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中图分类号:TD 文献标识码:A 文章编号:1009-914x(2014)32-01-01
一、工程概况
敦德铁矿矿区位于和静县西北40°方向,行政区划隶属和静县管辖。敦德铁矿矿区由多个矿体组成,主要为4号矿体,矿体总体走向均为北东---南西向,矿区铁矿体在地表可见露头三处,分布于矿区西部及中部,长约53~70m左右,宽8~20m,矿体倾角较陡,属于急倾斜矿体。现普查工作主要针对Fe4号铁矿,并施工了深部勘探工程,故本文主要针对Fe4号铁矿进行开采方法及设备选型的研究。
Fe4号矿体分布于7~10勘探线之间,倾角55°~75°,倾向13~53°之间。Fe4号矿体最大厚度90m,最小3.3m,平均72.3m。矿体围岩主要是灰绿色凝灰岩、硅化凝灰岩、晶屑凝灰岩、安山质凝灰岩,矿体与围岩界线明显,矿体中常见围岩夹层。矿石和围岩硬度较坚硬,断裂构造对矿体和围岩破坏不大。
二、采矿方法的选择
2.1、采矿方法选择的原则
(1)选取的采矿方法必须与矿体的赋存条件相适应,与生产规模相适应;
(2)选取的采矿方法的采准、回采、出矿作业必须与采矿设备机械化、高效化相适应;
(3)选取的采矿方法必须有利于矿石回收和减少废石混入;
(4)选取的采矿方法必须结构简单,采准工作量小,作业安全。
2.2、采矿方法的确定
基于上述原则,根据敦德铁矿矿体赋存条件及产状特点,可行的采矿方法有无底柱分段崩落法、分段空场法。与无底柱分段崩落法相比,分段空场法采准工程量大,回采作业分两步进行,先采矿房,后采矿柱,工序复杂,其中矿柱矿量占阶段矿量30%~40%,回收率低,只有50%~60%,而且矿柱回收在技术上和操作上难度大。
无底柱分段崩落采矿方法是目前国内外大中型坑内矿应用最广泛的一种采矿方法,如梅山铁矿、张家洼铁矿、镜铁山铁矿、程潮铁矿、板石沟铁矿、杏山铁矿、罗河铁矿、北铭河铁矿等都采用这种采矿方法。我国80%的地下矿都采用无底柱分段崩落法。无底柱分段崩落采矿方法具有矿块结构和回采工艺简单,作业安全,可以实现设备机械化、高效化,确保矿山规模实现的优点,缺点是回采进路通风效果差。
敦德铁矿井下开采最终推荐采用无底柱分段崩落采矿方法进行矿石回采。
2.3、采矿方法的构成要素
目前世界坑内采矿业发展趋势是设备大型化、高效化、自动化、结构参数大型化,以提高劳动生产率,并进行加大分段高度和进路间距的生产尝试,效果明显。如梅山铁矿的采场结构参数为15m×20m(分段高×进路间距),程潮铁矿为17.5m×15m,杏山铁矿为15m×20m,眼前山铁矿为18m×20m,弓长岭井下铁矿为15m×20m,镜铁山铁矿为15m×18m。
影响分段高度主要有两个方面,一是凿岩设备有效钻进深度,二是矿体厚度和倾角。在满足凿岩设备要求的前提下,加大分段高度,可以减少采准工程量,提高爆破量,充分发挥采矿设备效率。
敦德铁矿3788m以上矿体倾角陡,厚度大,平均达到72.3m,适于加大分段高度,而引进的进口凿岩台车,钻孔深度可达38m。根据梅山铁矿的生产实践证实,加大无底柱分段高度和进路间距是有利的,15.5m与10m分段高度相比,可减少采准工程量35%。
基于上述,根据敦德铁矿矿体赋存条件,采用无底柱分段崩落采矿方法。当矿体厚度大于20m时,垂直走向布置进路,小于20m时沿走向布置进路。进路联络巷距矿体下盘10m左右,溜井距进路联络巷9m左右。
3788m~3912m之间矿体厚度较大,结合矿体赋存条件,采用垂直矿体走向布置进路方式。矿块构成要素为:分段高度15.5m,进路间距18m,每5~6条进路构成一个矿块,每个矿块布置一条矿石溜井,每两个矿块布置一条岩石溜井,另外,在每个分段矿体下盘脉外8~10m处布置一条脉外联络道,把所有进路、溜井和天井连接起来,作为出矿、通风、设备的联络通道,采区斜坡道亦与每个分段的脉外联络道相通。千吨采准比为3.6m/kt,矿石回收率85%,废石混入率17%。全矿平均地质品位TFe38.50%,Zn平均含量1.21%;围岩夹石品位:TFe平均品位3.88%,Zn平均含量0.32%;采出矿石品位为TFe:32.61%,Zn:1.06%。
对敦德铁矿3788m~3568m水平之间矿体开采,可根据进一步地质勘探情况进行采矿方法参数的优化,对新的地质情况提出更加合理的矿块构成要素。敦
三、回采工作的选择
3.1、凿岩爆破工作
德铁矿3788m水平以上矿体采用无底柱分段崩落法,矿山一期年生产矿石最大300万t,二期年生产矿石500万t。依据采矿结构参数,回采凿岩设备采用阿特拉斯生产Simba1354凿岩台车。该凿岩台车配备COP1838HE凿岩机,钎头直径Φ76mm,钻孔直径Φ78mm,凿岩效率考虑高山矿床开采适当降低为4.5万m/台.a。
在回采进路中炮孔按扇形布置,最小抵抗线1.4~1.6m,孔底距1.5~2.0m,边孔角50°~60°,炮孔排距1.4~1.6m,每米炮孔崩矿量9t。装药爆破采用BQF-100型装药器。回采爆破每天白班班末进行,爆破时要做好警戒,严格按规定时间进行,爆破后要加强工作面的通风,以保证安全生产。
一期(300万t/a)设备:每班所需凿岩米数:3066.7/9×1.1=374.8m/班;每年所需凿岩量:374.8m/班×3×300=33.74万m;所需凿岩机数:33.74/4.5=7.49台,取8台。
二期(500万t/a)设备:每班所需凿岩米数:5111.11/9×1.1=624.7m/班;每年所需凿岩量:624.7m/班×3×300=56.22万m;所需凿岩机数:56.22/4.5=12.5台,取13台。
3.2、出矿工作
为保证一期300万t/a、二期500万t/a矿石规模的实现,本次回采出矿设备采用LH514E电动铲运机(6m3)电动铲运机和LH514柴油铲运机,铲运机台年效率取56万t。LH514柴油铲运机一方面做为回采设备使用,另一方面做为电动铲运机牵引设备使用。
一期需用铲运机台数计算:276万t/a÷56万t/台・a=4.9台,取5台。二期需用铲运机台数计算:460万t/a÷56万t/台・a=8.2台,取9台。
3.3、主要设备
3788m以上矿体一期设备主要回采设备如下:8台Simba1354凿岩台车;5台LH514E电动铲运机;1台LH514柴油铲运机;3台BQF-100装药器,其中1台备用;20台JK58-1No4.5局扇,其中5台备用。
二期设备主要回采设备如下:13台Simba1354凿岩台车;9台LH514E电动铲运机;1台LH514柴油铲运机;3台BQF-100装药器;其中1台备用;32台JK58-1No4.5局扇,其中8台备用。
一、现代铁矿的地下采矿
现代铁矿的经营理念包括: 国内国外;地上地下;高技术,高机械化,高产能;高性能和高可靠性;更多关注最终产品的成本而不是设备价格;自动化系统。过程控制,连续物流;全球范围内与供应商建立合作伙伴美系;性能基与价格构成。现代铁矿的地下采矿逐渐向高机械化,高生产力发展。地下铁矿的开采方法和技术要求:适于厚大矿体的大量采矿法;不留矿柱;高生产率;霹复性作业;机械化自动化。方法:无底柱分段崩蒂法;自然崩落;盘区崩落。
二、铁矿井下开采技术
(一)充填开采技术。
充填采矿法在有色矿山应用得相当普遍,如金川镍矿,凡口铅锌矿,铜陵有色金属公司冬瓜山铜矿和安庆铜矿,大冶有色金属公司的铜绿山铜铁矿,山东的大部分金矿如尹格庄金矿、三山岛金矿、河东金矿等。
充填法开采的特点。1)避免农田损坏和地表建筑物的搬迁。采空区充填后,地表基本不会出现塌陷。2)减少了尾矿库的建设投资和复垦费用。尾矿回填采空区,少排或不排尾矿,尾矿库容鼍减小甚至可以小建。可减少土地使用量。3)矿山环境得到保护。地表不会塌陷,尾矿库占地或污染大为减少。4)资源得以安全和充分地利用。经济合理地开发因大水、地表等条件复杂难以利用的矿产资源,并能大大降低突水淹井的风险,提高开采的安全性。
充填采矿工艺。在充填工艺上,目前传统的自流输送仍然占主导地位。膏体泵送工艺也已逐步推广,如金川的二矿区、云南的会泽铅锌矿等采用了膏体泵送工艺。立式砂仓放出高浓度砂浆也取得了较大的进步,如中国恩菲工程技术有限公司研发的立式砂仓放砂工艺使砂仓放砂浓度达到78%~82%。
充填采矿成本。在充填法矿山,充填采矿的成本主要受水泥耗晕影响较大,在不加水泥或加少量水泥的情况下。其直接成本比无底柱分段崩落法多10元/t左右。在矿石的损失贫化方面,无底柱分段崩落法的贫化率在 15%~25%之间,损失率在 20%~28%之间;而充填法的贫化率均在 5%~12%之间,损失率在 5%~15%之间。在地表处理尾矿的费用上,充填法则无明显的优势,如采用无底柱分段崩落法,则尾矿需全部输送到尾矿库,由于输送距离远,其输送费用一般高于将其输送到充填站的费用;在尾矿库占地费用上则要比充填法所需费用多得多。在排水费用上,如采用崩落法,由于地表塌陷,井下的排水设施需加大,增加了基建投资,同时也带来更大的安全风险,加大了安全方面的投入。在环保方面,充填法较好地保护地表,地表村庄等不需搬迁或较少搬迁,反之如采用崩落法。
(二) 深孔爆破技术。
中深孔爆破技术能够针对不同生产规模的矿山地形地貌,同时能够与其它开采技术和凿岩打孔设备相结合,采用多段微差爆破方式进行开采。这样不但提高了矿山开采的安全生产条件,减少了生产事故的发生,而且改善了作业条件,加大了开采力度,提高了生产效率,缩短了爆破周期,减少爆破飞石的产生,综合效益明显提高。
井下开采中深孔爆破参数:
炮孔直径和炮孔深度。中深孔爆破炮孔直径D主要取决于岩石性质和钻机的类型。工程中深孔钻机的直径通常为80~200mm。通常情况下,当钻机的型号确定以后,其孔径就可以确定了,目前国内常用的中深孔孔径有 45mm、80mm、100mm、150mm 等。然而对于井下铁矿开采,炮孔直径一般选择的比较小,通常在80~100mm。
最小抵抗线。最小抵抗线W 是影响中深孔爆破效果又一重要参数。工程实践表明,炮孔前排抵抗线过大爆破后整个炮区推不出去,后冲现象明显,拉裂厉害,同时会出现大量的底根,大块率高,影响下次爆破作业的进度;相反,抵抗线过小,不仅浪费炸药、加大钻孔作业时间,影响了工程的进度,同时还会产生飞石危害。
炮孔间距和排距。通常说的炮孔间距a 指相同排的中深孔相邻两个炮孔之间的距离。孔距可以按经验公式计算:即a=mW,式中的m为炮孔的密集系数,一般地它的值都大于 1.0,在较大的孔径爆破中 m取3~4或者是更大。炮孔排距b是指相邻两排炮孔之间的距离。排距的确定方法和确定最小抵抗线的原理相似。
(三)光面爆破技术。
光面爆破技术是巷道掘进中另外的一种爆破技术。此方法首先应用在瑞典,并广泛利用在巷道掘进中来控制深度。该爆破技术的显著特征是确保开挖的作业面平整光滑,基本上不破坏周围岩石的稳定性。在巷道掘进中,光面爆破眼通常是最后才会起爆,这样做是能够使岩石彻底的崩落,最大限度的为巷道的成形提供卸载。在进行光面爆破前的预留岩层可以自由的移动,这样就对周围岩石的破坏就大大降低了。光面爆破主要是形成巷道的轮廓,因此我们通常也称其为轮廓爆破或成型爆破。
光面爆破就是在巷道四周岩石上布置炮孔间距比较小且相互平行的炮眼。装药时要严格控制每个炮孔的药量,可以选择不连续装药或者是爆速比较低的炸药,并与其他炮孔一起起爆,从而在岩石四周形成巷道轮廓,也就是巷道掘进中周边孔的作用。光面爆破的爆破机理,学术界有不同的观点,但是大家都比较赞同冲击波和爆炸产生气体共同作用理论。
光面爆破要取得好的爆破效果,需要采取以下措施:采用连续装药,控制药量;炸药选用密度比较小或者是爆炸速度比较低;要合理布置周边孔的数目,不要太密也不要太稀疏;必须与其它炮孔一起起爆,从而获得良好的爆破效果。通过光面爆破,使巷道的轮廓线比较清楚,能符合工程的需要,同时使巷道四周岩石壁比较稳固,不会出现塌方等等。
三、结论
在我国,无论是已建矿山的露天转地下开采,还是新勘探开发矿山,开采深度已逐步向下延伸,地下开采、天转地下开采势在必行。地下开采与露天开采相比有很大的差别,地下开采要比露天开采复杂得多。只有掌握了各类地下开采的技术方法,才能保证生产效率的不断提高。
参考文献
中图分类号:TF521文献标识码: A 文章编号:
一、前言
随着社会经济的不断发展,铁矿工业也得到了很大程度的发展。随着科学技术的进步,铁矿开采技术也得到了进一步的改进和完善。在现在的社会发展的新形势下,铁矿开采技术也越来越现代化,采矿工艺也越来越具有中国的发展特色。随着社会及经济的发展,我国在资源上也有着越来越高的需求,所以,在新形势下我们更要注意铁矿开采技术的改进工作。
二、新形势下铁矿开采工艺的发展现状及其背景
1.采矿工艺的方法
开发铁矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术以提高工作面单产和生产集中化为核心,以提高效率和经济效益为目标,研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采矿装备和工艺,简单、高效、可靠的生产系统和开采布置,生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术,发展各种矿井条件下的采矿机械化,进步改进工艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围,提高采矿过程中机械化的程度和水平。
2.新形势下采矿技术的发展现状和背景
铁矿资源是极其宝贵的不可再生资源,资源的丢失是最大的浪费。但是,综合目前我国的铁矿情况来看,国有大型铁矿在生产能力的设计和服务年限的选择上都有很大不同,与实际开采过程及开采阶段之间存在着很大差异。这种状况主要是由以下原因造成的,第一,生产规模在社会发展和社会需求以及资源量不断变化的过程中也在发生不断变化。第二,地质条件在开采的过程中也会发生变化。第三,采矿工艺的不断改进以及采矿技术的不断发展。第四,铁矿资源回收率在技术不断改进的过程中发生了变化。大多数铁矿在经过技术改造、采用先进的采矿工艺和采矿技术后,提高了矿井生产能力,缩短了矿井服务年限。
三、新形势下的铁矿开采中的采矿技术分析
铁矿企业可持续发展与科学发展的基础是采矿方法与采矿工艺的改善与进步。采矿工艺的发展是铁矿开采各环节发生变革与发展的基础和前提条件。总体上来讲,现代采矿工艺发展的基本方向和基本理念是高产、高效、高安全性和高可靠性。实现现代铁矿企业科学发展和可持续发展的途径是通过采矿技术与现代高新技术的结合,在强化各种开发力强、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采矿设备和生产监控系统的设备与技术基础上,对采矿的工艺进行不断地完善和改进。发展现代化的采矿工艺,必须要坚持多层次和多样化的基本方向,建立符合中国国情的具有中国特色的采矿工艺理论。
1.优化开采布置
伴随着科技的不断进步,为了适应时代的发展,在铁矿开采中采用新技术可以提高生产效率节省资源,因此铁矿开采也在不断的更新和优化开采技术,进而使得开采水平得到有效提高。通过对现有的采铁技术和开采布置进行改进和完善,可以提高生产效益,在最大限度上实现开采效益,要加大对开采巷道布置、铁矿的地质条件以及技术评价体系的专家系统的研究,这样才能从根本实现他们之间最合理优化的匹配,进而实现在最大程度上获得开采效益。可以通过这样的方法来实现:第一,不断优化开拓部署和巷道布置系统,不断对采取和工作面的参数进行优化;第二,对集中准备和回采的关键核心技术加大研究力度,降低岩巷的掘进率,尽量增多回采的开采量,进而使得毛石的含量在最大程度上减少;第三,尽量对毛石在井下直接处理,这样在很大程度上可以降低能耗、减少污染并能实现对环境的保护,可以使得生产系统得到优化,同时还为高产高效集中开采提供了保证,因此对该方面应该引起足够的重视。
2.研发新设备
想要使得采矿技术得到发展,新型设备是不可缺少的条件,生产工具作为很重要的生产要素,会直接影响生产率,如果生产工具得不到保证,就谈不上实现生产效率的最大化,而且还会造成一些不必要的损失和浪费。所以在铁矿开采中要加强对这些方面的研究:第一,在深矿井中开采对热害进行治理的设备和技术;第二,深矿井监测监控技术以及冲击地压防治技术;第三,要研究实现矿井高产高效相配套的设备和技术;第四,在深矿井开采之后需要采取一定的维护措施,因此就需要相应的维护设备。而新型设备具有更高的安全性和可靠性,而且适用性也比较强,尽量采用新型设备,实现安全高效生产。在国外,铁矿开采工艺中机械化程度高,巷道断面大,岩巷掘进普遍采用凿岩台车,凿岩速度快,安全性高。而我国目前的铁矿采矿中,机械化程度相对较低,巷道断面小,岩巷掘进通常采用手扶风动气腿式凿岩机,工效低,速度慢。机械化程度上的差异在很大程度上影响了我国铁矿开采的发展,这两者之间的矛盾很难得到解决,所以对优化开采方法,推广凿岩机、喷浆手等大型机械设备的应用等问题要加强研究。我国在大型采矿机械设备的研发生产上和国际上的相比依然存在一定的差距,我国大多数厂家生产的液压凿岩机稳定性指标均在500m左右(不拆机检修),而世界先进水平的瑞典产品则规定为6000 m。国内只有中国地质大学生产的DZYG38B型液压凿岩机样机的工业性试验才达到这一世界水平的指标。国内液压凿岩机与国际先进水平尚存在很大差距,引进机型现在尚未完全国产化,其关键零部件仍依赖进口。因此,必须不断加大设备的研究力度,提高设备的先进性,增强我国在大型采矿机械设备上的国际竞争力。
3.建立“采矿自动化“系统
目前,国内铁矿山行业采矿自动化系统的建立已是大势所趋,矿山通过采矿自动化系统的建立得以实现资源消耗最低、产量最大化、提高工作和生产效率、加强采矿管理等目标,同时通过采矿自动化系统与选矿自动化、办公自动化、管理自动化等系统的连接,大力提高矿山企业的核心竞争力。
4.优化巷道布置,减少毛石排放的开采技术
现有的铁矿开采方法的布置需要有新的改变,主要是为了实现采矿效益的最大化,研究开发铁矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统,保证采矿方法、开采布置等互相适应。推广毛石充填、嗣后一次充填等采矿方法,毛石不需要运出地面,简化生产系统,同时实现采掘与充填同步发展,这样就能大大提高生产效率。重点研究高产高效矿井,开拓部署与巷道布置的系统优化,减化巷道布置,完善采区的工作参数,研究集中开拓,挖掘集中准备、集中回采的关键技术,降低采掘比;研究毛石在井下直接处理、作为充填材料的技术,这毕竟是一项减少污染的有效措施,还是减化生产系统的关键,能提高铁矿的集中化生产水平,提高开采效益。
四、开采方法上应注意的因素
采矿方法的选择要科学,首先,铁矿开采过程中,必须坚持安全、经济、回采率高的原则。在采矿方法的选择上也要严格遵守以上原则,大力提高铁矿的回采率,根据不同地质条件选择适合的采矿方法,要因地制宜,减少资源浪费和人工浪费,加强环保。
五、结语
目前,在我国的资源供应问题上,铁矿开采有着非常重要的作用。为了满足国民经济发展的需要,在铁矿资源的开发上也会有很大的发展。因此,我们要采取一些新型的采矿工艺,利用先进和科学的采铁技术,确保铁矿开采的安全和高效,并且实现我国的可持续发展的道路。
参考文献:
[1]李富欣 新形势下铁矿开采中的采矿技术分析[J]科技传播 2011(11)
0 引言
承德某铁矿原来以开采小矿脉居多,大部分采用平底结构浅孔留矿法。目前该矿深部探明倾斜厚矿体,采用留矿方式回采厚矿体开采时,出矿能力小,效率低。对于本矿山赋存于中等稳固以上围岩之中的倾斜厚矿体,常用的采矿方法有分段凿岩分段出矿和分段凿岩阶段矿房法,上述方法传统上多采用底部漏斗结构出矿;但随着近年无轨设备应用的普及,如何改良底部结构以利于铲运机出矿成为该矿思考的问题。
1 承德某铁矿采矿方法改良需求的原因
1.1 承德某铁矿矿体赋存状态
承德某铁矿矿体赋存于太古界双山子群茨榆山组角闪斜长片麻岩中,矿石主要成分以磁铁矿、石英为主,含少量长石及角闪石、黑云母、绿泥石等。矿石呈细-中粒粒状变晶结构,条纹状或细条带状构造。矿石矿物成分主要为磁铁矿,少量褐铁矿和假象赤铁矿;脉石矿物以石英为主,少量的斜长石、绿泥石、角闪石、黑云母等。矿区内磁铁石英岩矿体围岩均为角闪斜长片麻岩。矿体与围岩界限清晰,开采时易于分离。矿体产状:倾向NW,倾角80°~84°,厚度10m~25m。
1.2 采矿方法现状
由于矿山浅部以小矿脉开采居多,以前采用平底结构浅孔留矿法。多年来,技术人员接触的也是这种方法。留矿法要求必须留矿石于矿房内,以供作业人员凿岩爆破,一般采用浅孔落矿。留矿法矿块有效出矿时间受到限制。很明显在厚矿体开采时,这种方法的凿岩和出矿效率低下,出矿能力小。目前,矿山考虑赋存矿体的优越条件,力求扩大生产能力,但扩能的主要问题是如何让工人和技术人员从传统的浅孔留矿工艺转化为分段凿岩阶段矿房法工艺。矿山从提高出矿的效率出发,研究将浅孔改为中深孔,同时保留以往的平底出矿方式。
根据矿山实际情况和矿体赋存特征,本次向矿方推荐采用分段凿岩阶段矿房法,将该方法的底部结构进行改良,以适应无轨设备的应用。
2 分段凿岩阶段矿房法
2.1 传统典型的采矿方式
分段凿岩阶段矿房法是将矿块划分成矿房和矿柱。本方法适用于矿石和围岩均稳固的急倾斜厚矿体,矿体的几何形状较规整,以防引起很大的矿石损失和贫化。目前阶段高度多为50~60m,沿走向布置为20~50m,宽为矿体的水平厚度;垂直走向布置的矿房宽度为10~25m,长度为矿体的厚度,间柱宽度10~15m,顶柱厚度为6~8m。底柱高度:当用漏斗直接出矿时,一般为5~8m;用电耙漏斗结构出矿时,为8~13m。
2.2 平底结构的采矿方式
本次研究方案是在传统矿块结构布置上,对底部结构进行变更和改进,其目的是适应于铲运机出矿。将传统的底部漏斗结构改成平底结构;矿块底部不形成漏斗而形成平底堑沟,铲运机可直接出矿。
2.2.1 矿块布置
倾斜中厚矿体(4~10m)开采时,矿块沿走向布置;厚矿体(10~25m)开采时,矿块垂直走向布置。
2.2.2 构成要素
阶段矿房法的矿块结构要素取决于矿岩的稳固性,地压大小和使用设备性能。阶段高度为45m,沿走向布置长为50m,宽为矿体的水平厚度,间柱宽度8m,顶柱厚度为5m。
2.2.3 采准切割
(1)采切布置方式(图1 矿房沿走向布置的分段凿岩阶段矿房法)。
矿块为垂直深孔落矿方式,阶段运输巷布置于脉外,靠近矿体下盘掘进运输平巷,每隔一定间距布置装矿进路,位于矿体中央位置每隔一定垂直距离布置分段凿岩巷道。同时,底部掘进切割巷道,以便形成“V”型受矿堑沟;矿房中央布置切割天井,以形成切割槽。
(2)采准工作。采准工作主要包括下盘运输平巷、装矿进路、分段凿岩巷道、人行通风天井。
1)下盘运输平巷。下盘运输平巷是无轨铲运机出矿的主要通道,根据2m3型号铲运机的基本外形尺寸,设计此平巷的断面3.5×3.2m;同时,为保证铲运机有充足的装矿空间,该平巷距矿体下边界保持8m的距离。
2)装矿进路。装矿进路与下盘运输平巷斜交,交角50~55°,进路间距10~12m,曲率半径6~8m左右。
3)分段凿岩巷道。分段凿岩巷道布置在各分段水平的矿体中央位置,断面尺寸2.8m×2.8m。
4)人行通风天井。人行通风天井沿矿体倾向布置在矿房两侧的间柱内,连通中段的回风联络道及回风主巷,供人员设备通行,构成完整的回风系统,断面尺寸2.0m×2.0m。
(3)切割工作。矿块沿走向布置时,切割工程包括切割槽及“V”型受矿堑沟的形成。先在矿房中央位置掘进切割天井,在每个分段水平掘进切槽平巷,于切割天井下侧先开切槽平巷,由切槽平巷围绕切割天井开环形进路。
矿块垂直走向布置时,采切方式类似,切割天井位于矿体上盘边界。由于矿体太宽,底部无法形成堑沟而形成平底结构。
2.2.4 回采
(1)回采顺序。阶段矿房法是逐个阶段下向回采,沿走向均衡推进。先采矿房,后采矿柱。
(2)深孔凿岩与爆破。国内大多使用YGZ90型凿岩设备,钻孔110~130mm,使用中深孔爆破。
(3)通风。矿房回采时,应保证分段凿岩巷道与装矿横巷内风流畅通。新鲜风流由中段运输巷道、装矿进路及矿房一侧的人行通风天井进入空区及分段凿岩巷道内,清洗采场后,污风经矿房另一侧的人行通风天井到达中段回风巷。每次爆破后至少通风40min后,人员方可进行作业。
(4)出矿。崩落的矿石借助自重落入采场底部“V”型受矿堑沟,铲运机在装矿进路内出矿。
2.3 采矿方法的安全技术对策措施
矿体开采厚度8m、矿块垂直走向布置时(图2 矿房垂直走向布置的分段凿岩阶段矿房法),底部形成平底结构,矿房划分3个10m高小分段崩矿,下部分段可适当滞后上部分段,以掩护铲运机装矿。当回采宽度>5m后,崩落矿石上方空区大,将部分矿石暂留在底部以形成至少5m的垫层, 铲运机在下部分段和垫层的掩护下作业。当下部分段退采完毕时,矿石放空约1/2,此后需暂留矿石在空场内,铲运机在下盘进路于矿房交界处铲运矿石。
在矿石回采后期,由于工人和司机不能暴露于空场下作业,为可保证驾驶员的安全和矿石的回收率,暂留矿房底部的矿石需要借助遥控铲运机进入采场作业。目前,国内不少矿山已经成功应用遥控铲运机在空场下作业,矿山可参考丰山铜矿和板庙子金英金矿的遥控铲运机采购和应用情况。
3 结论
本次采矿方法的改进工艺位于底部结构,改进方式是依据以往矿山技术人员接触的平底留矿方式和铲运机出矿的技术水平,对爆破方式进行改进,将爆破方式由浅孔改为中深孔。故,改良后的分段凿岩阶段矿房法为中深孔落矿和平底结构出矿,企业只需新购置YGZ90型凿岩机和遥控铲运机,采用改良后的方法可提高凿岩和出矿的效率,降低工人劳动强度,也为矿山今后扩大生产能力提供支撑。
参考文献:
[1]采矿设计手册编辑部. 采矿设计手册(矿床开采卷)[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1987.
[2]王青.采矿学(第二版)[M].北京:冶金工业出版社,1995.
[3]王运敏.现代采矿手册[M].北京:冶金工业出版社,2012.
[4]涂建平.矿山采矿实用技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2010.
中图分类号: TD43 文献标识码: A
1.工程概述
1.1概况
河南省卢氏县北方矿业有限公司清南铁矿是一个年采选60万吨的中小型矿山,自1980年建成投产至今已有34年历史,采矿方法主要为浅孔留矿法,一期工程850m至635m高度5个中段已经采空,目前进入二期工程,设计高度为588m至388m中段,矿山开拓方式为矿体两翼布置717主斜井和719盲竖井。
1.2 矿体特征
清南铁矿床是酸性岩浆岩与碳酸盐岩接触形成的多种金属矿床,以铁为主,次为共生硫铁矿体,赋存在接触带内。据矿体在岩体的位置分为北矿带、南矿带和西矿带,还有斑岩铜矿带。
产于接触带上的矿体,严格受接触带的构造形态和产状控制。南、北、西三面围绕斑岩体分布,沿走向和倾向均呈舒缓波状。+600标高之上倾向岩体中心,倾角70~80°。+600标高之下近于直立,总体形态呈一喇叭状。
由于后期断层破坏,上述三个矿带并不连续。南矿带最长达1250m,北矿带居次,西矿带最短仅600余m,倾向沿深略小于走向,一般700~800m。
矿体在各矿带之中呈似层状或大的连续透镜体,一般由一个主矿体和1~2个次矿体组成。主矿体长620~930m,次矿体长200~300m,二者之间稍有间断,局部尚有重叠。
矿体总体走向290°~110°,倾向20°,倾角60~90°,根据矿体空间产出位置,共圈出7个铁矿体,其中,Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ号矿体均为褐铁矿体,主要分布在650m以上,Ⅱ号、Ⅵ号矿体为磁铁矿体,主要分布 650m~200m标高范围内。
矿体基本特征一览表 表一
矿体编号 矿石类型 矿体形态 延伸长度(m) 延伸宽度(m) 矿体
结构 赋存标高(m) 矿体厚度(m) 平均品位(%)
Ⅰ 褐铁矿石 不规则透镜状 180 0~180 1~2层 810~600 1.80~12.77 41.20
Ⅱ 磁铁矿石 透镜状 100 120~250 单层 690~555 3.85 27.90
Ⅲ 褐铁矿石 似层状 140 0~160 1~2层 820~640 1.23~6.10 38.69
Ⅳ 透镜状 70 0~80 单层 710~580 3.20~9.35 33.94
Ⅴ 似层状 100 0~250 1~2层 800~530 1.88~11.53 31.48
Ⅵ 磁铁矿石 似层状 480 120~500 多层 700~200 1.40~11.62 38.99
Ⅶ 褐铁矿石 似层状 400 20~420 多层 842~400 1.21~12.98 37.74
1.3矿床开采技术条件
水文地质条件,本区属侵蚀地形,矿区四周高,中间低,相对高差200~400m,坡度大,极利于大气降水排泄,区内水文地质条件属简单类型。但随着采矿逐步加深,低于地表水位线时坑道排水量有所增大;工程地质,矿带的围岩不同,顶板为钾长花岗斑岩,底板为白云岩,在+400~+700标高的52线与1~3线间,有两条顶板破碎带,厚2.7~7.0m,呈斜列式排列,工程地质条件较差,白云岩在矿层底板,在接触带附近岩石受构造影响,较破碎,抗压强度443 ~703kg/cm2,局部地段矿层底板为花岗斑岩,浅部不稳定;环境地质,区内多年来未发生过明显的有感地震,矿区所在地区为地震烈度VI度区。
2、目前采矿方法存在的主要问题
随着采矿深度的下降,矿床地质极其复杂,矿体不规则、连续性差,出现分支复合现象较多,工程布置难度大,安全系数降低,且浅孔留矿法的底柱、间柱、顶柱(简称“三柱”)留取后,因围岩破碎,后期几乎无法回收“三柱”,回采率仅仅达到67%,造成巨大浪费,缩短了矿山服务年限。
3、采矿方法选择
矿山二期工程设计服务年限17年,二期工程控制的矿体仍然是复杂多变,急倾斜、薄矿体,矿岩接触带不稳固。经2012年补充深部勘探至—800米,深部尚有较大远景储量。
针对清南矿的矿岩条件,因矿体形态不规整,且规模较小,不适宜崩落法采矿,且崩落法贫化损失较高,充填采矿法适合本矿山,其贫化损失指标低,但采矿成本较高,对于深部平均工业品位在25%的清南铁矿,应用充填法采矿显然经济上不合理。
类比国内外同类矿山,经过充分论证,继续选择浅孔留矿法,同时调整浅孔留矿法工程布置方式,在矿体下盘布置出矿进路,每8米布置一条,当矿体厚度大于15米时,在矿块上、下盘同时布置出矿进路,采场底部不留底柱,采场两端人行井布置矿体下盘脉外,间柱变更为连续性点柱(矿柱)留设,点柱间隔5m,规格4×4㎡。
3.1回采顺序
中段回采顺序自上而下,即588m到388米,采场内回采自下而上,保持阶梯状后退回采,或保持拱形状从中间向两端回采,局部矿体出现厚大时,垂直矿体走向留台阶式回采。
3.2矿块结构参数
矿块沿走向布置,中段高度50m,矿块长度40—50m,矿块宽度为矿体厚度,矿块沿脉巷作为回采切割巷,巷道断面为2.5×2.6㎡,因为矿床地质复杂,矿块长度不宜过长,每个采场下盘布置4—6条出矿进路,长度5.5—7m之间。人行通风天井布置采场两端下盘脉外,天井内每6m布置一条垂直于矿体走向的联络道,天井与联络道衔接处施工转身平台,联道与采场成丁字形连接。
3.3凿岩爆破
在进路与沿脉切割巷交汇处,用YT28钻直接上挑凿岩,孔径40mm,垂直或平巷布孔,孔间距0.5-0.8m,孔深1.8—2.2m,导爆管雷管(秒管)起化炸药爆破,当布孔较多时,用微差爆破,大块率控制在5%以内。
3.4出矿
用Z30装岩机在进路眉线口装矿车,牵引车将装好的矿车运至井底车场,提升出井,采场回采结束,各条进路眉线口要均衡、大规模连续放矿,防止围岩冒落贫化加剧,出矿至截止品位,放矿结束。
3.5采场通风
新鲜风流由717地面斜井口进入中段石门,通过运输平巷进入出矿进路,再进入采场,通过人行通风天井,将污风排至上中段通风井,最后由744主风机抽出地表,各装矿进路无粉尘和炮烟现象,通风效果良好。
3.6主要经济技术指标
主要经济技术指标 表二
采场生产能力(t/d) 采矿工效(t/班) 回采率(%) 采矿损失率(%) 矿石贫化率(%) 炸药消耗(kg/t) 采切比(m/kt)
100-150 80-100 88.5 8-15 9-11 0.4 10-15
4、结论
4.1将传统浅孔留矿法变更为进路式无底部结构浅孔留矿法,达到减少矿柱压矿的损失,回采率提高21.5%,延长了矿山服务年限,经济意义显著。
4.2采场不设底柱,不存在卡漏斗现象,也不出现高悬空现象,减少了二次解炮过程,大大提高了出矿人员的安全系数。
4.3出矿效率提高,后期放矿速度加快,大幅度提高采场出矿能力。
4.4该采矿方法的应用,中段工程密度增加,采准工程量有所上升,但是利远远大于弊,在同类矿山具有推广价值。
参考文献:
一、充填采矿法应用现状
笔者是一名安全评价工作者,主要从事非煤矿山的安全评价工作,因此,从评价角度分析一下充填采矿法在非煤矿山中的应用现状与前景。
我国矿山充填采矿有着悠久的历史,仅以1949年以来半个世纪的充填采矿技术的发展情况就可以说明这一点,但我国2000年前应用充填采矿方法的矿山主要为大型矿山,受资源条件限制,大型的、便于开采的矿物资源开采的程度较大,因此,余下不少开采技术条件较差、开采成本高的矿产资源未开采,为多大水矿山。我国金属矿山大水矿床的地下开采现状见表1。
从上表中可知,我国部分大水矿床多采用充填采矿法进行开采矿床,以保证地下开采安全,而使用崩落及空场法的安全性较差,必须采取充填法回采矿石,才能确保安全。
近些年,由于矿产品价格节节高升,加之国家政策调整,许多小型矿山进行资源整合,并由有实力的企业进行开采,因此,开采成本相对较高的充填采矿法也逐渐多了起来。目前,笔者接触的应用充填法开采的矿床主要为地表有湖泊、江河、常年性河流(无法改道)、村庄、公路、风景区等需要保护对象以及深井矿山(矿山地压突出)。目前,采用充填采矿法进行回采的矿种由原来的金矿、钼矿扩展到目前的铜矿、铁矿、铜锌矿等。
虽然充填采矿法在常规条件下存在工艺复杂、效率较低和成本偏高等缺点,但是,如果因地制宜,方案选择合理,实际应用得当,科学管理水平较高,人员素质较好,尤其是目前我国实行“安全生产,预防为主,综合治理”的安全生产方针的条件下,充填采矿法也将得到广泛应用。
充填材料分为干式、水砂及胶结充填材料三种。目前,应用最多的充填方法为全尾砂胶结充填,该方法不仅成本低,充填料来源可靠,且充填工艺成熟,为近些年来非煤矿山首选的充填采矿法。笔者接触的近年来采用充填法的矿山有辽宁金凤黄金矿业公司、丹东万宝源钼矿、山西峨口铁矿、营口五矿(铁矿)、西鞍山铁矿、思山岭铁矿等,大多数为全尾砂胶结充填,在地表设充填站,充填料来源为选矿厂产出的尾砂,经与水泥配比后,输入井下进行充填。
影响充填效果的主要因素之一就是充填体强度,目前,在我国实际生产矿山中,用灰量较高,灰砂比多为 1:8~1:10。在国外可见水泥含量低的尾砂胶结充填,灰砂比达1:20~1:30。充填体强度与水泥、砂和水的配比以及养护时间密切相关。胶结充填的浓度对充填体积强度影响较大,浓度较低时,产生严重水泥离析,使充分填体强度大为下降。充填浓度超过68~70%时,水泥离析基本消失。而笔者接触的矿山采用充填法明的充填料浓度在65%以上,多数采用是70%,充填工艺的成熟技术使高浓度的充填料成本大大降低,同时也保证了充填效果。
采场浇底、接顶,其充填砂浆灰砂比为1:4,充填体强度可达到3~4MPa;若回采的矿房,其充填砂浆灰砂比为1:10,充填体强度可达到2MPa;若回采的矿柱,其充填砂浆灰砂比为1:40,充填体强度可达到1MPa左右。
此外,充填体接顶问题也是充填效果的主要因素,目前,在实际生产过程中,采用二次或多次接顶,以保证充填效果。
充填倍线是明确充填系统是否经济合理的主要因素,充填倍线N<5~8,尾矿及细砂胶结充填自流输送,能够保证高浓度充填料自流要求,目前,大多数矿山的充填倍线能够保证在5~8之间,但一些大型矿山,由于其开采系统复杂,造成其最大充填倍线大于10以上,必须设置加压泵进行增压,增加了充填的成本。因此,对于大型的复杂矿山,应合理的设计充填工艺,确定最合理的充填倍线。
在矿山生产中,充填管道的选择依赖于矿山采用的充填材料、管路的压力、料浆对管道的磨损情况、充填能力、系统服务年限等因素,同时管道的额定强度必须在系统提供的最大静压头之内。目前矿山充填管选矿用树脂管聚氯乙稀管和普通无缝钢管两类,以达到节省矿山的基建费用、延长系统使用寿命的目的。
二、充填采矿法的发展前景
【分类号】:TF762.3
1引言
我国大中型金属矿山大多建于上世纪50~60年代。经过几十年的开采,目前,80%的铁矿将进入中晚期开采阶段,面临闭坑压力问题。针对矿山发展状况,如何充分利用矿山现有的露天生产系统和设备在露天转地下开采工作完成之前最大限度地回收挂帮矿资源,具有经济效益和社会效益,且挂帮矿体不回收将造成矿产资源的损失。因此挂帮矿体回采是采矿业必须正视解决的问题。
2挂帮矿介绍
2.1挂帮矿体的特征
挂帮矿体是指露天底以上,露天境界内开采矿体在境界外延伸的部分矿体。露天开采的矿山一般均存在挂帮矿体,根据其赋存部位分为端部和上、下盘挂帮矿体3种。根据国内露天转井下开采矿山的设计、施工和生产实践,挂帮矿体具有如下特征:
①挂帮矿体的多样性。由于矿体赋存条件和露天开采境界的不同,使挂帮矿体具有多样性,有的只有端部挂帮矿体,如新疆八一钢铁集团的蒙库和山西香玉铁矿等;海南铁矿只有上盘挂帮矿体;鞍钢眼前山铁矿露天采场两端和上、下盘均有挂帮矿体。
②挂帮矿体矿量不等。不同露天开采的矿山挂帮矿量的多少是不同的:蒙库铁矿2355万t、眼前山铁矿达6332万t、首钢杏山铁矿则只有400万t左右。
③挂帮矿体开采过渡期的差异。挂帮矿体的开采时间,受其赋存状况、开采方案、采矿方法及开采规模所决定,一般3~5年,多则8~10年。通钢上青铁矿为4年、眼前山铁矿则为8年。
④挂帮矿体分层矿量的递增性。露天境界外的挂帮矿体分层矿量一般是从上向下逐段递增,因为挂帮矿体呈阶梯形,从上向下各开采分层的矿体长度是逐渐加大,矿量随之递增,致使各分层的生产能力也在递增。
2.2挂帮矿主要采矿方法介绍
选择适合挂帮矿体赋存和开采技术条件的开采方法,必须考虑:1)采矿强度高,以确保挂帮矿体开采年下降速度;2)选取的采矿方法要适应采矿设备机械化和高效化的要求,确保挂帮矿体开采规模的实现;3)选择的采矿方法要利于提前采准、出矿;4)作业安全。
挂帮矿开采方法根据矿体赋存条件和与其他工程的结合程度等因素的不同,主要分为3类:
①外扩境界露天开采:外扩境界露天开采是根据境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则,圈定边帮外扩境界后在现有开采系统基础上进行扩帮开采设计,以采出外扩境界内的挂帮矿。如国内的马钢凹山采场、齐大山铁矿等,国外的乌克兰的克里沃洛格矿、加拿大艾兰铜矿、美国卡斯尔山金矿均采用这种开采方法。外扩境界露天开采方法具有露天开采的优点,生产连续性好,可充分利用原露天采场生产设备及运输系统,一般不影响露天采场正常生产,可充分回收挂帮矿,并且周期短、费用低,经济效益较好。但由于此法是在永久边坡上进行的,在开采过程中需注意边坡稳定和开采安全的问题。
②地下开采: 挂帮矿地下开采是完全采用井下开采的方式对挂帮矿进行开采和运出,通常适用于开采缓倾角、向露采边坡内延伸较大的挂帮矿,或者挂帮矿体邻近处有可利用的地下开采系统。如国内的大冶铁矿的铁门坎矿体,国外的乌克兰奥尔忠尼矿挂帮矿均采用这种开采方式。地下开采方法将挂帮矿视为深埋地下的矿石,在采出其他地下矿石的过程中顺便将其采出,既减少了井巷开拓量,又可避免露天开采的诸多问题,是一种安全易行的方法。但对临近边坡部分的挂帮矿,在开采中要特别注意安全。地下开采一般相对周期较长且费用较高。
③露天和地下联合开采:露天和地下联合开采是利用露天或地下已形成的工程系统,采用地下系统对挂帮矿进行开采,露天系统运出的开采方式;或运用露天开采将挂帮矿采出,用地下运输系统将矿石运出。马钢南山矿业公司凹山采场北帮回采露天境界外的挂帮矿就是采用地下采出露天运出的联合开采方法。露天和地下联合开采综合了前2种开采方法的优点,充分利用现有露天工程,发挥了地采的优点,避免了外扩境界露天开采的边坡稳定和开采安全问题,但因为它需要开拓地下巷道,初期基建时间长,投资大,经济效益较差,并且巷道开挖会引起应力的重新分布,安全问题须特别注意。
3我国矿山挂帮矿开采现状
中国露天开采的铁矿石产量占国内总量的87%~90%。但露天矿随着开采深度的增加,剥采比超过经济极限值,经济效益明显下降。由露天开采转入地下开采的矿山将越来越多,如:南京凤凰山铁矿、江苏冶山铁矿、铜官山铜矿、湖北余华寺铁矿、大广山铁矿、莱芜矿山公司赵庄矿区等。总结和进一步研究、解决露天转地下开采的规律和存在的问题,是采矿业的当务之急。我国在这方面起步较晚,技术还不是很成熟,在由露天矿向地下开采过渡中要解决一系列复杂的问题如:合露天坑盆底的顶柱与缓冲垫层问题;选择理地确定露天开采极限深度;露天转入地下开采期间的产量衔接;最优的开拓系统与地下采矿方法;露天边坡管理与残柱回采;坑内通风与防排水;露天生产与地下开采同时作业的安全问题等。
4挂帮矿开采中需要考虑的问题
(1)边坡的稳定性
边坡挂帮矿采动后,按照区域的不同边坡有可能出现两种情况;一种是矿石强度较好,边坡没有变化。另一种是矿体内部如果存在节理裂隙发育、断层等结构,随着下部矿体的开采导致边坡失稳,可能造成滑坡。
(2)矿体赋存条件复杂
矿体的赋存条件比较复杂,受采矿工艺、施工人员的素质等因素的制约,使采矿技术工作难度增加,造成开采工艺的复杂化。
(3)围岩的稳定性
在掘进、回采过程中,要考虑围岩的稳定性,防止发生冒顶、片帮以及顶板垮冒。对不稳定区域采取支护措施,避免意外事故的发生。
(4)合理地确定露天开采极限深度
由于地下开采资金投入较大,而露天开采的后期矿量减少,剥岩量较大,需找到两者平衡点,来确定合理的露天开采深度。
(5)露天生产与地下开采同时作业的安全问题
若地下、露天同时开采,要考虑露天开采的爆破会对地下的顶板、围岩等产生安全影响。特别要避开地下的采空区,避免发生塌陷事故。
5采取的安全措施
(1)沿脉运输巷道布置在稳定区。受露天开采穿孔爆破的影响,露天坑边坡矿岩存在不同程度的裂隙、碎裂,并随着纵深减小。因此,将沿脉运输巷道布置在稳定区中,使巷道的安全系数增加。
(2)减小巷道断面。在满足人员、设备的进出及采矿工艺要求的前提下,巷道断面按最小设计,提高巷道的稳定性。
(3)加强边坡监测。建立边坡观测系统,对边坡进行观测,对指导坑内开采,指导安全生产都有好处。
(4)增加支护等级。对围岩不稳定巷道,采用锚喷支护等对巷道进行维护,能有效防止顶板浮石冒落及片帮危害。
(5)缩短服务年限。通过加强计划管理,实现强采,缩短矿山服务年限,使矿井、巷道、采空区、围岩等保持相对稳定,保证施工环境安全。
6结论
我国很多大中型金属矿山经过几十年开采,将进入中晚期开采阶段,面临闭坑压力问题。针对这些矿山发展现状,最大限度地回收挂帮矿资源,对延长矿山服务年限、缓解矿山短时间内转产及安排闲置职工的压力等,具有一定的经济效益和社会效益。如何在边坡上对挂帮矿进行合理的开采成为挂帮矿回收开采亟待解决的问题。
参考文献:
[1] 徐长佑著.露天转地下开采.武汉:武汉工业大学出版社,1990:2~6.
由于矿山中含有大量的金属物质,而铁矿又是在日常作业中,最常遇到的矿山,因此对于铁矿采矿工艺技术的探讨则显得十分重要和必然,遇到地质条件复杂、含硫量高或者曾经历过开采等问题后,我们要结合实际情况,探究出更加完整和系统的采矿工艺。
1.铁矿采矿中可能出现的问题
位于新疆哈密的阿拉塔格铁矿于1997建设,到2005年末,已经有了完整系统的开拓运输和通风功能,为了协调开矿工程,又开采了4条竖井,随着矿体的坡角逐渐变缓,矿山的厚度也慢慢变薄,开采工程量也逐渐变大,为了保证开采施工的顺利进行,不得不放弃一直使用的浅孔留矿法,这在一定程度上就造成了开采成本的增高。随着采矿技术的不断发展,人们在采矿的同时,会对矿区环境造成程度不一的破坏,一般会表现在破坏了矿区山体地质构造的完整性,使矿区的空气中颗粒粉尘和灰尘变多,破坏地表植被等,因此采取科学高效的铁矿采矿工艺是对现如今采矿业提出的必然要求。
2.铁矿采矿中的工艺流程
2.1.尽可能采用充填技术
我国采矿工艺中对于倾坡或者坡度较缓的矿山坡,常采用的有房柱法和分段空场等方法,为了实现采矿的高度机械化,我们常采用的是无轨化的开采模式,为了达到在有限的铁矿开采资源中获取到更多的回报,对该类矿体无论采取何种采矿方法都需要达到生产能力高、安全程度高和采矿功效高等要求,多采用容易掌握、施工简单的采矿方法,对于坡度较小的铁矿矿山,我们往往建议采取爆力运搬后一次充填法,这样既能降低采切比和采矿成本,还能在较短的时间内完成作业。
在现代的铁矿采矿工艺中,充填采矿也克服了传统采矿工艺中土地资源受到破坏、固体矿山垃圾随意堆放等缺点。在科学发展观的指导下,清洁生产也成了采矿业中的重要战略举措,而绿色采矿模式正是极大程度上地减少了废旧材料的生产,提高了资源的综合利用率,不仅能够保护周边环境,还能为铁矿的开采提供全面、系统的技术指导。在绿色采矿模式中,需要采矿企业将矿区环境和经济因素结合起来,用科学发展的态度对待采矿作业。而在绿色采矿模式中,对于矿山的固定废料充填采矿是其支撑技术,它具有消除引起地表下沉和改善矿区环境的功效,还能在一定程度上降低固体废料的排放率,能够适应地形复杂的矿区作业条件。而充填采矿技术能够将大量的开采废料埋在地下,既能让矿产资源得到合理的利用,还能降低铁矿开采对环境造成的危害;利用充填技术,能够快速地支撑采矿空区的围岩,防止产生大幅度的位移,提高其稳固效果,发生坍塌等危害活动,还能在一定程度上扩大铁矿开采的范围,对于水下和建筑下的铁矿石的资源进行深层次的开采。胶结充填的采矿技术利用范围比较广泛,像一些复合矿体采用该类采矿法,不仅能够保护矿区综合环境,还能极大程度地提高出矿品位和对矿石的回收。为一些地形复杂的矿区提供了强有力的技术支撑。对于一些露天的铁矿开采,更应该采用这种充填采矿的工艺技术,提倡废料不出矿井,尽量使用条带开采等减轻地标沉降的开采技术,在选择矿井时,我们应充分地考虑如何最大限度的提高铁矿石的利用率,并对一些共生资源做到合理有效的使用。对于废旧的石场和露天坑,在综合土壤结构和地形后,要采取建设生物工程等相关措施,对该铁矿区进行稳固处理。
2.2.引用GPS智能调度模式等高科技技术
科技发展给各领域、各行业都带来了巨大的收益,对于铁矿石开采,北京速力科技有限公司开发的GPS职能调度集成系统在铁矿石的开采中得到了应用,并产生较好的回馈,该系统是由三个方面同时构成的,主要是用来对卡车、电铲等采矿设备的位置和工作流程进行监视并随时进行调整。而该系统中的智能调度系统主要起到维护和控制管道的作用,它不仅能够起到时刻显示矿车的工作状态、完成量等作用,还有着人工调度、自动调度和局部半自动调度等功能,该系统能够在最大程度上实现对整个铁矿开采区所有信息、资源的整合与开采,对各种生产和施工设备进行及时的调度和规划,保证了设备的正常工作,充分利用设备资源。其中该调度设备中对于油耗的监控,所采用的是液位传感器,它有着精度高、工作可靠稳定和能够多个温度点同时测量的功效,本身结构较轻巧,安装流程简单,测量中所得的数据可进行远距离传送,使用性能较灵活,并且环境适用力较强。而数据统计和查询系统不仅能够准确的记录各个矿车的工作 ,还为各个岗位在各个时段的工作量提供了一个系统全面的数据支持,避免人工计算产生种种误差。该系统能够自动对所有作业时间进行统计,自动分析铲车和矿车的燃油量,避免出现因为能源不足而影响工程进度的现象。
2.3.铁矿采矿工艺中技术处理
如何降低铁矿采矿中的能耗?一般采用多碎少磨的方式,这就能在一定程度上减少了磨矿费用,并严格控制了产品颗粒质量。为了能够提高矿石的入选品味,需要先将废石抛弃,将性能好的,用单一的磁选方式挑选出来,由于矿石的颗粒程度不均匀,所以往往会采用阶段式的磨矿方式,无论采取什么样铁矿采矿工艺技术,我们的出发点就是在获取铁矿资源的同时,最大程度地降低能源和原材料的损耗,保护矿区的生态和人文环境,让该地区的铁矿石的采矿生命力更加持久。
3.结语:
为了能够满足现如今和今后经济发展对于铁矿石越来越大的需求,我国的矿山开采也逐渐由零散、不全面的开采方式发展为集约化、科学化、大型化的开采,如何能够应对铁矿石开采过程中所出现的种种问题,或者如何将科技发展的产物运用到铁矿石的开采工艺中,是每个工作在矿石开采方面的工作人员要应对的问题,我们只有采取新工艺,运用新技术,发展新材料的基础之上,才能将经济发展与环境保护相结合,走出一条符合中国国情的铁矿石开采之路,而这个阶段的探索过程离不开每个专家学者和工作人员的努力,我相信我国的铁矿石开采之路会越走越久远,越走越平坦的。
中图分类号:F407.4
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随着矿山开采业技术的不断进步,国际与国内进行金属矿山地下开采的工艺技术也有着新的突破与发展,不断向着开采效率高、机械化程度高和回采率高的程度发展,在矿产开采现场的综合生产能力以及劳动生产率都出现了较大幅度的提升,贫化指标与损失指标都出现了较大幅度的减小,为了在金属矿山地下开采采矿中选择最为合适的采矿方法,制定出最为合适的工艺流程,本文中对近年来我国金属矿山地下开采采用的主要采矿方法进行了分析研究。
一、常见金属矿山地下开采采矿方法
采矿方法指的是如何通过安全、经济的手段把位于矿块、矿柱以及矿房内的矿石开采出来的方法,主要包括对矿块进行的采准切割、矿石的回采以及对采空区的处理等多个方面的工作。
依照在对矿石进行回采过程中对采场进行管理的方法的差异,金属与非金属矿山的地下开采方法基本有以下几种类型。
1. 空场采矿法。这种采矿方法的主要特点就是在进行回采的过程当中,对采空区采用暂时留存或者是永久留存的矿柱进行技术性的支撑加固,采空区始终处于一种空着的状态。根据矿壁与矿块表现出来的实际结构差异以及进行回采作业的工作特点,该采矿法又能够划分成全面采矿方法、阶段性矿房采矿方法以及房柱采矿方法。
2. 崩落采矿法。这种采矿方法是通过崩落围岩的办法来使地压管理得到实现的采矿方法,也就是在崩落矿石的过程中,通过强制或者是自然的方式把围岩崩落以用来填充采空区域,通过这种方法来实现对地压的管理与控制。该采矿方法的特点就是在矿石陆续采出之后,通过有计划、有步骤的方式利用崩落的矿体中存在的上下盘岩石以及覆盖岩层来对采空区进行合理的填充,通过这种方法及时地实现对采空区地压的控制,妥善地处理好采空区,通常情况下是在矿体围岩处于一种不稳定的状态、地表情况可以承受陷落的情况下采用该种采矿方法。具体的方法包括单层、分层、分段以及阶段性崩落法。
3. 留矿采矿法。这种采矿方法是把采下的很大一部分矿石暂时留存在矿房中,采矿工人以矿石堆为作业地点进行工作,主要的开采对象是矿石及其围岩都比较稳定的中厚与急倾斜薄矿体。该采矿方法的特点就是在进行回采的过程当中,在采空区的位置暂时放置一些开采出来的矿石,借助这些矿石配合采空区的矿柱对采空区形成支撑作用,通常是在矿石条件比较稳定,不容易出现氧化、自燃以及粘连现象,且矿体的围岩情况比较稳定的情况下采用。
4.充填采矿法。这种采矿方法是在回采工作面逐步进行推进的过程中,通过填充料对矿体采空区域进行填充的一种采矿方法。它的主要特点是进行回采的过程中,矿体采空区域依靠其内部填充的充填材料、支柱以及两者配合而出现的人工支撑体对采空区进行支撑。这种采矿方法通常应用于开发具有较高价值矿石、具有较高回收率要求的矿石、能够较方便的获取充填料、地表不能够出现陷落情况以及地质情况较为复杂特殊的矿体。
从具体的统计数据来看,目前铁矿山地下开采主要仍把崩落采矿法作为主要的采矿方法,有色金属与黄金矿体的地下开采则以充填采矿法以及空场采矿法作为主要方法。
二、对采矿方法以及技术产生影响的主要因素
对采矿方法的合理选择指的是能够根据实际的地质条件,提高对矿山开采工作进行安全管理的力度,尽量降低人员伤亡事故的出现。要根据实际情况合理的选择合适的采矿方法,制定出适合当前的工艺流程,要做到这些,必要依据当前开采矿体的具体规模、价值以及赋存的具体条件来进行详细的研究,从而系统的掌握矿山地下开采的具体技术条件。
1. 金属矿山工程地质条件以及矿石的物理力学特征
金属矿山工程地质条件以及矿石的物理力学特征能够较为完整的反映出矿石岩体整体的稳定性。它能够对采矿现场的构成要素以及地压管理中包含的重要元素产生直接的影响,对采矿方案的确定以及采矿工艺的确定发挥非常重要的作用。
具体的工程地质条件主要有矿山岩体的结构、具体的岩性分布情况、破碎带的位置、断层情况、节理情况、裂隙的分布情况以及地下水的情况等等。矿体的物理力学特征主要有容重情况、实际抗拉强度值、实际抗剪强度值、空隙程度、产生声波的实际传播速度、单轴与三轴的具体抗压强度以及强度条件等等。
2. 地应力状态
这里提到的地应力指的是导致地下采矿结构以及采矿岩体出现变形以及被破坏的最为根本的一种作用力。可以说,只要在掌握了金属矿山开采工程地区的具体地应力情况之后,才能够对矿山区域整体的分布有完整的认识,确定出适合当前工程条件的矿山开采方法,通过技术观测,确定出金属矿山采场以及巷道的最合理的断面形状与尺寸、矿体开挖的具体步骤、进行支护的具体形式、支护结构的具体参数以及形成支护时间等等,在确保围岩具有稳定性的前提下,极可能多的提高矿石的开采量,增加矿山开采的经济效益与收益。例如根据物理学上的弹性力学理论,矿山采场与巷道的最为理想的形状是由四周应力集中在一起形成的一种现象,最合理的断面形状呈现为椭圆,并且该椭圆形在位于垂直与水平两个方向上的两个半轴具有的长度的比值应该等同于断面水平方向的应力与垂直方向的应力的比值。在这种条件下,矿体的采场及巷道周边位置处于一种均匀等压力的状况之下,可以说这是最为稳定的一种受力状态。此外,在确定出矿体采场以及巷道具体的走向之后,同样要考虑地应力最好的走向应该同最大主应力所处的方向相平行。此外,在实际的采矿工作中,采场及巷道具体走向以及断面具体形状的选择仍要与工程需求相结合,并综合考虑经济性以及其他方面的条件。
3. 矿体的具体种类与质量
金属矿的种类主要有三种,第一种黑色金属矿,主要代表有铁矿等;第二种是有色金属矿,主要代表有铜、铅、锌、钨、钼、铝、镍等;第三种是贵金属矿(主要代表有金、银等)与铀矿。因为铁矿的价值相对比较低,通常情况下只能选择露天开采的方法,即便因为矿体埋藏过深需要进行地下开采,这时候也只能采取空场采矿法或崩落采矿法。如果通过胶结充填法进行铁矿的开采,那么所产生充填与回采成本可能比矿石自身的价值还要高,从经济角度来讲是不可行的。相反,在进行有色金属矿山以及贵重金属矿山的开采工作时,则很多采用了充填开采法,通过这种采矿方法才能尽可能的降低矿石的贫化率与损失率,这主要是因为有色金属矿与贵重金属矿自身所具备的价值已经远远超过了进行充填的成本。此外,还要看金属矿石的质量,不仅要看矿石品位的高低,还要看矿石杂质的数量。
4. 矿体赋存的环境与状况
这里所提到的矿体的赋存环境指的是矿体同围岩的具体接触情况、稳定情况与具体的埋藏深度。
金属矿体的埋藏深度同矿体具体的赋存条件有着非常巨大的关系,通常情况下,在矿体埋藏深度不断增加的情况下,矿体与围岩的破碎程度会越来越严重,同样,其具有的稳定性也会不断降低,再加上越深的位置地应力越大、温度越高,工作面以及通风条件都在不断的恶化,导致了开采困难程度出现了很大的提高。这些实际情况全部对处于较深位置开采设计的通风降温、减小生产的成本以及控制地压等各个方面提出了更为严峻的要求。
矿体的具体赋存情况有矿体的具体厚度与倾向。可以说,厚度和倾向不相同的矿体选择的开采方法以及布置的采场都是有差异的。例如针对厚底很小的矿脉,进行采矿方法选择时要尤其关注矿石方面的变化情况。而针对厚度中上的矿体,进行采矿方法的选择时要保证能够提升矿石开采的力度与矿厂的实际生产能力,并使机械化作业方便展开。金属矿体的厚度存在差别,进行采场布置方式的选择时同样存在差异,通常情况下,针对厚底较低的矿体,采场一般沿着矿体的走向方向进行布置,而针对厚度较大的矿体,进行采场布置时一般垂直走向方向进行布置,这是由于厚矿体的最大应力通常是一种垂直走向,所以采场进行垂直方向的布置,这样就保证了采场长轴所呈现的方向同最大应力所呈现的方向是相同的,这样有利于矿体采场的稳定。
5. 矿山地下开采的技术条件与经济指标
(1) 矿山地下开采的技术条件
首先,环境条件,例如地表能不能允许塌陷情况出现,如果允许塌陷,那么就可以采取崩落采矿法;如果不允许塌陷,那么就可以采取充填采矿法或空场采矿法。矿体开采的具体技术装备条件以及材料的供应情况会对采矿方法的整个过程产生直接的制约作用,进而对采矿工艺具体实施过程产生影响,影响矿石开采设计优化目标的顺利实现。所以金属矿山的开采设计当中需要根据具体的技术条件与材料实际供应状况做出最为合理的矿体采矿方案。最后,技术管理的具体水平条件。当前技术管理的实际水平能不能符合采矿方法规定的技术管理的具体水平对能不能达到矿体采矿方法中所列出的目标有着非常大的关系。例如针对规模中小型的矿山、地方性的矿山,进行开采方法的选择时应注重选择技术上简单,能方便工人掌握,以及方便管理的矿体开采方法。长时间的时间证明:要做好一个金属矿山,不但要靠技术,也要靠管理,两者都很重要,缺一不可。因此,努力提升当前矿山开采的技术管理水平,毫无疑问的已经成为了实现金属矿山进行设计优化的最为关键的一个环节。
(2)经济指标
矿山开采的经济指标主要有:采场的实际生产能力,金属矿石的贫化率与损失率,采矿工人及矿区机械设备的劳动生产率,材料的消耗以及矿石的具体成本。经济指标的差异将决定矿体开采方法与工艺的差异。
总结:
在矿山开采业技术不断进步的过程中,国际与国内进行金属矿山地下开采的工艺技术也有着新的突破与发展,不断向着开采效率高、机械化程度高和回采率高的程度发展,在矿产开采现场的综合生产能力以及劳动生产率都出现了较大幅度的提升,贫化指标与损失指标都出现了较大幅度的减小。本文介绍了四种我国金属矿山常用的地下采矿方法:空场采矿法、崩落采矿法、留矿采矿法、充填采矿法,并重点从金属矿体的整体规模、价值、赋存的具体条件与状况等几个方面来进行分析,希望对大家有所帮助。
参考文献:
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大孔径采矿的方法是运用潜孔钻机,是在潜孔钻机使用的基础上才得以灵活运用的方法,现在,随着潜孔钻机越来越普及,大孔径采矿技术也日益得到了重用。我国在几十年前就开始使用大孔径采矿的方法,经过了多次采矿的实验,获得了很好地效果。现在,打孔机采矿的方法一般是在岩矿的结构比较稳定,而且眼眶的倾斜度大,眼眶的体积比较大的情况下使用,通过大孔径采矿方法的应用,可以提高采矿的效率,而且安全可靠。大孔径采矿技术是按照顺序进行开采,再加上穿孔和爆破技术都能够运用到采矿工作中,促进了采矿工作效率的提高。
一、大孔径采矿方法的简要分析
大孔径采矿方法多使用在矿山的坡度比较大,而且矿山的厚度大,在大型的矿山中使用比较多,而且岩矿的表面是石灰岩构成的,强度比较大,不易开采,岩矿的内部是由矽卡岩构成的,大型矿山中的矿石一般有磁铁矿、铜铁矿等种类,而且岩矿的结构比较稳定,不易开采。运用大孔径方法对大型的矿石进行开采,可以将开采的过程分成不同的步骤,将强度比较大的岩矿进行反复地开采,在反复开采的阶段可以对高度比较大的岩矿进行开采。在采场的周围设计两层凿岩的硐室,然后运用潜孔钻机将岩石开凿,将抛孔的直径设计成20厘米,在开采的矿山底部要设计一层拉底,当矿石被开采出来后,要进行填充,防止开采的矿山发生塌陷。
二、运用大孔径方法在采场处设置孔数
在采场的周围设计孔数,孔数的确定要根据爆破实验来确定,在矿房的采场中,要将抛孔数设计成固定值,使抛孔围成的面积是9米,要对采场的周围进行控制,确定采场的大小,在采场的周围采取光面爆破的方法,钻孔的大小要控制在2.5米以内,在矿柱采场的周围都要进行填充,在矿柱采场设计孔数时不能影响周围的填充,一定要防止爆破过程中填充体出现滑落的问题。在爆破的时候,要先预测岩矿的面积和厚度等,防止爆破的强度过大,导致填充体被击垮。矿柱采场的场地一般使用面积是10平方米以内的孔数将采场围起来,在采场的周围,要采用加强松动爆破相关的原理进行分析,在发生松动爆破的时候,要采用边长为2米的补孔参数。
三、大孔径采矿现场爆破的形式分析
大孔径采矿的方法啊在进行爆破的时候一般是采用VCR的爆破理念,其爆破的方式是分解采场的面积来确定的,当采场的岩矿厚度比较大的时候,要运用全孔爆破的方法,当岩矿体积比较大,应该从眼眶的侧面进行爆破,另外可以采用分层次爆破的方法,将岩矿根据厚度逐一爆破。
(一)在大孔径采矿的过程中运用VCR的形式爆破
VCR形式的爆破,一般是采用倒漏斗的形式进行爆破,是一种自下而上的爆破方式,其爆破过程中使用的炸药密度比较大、而且爆破的速度大,威力比较强,一般是以球形的药包呈现,药包的直径一定要小于长度,分层次进行爆破,先将下方的岩矿爆破,然后再对上方大面积的岩矿进行爆破。VCR的方式进行爆破,是在炮孔下方的部位进行爆破,一般都会装30千克的炸药,然后将炸药堵塞在炮孔处,对岩矿分层次爆破,岩矿的厚度不能过大,一般将岩矿的厚度控制在3米以内是最合适的。VCR方法进行爆破,其优点在于爆破的效率很高,将炸药包制作成球形,在一定程度上可以确保炸药包在爆炸时能量是均匀分布的,确保炸药包所有的能量都可以运用,在爆破后,岩矿的爆破程度是均匀的,不会出现爆破不足的问题,在爆破的过程中能够对大块率进行合理的控制。采用VCR的方法进行爆破不会对矿山产生较大的损坏,能够将爆破的力度控制在合理的范围内,不会在爆破的过程中出现塌陷,在采用VCR方法进行爆破的时候,其爆破面是朝下的,只要在爆破的时候能够根据岩矿的大小选择合适量的炸药即可。VCR的方法进行爆破能够提高采区爆破的效果,爆破的效率很高,而且成本花费低,是一种很理想的爆破方法。
(二)大孔径采矿的全孔分层爆破
大孔径采矿的过程中,采用VCR爆破的方法,运用全孔爆破,而且,在爆破的过程中,对大型的岩矿进行分层的爆破,对厚度比较大的岩矿采取从侧面爆破的方法,在岩矿的侧面进行垂直的切割,形成一个切割面作为自由面,然后炮孔的炸药包一般都设计成球形,然后对厚度较大的岩矿进行全孔爆破,这样就可以一次性地将岩矿爆破成功,节省了人力和物力。全孔分层爆破方法的优点在于其可以在大规模的矿区进行爆破,缺点在于,其在爆破的过程中不能够控制爆破的面积,导致爆破的现场会造成很大的破坏。由于岩矿是存在缝隙的,导致很多炸药缝份都进入到岩矿的缝隙中,导致炸药不能被充分地利用,导致爆破的效率低下。在采场爆破效果不是很理想,爆破的成本高。
(三)大孔径采矿的全孔侧向爆破分析
采用VCR的方法进行全孔的侧向爆破,这种爆破方式是结合上述的两种爆破方式而来的,其具体的步骤是先用VCR的方法进行爆破,对岩矿进行垂直的切割,然后将切割的面当作是自由面,然后从侧面进行爆破,通过对岩矿的不同高度和间距来决定用的炸药数量。大孔径采矿的全孔侧向爆破的优点在于其能够根据矿山的大小控制爆破的程度,能够有效地减少爆破对矿山的破坏,给矿山带来不良的影响,严重导致矿山的塌陷,而且,这种方法爆破的效率高,能够降低爆破的次数,使爆破过程中花费较少的人力、物力、财力得到最大化的效率,能够为采场周围的爆破创造良好的爆破条件,采场的爆破过程中结构的稳定性不会遭到破坏。
四、采场的边界控制爆破
在采用VCR的方法进行爆破的时候,对采场的边界进行控制可以确保爆破的效率和精确度,能够使采场在爆破的过程中保持稳定性,防止采场发生塌方事故。在采场的周围进行排孔的光面爆破,能够确保采场在爆破的过程中是规整的,采场的排孔处进行松动性的爆破,不会对采场的填充物质造成破坏。
在采场周围进行光面爆破的时候,是在采场的周围对光爆孔进行设计,根据采场规模的大小尽量减少炸药的使用量,采用不耦合进行装药,在爆破之前,一般是在光爆孔中设计临空面,用药装炸药,将光爆孔进行爆破,从而使光爆孔形成一个较为大而且平整的空间。在采场进行大规模的爆破后,采用光面爆破,可以确保采场在爆破后是比较平整的,而且爆破的效率很高。如果在采场地区岩体的弱面,或者采场爆破的部分在空气中的时间过长,采场周围就会有碎屑频频落下,所以,在采场爆破完成后,就要及时地出矿,提高采场的稳定性。
结 语
大型矿山中的矿石一般有磁铁矿、铜铁矿等种类,而且岩矿的结构比较稳定,不易开采。运用大孔径方法对大型的矿石进行开采,可以将开采的过程分成不同的步骤,进行反复地开采,在矿柱采场的周围都要进行填充,在矿柱采场设计孔数时不能影响周围的填充,一定要防止爆破过程中填充体出现滑落的问题。
参考文献
一、我国采矿工程的现状
改革开放以来,我国社会经济正处于高速发展时期,与此相适应的是,全国矿业开发也开始迅猛发展。在我国的现代经济社会发展中,矿业及原材料能源加工产值占工业总产值的30%以上,如果考虑制造业等下游产业,矿业支撑了70%以上的国民经济总量及其相关部门的运转,95%以上一次性能源、80%以上的工业原料、大部分农业生产资料和1/3日饮用水都取自矿产资源。由于矿产资源具有有限性和不可再生性,矿产资源储量快速消耗,后备资源严重不足。
近年来,铁、铜、铝、铅、锌的产量分别约有70%、70%、40%、50%、20%依靠进口矿产原料。矿产资源是人类生存和经济发展的重要物质基础,也是国家安全的重要保障。但是,资源紧缺、粗放利用、环境污染和生态破坏已成为制约我国经济社会可持续发展的瓶颈,重要金属资源供需矛盾十分突出。
二、采矿方法进行创新的必要性
(一)我国矿产资源的特点
矿产资源总量多,但人均占有量少。矿产资源总量多 但人均少 我国矿产资源总量居世界第3位较大,仅次于美国和俄罗斯。但由于我国人口基数大人均占有量仅居世界第53位。另一方面,矿产储量分布不均,贫矿偏多。我国已探明156种矿产但比较丰富的主要要煤、稀土、钨、钼等但铬铁矿、钾盐、金刚石、铂族金属等储量明显不足。另外,与世界资源大国相比,我国中型矿和小型矿偏多,大型矿床偏少。
(二)矿产资源开发技术手段落后
许多矿山经营者的经营思想严重落后,只是为了短期的经济利益。采用最原始的采矿方法,例如,手工控矿、车拉肩扛式等,工艺设备落后,加快了矿山贫化率,大大缩短矿山预期寿命。另外由于开采方法的盲目性,许多乱挖的坑道破坏了矿产的地质构造,更有甚者造成了许多矿产坍塌,对经营者的利益和工人的生命安全都造成了危害。
(三)政策的要求。
在《中国的矿产资源政策》白皮书中曾经谈到,“坚持科技进步与创新。实施科技兴国战略,加强矿产资源调查评价、勘查开发及综合利用、矿山环境污染防治等关键技术和成果的攻关和推广应用,加强新能源、新材料技术和海洋矿产资源开发等高新技术的研究与开发,加强新理论、新方法、新技术等基础研究。提高劳动者素质,培养一批掌握先进科学理论、有创新能力的矿产资源勘查开发科技队伍和人才,促进矿产资源勘查与开发由传统产业向现代产业、由劳动密集型向技术密集型、由粗放经营向集约经营的转变。”
三、采矿方法的创新与实践
针对我国采矿工程的现状和特点,我们必须要对我国的采矿工程进行创新和改进,例如采掘设备的大型化、自动化和智能化、采矿工艺的连续或半连续化、矿山生产与管理的计算机技术普及化。但是最重要的是对采矿方法进行革新和普及。例如将空场采矿法、 充填采矿法、 崩落采矿法等已经在大规模采矿工程中使用的方法进行推广。另外在传统开采方法基础上进行的创新结果,如深井采矿技术、 溶浸采矿技术、 机械化连续采矿技术等先进技术。使采矿方法机械化程序越来越高, 并逐步向智能化方向发展。
(一)空场采矿法
这种方法是我国开采史应用最早且技术较为成熟的采矿方法。有关这种方法有的文献指除留矿采矿法以外的自然支护采矿法中的各类方法,有的则指自然支护采矿法的全部;也有的仅指阶段矿房采矿法和横撑支柱采矿法,或仅指全面法采矿和房柱采矿法。这种方法主要靠围岩本身的稳固性和矿柱的支撑能力维护回采过程中形成的采空区,有的用支架或采下矿石作辅助或临时支护。这种采矿法要求围岩和矿石稳固。现阶段我国有色金属、黄金及化工矿山应用相当普遍。该法最显著的优点就是成本低、生产能力大、采准时间短。这种方法在应用过程中也进行了适当的革新,现在这种开采方法在一些矿岩破碎的矿体中也得到了应用。例如在云南鹤庆的锰矿,它属于缓倾斜中厚矿体并且采场顶板不稳固。但是为了提高该富锰矿体的矿石回采率,拉动该地区的经济发展,1989~ 1992年,许多科研专家经过缜密的研究和探讨在该矿进行了人工柱锚杆房柱法试验。该方法采用片石砌筑人工矿柱代替矿石矿柱,回采中采用超快硬普通水泥卷锚杆加挂10#―20#铁丝网加固采场不稳固顶板,提高了采场顶板的稳固性,大大地改善了采场作业条件和安全条件,矿块回采率达到 92.74 %,使矿山经济效益大幅度增长,目前该矿已推广应用。
由此可见,空场采矿法通过在实践中的创新。应经达到了支护手段日益完善,与充填法组合应用使用范围扩大。并且结构也越来越合理简单,生产效率也不断提高的良好效果
(二)深井采矿技术
由于对矿产资源的开采加剧,表层的资源已经开采殆尽,采矿工程不断向纵深发展。所以,对深井开采方法的创新和安全性探究是十分必要的。当前我国普遍的标准是,地下开采垂直深度超过 800m 以上时界定为深部开采。在南非、俄罗斯、加拿大、美国、澳大利亚、 印度等国家深部开采甚至已经进行到地下1000米以下的深度。露采转入地采, 地下转入深部开采的已经越来越明显。我国最早进入深部开采的是石嘴子铜矿( 1969年闭矿) , 近年我国已有红透山铜矿、 冬瓜山铜矿、 弓长岭铁矿、 夹皮沟金矿、湘西金矿等一批地下矿山进入深井开采。 此外, 还有寿王坟铜矿、 凡口铅锌矿、 金川镍矿、 乳山金矿、 高峰锡矿等许多矿山, 预计将在本世纪上半叶进入深部开采。
深井开采面临许多地面开采所没遇到过的难题。首先,开采环境十分恶劣。由于开采深度增加,导致地压增大,温度也在升高。开采就是要在 “三高”这样的特殊条件下进行,其次,需要解决诸多技术性问题。比如矿山的提升运输、排水、支护和通风,开采机械的选择。
随着社会的发展需要,人类对矿产资源的需求也不断增加,在这种强大的压力和我国的国情之下,我国的采矿工程事业必须要跟紧世界形势,不断对开采方法进行创新,开发利用好有限的资源。
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