有色金属采矿方法中的弊端和改进刍议(1).pdf

35 矿山建筑 Mine building 有色金属采矿方法中的弊端和改进刍议 张永星 （赤峰中色白音诺尔矿业有限公司， 内蒙古 赤峰 025473） 摘 要 随着我国社会经济的飞速发展， 对有色金属的需求量越来越大， 传统的采矿方法大多是适用于有色金属矿山浅层矿床 的开采， 当前的有色金属采矿方法已不不足以适应工业发展的额需求， 改进采矿方法， 向深井采矿探索一成为当前的重点本文 分析了有色金属采矿的几种方法及其存在的弊端， 并基于此探讨了改进的路径， 以期为有色金属的进步开采提供基础。 关键词 有色金属 ； 采矿方法 ； 弊端 ； 改进 中图分类号 TD85 文献标识码 A 文章编号 11-5004 （2018） 12-0035-2 收稿日期 2018-12 作者简介 张永星， 男， 生于1982年， 赤峰人， 本科， 中级， 研究方向 金属矿 山地下采矿。 矿产是我国社会经济发展中需求量大且十分重要的物质资 源基础， 若矿产资源不能得到有效的开发和利用， 则会对我国工 业乃至整个国民经济的发展产生重大的影响。而当前我国的发 展对有色金属的需求量越来越大，矿山浅层的矿床开采已经无 法满足， 需要对更深层的矿床进行开采， 因而需要改进当前的采 矿方法， 重视深井采矿技术的研究与运用。 现阶段我国深井开采 的方法和技术较之于发达国家的深井开采还有相当大的差距， 基于此，相关部门和人员更有必要加强研究有色金属深井开采 的技术和方法， 针对当前采矿方法中存在的弊端， 进行研究和实 际探索， 找更为先进的采矿方法， 同时不断革新深井开采技术， 有效提高开采效率、 降低成本、 提高矿石回收率等， 使采矿更能 符合相关标准和市场需求， 安全高效地采矿。 1 有色金属采矿方法研究和改进的意义 随着我国社会经济的日益繁荣， 工业也在不断发展进步， 这 使得我国有色金属资源的需求量迅速增加。然而现阶段面对我 国金属矿产资源的枯竭危机，且许多有色金属矿山的表层矿床 已经被开采殆尽了， 有色金属的供需缺口日益扩大， 我们不得不 将开采的方向转向深井。然而当前我国的有色金属开采方法和 开采技术还难以适应深井开采。 矿山地下层温度极高， 且地应力 大， 这为深井开采带来了极大的困难， 且在这样的地下环境下开 采作业， 这很容易发生岩爆危机， 若产生岩爆现象， 地下开采工 作人员的生命安全将会受到严重威胁，作业的各种机械设备也 难以安全运行， 从而导致有色金属的开采啊工作效率低下， 且开 采成本由此增加， 因此， 必须加强对有色金属采矿方法和技术的 研究及改进， 解决技术性难题， 保障作业安全， 提高开采的工作 效率， 降低采矿成本， 从而促进矿产及工业的可持续发展。 除此 之外，目前我国的有色金属采矿方法及技术相较于其他发达国 家而言还较为落后，在深井开采方面的方法和技术研究成果不 足，且发展时间较短，经验不足，还存在许多难以突破的问题， 无法保证开采的效率， 采矿工作的安全管控也不足， 从而制约了 有色金属矿产的开发和利用，阻碍了工业甚至国民经济道德进 一步发展。这些现状及问题都指示着我们必须要加强对有色金 属采矿方法和技术的研究及改进。只有根据现实需要不断革新 技术， 改进采矿的方法， 才能确保有色金属开采的高效、 低成本 以及高安全性， 从而促进采矿工作的顺利开展， 缩小有色金属供 需缺口， 满足社会经济对有色金属矿产资源需求。 2 有色金属采矿方法 现阶段在我国有色金属采矿方法主要分为四种，包括空场 采矿法、 崩落采矿法、 房柱采矿法和充填采矿法。 2.1 空场采矿法 空场采矿法一般用于开采矿岩中等稳固以上的倾斜中厚至 厚矿体。主要涉及以下几个方面。首先是大直径深孔采矿法的 运用， 这一方法起源于20世纪80年代， 之后广泛应用于有色金 属的开采， 安庆铜矿及狮子山铜矿都是这一方法运用的典型， 之 后经过技术改进， 出现了阶段深孔崩落采矿法， 这一方法的使用 需要先在采矿区的局部面积上形成切割槽，再利用大直径深孔 装上炸药， 进行全阶段高台阶崩落操作。 其次是实现了地下有色 金属矿床采矿的的连续化， 实现落矿、 出矿、 搬运矿石的连续化 作业， 还包括实现井下矿石的连续化运输、 连续化转载等。 2.2 崩落采矿法 崩落采矿法主要包括两种， 一种是无底柱崩落法， 该方法引 进自瑞典， 之后得到有效运用， 该方法用于开采矿石中等稳定以 上的厚矿体， 一般不进行回采， 因而矿石的损失较大。 在这一方 法的运用中结构参数是其中需要重点改进和解决的问题。另一 种是自然崩落法，根据岩石自然应力落矿的原理而产生自然崩 落法， 该方法使用于易于自然崩落的低品位矿床， 采取这种采矿 方法， 采矿的成本较低， 工作效率也较高。 2.3 盘区房柱采矿法 盘区房柱采矿法是一种源自美国的新型采矿技术，广泛应 用于有色金属的开采中。 美国白松铜矿属于缓倾斜大矿体， 这一 矿体埋藏于深度较深的地下， 一开始使用一般的房柱采矿法， 随 着开采不断深入地下， 深度越深， 矿柱的大小和长度的尺寸不断 增加， 在这慢慢加深的过程中， 也使得金属矿石的回采率逐渐下 降， 为了改进最终采用了盘区房柱采矿法。 盘区房柱采矿法的运 用中， 若盘区宽度不足以有采矿深度的 1/3 ， 则盘区留下宽高比 为 7 的刚性矿柱充当永久损失， 并加强控制顶板岩层不冒透地 面。 在盘区中间留宽高比为 2 的柔性矿柱， 当逐渐对盘区内矿石 进行回采时， 柔性矿柱随之片落， 来自上部岩体的压力将慢慢落 于盘区刚性矿柱， 盘区内的矿石开采在压力拱范围内， 从而降低 了压力， 这不仅提高了矿石回采作业的安全性， 更是提高了矿石 的回采率。 （下转37页） 37 矿产资源 Mineral resources 建立健全矿产资源循环利用政策体系。矿产资源循环利用 政策体系，应该由下面的两个部分组成 ①做好对资源利用的 引导工作， 引导企业对矿产资源进行高效的利用， 并注重对环境 的保护， 为资源的循环利用提供资金、 信贷、 税收、 技术等支持。 ②针对不同领域， 制定不同具体的政策。 在矿产资源的开发中， 应该制定各种针对性的技术经济政策，对各种矿中应该制定各 种严格的贫化率、 损失率、 回收率等指标， 对各种共生伴矿， 应 该及时进行回收利用， 对暂时无法回收的伴矿， 应该采取有效的 保护措施， 方便未来的回收利用。 在采矿管理中， 应该制定严格 的三废政策， 对无法满足生产要求的企业， 应该督促其尽快完成 技术整改。 在矿产品的消费中， 应该制定各种便于实施的资源再 利用政策， 积极对各种废旧物资进行利用。 在废旧资源利用技术研究上下大工夫。 循环经济的发展， 离 不开技术的支撑，矿产资源的重复利用的主要内容是废弃物的 资源化。 在废弃物的利用技术中， 其主要应该包括以下三方面的 内容一是对废弃物进行再利用的技术。 通过该技术来对废弃矿石进行处理，有效提取其中的有用 成分。 例如， 可以采用尾矿砂来作为建筑材料。 二是通过选冶技 术， 来对各种废弃物进行利用。 在矿产品的消费过程中， 除了能 量资源不能回收利用外， 其它资源在理论上都会回收的价值， 如 果对这些废弃物高效利用，将大大增加人类的可利用资源。此 外， 随着科学技术的高速发展， 各种回收工艺技术不断产生， 特 别是生物回收技术的出现，可以更大程度完成对各种资源的回 收， 进一步扩大存储量、 减少污染、 提高资源回收效率。 3 结语 随着时代的发展， 对资源的需要量不断增加， 针对当前矿产 资源利用率不高的情况，一定要引起足够的重视，不断完善监 管， 还因该在矿产资源节约技术的应用和研制上下大工夫， 对矿 产资源进行更加充分的利用。 参考文献 [1] 赵军伟 , 冯安生 , 曹进成 , 吕振福 . 矿产资源节约集约利用术语辨析 [J]. 中 国国土资源经济 . 201812 11-12. [2] 任 大 陆 . 山 西 省 矿 产 资 源 节 约 与 综 合 利 用 建 议 [J]. 华 北 国 土 资 源 .201604 33-34. [3] 赵 铁 军 . 煤 化 工 企 业 构 建 资 源 节 约 型 企 业 路 径 探 讨 [J]. 中 国 市 场 .201528 59-60. [4] 刘元明 , 符志琰 , 宋迎法 . 资源节约环境友好型煤炭企业构建对策研究 [J]. 能源技术与管理 .201103 17-18. （上接35页） 2.4 充填采矿法 充填采矿法目前广泛地应用于我国的有色金属采矿工作。 充填采矿法在水固结充填技术阶段时应用还不够广泛，发展前 景也不甚好， 这是由于材料性能不佳且材料的价格较高导致的。 但随着技术的改进， 充填采矿法使得尾砂量更大， 浓度也越高， 大大减少了对胶结材料的使用。现阶段的胶结充填技术较之以 前， 已经不再是分级尾砂， 存在高浓度和全尾砂， 从而形成了不 脱水、 不浓缩的井下胶结充填技术。 这一方法不仅改善了井下作 业的环境， 而且减少了采矿作业对地下环境产生的破坏， 同时还 确保和提高了经济效益。充填采矿法当前越来越广泛地应用于 我国有色金属的深井开采， 运用诸如粗粒级水砂充填技术、 泵压 输送充填技术、 膏体泵送充填技术等技术。 3 有色金属采矿方法的弊端及改进方向 3.1 有效控制岩爆 在有色金属采矿作业中， 必须做好岩爆控制工作。 岩爆现象 产生的因素复杂多样， 且难以控制， 我国目前在有色金属深井采 矿中对岩爆的控制力不足， 研究还相当匮乏， 难以满足作业的实 际要求。 因此， 在对采矿方法的改进研究中， 研究人员要全面分 析深井地压力的特征， 掌握深井作业中可能出现的情况， 针对性 地采取对策来有效控制地应力， 降低岩爆发生的可能性。 另外， 可以引进矿山微震监测系统，实现对地压和岩体特性的动态性 监测， 确保及时发现问题从而加强防控， 对岩爆控制的研究主要 包括有色金属矿山岩爆的机理、 采场地压以及岩爆预测技术、 采 场岩层可控制与岩爆航道支护、 岩爆防治措施。 3.2 地下高温控制 在有色金属深井采矿作业中，高温对工作人员和设备的危 害是显而易见的热，深井温度最高可达 40℃，在采矿方法研究 中必须加强高温控制研究。研究人员要对上部矿井通风系统或 者深井通风系统不断加以改进， 适时采用循环通风技术， 并进一 步分析高温防范技术， 制定出科学有效的防控措施， 研究主要包 括研究连续爆堆及矿岩与风流的不稳定热温复合换热机制、爆 堆与矿岩中的不稳定热传递性质、深井岩层支护隔热材料以及 矿井中风流热学性质变化的规律。 3.3 采场稳定性控制 有色金属开采场的地压显现规律会受到开采和回采顺序的 影响， 进而使得岩层移动的范围和速度也受到相应的影响。 在采 矿方法的改进中， 要控制好采场的稳定性， 随时监测无间柱连续 开采的稳定性及变形情况， 制定有效的安全控制措施， 确保深井 矿体回采的安全性。 同时， 要掌握在不同回采方法技术下岩层移 动的规律， 从而有效防控岩层移动对竖井的稳定性产生影响。 4 结语 总之， 当前的有色金属采矿方法在提高采矿安全性、 降低成 本、 提高采矿效率方面还存在相当的不足， 要针对这些不足， 找 准深井开采的影响因素和采矿方法改进的方向，做好影响因素 的防控。 只有加强对低温和岩爆等的控制， 才能使采矿方法更加 科学高效， 进而提高采矿的效率， 降低成本， 确保安全， 促进有 色金属开采水平提升，满足工业及社会经济发展对有色金属矿 产的需求。 参考文献 [1] 孙玉福 . 深井采矿技术在有色金属矿山中的意义分析 [J]. 世界有色金 属,20181853-54. 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