濁空氣排出。

-設(shè)置風(fēng)門、風(fēng)橋等控制設(shè)施，調(diào)節(jié)風(fēng)流方向和風(fēng)量。

-在必要時(shí)，輔以局扇進(jìn)行局部通風(fēng)或風(fēng)流控制。

(2)排水系統(tǒng)構(gòu)建：

-針對(duì)露天礦坑內(nèi)的地下水或雨水，設(shè)計(jì)排水網(wǎng)絡(luò)。包括設(shè)置截水溝、集水井和排水泵站。

-排水泵站應(yīng)具備足夠揚(yáng)程和流量（如Q=500-5000m3/h，H=20-100米），并設(shè)置備用泵，確保連續(xù)排水。

-建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控水位和排水量。

（二）地下采礦工藝

1.軌道運(yùn)輸系統(tǒng)：

(1)開拓方式選擇與建設(shè)：

-平硐開拓：適用于地形較平坦、礦體埋藏較淺的區(qū)域。硐口位置需考慮運(yùn)輸距離和坡度經(jīng)濟(jì)性。

-斜坡道開拓：適用于礦體傾角較大、埋藏較深但地形有起伏的情況。需使用提升機(jī)（卷?yè)P(yáng)機(jī)）或自卸卡車上坡。

-豎井開拓：適用于深部或傾斜大型礦體。包括主井（提升）、副井（進(jìn)風(fēng)、運(yùn)輸材料設(shè)備）和風(fēng)井（通風(fēng)）。井壁需進(jìn)行特殊支護(hù)（如混凝土澆筑+錨桿）。

(2)軌道鋪設(shè)與維護(hù)：

-鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)軌距軌道（如1435mm），根據(jù)運(yùn)量選擇不同型號(hào)鋼軌（如P43,P60）。

-軌道基礎(chǔ)需穩(wěn)固，定期檢查軌距、水平度和扣件緊固情況。

(3)車輛與提升設(shè)備：

-使用礦用電機(jī)車（如比亞迪KTA系列或類似性能）牽引礦車（如C80,JH6系列礦車）進(jìn)行水平運(yùn)輸。

-豎井提升采用箕斗或罐籠，配備強(qiáng)力提升機(jī)（如三一重工QJ系列或類似性能）和復(fù)雜的井架、天輪系統(tǒng)。

2.礦體開采方法：

(1)房柱法（長(zhǎng)壁法）：

-工作面回采：使用液壓支架（如三一重裝ZY系列或類似性能）支護(hù)頂板，同時(shí)使用長(zhǎng)壁采煤機(jī)（或連續(xù)采煤機(jī)）割煤。割下的煤炭通過刮板輸送機(jī)（如SGZ系列）轉(zhuǎn)運(yùn)。

-礦柱布置與回采：在工作面回采后，留設(shè)煤柱或礦柱支撐頂板。待頂板穩(wěn)定后，分步回采這些柱體。柱體尺寸需通過計(jì)算確定，確保穩(wěn)定性。

(2)崩落法：

-頂板處理：根據(jù)礦體圍巖性質(zhì)，選擇自上而下（如分段空?qǐng)龇ǎ┗蜃韵露希ㄈ缬锌仨敯灞缆浞ǎ┑谋缆浞绞?。通過爆破使上盤或部分礦體破裂、垮落。

-采場(chǎng)管理：崩落形成的空間稱為采場(chǎng)或礦房。需定期進(jìn)行拉底（擴(kuò)大采場(chǎng)底部）和維護(hù)工作面。礦石通過溜井或分段運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。

-充填應(yīng)用：為控制地壓和防止采空區(qū)塌陷，常采用廢石或尾礦進(jìn)行充填。充填體需具備一定強(qiáng)度。

(3)分段法/分塊法：

-適用于中厚及厚礦體。將礦體沿走向或傾向劃分為若干分段或分塊。

-每一分段或分塊獨(dú)立回采，通常先進(jìn)行鉆孔、爆破，然后進(jìn)行拉底和運(yùn)輸。

-使用局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行分段通風(fēng)。

3.通風(fēng)與支護(hù)：

(1)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)與風(fēng)量控制：

-建立完善的主、輔通風(fēng)系統(tǒng)，確保各作業(yè)場(chǎng)所風(fēng)速符合標(biāo)準(zhǔn)（如采場(chǎng)>5m/s，運(yùn)輸巷>4m/s）。

-設(shè)置風(fēng)門、風(fēng)橋、調(diào)節(jié)風(fēng)窗等設(shè)施，合理分配風(fēng)量。

-監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛龋ㄒ话阋?lt;1%），必要時(shí)啟動(dòng)局部排風(fēng)或停止作業(yè)。

(2)頂板與巷道支護(hù)：

-錨桿支護(hù)：使用樹脂錨桿、鋼筋錨桿等，配合金屬網(wǎng)或錨索，將頂板巖層錨固在一起，形成整體承重結(jié)構(gòu)。施工時(shí)需確保錨桿角度、長(zhǎng)度和托盤安裝質(zhì)量。

-鋼架支護(hù)：在圍巖破碎或壓力大區(qū)域，使用型鋼（如U型鋼、H型鋼）焊接或螺栓連接成鋼架，并配合錨桿、噴射混凝土共同作用。

-噴射混凝土支護(hù)：使用噴射機(jī)將水泥、砂、石子和速凝劑混合的混凝土高速噴射到圍巖表面，形成光滑、密實(shí)的支護(hù)層，兼具支護(hù)和封閉作用。

-及時(shí)支護(hù)原則：爆破后需盡快進(jìn)行支護(hù)，防止頂板離層或冒頂。

（三）其他采礦工藝

1.水力采礦：

(1)適用條件：主要適用于開采松軟、中硬以下的礦體（如某些煤層、鹽巖、鉀鹽），或用于地下礦山的尾礦清理。

(2)主要設(shè)備與流程：

-鉆探設(shè)備：使用水力鉆機(jī)進(jìn)行勘探或采礦鉆孔。

-水力破碎與開采：利用高壓水槍（水壓可達(dá)30-100MPa）沖擊破碎礦體，或使用高壓水力切割頭切割特定礦層。

-礦漿運(yùn)輸：通過高壓管道（耐壓等級(jí)需達(dá)100MPa以上）將含礦泥漿輸送至地表的選礦廠。管道需進(jìn)行防腐處理。

-選礦處理：由于礦漿粒度較細(xì)，常采用重選（跳汰、旋流器）、磁選或浮選等方法回收有用礦物。

(3)優(yōu)點(diǎn)與局限：

-優(yōu)點(diǎn)：對(duì)地質(zhì)破壞小，可實(shí)現(xiàn)全巷道開采，作業(yè)空間大。

-局限：適用礦種和硬度有限，設(shè)備投資大，對(duì)水資源依賴性強(qiáng)，易引發(fā)地面沉降。

2.露天-地下聯(lián)合開采：

(1)工藝銜接：

-露天開采后期，當(dāng)坑底深度達(dá)到一定規(guī)模（如100-500米），或露天坑底標(biāo)高低于礦體下盤時(shí)，可轉(zhuǎn)為地下開采。

-通常在露天坑底或其周邊布置地下開采的豎井或斜坡道。

(2)協(xié)同優(yōu)勢(shì)：

-露天開采可優(yōu)先處理淺部富礦，降低地下開采成本。

-地下開采可回采露天開采殘留的深部或周邊礦體，提高資源回收率。

-露天坑可作為地下開采的通風(fēng)或排水設(shè)施。

(3)管理挑戰(zhàn)：

-需要協(xié)調(diào)兩種開采方式的計(jì)劃、設(shè)備、人員配置。

-關(guān)注露天開采活動(dòng)對(duì)地下開采區(qū)域圍巖穩(wěn)定性的影響。

三、采礦工藝實(shí)施要點(diǎn)

（一）安全管理

1.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制：

-每項(xiàng)作業(yè)前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)（如使用JSA工作安全分析），評(píng)估潛在危害（如頂板垮落、設(shè)備傾覆、爆炸、中毒窒息），并制定控制措施。

-對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)（如爆破、大型設(shè)備操作）進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)和審批。

2.個(gè)體防護(hù)與作業(yè)環(huán)境：

-強(qiáng)制要求佩戴合格的個(gè)人防護(hù)用品（PPE），如安全帽、防護(hù)眼鏡、防塵口罩、安全鞋、安全帶。

-保持作業(yè)場(chǎng)所整潔，通道暢通，照明充足。

3.應(yīng)急預(yù)案與演練：

-制定針對(duì)火災(zāi)、瓦斯突出、水災(zāi)、設(shè)備事故、人員傷亡等突發(fā)事件的應(yīng)急預(yù)案。

-定期組織應(yīng)急演練，確保人員熟悉疏散路線和自救互救方法。

4.安全監(jiān)控與警示：

-安裝視頻監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)、地壓監(jiān)測(cè)儀、瓦斯傳感器等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時(shí)預(yù)警。

-在危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)置醒目的安全警示標(biāo)志和隔離設(shè)施。

（二）資源回收

1.減少貧化與損失：

-精確圈定礦體邊界，按設(shè)計(jì)開采，避免采動(dòng)影響非目標(biāo)礦體。

-優(yōu)化爆破參數(shù)，控制爆破范圍和破碎程度，減少巖礦混雜。

-嚴(yán)格執(zhí)行采掘工作面驗(yàn)收制度，確保按計(jì)劃開采