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我国地下金属矿床开采的现状及发展策略 第六图书馆 针对我国矿山企业的现实情况,阐述了金属矿采矿技术的现状和发展趋势,指出了亟待解决的问题,提出了解决这些问题的措施。针对 我国矿山企业的现实情况,阐述了金属矿采矿技术的现状和发展趋势,指出了亟待解决的问题,提出了解决这些问题的措施。金属矿 采矿 充填采矿法 崩落采矿法 采矿成本矿业研究与开发姚必鸿长沙矿业研究院1999第六图书馆 1 9 卷 1期 l 9 9 9年2 月 矿 业研究 与开 发 M I NI NG R＆I V o【 1 9 No l Fe h 1 99 9 f 佃 8 多- 弓 争 我国地下金属矿床开采的现状及发展策略 移 长 沙矿 山研 究院， 长 沙． 4 1 0 0 1 2 摘要针对我 国矿山企业的现 实情况 ， 阐述 7金属 矿采矿技术的现状和发展趋 势， o f Chi n a s Und e r gr ou nd M e t a l M i ni n g YaoBi ho n g C h a n g s h a I n s t i t u t e o f Mi n i n g R e s e a r c h ，C h a n g s h a ． 4 1 0 0 1 2 Ab s t r a c t Th i s p a p e r d e s c r i b e s t h e s t a t e - o f t h e ． a r t s a n d t h e t r e n d o f d e v e l o p me n t o f mi n i n g t e c h n i q u e o f me t a l l i f e r o u s d e p o s i t s f o r e x i s t i n g s i t u a t i o n o f Ch i n a mi n i n g e n t e r p r i s e s ．Th e a u t h o r an a l y s e s p rob l e ms t o h e b a d l y i n n e e d o f s o l u t i o n a n d ma k e s p r o p o s a l s o f s o l u t i o n t o t h e m ． Ke y W o r d s M e t a l mi nin g ，S t o p i n g - a n d - f i l l i n g me t h o d ，C a v i n g me t h o d ，M i n i n g C O S t 在过 去的 2 0年里， 矿 山机械化的 发展促 进了采矿 工艺的变革 ， 相应 的采矿 技术 也取 得 了重 大进 展 。 1 采 矿技 术 新进 展 1 ． 1 地压监测与 支护 技术 I 采场 冒顶 监测 。长期 以 来， 采 场 的 顶板管理 全凭经验 的“ 敲 帮问顶” ， 对局 部 的 岩块 冒落 判定 比较 有效 ． 但 无法 确 定 时 问。 长沙矿山研 究院经过 多年研 究， 应 用 声发射 技术结合现 代工程 数学手 段， 建立 了 采场 冒 顶的预测预 报系统 ， 预 报采场 冒顶取 得满意 结果 为矿山顶 板管理提 供了科学依据 2 喷锚 网 支护 。随着对 喷锚 支护机 理认识的深 化 锚杆 类型的广泛开发 施工机 械化的完善 、 成 熟， 喷锚 网 支护 已广泛用于 井巷 、 硐 室 及 采场 支护 ． 成 为 岩 层 支 护最 主 作者 教授缎 高级 工程 师 ； 收 稿 日期 1 9 9 8 1 0 2 6 要 、 最 有效和最经济的手段 。 3 岩体加 固技 术。锚杆支护一 般 只加 固岩石 表层 2～3 m， 锚索 则可 深入到 岩体 内 部 1 0 ～2 0 m 以上， 加 固更大 范围 的岩体。采 场上下盘围岩及顶板 ， 大 型地 下硐 室及溜井 ， 使 中等乃至不稳 固的岩体通过锚索加 固而变 为稳固， 这对 上 向充填 法和空 场法 的扩 大应 用发挥了重要作用。通过注浆加固极其破碎 的岩体乃至流砂． 使 井巷得 以顺利通过 。 1 ． 2 凿 岩爆破技术 1 大 直径深 孔爆 破 。我 国于 1 9 8 1年 首先 在 凡 口铅 锌 矿 试验 VC R 法 落 矿 成 功 后 即在金川 、 白银 、 大 厂和铜 陵等 地的 矿 山 推 广 应 用 。为 解 决 VC R 法 的 爆 破 次 数 频 繁 、 装药爆 破工序复杂及需 用高威 力、 高密度 炸药 等缺 点 ， 很快 发展成 VC R法爆 破拉 槽 、 柱状药包侧 向崩矿 的方案 使大 直径深 孔爆 维普资讯 第六图书馆 1 0 矿 业 研 究 与 开 发 第 l 9卷 破 落矿更加 完善和经济 。 2 中深孔爆破技术 。中深孔爆 破一般 使用扇形深孔 ， 由于 孔 口和 孔底 的炸药 分布 不均匀， 常在孔底 部 分产生 大块 。为此 试验 推广 了挤 压爆破 、 宽孔距爆破 、 孔底起爆和孔 底空腔爆破 等 一系列 新技术 ， 有 效地提 高 了 爆 破质 量。 3 控制爆破技术 。光面爆破 已广泛用 于井巷 及硐 室工 程， 也成 为露 天矿 最终 边坡 形成不可缺 少的爆破 技术 。安庆铜矿在大直 径深孔采矿 中， 率先在间柱侧使用预裂爆破 ， 保证了矿柱 的规 整和稳定 性， 降 低了 间柱 回 采时的损 失贫 化 ， 带 来的经 济效 益远超 过光 面爆 破所 增加的费用。 1 ． 3采场出矿技术 1 振动 出矿 。振 动 出矿 囡设 备 简 单 、 能耗低 、 矿石流 可控 和效率 高， 工 作安全， 我 国 自 1 9 7 4年研制成功 以来， 很快在溜井和 留 矿法采场中推广应 用， 8 0年代用 于崩 落法采 场， 并在易 门铜 矿 推广应 用。在重 力放 矿和 电耙出矿条件下， 改用振动 出矿是最经济 、 最 有效和最安全的 出矿方式 。 2 铲 运 机 出矿。铲运 机 自 6 0年 代开 始用于井 下以来 ， 开 创 了无 轨化开 采的 新时 代。铲运 机 已在掘 进出碴和采场 出矿 中广泛 应用， 成为机械 化 矿山 不可 缺 少的设备 。我 国于 7 0年 代开 始 引进 ， 随 后进 行 研 制 和生 产。铲运机 出矿 的应 用， 使充填 法 步入 了高 效采矿法 的行列 ， 空场法增长了使 用， 崩落法 生产能力大大提高 ， 平底出矿大量使用， 极大 地促进 了采 矿工 艺的变革 。 目前国外铲运机 已形成 斗容从 0 3 8 m3到 1 O m3的完整 系列 ， 能满 足各种条件下矿体开采的需要。可装载 2 5 t 的铲运 机 日出矿 能力达 5 0 0 0 t 以上。 3 连 续 出矿。“ 七 五” 期 间， 铜 陵狮 子 山铜矿“ 地下连续 开采工艺和装备研 究” 联合 攻关 ， 研制 出两种技 术经 济上可 行 的采 场连 续 出矿设备 系统 采 场助流振 动 条筛一振 动 出矿机一s 1 DY一1 2 0 O原 矿绳 架带 式运 输 机 和轻型组台式振动 出矿机一振动运输 列车一 原矿振动条 筛， 八五” 期 间分 别在安 庆铜 矿 和风凰 山铜 矿推 广应用 ， 其 采场生 产能 力 达 8 0 0～l O 0 0 t l d 。 1 ． 4 充填采矿技术 充填采矿方法 是近 2 O年来 发 展最 快 的 采矿方法 ， 是 适应各种 开采 技术条件 ， 实现地 下矿 山无废料 排放 至地表 的唯一采 矿方法 ， 也是深部开采首选的采矿方法 。充填采矿法 可分 为 1 高承速凝全 尾砂胶结 充填。该项 技 术是将全尾砂浆体在充放到采场前加入高水 速凝材料， 混合 后充入采场 ， 迅速 固化 。其特 点是浆体浓度 范 围调 节大 2 5 ％ ～6 5 ％ ， 采 场 内流动性好， 能接 顶 ； 凝结 速度 快， 全水 固 化， 不需脱水 ； 早期 强度 高等 特点， 引起 了矿 业界极大关注， 1 9 9 4年在焦 家金矿通 过鉴定 后， 很多矿山纷纷试用 。 2 高浓度全尾砂 自流 输送 充填。该项 技术于 9 O年代 初 在 凡 口铅 锌 矿试 验 成功。 全 尾砂经 两级 脱 水后 制 成浓 度 7 2 ％ ～7 5 ％ 的浆体 ， 自流输送 到 采场， 充 填体 强 度 可达 2． 3～ 3． 6M Pa 。 3 全尾砂膏体 泵送 技术。膏体充填 于 1 9 9 2年 由加拿大克 赖顿镍 矿首先使 用， 澳大 利亚 1 9 9 7年建 成 的坎宁顿 矿就采 用了膏 体 充填系统。我国金 川有 色金属 公 司 1 9 9 1年 研制 成 全 尾砂 膏 体 泵送 技术 ， 膏 体 浓 度 达 8 1 ％～8 4 ％． 用双 缸全 液 压 P M 泵 输送 到井 下充 填， 充填 体 强 度 可 达 4 MP a以上， 1 9 9 6 年正式建成膏体 充填系统 并投入 使用。 4 块 石 胶 结 充 填。块 石 胶 结 充 填 于 1 9 7 3年在 澳大 利亚 芒特 艾萨铅 锌 矿首 次采 用， 进行阶段充 填， 并 于 1 9 9 1年全 面取 代 了 分层充填。我国 于 1 9 9 3年 在大 厂铜坑 锡 矿 试验成功 ， 随后 推 广使用 。块石胶 结 充填 具 有成本 低， 充 填 能力 大 ， 充填 体 强 度高 等 特 维普资讯 第六图书馆 第 l期 挑 必 鸿我 国地 下金 属矿 床开 采的现 状瘦 发展 策略 l 1 点， 是一种最具有发展前途 的充填技术。 1 ． 5 崩落采矿技术 崩落采矿技 术是 一 种 生产能 力大 、 效 率 高 、 成本低 、 唯一可与露天开采媲 美的地下采 矿技术， 国内外最大 的地 下矿 山都是 采用崩 落法开采， 因而崩落采 矿技 术 的发 展也 倍 受 关 注 。 1 自然 崩落 法 已用 于坚硬 稳 固矿 体。 过去， 易于崩 落和裂 隙发 育的 矿体才 考虑 自 然崩落法。 由于技术的进 步和对岩体力学的 深入认识， 能 对矿体 的可 崩性 和 破碎块 度进 行 比较 精确的评 定和预 测， 大 型 出矿设 备的 应用， 二次破碎手段的改进， 使较稳固的矿体 也能 用 自然崩 落法 开 采。 日出矿 量 1 O万 t 以上的特尼恩特铜矿 和年 生产能 力 4 0 0万 t 的铜矿峪铜矿就是 最好 的例 子。 2 无底柱分段崩 落法在 欠稳 固矿体 中 应用成功。6 O年代 ， 我国开始 采用 无底 柱分 段崩 落法 ， 7 年代 即大 量推广， 8 0年代 初 因 一 些 矿山出现进 路大 量垮 塌， 致使 生产 能力 低， 矿石损失贫化严重 ， 有 色金属 矿山基本改 用了其他方法。黑色金属 矿山组织“ 七五” 攻 关， 采取 了以控 制地 压为 中心 的综合 技 术措 施 ， 扭转 了生产被动局面， 解决 了矿体欠稳固 条件下无底柱分段崩落法的正常生产问题。 3 低贫化出矿 。矿石 损失贫化较大 是 覆岩下放 矿的固有缺点 。我 国科技工作者通 过对端部放 矿的深入 研 究， 提 出了低贫 化出 矿， 即对采场的上部分 段采 用无贫化 出矿 ， 出 完纯矿石后就 停止 出矿， 为查 实纯矿 石是 否 出完 ， 往往要放出一部分贫化 了的矿石 ． 故称 低贫 化出矿 。已贫化 的残矿部分在下部分段 回收。采 场最 下部 一个 分 段 按截 止 品位 出 矿 ， 以最大限度地回收矿石 研究表 明， 采用 这种 出矿方式， 在不降低总 回收率 的情况下， 可使总贫化率降低 4 ～6个百分点 。 1 ． 6 溶浸采矿技术 溶浸采 矿适用 于铀 、 铜 、 金银 、 锰 、 钼 、 铅 锌等 2 0多种金 属 矿床。这种技 术 已在 铀矿 开采 中广泛使 用． 用 于铜 矿床开 采也在 积极 探 索中。 8 0年代 中期 ， 我国第一座氧 化铜 矿石的 浸 出一 萃取一 电积厂在大姚铜矿兴建。十多 年来， 国 内小 型 的 铜 浸 出一 电 积 厂 已达 近 2 0 0座 ， 年产 电铜 2万 t 左右。德兴铜 矿经过 多年探 索， 一 座年 产 2 0 0 0 t 铜 的废 石 堆浸一 萃取一 电积厂 已投入 生产， 标志 着我 国废 石 堆浸进入 了 生 产使用 阶 段。1 9 9 5年 东 乡铜 矿进行了井下 干吨级 原地 破碎 浸铜试 验， 取 得较好效果。 2我 国金属矿 业今后 的发展 对策 当前 ， 我 们正处于新老 经 济体 制的转 换 之际， 矿山普遍 面临着 比较 困难 的境地 ； 老 矿 难生存， 新 矿难 建设 ． 更是 突 出矛盾 。因此， 在看 到前 景的 同时必须面对 现实 ， 很 多矿业 工作者都提 出过很 好的意 见， 下 面侧重 简述 几 点 。 2 ． 1 深化改革， 解困脱贫 矿山效 益不好， 原因是多方面 的． 但最根 本 的还是没 有把 降低成本 这一矿 山生产 的永 恒 主题 予以认真落 实。只要 企业领 导 、 科技 人员、 管理 人 员、 工 人和政府 齐心 协力， 更好 地利 用现 有科学 技术和生 产条件 ， 有效地 组 织生 产， 就 能降低成本 ． 创造 利润 。 2 ． 2 多元 集资， 建设新矿 采矿业是 一个周期 长 、 风险大 、 投资多的 行业， 体制改革后靠贷款建矿， 负债经营， 是 难 以建设新 矿和维 持正常 生产 的． 必 须采取 多元集资， 合股建矿， 变投资为股本 。外 资可 以八股 ， 国家可以八股， 冶炼 厂和其 它企业可 以八股 ， 设 备制造厂可用设备入股 ， 发行股票 可让个人 八股 ， 还 可采用期货 交易筹集资金 ， 部分 银行贷 款也是 可取 的。 总之， 将大 部分 的建设资金变 成股本 的形 式 ， 把 刚性的 贷款 维普资讯 第六图书馆 矿 业 研 究 与 开 发 第 1 9卷 利息变为 弹性 的红利 ， 以减 少矿 山经 营 的压 力， 分散 矿山投资的风 险。 新矿 一定 要 新 办， 要 达 到高 效 率 、 高 效 益 、 高起 点。矿 山生产 也可采用承包 方式 ， 部 分工 程 或作 业 采 取承 包经 营。 建立 风 险基 金， 以保证地 质资料 可靠， 按 时投产 、 达 产 和 正常生产， 避 免所 有风 险都 由矿 山来承担 。 2 ． 3完善国内矿山设 备供应 我 国实现矿 山机械化 的关键 是要 靠国产 设备 。到 国外 去 买机械化 是 既买不 起， 买 来 了也难 以维持下 去。金 川公 司主要靠 引进设 备实现 了矿 山机 械化， 但 每年 的备 品备 件进 口就要 花上 百万 美元， 摊到 每 吨矿石 上后就 要大大 削弱产 品的市场竞 争力。提高国产 矿 山设备的制 造水平 、 供给能 力、 设 备的可靠性 和作业性 能， 对实现 我国矿 山机械 化 至关重 要 。 2 ． 4加速科研体制改革 我国矿业 科研机构众 多， 人才聚集， 为我 国采矿技术的进步 作出了重大 贡献 。然而研 究出的设备 样机多， 变成产品的少 ； 实用技 术 多， 开发性的 研究少 ； 单项 技术 多， 配套 技术 少， 在矿 山的 整体效 率和效益 的体 现 上不显 著， 在矿 山的脱贫解困面前乏力。 在科技体制改 革中， 应重组 科研机构 ， 集 中优 秀科技人才， 设置 配套 的院所 ， 提供 足够 的经费， 使科研 人员无谋 生之忧， 只有 出成果 之压。养不起 的 科研机构进 入 企业 ． 或放 开 自谋 出路 。设 置精 干的信 息 咨询机 构， 合理 配备 人员， 跟踪世界采矿技术发展， 提供一些 值钱的信息 ． 而 不只限于 一些动态 能为矿 山 出主意 ． 指 出路 ， 提 出行之有效的办法 来。 2 ． 5加强地质找矿工作 矿物资源是 矿山工 作的 基础， 只有 矿 物 储量的补充速 度大于 消耗速 度 时， 采 矿业 才 能得 以持续 发展， 现在 已是 矿床有 偿使 用， 矿 山开 采 已照 章纳税 ， 矿 床的勘探 就应 有资金 的来 源 。为 了采矿业的可持 续发 展， 国家应 拿出 一部 分 税收来支持地质 找矿工 作， 加强地 质找 矿 的 科学研究， 提高地质勘探 的手段和方法， 中国 既然能摘掉贫油的帽子 ， 也一定会找到更多 、 更好的金属矿床。 3 结 语 发 展中国家 对矿物 的需求 ， 即 使不会增 长到像发达 国家的 人均消耗 量 那样高 ， 但 其 增 长是 无疑的 尽管我 国矿 山 目前 存在较 多暂 时 困难 ， 但并不能完 全依靠进 口来 满足 内需 ， 而应发 展中国 自己的矿业。 2 0世纪 世 界采 矿 技术 取得 了长足 的发 展， 世界采矿 强 国在完成 矿 山机械化 的基础 上开始向 自动化迈进 。新 中国的矿业工作者 经过 不到 5 O年的努力 ， 使我国跨人 了世 界采 矿大 国的行列 ， 借助 引进设备 使 有的矿 山实 现 了机械化。今后 ， 若 能充分 利 用人类 的知 识资源， 则完 全可 以发展得 更快 。相信 无需 再用 5 0年 的时间， 定能 与世界采矿强 国并驾 齐 驱 。 参考文献 l 麦卡锡 P“ 高透明度” 地下开采时代的到来 ． 国外盘属 矿 山． 1 9 9 8 4 2周先 明等安 庆铜 矿 矿房 高 阶段 太直 径 深孔 采 矿稳 定 性研究矿业研 究与 开 发． 1 9 9 6 增 刊 3 傅 鹤林等 ．呆场 冒顶 的 声 发射 预 测预报 岩 石力 学 与 工 程学报 、 1 9 9 6 2 4顾 晓春 ．搬动出矿 阶段 强 制崩 落 法试验 研 究 ．矿 业 研 究与开 发． 1 9 9 8 1 5 谌 江 ． 我 国地下 金属矿 山采场 连 续 出矿 运矿 设 备研 究 的现状 与发展矿冶、 1 9 9 7 2 6刘同有 等 ． 我 国充填采 矿技术 新进 展 中 国矿业 ． 1 9 9 4 1 2 7刘 国等 无 底 柱 分 段 崩 落 法 不 贫 化 放 矿理 伦 基 础 一 、 二 ． 金 羁矿 山． t 9 9 5 I 1 、 1 2 8曹异生 等世界铜 浸 出一革 职 电积挫 术 最 新 发展 及 在我 国推广应 用前景世 畀有 色盘 辑． 1 9 9 8 8 9 饶绮麟等叶 | 国有色矿山现状及发展晦略中国矿业， 】 9 9 8 1 维普资讯 第六图书馆