矿山开采技术在安全生产中的作用分析

引言

我国的矿产资源丰富,但人均占有量低。并且开采方式较为粗放,这就使得生态环境的破坏十分严重。矿山企业的生产活动对环境的影响非常大,因此需要进行生态修复。矿山开采区作为一个典型的自然生态系统,其生态系统的脆弱性和不可逆性是不可避免的问题之一。复杂的地质条件、恶劣的作业环境以及管理漏洞，致使坍塌、透水、瓦斯爆炸等事故频发。

一、矿山开采技术概述

1.1 常见矿山开采技术类型

矿山开采技术主要分为露天开采与地下开采两大类。露天开采通过剥离覆盖在矿层上的岩土，使矿层暴露后进行开采，常见技术包括台阶式开采、智能化开采与生态化开采。台阶式开采将矿岩划分成多个台阶，自上而下逐层开采，具有作业空间大、生产效率高的特点；智能化开采依托物联网、大数据与人工智能技术，实现无人钻机钻孔、无人矿卡运输，显著提升开采安全性与精准度；生态化开采则强调环境保护，采用低污染设备与绿色工艺，减少对周边生态的破坏。地下开采适用于埋藏较深或不适合露天开采的矿体，常见方法有空场采矿法、充填采矿法与崩落采矿法。空场采矿法在开采过程中形成的采空区主要依靠矿柱和围岩自身强度维护稳定，适用于矿岩稳固的矿体。充填采矿法通过向采空区填充废石、尾砂等材料，控制地压并防止地表塌陷，常用于深部开采或地表不允许塌陷的矿山，崩落采矿法则是利用崩落围岩处理采空区，实现地压管理，适合开采矿石价值较低、围岩允许崩落的矿体。

1.2 矿山开采技术发展趋势

当前，矿山开采技术正朝着智能化、绿色化、自动化方向快速发展。智能化技术的深度应用成为核心趋势，通过构建数字孪生矿山，将开采设备、地质数据与生产流程集成，实现开采方案的动态优化与风险预警。物联网与 5G 技术的结合，使远程操控与无人化作业覆盖开采全流程，降低人员作业风险。绿色化开采强调资源高效利用与生态保护协同，自动化技术则聚焦于设备的自主决策与协同作业，如智能挖掘机可根据地质条件自动调整挖掘参数，排土场无人运输车队通过路径规划系统实现高效调度。这些趋势推动矿山开采从劳动密集型向技术密集型转变，全面提升行业安全生产与可持续发展能力。

二、矿山安全生产面临的主要挑战

2.1 地质条件复杂

矿山所处地质环境的复杂性是安全生产的首要威胁。我国矿山分布广泛，涵盖高原、山区、平原等多种地形，地层结构复杂多变。西南地区的金属矿山多处于断裂带附近，岩体破碎、节理发育，开采过程中易发生顶板垮落、边坡失稳等事故；华北地区的煤矿常面临高承压含水层威胁，透水事故风险显著增加。地质构造的隐蔽性加剧了开采风险，未探明的断层、溶洞等地质异常体，可能在开采扰动下引发突水、塌方等灾害。因地质条件导致的矿山安全事故，且随着开采深度不断增加，高地应力、岩爆等问题愈发突出，对开采技术与安全防控体系提出更高要求。

2.2 开采环境恶劣

矿山开采环境的特殊性严重威胁人员与设备安全。井下作业环境通常存在高温、高湿、高粉尘等问题，不仅降低作业人员工作效率，还易引发中暑、呼吸道疾病等职业健康问题。同时，开采过程中产生的大量粉尘，若未有效控制，会导致尘肺病等职业病，且高浓度粉尘与瓦斯混合后，存在爆炸风险。地下空间狭窄，通风条件有限，有毒有害气体积聚难以快速排出，一旦浓度超标，将直接威胁人员生命安全。露天矿山虽作业空间开阔，但受极端天气影响显著，暴雨可能引发泥石流、洪水，大风、雷电则可能导致设备损毁、触电事故，进一步加剧安全生产风险。

2.3 人为因素与管理缺陷

管理疏漏和人的因素是发生事故的首要因素。施工人员安全意识不够，违章操作和疲工、松懈作业，如井下爆破作业没有履行好爆破时警戒工作、露天矿的边帮乱采乱挖等不合规情况引发安全事故的发生。企业员工的安全教育培训形同虚设，安全教育流于形式、敷衍了事，无法对危险源进行规避和风险防控，安全防范意识较差。企业部分矿山安全生产管理为逐利增效，减少了安全投入，矿用设备陈旧老化，安全设施不足，安全生产制度不健全，隐患排查治理不到位，风险辨识分级防控不完善。

三、矿山开采技术在安全生产中的作用分析

3.1 降低地质灾害风险

新的采矿方法和技术是防治地灾的基础和关键。在地下开采中，充填采矿能够利用充填的尾砂、废石等地压调控物，抑制地压升高，避免顶板冒落以及地表沉陷。在深部金属矿山开采中，全尾砂胶结充填采矿能有效增强矿区稳定性。露天开采中，基于无人值守在线边坡监测预警系统等数值模拟分析，能够通过实时监测边坡位移的变化规律，及时发出潜在滑坡等灾害预警；精确爆破，减少和控制爆破振动对边坡岩体的作用影响。

3.2 改善作业环境安全

新型采掘装备与工艺进一步优化和提高作业环境。负压抽尘钻机以及干雾抑尘装置等的使用，对粉尘污染进行了一定程度的控制，降低巷道粉尘浓度，能够有效控制尘肺病等职业病的发生。高温高湿的环境可应用矿山制冷技术及高效风机系统对作业场所温度进行控制，将作业现场的温度控制在一定范围内，有效增加一线生产人员的工作效率和舒适度。一些自动化开采装备有效地减少了作业人员和危险环境之间的接触，使作业人员远离炮区、冒顶区域等危险地带，从本质上进一步减少安全事故的发生。

3.3 提升安全管理效率

智能化采掘技术促进安全管理由经验型向精确性转变。物联网技术可以实时监控矿山设备运行及工作环境参数，从设备传感器将各部位的温度、振幅、电流等反映至智能数据中心，并通过人工智能算法预测设备可能出现故障的位置，降低设备故障率 30% 以上。先进适用技术的应急避险设施，包括能够满足失能缺氧人群生命保障功能的避险硐室系统，配套的生命维持设备、通讯设备和空气净化设备，避险硐室可满足避险人员在极端恶劣环境条件下安全避险 72 小时以上的需求。雷达生命探测仪、液压破拆机器人等救援新设备使灾害救援时间大大缩短，救援时间也大大提高，成为矿山安全生产的最后一道防线。

结语

矿山开采技术的创新应用显著降低地质灾害风险、改善作业环境、提升管理效率并增强应急能力，成为保障安全生产的核心力量。技术应用仍存在区域发展不均衡、智能化深度不足等问题。未来需进一步推动技术革新与跨学科融合，完善安全生产技术体系，为矿山行业高质量发展筑牢安全根基。

参考文献

[1] 赵玉超. 矿山开采对地质结构及地质安全的影响分析[J]. 中国金属通报,2023,(12):129-131.

[2]李建华,孙立民.新时代下可持续发展的绿色矿山开采技术分析[J].世界有色金属,2024,(21):124-126.