采矿工程中的采矿技术与施工安全研究

采矿工程中的采矿技术与施工安全研究

刘飞

云南省宣威市羊场煤矿，云南 宣威 655411

摘要：矿产资源的消费强度以及消费特征取决于一个国家所处的工业化阶段及其社会经济发展水平。随着区块链、物联网、大数据、人工智能等前沿颠覆性技术在采矿工程中的广泛应用，采矿技术正朝向集约化、智能化、高效化的方向发展，传统采矿技术因应用面较窄、采矿效率较低难以满足现代采矿工程发展的需求，呈现出明显的滞后性与局限性。为此，采矿业亟需加大科技创新力度，积极引入现代采矿技术以提升矿石资源开采效率，同时要加大对施工安全的管理，继而扩大采矿工程经济效益、社会效益与生态效益。

关键词：采矿工程；采矿技术；施工安全

1采矿工程现状

1. 专业技术人员是采矿工程稳定发展的“软实力”，对于提升采矿工程施工质量具有重要意义。但是从当前采矿领域来看，专业技术性人员储备量不足，尤其是复合型专业技术人员匮乏，现有人员缺乏创新与安全意识，不能满足现代采矿工程发展的需求。

2. 现代采矿技术应用受限。采矿作业中矿种的变化对于采矿技术提出了新的要求，但当前采矿工程中依然存在现代采矿技术应用不足、设备落后、勘察信息不全面且不精准等问题，导致采矿作业难以达到预期标准，因勘察覆盖面狭窄，甚至会引发较为严重的安全事故。

3. 安全管理不到位。采矿作业具有较高的风险性，稍有不慎便会使采矿施工人员陷入安全风险之中。但当前采矿工程安全管理问题突出，没有营造安全的作业环境，也没有对采矿施工人员进行安全教育，加之风险预警机制不完善，导致难以保障采矿工程的安全性。

2现代采矿技术的发展概述

现代采矿技术的产生与发展引发了矿产资源开采各个环节的深刻变革，有助于实现采矿工程的高产、高效发展，显著提升了采矿工程的安全性与可靠性，加之绿色开采技术的研发与应用，采矿工程中采矿作业对周边生态环境的负面影响也显著降低。综合来看，现代采矿技术是传统采矿技术与现代高新技术的综合体，例如具备自动化控制功能的采矿设备、运用物联网技术的开采监控系统、借助人工智能技术的地下机器人等，既将传统需要人工完成的采矿作业交给更具标准性优势的机械完成，降低人工成本、保护施工人员安全，又可以构建矿产资源的智慧化开采体系，保证矿产资源开采数量、过程、污染等因素可控。

3采矿工程中常见的采矿技术

3.1现代露天开采技术

现代露天开采技术相对于传统露天开采技术最显著的变化即为采矿设备的大型化以及性能的不断改进。其一，穿爆设备。传统露天开采技术中常用的穿爆，即钻孔设备为活塞冲击钻、钢绳冲击钻、潜孔钻，现代露天开采技术中常用的穿爆设备为牙轮钻。相对于传统穿爆设备来说，牙轮钻的轴压与孔径有所增大、钻头设计及钻齿材料也得到了明显的改善，这使牙轮钻具备更高的穿孔效率、更低的矿岩钻孔成本、更优越的使用寿命。其二，采装设备。露天开采技术中常用的采装设备为电铲。现代露天采矿技术采用的电铲在驱动系统、行走动力、前端结构、驱动模块等各个方面都得到了改进，适用于大型露天煤矿开采中。与此同时，在条带式露天煤矿剥离作业中较为常用的大型采装设备为索斗铲。

3.2现代地下开采技术

地下矿产开拓以及开采方法随着采矿技术的发展也发生了较为深刻的变革，并且形成了以竖井、斜井、平调、斜坡道等开拓为基础的开采技术，如空场开采技术、崩落式开采技术、充填开采技术等。从现代地下开采技术的发展演进过程来看，诸如支柱充填、分层崩落等体材消耗量大、效率低的传统采矿技术在地下矿产开采中应用的比重逐渐降低，现代矿山中此类方法甚至已经不再应用，而垂直后退式大直径深孔开采技术、分段空场开采技术、充填与空场联合开采技术则在现代地下矿产开采中获得了广泛的应用。现代地下开采技术中应用的设备主要包括凿岩设备，如液压凿岩机、凿岩台车等；井巷掘进设备，如平巷钻机等；搬运设备，如无轨装运设备、自卸设备等。

3.3现代矿山自动化开采技术

现代矿山自动化开采技术不仅可以应用于采矿中，还可以应用于采矿全过程控制与安全管理中。现代矿山自动化开采技术可以简单归纳为三大类，即单台设备的自动化、过程控制的自动化以及系统自动化。例如基于PLC自动控制技术的单台设备自动化是指将单台设备运行过程中产生的全部数据传输至上位机，上位机根据矿石或岩石类型、开拓环境等向单台设备下达相应的指令，以自动化控制单台设备的启动与停止。当前PLC自动控制技术与变频技术联用，再应用于单台设备中，能够降低设备运行过程中对能源的消耗，并且显著提升控制精度。再如将通信技术等应用于矿山开采运输系统中，能够利用其更为完善的逻辑判断方式、更加精准的算法对运输过程进行跟踪，准确定位运输位置，并且及时动态地下达信息与调度指令，可以提升运输系统整体的运行效率。将现代信息技术应用于现代矿山生产管理中，基于物联网技术对矿山生产中涉及的人、物等要素进行实时监测，可以提升管理质效。

4采矿工程中施工安全管理措施

4.1科学编制施工细则

施工安全管理人员需要按照采矿工程的施工要求及安全生产标准科学编制施工实施细则，认真分析施工过程中存在的安全风险，合理规划施工进度，并严格按照细则开展管理工作。同时，仔细阅读采矿工程施工相关资料，详细记录施工细则的实施情况，反复对比施工计划与实际施工状况，全面了解施工重点、难点及薄弱环节，针对不同的分项工程制定安全施工计划，并实时监督施工人员的行为，致力于为施工人员创设规范、安全的施工环境。

4.2制定有效的安全风险预控措施

采矿工程的采矿施工过程危险性较高，因此，需要与相关专家进行论证，全面识别安全风险，做好预控措施。同时，可以利用事故树分析法，对施工薄弱环节进行改进，继而全面提高采矿施工的安全性。此外，需要根据采矿工程特点，结合实际的施工情况，在事故树编制中，尽量全面地纳入与工程相关的风险源实践，以提高预控效果。

4.3完善施工安全管理制度

完善制度是采矿工程安全生产的基本保障。安全生产制度的制定、执行、反馈应处于良性循环之中，即制度的决策要具有科学性，与采矿工程实际生产情况相契合；制度的执行要有效率，即形成由上至下自觉执行制度的氛围与意识；制度的反馈应形成长效机制，才能不断改进、修缮安全生产制度，保证安全生产“有章可依，违章必究”。

4.4提升施工人员综合素质

采矿工程需要构建一支高素质、高技能、复合型生产队伍。与此同时，采矿工程企业需要建立专项安全生产及管理资金，积极引入现代管理技术与设备。如将现代科技融入到安全事故预处理、安全行为监测等各项安全管理环节中能够显著提高安全管理质效。其一是在安全教育中运用现代科技，以其直观性、便捷性全面展示安全知识，并激励施工人员利用碎片知识广泛学习安全技能；其二是构建视频监控系统，有效监控及约束员工行为。

结束语

随着我国社会各领域对矿产资源需求及消耗量的逐渐增加，采矿工程数量规模也有所扩大。当前采矿工程中常用的现代采矿技术主要为露天开采技术、地下开采技术以及现代矿山自动化开采技术。在采矿工程生产过程中，要充分重视对施工安全的管理，致力于为施工人员营造安全的作业环境。同时要不断完善施工安全管理制度与体系，从源头控制施工风险，扩大采矿工程的经济效益、生态效益以及社会效益。

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作者简介：刘飞，男，1990年2月，云南省曲靖市，采矿助理工程师，煤矿采掘专业方向。