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金属矿山采矿方法8篇

时间:2023-09-27 09:24:19

绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇金属矿山采矿方法,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!

金属矿山采矿方法

篇1

关键词:金属矿山;采矿技术;发展

中图分类号:C35文献标识码: A

引言

目前,我国正处于经济发展的转型期,经济的发展模式正在由单一追求经济发展的时期向绿色环保可持续发展的模式进行转变,这就要求我国一些传统的资源产业要进行技术的转型及更新,以适应当前社会发展的趋势。而金属资源作为经济发展的基础条件之一,对于金属矿山采矿技术的转型就势在必行,本文就对其进行简要论述,为未来金属矿山采矿技术的发展提供一下参考。

一、金属矿山开采遇到的问题

在我国矿产资源中贫矿占绝大多数,富矿相对较少;小型矿较多,大型矿较少。特别是有些开发商为了获取眼前的利润,弃贫择富,导致了更多资源的消耗和浪费。

1、采矿技术发展不均衡

我国地大物博,全国各地的经济状况存在很大差异,矿业发展建设也不例外。发达地区采矿技术相对成熟,甚至达到了国际先进水平;但偏远贫穷地区,采矿技术相对传统落后,开采的成本高、效率低、利益少。

2、资源综合利用率及回收率低

现在人们对有用矿物的回收加工越来越看重,但对于我国来说,资源综合利用率及回收率低与国外先进水平相比还有相当大的差距。

3、采矿带来的环境破坏突出

地下开采导致地层塌陷、地形损坏、资源浪费等各种问题。环境容量是有限度的,矿山开采若不遵循可持续发展的规则,将不能适应新时代的社会经济发展需求。

二、我国主要的采矿技术及特点

1、陡帮的开采

这种开采技术在初期时的剥离量比较小,基建的工程量也比较少,最终边坡的暴露时间以及建设周期都十分短。所以,很早以前我国就将陡帮的开采纳入到国家科技攻关项目中,在露天矿中进行了大规模工业试验的开展,这给大中型露天矿技术的新建、改造以及扩建提供了相关的实践经验。

2、地下金属矿山无废开采技术

矿山开采对环境发展的问题有很大的影响, 其中主要包括无废料开采技术、尾矿深海排放、利用露天采坑排放尾矿等几种尾矿处置方式,这些方式不仅在资源的充分利用上以及经济效益上有很大的优势, 而且在保护环境方面有其突出的表现,避免了废弃物对环境造成的污染和对人体的危害,同时也符合国家对矿山开采的要求。 这项技术是近几年才开发出来的新的成果。 该项技术还包括全尾矿充填技术、采矿方法与工艺以及高浓度尾矿料的制备与输送技术等方面。

3、无底柱的分段崩落方法

我国当前的无底柱分段崩落采矿技术面临着如何对结构参数进行加大和优

化的问题。优化结构参数的主要方向为使得进路间距不断增大。通过进路间距的增大能够实现采掘工程量的大幅减少,此外还能使得一次崩矿量增大,从而使得采矿强度得以增加,降低矿石的成本,大大提高矿山经济和社会效益。

4、地下金属矿山地压监测与控制技术

我国从事矿山科研的研究院、高等学院等在不断学习外国先进的科学技术的同时,也在根据我国开采的实际情况进行总结和不断创新,开展了以矿山地压监测与控制技术为主线的矿山安全开采方法的研究。研究的方向主要有以下几个方面:矿山开采地压监测与控制、地下工程加固、地表岩层稳定性监测与控制、矿山水害治理等。以井下采矿监测数据、矿山原始数据为信息源,建立了地下矿山采空区灾害管理详细系统,该系统主要通过系统分析、综合分析以及依据现场的地理环境、地质信息等条件等进行储存和处理,最终实现信息的动态反馈和进一步调整,实现了对采空区突发事故的及时有效处理。

5、地下金属采矿的连续化

连续开采地下金属矿山主要是指:连续回采矿房、连续开采矿体(床)、连

续运送矿石以及连续的全工艺过程。也就是说在开采的过程中实现一步到位;在回采的过程中实现出矿、落矿、搬运矿石工艺的连续性作业;实现井下矿石的运输、转载、提升等环节的连续化;落矿、掘进、运搬、出矿、运输等工艺过程连续化。

6、地下金属矿山联合采矿技术

我国的地下金属采矿业出现的较早,随着社会的发展和不断进步,尤其在崩落、空场和充填三大类上,有了很大程度的发展和改善,在发展中逐渐形成了多样化的适合我国不同地况的金属矿床开采的组合采矿方法,各种方法都有其相对的优点,之后发展的联合采矿方法积聚了各种采矿方法的优点,所以在条件的适应上有了较大的改善,为地下金属矿山的开采安全、高效提供了更多的保障。

三、国内金属矿山采矿技术的发展方向

结合全世界的矿山开采技术的发展状况以及我国的矿山开采的现状和今后的发展趋势,总结了以下几个矿山采矿技术的发展趋势。

1、探索并解决复杂条件矿床开采技术难题。需要根据现状以及实际存在的问题,采用综合的研究方法和手段,探索出不同条件矿床开采过程中存在的难题和安全问题,最终制定出符合开采实际的采矿工艺方法和相应的工程治理措施,得到最佳的经济开采模型。

2、无人化采矿技术

无人化采矿技术,就目前金属矿山而言,可以说是正在形成的技术,虽然已经在选矿得到了广泛应用,但是大多数矿山一直没有认识到它的优点和潜在的效益。目前,仍把注意力放在半自动化和辅助操作控制上,以此作为一种中间缓冲技术。如露天和地下矿钻机的钻头定位、钻进速度、压力和孔深控制; 电铲、轮式装载机和铲运机的挖掘控制等领域已成功地应用了无人化技术。由于 GPS、无线电通信以及激光技术的实用化,使得露天矿的测量和钻孔作业也实现了无人化化。

3、深部矿床综合开采技术

深部开采是将来矿山开采的一个必然方向,但是现阶段还有很多问题有待解决,所以制定出一整套完整的方案尤为关键。

4、无废害采矿(清洁采矿)

虽然无废采矿已经取得了一定的进展,但是从长远来看,无论是在我国还是全世界,无废害采矿仍然是 21 世纪矿业可持续发展的重要课题之一。

随着我国综合经济的不断发展,基础设施及国民经济都有了很大程度的提高,当然矿山业也有了很大程度的提高,需求量也有了很大的增长。现在国家对矿产资源的利用越来越多,开采条件好的以及品位高的矿山基本上都投入到了开采,品位低的、环境条件差的或者运输条件受到限制的等也都得到了国家的重视。不过在一些情况下我国技术还不允许开采,切莫乱开乱采,这样既达不到应有的经济效益,还会污染环境并且会有很多安全的隐患,所以不断提高技术水平是非常重要的。

结束语

综上所述,近些年,我国的矿山开采技术有了很大的发展,人们对矿山产品的使用在不断提高,所以不断发展金属采矿技术,同时也要不断学习外国的先进科学技术,才能不断充实矿山开采。随着矿山开采数量的增多,环境问题成为采矿中一个很重要的问题所在,所以今后的金属矿山的技术进步要以发展循环经济为主线,从矿产资源的高效开发和合理利用方面取得更大发展。

参考文献:

[1]荣.浅谈我国金属矿山采矿技术现状及发展方向[J]. 《河南科技》,2013,(14).

[2]贺媛.浅谈我国金属矿山采矿技术现状及发展方向[J]. 《科技信息》,2012,(33).

篇2

【关键词】有色金属 资源状况 开采方法

我国有色金属矿山贫矿多,富矿少;小矿多,大型、特大型矿少,矿产资源缺口严重,金属矿开采技术的高低直接影响到我国国防安全和全面小康社会的建设[1]。现阶段我国部分矿山采掘设备实现了大型化、自动化和智能化,采矿工艺实现连续或半连续化,矿山生产与管理广泛应用了计算机技术[2],有力地促进了金属矿开采工业的发展。

1 我国有色金属矿山状况

1.1我国有色金属矿藏总况

我国的矿产资源丰富,在华夏大地上均能找到世界上已发现的矿产资源种类,已探明的矿种就有148种,大大小小共计一万六千多处矿产地,是世界第三大矿产大国。相对于其他国家而言,我国的铅、锌、锑、镍、锡、镁、汞以及稀土等有色金属在质量、产量上有相对优势;部分有色金属矿藏则处于劣势,如铜铝资源量不足、质不好,开采出的有色金属不能满足冶炼的需要,因此我国每年的有色金属产品生产有四分之一需要依靠原材料的进口。

我国有色金属矿山的分布不均衡,中小型居多、大型矿少;贫矿多、富矿少;边远山区多、沿海地区少;矿产资源共生矿多、单一矿产少,这些资源的分布特征使得我国的矿业开采难度大。

1.2我国有色金属矿产资源储备现状

我国的采矿业主要发展在上世纪五六十年代,由于当时技术水平有限,我国大部分有色金属矿山在经过长达几十年的开采之后,资源大幅度减少甚至枯竭。现存的有色金属矿山中,有大部分矿藏开采进入中、晚期成为末期矿山。近年来,我国有色金属矿产品进口量逐年加大,而我国的工业化仍然处于迅速发展状态,现代化经济的发展伴随着工业化的进一步发展,我国经济对有色金属的消费量仍然会大量的增加,本土矿产资源不足以维持经济的发展。

其次,有色金属矿山开采的品位下降,有些矿山经过几十年的开采,资源品位下降迅速,加上上世纪五六十年代经济体制的制约以及科技发展水平的限制,造成了以往矿山开采的资源浪费、规模小等问题。

1.3有色金属矿山资源开采利用水平

国家在上世纪中后期对矿产资源消耗使用量大,由于我国矿产资源分布不均等情况,有的矿山因有色金属采矿条件的恶化或受技术制约,开采者会采易弃难、采富弃贫,只采品质高的矿种而将其他矿产丢弃,加上矿区采矿准入要求不高,有些小企业或者集体,未经合理设计甚至没有高水平的设备就进入矿区采矿,造成矿区管理失控、资源浪费以及有色金属的采矿行业发展受限。

有色金属的矿藏是不可再生资源,原来开采中造成的浪费以及开采之后深加工的利用率低等因素,不仅危害周边的环境,带来一系列的环境污染与破坏,也使得矿产开发利用水平未能提高。在已经开发的矿区中,由于技术水平受限,以及设备管理与工艺缺乏系统高效地研究,使得老矿区二次回采、多次回采水平亦较低。而有些有色金属矿产需要在特定的环境或特定的工艺下才会分离开采出来,因而现有的科技水平下无法深度利用,对资源也是一种浪费。

1.4经济效益低和污染破坏严重

由于矿山的投资周期长,矿山开采有时需要几年甚至十几年的时间,投资成本高,有色金属开采的难度大,加上道路运输成本费用的增加以及机器设备和人工成本,经济效益低下。

在采矿生产中,固体废弃物堆放不仅占用了大量的农田与耕地,也造成地表植被破坏,进而引发水土流失等后果。且空气粉尘污染和酸性污水在有色金属开采的整个过程中,会造成水资源与空气的污染。以上因素危害到了当地居民的生产生活和农牧业的可持续发展。

2 有色金属资源的开采方法

2.1 露天采矿

在我国的矿产资源开发过程中,露天采矿适用于有色金属矿产资源地表埋藏浅的情形,也可以用于低品位的有色金属矿产矿床和已经开采过的地下残矿,依赖于矿床的基本赋存条件,通过物理爆破等方法来剥离地表岩土。露天采矿要求地质工作者做好地质勘探工作,设计最佳优化方案,结合道路运输体系,综合考虑地表状况进行开采工作。其中,最主要的应用技术是穿孔爆破,在露天矿区内,根据最佳设计方案选取对应深度与直径的定点进行定向爆破,再使用炸药将附近岩壁破碎来达到剥离大量岩土的目的。

但是露天开采有色金属矿产资源仍然存在着一系列的问题,更明显的是表现在技术与管理的问题上,比如露天采矿境界的判定、边坡结构稳定性、露天开采工艺、道路运输系统管理以及资源的重复利用率和矿山区域土地复用问题。道路运输系统的合理设计不仅能减少成本的投入,也可以提高采矿工作效率,缩短工期。综合考虑矿区的地形地貌、开采时的气候条件以及露天开采技术能力和围岩的物理力学性质选择经济、合理的运输方式。多通过铁路、公路、输送机将矿区的矿石及岩土分别运输至不同的地方,并将设备及原材料运输至矿区,在特殊的地形中也可能会用到水力或索道运输。

露天开采会造成废弃物堆放,因此排土工作显得尤为重要。排土工作要将从矿床上剥离的表土与岩石配送到不同的场地,对矿石进行深加工,对废土进行排弃工作。露天开采中尽量充分利用土地资源,提高资源的重复利用率,做好植被恢复工作,尽可能地还原生态平衡,减少因矿业开采带来的环境破坏与污染,提高社会效益。

2.2地下开采

地下开采是我国有色金属矿山开采的重要方法,占据较大的比重。这种方法是通过地下矿床的切割与回采工作采出矿石,但是地下开采工作量大,工作方法繁多,以下几种方法使用较多。

2.2.1 采用自然支护的矿产采集方法

这种方法主要依赖于围岩自身的稳固性和矿区矿柱的作用,通过支架作为临时支护辅助来支撑在回采工作中造成的采空区。现阶段在我国有色金属开采行业中使用普遍,但是要求矿区的围岩与矿石相对稳固。这是一种结构比较单一的采矿方法,简单的回采工艺,机械化程度较高,采矿过程中各项成本低,适用于稳定性较好的矿体。如果要开采较厚大的矿体时,需要留大量的矿柱,回采率较低,所以在此种情况下应用较少。以敞空方式存在的回采矿房,必须依靠矿柱与围岩的强度来维护支撑,矿房作业完成后要及时处理好后续工作,将矿房填满再回到采矿柱的区域。

2.2.2 物理崩落采矿法

崩落采矿法是通过物理作用来管理地压的采矿方法,通过崩落的矿石来填充控制采矿区域,这种方法多用在围岩易崩落、地表允许塌陷的矿山矿体。通常,有色金属开采过程中,物理崩落这一采矿方法可以按回采方式划分为:壁式崩落法、无底柱分段式崩落法、分层分区崩落法、有底柱分段式崩落法以及阶段崩落法。

2.2.3 矿区开采人工支护法

人工支护法是将需要充填的原材料或其他可以支撑的物体用来维护采空区的稳定。这种方法以充填为主,在矿区采矿作业中根据回采面的推进,将碎石水泥等填充原材料运输至采空区用于充填,从而控制地表移动,预防围岩崩落,实现地压管理。

支护法按照充填方式的不同,有不同的分类。较为单一的单层次采矿充填法,按充填方向划分的上向与下向的分层充填法,以及分采充填法。按照不同的充填料以及输出的方式,又可分划成干式充填法、水力充填法和胶结充填法。该方法可控制矿区围岩的崩落和矿房地表下沉,为矿区回采工作提供了安全保障,同时也可用于自燃矿石的火灾预防。因其开采适应性强,矿区矿石的回采率高,矿区作业比较安全,能高效利用矿产资源以及保护地表植被等优势而被重视,但工艺要求高、成本投入大使得使用率不是很高。

3 结语

随着科学技术的不断进步以及经济发展的深入,对有色金属的需求量只增不减,因此,要进一步提高矿产资源的利用率,克服因采矿技术有限造成的矿体开采浪费现象。同时,要在采矿系统完善、采矿作业安全、采矿效益提高的基础上,注重对环境的保护,不能以环境为代价片面发展经济,从而打造生态和谐的矿山资源开采系统。

参考文献:

[1]刘荣,李事捷,卢才武.我国全属矿山采矿技术进展及趋势综述[J].金属矿山.2007(10):14-17,46.

[2]李红零,吴仲雄.我国金属矿开采技术发展趋势[J].(矿山部分),2009,61(1):8-10.

[3]郭树林,金家瑞,孙立明.地下金属矿山采矿技术进展及研究方向[J].黄金,2003,24(1):17-21.

篇3

【关键词】黄金矿山;地下;采矿技术;现状;发展方向

1 黄金矿山采矿简介

矿山地下开采工作在我国金属矿山中占着非常重要的地位,有色金属和黄金矿山90%以上均采用地下开采工艺。由此可见,地下采矿技术在我国的黄金矿产开发方面有着重要的作用。

我国的黄金矿产资源种类齐全、类型繁多。黄金矿床有岩金矿床、砂金矿床和伴生金矿床三种。主要工业类型有:矽卡岩型、微细粒浸染型、糜棱岩型、蚀变岩性、石英脉型、破碎带蚀变岩性等矿床。尽管黄金矿产的资源种类、数量较多,但是随着开采时间的持续,开采速度与数量的不断增加,造成砂金资源量已经在不断的缩减,而岩金在我国的资源处于贫矿多,富矿少、小矿多,大型、特大型矿较少,缺少世界级大型矿床的局面,同时有些资源因为种种原因难以充分利用,这一系列原因给我国黄金矿山的发展造成较大的阻碍。如果以后黄金矿山地下采矿技术得不到发展与提高,那么未来的黄金矿业发展将会举步维艰。

2 黄金矿山地下采矿技术的现状分析

目前,我国黄金矿山中,砂金矿的开采开发已经接近尾声,黄金矿产资源开采以岩金开采为主,主要还是地下开采。随着科学技术的不断进步,特别是近几年来,由于数字化、自动化设备的不断开发与应用,我国黄金矿山地下采矿技术和装备水平也得到了较大程度的提高,采矿的效率以及采矿回收率等采矿技术的指标也呈现出同步增长的态势,工人的安全保障也得以进一步加强。这样的发展状态使得我国黄金矿山地下采矿技术水平达到了一个新的阶段。我国的岩金矿山当前使用的采矿方法有三大类:空场法、充填法、崩落法。进入21世纪后,在三大类采矿方法基础上,大约扩展到了30多种回采工艺,其中主要是以浅孔留矿法为主的与多种方法相结合的采矿方法。每种方法都有其不同的优缺点。

如:浅孔留矿法,所需要的采切工程量小,设备少,投资低,工艺简单,出矿效率高,达到产量标准的速度相对较快,所以这种采矿方法适合在中小型的矿山,但是浅孔留矿法在操作过程中也有着不少缺点亟待改正,像采场回采时平场和二次破碎的工作量较大、工人劳动强度高、难以实现机械化,采空区需要及时处理等等。充填采矿法,黄金矿山由于力求提高回收黄金资源,所以充填法所占的比重较其他类型矿山高,类型亦较多,主要有上向水平分层胶结充填、缓倾斜的垂直分条充填、削壁充填、点柱尾砂充填采矿法,它是采矿工艺技术中采矿损失率最少,矿石贫化率最低的一种采矿工艺,这种采矿方法也被我国黄金领导部门所大力提倡。但是,美中不足的是其工艺较为复杂,生产成本较高,基建投资较大。崩落采矿法,是以崩落围岩实现采场地压管理的一种采矿法,贫化率高,需要地表允许塌落,使得采矿方法的应用受到局限,如地面有重要设施或有河流、铁路、公路、输电线路经过,以及覆盖层中有流砂、未经疏干的砂层等其它不适地层,皆不宜采用此类采矿方法。三种采矿方法各有千秋,在实际工作中选择何种方法,视具体条件而定。

3 黄金矿山地下采矿技术的发展方向

在和平与发展的21世纪,黄金矿业也必须承担可持续发展的责任。优质黄金矿产资源越来越少,复杂、低品位矿石资源将逐步成为开采主体,同时由于浅部矿体的逐渐消耗,深部开采是不少黄金矿山企业开采主流,这样黄金矿山地下采矿技术将面临深部高应力、高地压、高地温等不利因素的干扰。黄金矿山采选行业是废料产出较多的行业之一,在利用其资源的过程中会产生许多尾矿,其工业废弃物所占比例较大,同时,这些废料(包括堆存的尾矿与废石)需要占用很多的土地资源,其中还有很大一部分占用的是耕地。所以,在黄金矿产开采的过程中,会给环境带来许多不利影响,例如:泥石流、尾砂污染、废水污染、水土流失等等问题。

所以未来黄金矿业的发展,必须坚持可持续发展方向,现在提倡建设绿色矿山,是矿山发展必走之路。在采矿技术方面,充填采矿方法将会得以发展,作为深部开采的首选方法,新的充填技术、工艺和设备能够更好地降低充填采矿成本,提高效率,目前各国都在加大对新型的充填技术、工艺和设备的研发力度,我国在加大自身研发力度的同时,也可以从国外矿山的发展趋势中得到借鉴和启发。同时随着黄金矿山地下开采技术的不断发展,无废开采技术等符合可持续发展战略的开采技术也将成为地下黄金矿山采矿技术的更高追求。无废开采技术的应用解决了日益严重的环境问题,同时也延长了黄金矿产资源的利用年限,提高矿山的综合效益,使得黄金矿产开采行业逐步走上循环、可持续发展的轨道。

随着信息技术的发展,数字化管理模式将会日益受到黄金矿山企业的重视,生产过程自动控制、集成化生产调度、数字化资源管理、智能化技术装备的应用将会越来越广泛,在矿山生产安全、高效方面,发挥出重要的作用。

另外,未来为满足对黄金物质经济的需求,黄金矿产开采技术在其它方面将会有不断的创新发展,例如:加大海洋资源的利用、二次资源综合利用、尾矿资源的再次利用、替代资源的开发以至宇宙资源开发等等,随着不同类别黄金矿产资源的开发利用,黄金开采行业也会根据资源类别,采取不同的方法,采矿技术也会得到创新、发展。

总之,将来黄金矿山地下采矿技术的发展方向主要是向着可持续发展和保护环境、充分利用资源、生产安全和高效的方向发展。通过加大对科技的投入,不断的开拓创新,将会在黄金矿山地下采矿技术方面创造出成本更少、效率更高、自动化程度更高、生产更安全的采矿技术。同时相信未来的黄金矿产开采行业也一定会为企业、为国家创造出更多的价值。

4 总结

本文通过对我国黄金矿山地下采矿技现状与发展方向的全面论述,总结出黄金矿山地下采矿技术应当向着安全、高效、低成本、充分利用资源并且有利于保护环境和矿业可持续发展的方向发展。黄金矿产开采行业作为我国国民经济中重要的一部分,将会担当起自己应有的社会责任。

【参考文献】

[1]崔岱.我国黄金和有色金属地下矿山采矿工艺现状及其发展趋势[J].黄金,冶金工业部长春黄金研究院:TD863.1998(04).

[2]郭金峰.我国地下金属矿山采矿技术现状和发展趋势[J].中钢集团马鞍山矿山研究所,2005,9:增刊.

[3]王晓秋,郭冬岩,吕广忠.我国地下金属矿山采矿技术的发展与展望[D].河北理工大学资源与环境学院.

[4]王福财,宋建.斜长工作面浅孔留矿法在急倾斜极薄矿脉开采中的应用[C]//2005年全国金属矿山采矿学术研讨与技术交流会论文集,2005.

篇4

【关键词】地下金属矿山;采矿技术;现状分析;发展趋势

引言

我国矿山总数的百分之九十左右是属于地下金属矿山,但是我国的铁矿资源有百分之九十是露天开采的,面对越来越少的地面金属矿产资源,我国应该加强向地下金属矿山开采的发展。随着我国社会经济的不断发展,我国的地下采矿技术在不断的发展,出现了跟多的新技术和新工艺。在我国的地下金属矿山采矿技术的发展历程中,各种采矿方法和回采工艺技术有着很明显的变化,采矿作业的效率和回采率逐渐的升高,正在朝着机械化和半自动化的方向发展。

一、地下金属矿山采矿工艺技术发展

(一)主要采矿方法的进展

我国的地下金属矿山的采矿工艺技术有很多,应用最广泛的是充填采矿法、崩落采矿法和空城采矿法等等。由于各种原因得到广泛应用的充填采矿法,各种新工艺技术和设备的发展和应用,充填采矿法的适用范围也在逐渐增大,对我国地下金属矿山采矿方法的应用比重的变化起到了不可忽视的影响。

在我国的众多铁矿山采矿作业中,主要的是采用崩落采矿法进行的;在黄金矿山的采矿作业中,主要采用的是空场采矿法和充填采矿法两种,有色金属矿山的采矿作业中,主要采用的崩落采矿法和空场采矿法,充填采矿发也有不少的比例,可以说较为均衡。近几年我国的充填采矿技术在不断的发展,而崩落采矿法和空场采矿法也在不断的进行改进和完善。

(二)深部开采

我国不少的矿山正在朝着深部开采的方向发展,开采的深度和范围也在不断的发展,但是深度开采的地质条件及其他环境因素与浅层开发有很大的不同,应该对深层开发进行充分的研究,提高我国深部开发的作业质量,保证我国的深部开发的发展,提高矿产资源的出产量。

(三)原地溶浸采矿法

原地溶浸采矿是一项直接在地下提取金属矿物的开采工艺,将开采、选矿和冶金技术进行结合。我国的很多金属矿场都是可以进行原地溶浸采矿作业的,并且正在不断的成功试验。相对于常规的采矿方法工艺,采矿技术在进行采矿的时候不需要对地表进行挖掘,没有废石和尾矿的产出,保护矿场当地的地表植被和生态环境;因为没有废石和尾矿的产出,所以节省了运输废石和尾矿的费用,节省了作业成本;许多矿场会因为开采技术和经济问题等方面的原因导致不适宜矿产资源开采,针对这种情况可以进行原地溶浸采矿技术进行作业,能够保证矿产资源的利用率;在劳动量和劳动条件上进行了改变,能够较为安全的进行采矿作业。

二、地下金属矿山采矿技术研究方向

首先要做好对尾矿的处理,可以将尾矿进行处理之后作为充填材料对采空区进行充填,不但能够废物利用,还能在环境的治理上做出贡献,正因为如此我国应该加强对尾矿造成的环境问题的处理研究。

要对采矿工艺的生产能力进行研究,采取措施来提高生产能力,对深孔阶段充填采矿法和分段充填采矿法进行着重的研究和改进。对大直径深孔阶段矿房采矿法和自然崩落采矿法等方法记性改进,提高作业的效率,降低生产的成本和矿产资源的贫化。

需要加大对大型、高效的无轨化矿山设备的研制。通过对高效率打孔穿爆设备和井巷钻进机械等装运设备及相应的辅助配套机械设备的研制,最大化的实现矿场作业的无轨化、自动化和半自动化,提高作业效率。另外,还有利用激光设备进行采矿的侧位、利用计算机来实现对凿岩台车和铲运机的控制、对高效连续式装载在和自卸式运输设备的车厢内部粘连无的自动清除等方向的发展。通过岁大型全盘机械化的引进与应用,实现对矿场作业的控制和自动化。

对矿场的地质条件进行详细的分析,不但能够在进行采矿作业设计的时候合理的选用开采技术,还能够根据不同的地质条件对资源的回收打好基础。在不少的深井开采、矿岩软松矿床的开采进行研究,对老矿山进行二次的矿产资源的回采等等。

我国的充填采矿技术有着不少的应用,虽然充填采矿具有一定的自身优势,但是还是会受到充填材料质量和成本的影响,不少市场上的填充材料虽然性能良好,但是成本却较为昂贵,而用较为低廉的充填材料则不能是充填料达到相应标准,这就要求我们应该加强对充填材料的研究,促进充填采矿技术的发展。某矿场研制的高压风流态化造浆充填工艺,其生产的充填物浓度较高,而相应的充填系统的成本较小,能够实现较大的自动化作业;还有块石胶结充填也在试验成功之后得到了相应的应用。

顺应信息化的发展,利用电子计算机和无线电通讯、远距离遥控和监控设备来实现对常产资源的储量品位和边界的存储、快速的实现对矿场作业的检测和调配,对各种风险也能很好的进行监测和预报。加强对新型采矿工艺技术的研发和应用,合理的结合运用各种采矿工艺技术,提高矿场的出矿量和出矿效率。

三、地下金属矿山采矿技术发展趋势

(一)采矿设备的研发

自从上世纪六十年代的后期推行了无轨采矿技术之后,在采矿技术上仅仅是进行完善而没有进行充分的改革,在当今的社会形势下,应该加强对开矿技术的改革程度的研究,为采矿作业的自动化和遥控技术打下基础。

(二)监控系统的完善

根据长臂法采矿的具体实例,我们可以发现在进行矿场作业在线监控的重要性,然而这只是监控系统在矿场作业中的一个方向,还有很多方面也需要应用监控系统进行对矿产作业进行辅助,比如对作业环境和地质灾害的监控等等,这些方向的应用逐渐的在不少的矿山作业中进行使用。

(三)数字化和智能化

数字化矿场作业是数字地球的一个应用,对矿场方方面面的数据进行信息化的处理,建立和完善矿山空间信息系统。通过对矿山信息系统、空间信息系统和虚拟现实系统等系统的多方向的联系来建立完善的矿山信息系统体系。

(四)地下开采及运输的露天化

相对与地下开采,露天开采能够更好的进行矿产资源的开采,所以可以加强对地下开采向露天开采的转化,应该在生产成本等方面进行控制。在运输方面,进行地下开采的时候会出现较长时间的基础建设,不但浪费的作业时间,还会带来投资的增加。为了实现较为方面的开采运输,可以利用原先的露天坑内的斜坡道进行基础建设,实现地下开采和露天开采的运输方式的结合,实现对作业设备的合理利用,降低采矿作业的投资。

结语

通过对我国地下金属矿山采矿技术的现状进行分析,对地下金属矿山采矿技术的研究方向进行了论述,在不同方面探究了其将来的发展趋势。

参考文献

[1]郭金峰. 我国地下金属矿山采矿技术现状和发展趋势[A]. 中国冶金矿山企业协会、中国金属学会采矿分会、中钢集团马鞍山矿山研究院.2005年全国金属矿山采矿学术研讨与技术交流会论文集[C].中国冶金矿山企业协会、中国金属学会采矿分会、中钢集团马鞍山矿山研究院:,2005:6.

篇5

关键词:采矿;技术;工艺

中图分类号:TD8文献标识码: A

引言

近年来地下矿山开采规模的不断扩大、开采深度的不断增加,会带来一系列的技术难题。随着有利于露天开采的资源不断消失,加之严重的生态环境问题与市场问题,地下连续开采技术工艺是解决这些难题的有效途径之一。它可以改善井下工人的作业环境和工作条件;可以实现矿山机械化连续作业,提高采场的综合生产能力;可以缩短采场的回采周期,有利于深部低压的控制和管理;可以实现大规模、高强度的集中强化开采,降低矿石的开采成本,提高开采的经济效益等等。地下开采的优点不仅表现在具有较高的质量,而且还可以使矿山占用的面积成倍的减少。

1.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。

1.1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。

1.2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。

1.3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。

1.4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。

2.金属矿地下连续开采工艺

金属矿连续开采工艺根据矿岩情况或开采方式不同,分为三种工艺流程。

2.1在对大块矿岩开采时,为提高开采的效率,连续进行落矿、出矿、运输等工艺的回采施工。回采时采用前进式推进顺序,施工过程中不留矿柱。采用这种连续开采的工艺可提高开采效率,经济适用,方便矿块的控制管理和采矿设备调配,将来发展潜力很大。

2.2在对地下矿石进行后处理时,采用专门的运输机连续进行矿石的出矿、转运、提升等工艺的施工。使地下矿石开采、运送达到一体化。采用这种工艺可以加快开采速度,近几年来,该工艺应用较广。

3.金属矿山地下连续开采的问题及处理措施

我国自90年代以后,随着科学技术的不断发展,在地下连续开采技术研究方面取得了重大的突破,多项地下连续开采技术已经应用在矿山中。同世界先进国家相比,仍有一定的差距。目前矿山开采中还存在某些问题急需解决。有的矿山在采矿时,将采矿分为矿石和矿柱两个步骤,将收矿柱放在开采矿石后面。这种采矿方法存在如下不足之处:矿柱质量难以保证,所留矿柱截面形态各异,抗压强度低,易产生破坏。矿柱回收结果不理想,能正常回收的矿柱较少,不但浪费了资源,而且降低了采矿效率,延长了采矿作业时间,对地下采矿的经济效益产生很大影响。并且由于采矿步骤多,在管理上也产生许多困难。

为了解决上述问题,有关专家不懈的努力,研究出地下连续开采无矿柱法。这种地下连续采矿施工方法如下:将步骤划分成矿段,不留矿柱,回采单元用矿段表示,采用将切割槽割在矿段中部,并把振动机布置在结构底部出矿的方法。矿石由振动车搬运,连续进行出矿、运矿的作业。崩矿过程中及时进行回填,平行进行采切、回采、充填的作业,使采矿工作连续不间断的施工。地下连续无矿柱采矿的实施,表明我国地下金属矿开采技术进入一个新的层次。使矿柱回收困难的问题得到很好的解决,加快了采矿的时间,避免了国家资源的浪费,提高了地下采矿的经济效益。

4.地下连续采矿技术的应用

新疆某铁矿年产矿石能力20万吨。矿区属丘陵地带,气候干燥,夏季雨水较多,年平均降雨量1732.6毫米,冬季气温较低区域内未有大的河流,矿区地震烈度为6度。经勘察矿区深层土质为岩石,浅层为砂砾层。矿床为缓倾斜矿床,矿体为脉状矿体。地下开采的日产量为3000吨。采用地下连续开采方案,用胶带运输机连续运输,地下开采按由上往下的顺序开采。 将整个矿块划分为一个回采单元,矿块厚度即采场宽,相互采场之间不留矿柱,依次连续的进行采切、回采、充填三大工序,回采不允许在同一分层上进行,要分层进行,不同时进行相邻采场的采切。为避免开采时破坏四周土的应力,出现应力集中现象,影响围岩稳定,产生地面塌陷,设计对采空区采用非胶结充填方式处理,可以消除塌陷的危险。这种充填方式工程量较大,生产效率低,回采操作不便。后经专家研究决定,采用连续帷幕随时充填技术。该充填工艺施工时不留矿柱,开采各工序连接紧密,连续性好,而且作为支护的可压缩金属支座支护能力好。确保了采矿的安全,为出矿、转运和充填提供了方便。能对采空区进行及时迅速的回填。此采矿技术开采时采用将整体矿脉一体推进方式。主要的采切工程有:底盘转运巷道、切割巷、出矿漏斗及切割天井。地下连续采矿技术将回填空区用矿岩分离出的废石回填,采用了先进的矿浆输送方式。将深孔连续采矿技术、矿岩分离技术、矿浆输送技术等工艺与技术综合起来应用,实现了回采的高效率,经验证经济效益和社会效益良好。

综上所述,随着社会的发展,我国的采矿技术也不断进步。其中金属矿地下连续开采的技术已经接近世界先进水平,基本实现了金属矿地下连续开采的连续化和机械化。如何使我国的金属矿地下连续开采技术取得更大的进步,研究出更先进的金属矿地下连续开采技术,仍是广大矿业技术人员今后的努力目标。

参考文献

[1]徐东升,戴兴国,廖国燕.金属矿地下连续开采技术探讨.中国矿山工程[J].2007(04)

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关键字:采矿工程;采矿技术及工艺;应用

一、我国采矿工程的现状

进入二十一世纪,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。2011年,我国经济面对金融危机的局势实现8%的增长,但是经济发展和对铁、铜、铝、铅、锌等大宗金属矿产品的供需矛盾日益突出。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、地下采矿工艺技术

从地下矿床的矿块里采出矿石的过程。它是通过矿块的采准、切割和回采三个步骤实现的。采准工作是掘进一系列巷道为切割和回采工作创造条件;切割工作为回采矿石开辟自由面和落矿空间;回采是从矿块里采出矿石的过程,是采矿的核心,包括落矿(将矿石以合适的块度从矿体上采落下来的作业)、出矿(将采下的矿石从落矿工作面运到阶段运输水平的作业)和地压管理(包括用矿柱、充填体和各种支架维护采空区)三种作业。自70年代开始结合矿山开展了各种采矿方法的试验研究相继在空场采矿法、崩落采矿法、充填采矿法等采矿方法方面取得了显著成就。目前在我国金属矿山应用了各种类型的采矿方法。

(一)、空场采矿法

这种方法通常将矿块划分为矿房与矿柱逐步回采,先采矿房再采矿柱。在回采矿房时采场以敞空形式存在,依靠矿柱和围岩本身的强度来维护。矿房采完后要及时回采矿柱和处理采空区。现阶段我国有色金属、黄金及化工矿山应用相当普遍。

(二)、崩落采矿法

是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法,即随着崩落矿石强制(或自然)本来围岩充填采矿区以控制和管理地压。随回采工作面的推进有计划地崩落围岩填充采空区以管理地压的采矿方法。基本特征是崩落围岩回采部分矿房矿柱。适用于围岩容易崩落、地表允许塌陷的矿体。崩落采矿法按回采方式分为:壁式崩落法、分层崩落法、无底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法和阶段崩落法。

(三)、充填采矿法

随着回采工作面的推进逐步用充填料充填采空区的采矿方法叫充填采矿法。有时还用支架与充填料相配合以维护采空区。按采用的充填料和输出方式不同又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法、胶结充填采矿法。

(四)、溶浸采矿

溶浸采矿又称化学采矿,它是根据某些矿物的物理和化学特性将溶浸液注入矿层或矿堆,通过化学反应有选择性地浸出矿石中的有用成分,使有用成分从固态转化成液态,再进行回收,从而达到开采矿石目的的一种新型采矿方法。

三、金属矿床的特性

(一)、矿床赋存条件不稳定

矿体的倾角、形状和厚度均布稳定。在同一矿体内,走向方向上或在倾斜方向上,其倾角、厚度有较大的变化,常出现尖灭、分枝复合现象。这就需要各种采矿方法与方法本身具有一定的灵活性,来适应复杂的地质条件。

(二)、变化大的矿石品位

金属矿床中,矿石品位在矿体的走向上以及倾斜上,常常有较大的变化。这中变化有事由一定的规律,伴随深度的增加矿石品位变贫或富。矿体中常存在夹石。有些硫化矿床的上部有氧化矿,使同一矿体产生分带现象。

(三)、矿床含水性

矿床含水两大,不但增加了排水的设施与设备,并且也对回采工作造成巨大的困难。

(四)、地质的复杂构造

断层、穿入矿体中的岩脉、褶皱、断层破碎带等构造在矿床中是经常出现的。

(五)、矿石和围岩的坚固性大

大多数金属都有此特点。所以,采用凿岩爆破方法来崩落围岩和矿石,这给实现综合机械化开采,造成困难。

四、地下金属矿开采技术的发展趋势

(一)、地下空间改建尾矿库技术

为了节约大量的尾矿建库经费并且解决采空区、塌陷坑给矿山开采带来的隐患、同时实现无尾排放创造条件,可把地表塌陷坑、地下采空区和一系列场所改建尾矿库。与其同时在一定程度上解决尾矿地面对方、建库经营费用大、农田占用量大等一系列问题。

(二)、地下遗留矿体开采技术

近些年来,民营企业大量加入,无序开采的情况严重,不但占有大量的国家矿产资源,同时严重破坏、浪费矿产资源,残留大量的矿体。民采残留和境外矿体期中铁矿资源量占有一定的比例,这类矿床在开采的过程中存在地压灾害、岩层控制采空区、巷道维护处理等技术问题,需要通过系统的研究来解决,回收有限的矿产资源。

(三)、继续开展地下金属矿山无废、少废开采技术

随着我国地下金属矿山进入无废、少废开采的曾多,其它类型的开采条件会随之不断的出现,而且全新的问题也会不断的出现,所以在已经取得的地下金属矿山无废、少废开采经验的基础上,增强科研力度,形成完全适合我国国情的地下金属矿山无废、少废的开采技术。

(四)、厚大第四系流沙含水层和大水矿床开采综合技术

此类矿床开采,通过系统研究解决岩层的控制和变形、塌陷岩层对地表建构筑物的破坏、地下水治理和采矿方法等一些列问题。要实现这类矿床的安全和高效的开采,就必须在不破坏开采环境的前提下。

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关键字:无底柱分段崩落采矿法、石膏开采

引言:我国绝大多数石膏矿山采用房柱法开采,它把矿体划分为矿房和矿柱,只采矿房,把矿房采空后,在矿房的顶板、底板和两壁留下永久矿柱支撑采空区,不让上覆岩层垮塌,原来作用在矿房那部分的压力就转移到矿柱上承受。这种方法只适应矿体和围岩都稳固的矿床。这在矿体与围岩稳固性好的南京石膏矿得到了成功的应用,该矿矿石的普氏坚固性系数f=8~12,相当于每平方厘米的矿石面上可以承受800~1200公斤的压力,相当于金属矿山的坚固性岩石,顶板灰岩的f=4~6,且矿体上方为含水岩层和水田,地表不允许崩落。对于较稳固的平邑石膏矿,矿石f=4~6,顶板灰岩的f=2~6,已多次出现采空区冒顶和地表塌陷等工程地质灾害,他们正在思索改变采矿方法,崩落处理采空区。而双碑矿区矿石的f在2左右,为软弱岩石,顶板泥岩的f系数有的小于1,而且石膏层内泥质软弱夹层十分发育,极不利于矿柱的稳定,均属软弱不稳固矿岩,各矿频繁出现各种工程地质灾害和伤亡事故就很难杜绝。

正文:

无底柱分段崩落采矿法在我国金属矿山广泛使用,取得了成功的经验。该采矿法是将矿块划分为分段,在分段回采进路中进行落矿、出矿等回采作业,不需要开掘专用的出矿底部结构;崩落矿石在崩落围岩的覆盖下放出。按矿块出矿装运设备的不同,分为无轨运输方案和有轨运输方案。无轨运输方案采用的出矿设备是自行的柴油铲运机、电动铲运机或气动装运机;有轨方案采用的出矿设备是装岩机和翻斗矿车或电动自行矿车。目前,国内外大多数矿山都采用无轨运输。改进的无底柱分段崩落采矿法典型方案见图1。

图1改进的无底柱分段崩落采矿法典型方案

到目前为止,石膏矿山还没有使用这种采矿方法的的例子。但从目前石膏矿山使用的采矿方法存在的问题可以看出,借鉴金属矿山使用的无底柱分段崩落采矿法,在安全生产、提高回采率、提高矿山机械化程度和装备水平等都是比较合理的选择。

(1)无底柱分段崩落采矿法工艺过程

无底柱分段崩落采矿法是以中深孔爆破落矿为基础,利用中深孔爆破将矿石强制崩落,并配合出矿设备回收矿石。其工艺特点与中深孔房柱法有许多共同点。其工艺过程为:掘进回采进路―开掘切割立槽―钻凿中深孔―装药爆破―顶板清砟及支护―出矿。

①采区布置方式

由于无底柱分段崩落采矿法是逐条进路回采,可以连续推进,可以从矿体的一端向另一端推进,也可从矿体中部向两端推进,所以,采区的概念不是很明晰,可为了管理方便,把几条或十几条进路划为一个采区。根据采区作业顺序要在稳定的矿层内布置辅助提升下山,以利于矿石的提升和作业人员及设备的出入。

切割平巷与切割天井联合拉槽法是在分段内各回采进路掘进之后,沿矿体边界掘进一条切割平巷贯通各回采进路端部,然后在适当位置掘进切割天井。在切割天井两侧,从切割平巷内向上打若干排平行或扇形深孔,每排4~6个炮孔;以切割天井为自由面进行爆破,形成切割槽(图2)。

切割天井拉槽法。如图3所示,不需要掘进切割平巷,只在回采进路端部掘进切割天井(1.5×2.5)。天井矩形断面的里边距回采进路端部留有1~2m距离以利于台车凿岩;天井的长边平行回采巷道中心线;在切割天井两侧各打三排扇形炮孔,微差爆破,一次成槽。

④钻凿中深孔和爆破落矿

无底柱分段崩落法需要在进路中钻凿扇形中深孔进行采矿,它们是无底柱分段崩落采矿法工艺的核心。

a)凿岩爆破参数的确定

炮孔扇面角有前倾和垂直两种。前倾时,常采用70º~85°以延迟上部废石细块提前渗入,装药比较方便,有利于防止放矿口处被爆破破坏。垂直布置时,炮孔方向易于控制,但装药条件差。当矿石稳固及围岩块度较大时,多采用垂直布置方式。

⑤出矿

在金属矿山,一般是用出矿设备将回采巷道端部的矿石运到采区溜井,在石

膏矿山使用无底柱分段崩落法可以不设采区溜井,矿石由出矿设备直接装矿车。

⑥ 通风工作

回采工作面为独头巷道,无法形成贯穿风流;工作地点多,巷道纵横交错,很容易形成复杂的角联网路,风量调节困难;因此,搞好通风是一项极为重要的工作。在考虑通风系统和风量时,应使每个矿块都有独立的新鲜风流,要求每个回采进路的最小风速在有设备工作时不低于0.3m/s,其他情况下不低于0.25 m/s。条件允许时,应采用分区通风方式。

⑦ 回采顺序

同一分段可以采取从中央向两翼回采或从两翼向中央回采,也可以从一翼向另一翼回采;走向长度很大时,可以沿走向划分成若干回采区段,多翼回采。分区多,则同时回采的工作面也多,可以加大回采强度,但通风管理困难。

⑧覆盖岩层的形成

覆盖岩层的厚度应满足下列两个要求:首先,放矿后岩石能够埋没分段矿石,否则形不成挤压爆破条件,爆下的矿石崩入空场,增加矿石损失;其次是一旦采空区大量围岩突然冒落时,能起到缓冲作用,以保证安全。根据这个要求一般覆盖岩层厚度约等于两个分段高度。

⑨ 采矿方法评价

根据双碑矿区目前的开采条件,地表与围岩允许崩落;矿石稳固性在中等以上,回采巷道不需要大量支护,有利于在其中开凿采准巷道;石膏矿体缓倾斜而且是厚或极厚矿体;矿石损失与贫化率要求不高,矿石价值不高,矿石可选性好;因此,有利于在石膏矿山采用本方法。

无底柱分段崩落采矿法的优点是:安全性好,各项回采作业都在回采巷道中进行,二次破碎比较安全;矿块结构与回采工艺简单,容易标准化,易于使用高效率的大型无轨设备;机械化程度高;回采率高,资源利用好;没有形成大规模采空区的条件,不会有顶板大面积冒落事故的发生。

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【关键词】水平分层;干式充填;采矿法;应用

1.分层干式充填采矿法优点

1.1黑金顶分矿特殊的地质、地理条件所决定

黑金顶分矿是一座超大型的含金矿山,矿石类型按矿物组合划分主要为含金黄铁矿脉型、含金黄铁矿绢英岩型,及含金多金属硫化物型;矿石中金属矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、毒砂、菱铁矿、黝铜矿、自然银;非金属矿物主要有石英、绢云母、方解石、钠长石和微斜长石等。矿石结构主要为自形—半自形粒状结构、碎裂充填结构、交代残余结构以及包含结构;矿石构造主要为致密块状、细脉状、条带状、浸染状、角砾状构造、团块状构造;矿石稳固性一般,围岩主要为花岗闪长岩,稳固性较好。水文地质条件较为简单,对施工影响不大。

1.2提高回收率,最大限度地利用资源

黑金顶分矿矿体总体产状116o∠60o,矿体水平厚度0.97米,平均品位3.96g/t,赋存条件不规则,矿体变化大,采用一般的急倾斜矿井的采矿方法,回采率只有50%左右,大量宝贵的矿产资源丢在采空区,造成资源的浪费。

1.3提高采矿作业的安全性高

矿石结构主要为自形—半自形粒状结构、碎裂充填结构、交代残余结构以及包含结构,赋存不稳定,顶、底板岩性较差,遇水易膨胀、跨落,给矿山的安全开采带来的影响极大。

2.上向水平分层干式充填采矿法

2.1基本设计

黑金顶分矿原来一直采用巷道采矿方式回采,采区回采率只有50%左右,资源浪费大,开采过程中容易自燃发火。为解决上述问题,黑金顶分矿工程技术人员经长达2年的研究、实验、论证,摸索出一套适于在黑金顶分矿使用的采矿方法——“上向水平分层干式充填采矿法”。在对黑金顶分矿进行改造设计时,省采矿设计院、有色冶金设计院的有关专家及矿山工程技术人员对新扩建后的采矿方法进行了研讨,经过对有色冶金设计院提出的水沙充填采矿方法、省煤炭设计院设计的掩护支架全部充填采矿方法及伪斜工作面走向长壁分层全部充填采矿法和黑金顶分矿设计的上向水平分层干式充填采矿法进行了论证比较,最终决定采用黑金顶分矿设计的上向水平分层干式充填采矿法,见图1。

2.2实现方法

采矿的过程中,其前期井巷施工产生了大量的矸石,以往矸石只能寻找一处矸石山堆放,这一来,将占用大量的土地资源,并对其周边环境造成污染。

黑金顶分矿利用塑料编织袋将掘进中开挖出来的矸石装袋,运到回采工作面对采空区进行充填。回采顺序为从下向上翻层,每个分层2-2.2m,充填层作为下一分层的底板,回采过程中,随采随充填,最大控顶距离3.2米,最小控顶距2.2米。为保证在下一阶段不受采空区积水的影响,在每一个阶段设一至两层钢筋混凝土隔水层,隔水层向一个方向倾斜,在下一阶段将水排到水仓,经矿井排水系统排出井外。实施过程中,在条件允许的情况下,黑金顶分矿是在掘进工作面后方选择一处堆放地点,直接在掘进现场装袋后运到采场使用,这样可减少充填料的运输成本和工序。有一部分在矿井翻矸场装袋后再运到采场。

3、应用效果分析

3.1上向水平分层干式充填采矿法采矿,在回采时采空区得到及时充填,采空区空间体积减少到最小,隔绝了矿石与空气的接触路径,有效的延缓了矿石的氧化时间。

3.2采用上向水平分层干式封包充填采矿法后,回采率达到95%以上,并根据原有资料分析,利用下部充填区作绕道,进入上阶段因品位较低而废弃的块段,采出含金矿近3万吨,使宝贵的金矿资源的到最大限度的回收利用。

3.3采用水平分层充填采空区,采空区空顶距离缩小,暴露面积小,暴露时间短、加之充填及时,下沉量小,基本杜绝了冒顶事故发生。

4、结论

上向水平分层干式充填采矿法后提高了采区回采率,采区回采率达到95%以上,有效的利用了珍贵的矿产资源。极大的提高了在急倾斜、顶底板极端不稳定矿层回采的回采率。有效的保护了当地的生态环境。回采后基本控制了采空区的塌陷、下沉,保护了当地环境地貌不因采矿塌陷而破坏。矿井基建过程中产生大量的矸石,每年排矸量达到33600m3,上向水平分层干式充填采矿法后,每月充填用矸量平均2500m3,年充填用矸量30000m3,这还未包含采场在现场直接封包的量,减少了矸石排放量,减少了环境污染,可节省大笔环境治理费用。参考文献

[1]李元辉,解世俊.阶段充填采矿方法[J].金属矿山.2006年06期.

[2]王素银,张旭宇.缓倾斜薄矿体采矿方法探讨[J].甘肃冶金.2007年01期.

[3]刘晓云,熊绵.金属矿崩落法改充填法开采可行性评价指标及权重研究[J]. 现代矿业.2011年第5期.

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