采矿方法的创新与应用.pdf

技术 创 新 Q Sci e nce an d Tec hno I o gy I nn ovet i on He r al d 采矿方法的创新与应用 郭 良 金 山东 煤炭 技师 学院 山东 临沂 2 7 6 0 1 7 摘要 采矿 具有 非常 重要 的地位 和作 用， 采矿 方法 的创新 是促 进 采矿 工业健康 发展 的重 要驱 动 力。 我 国在 空场采 矿法 、 崩落 采矿 法 、 充填 采 矿法 和原地 溶 浸采 矿法 等方 面取得 了不错 的成绩 。 关键 词 采矿 采 矿方法 创新 应用 中图分类号 T D 8 0 2 文献标 识码 A 文章编号 1 6 7 4 0 9 8 X 2 0 1 2 0 6 a 一0 0 2 3 0 1 采 矿 主 要 是 为 人 们 的 生 产 和 生 活 提 供 必要的 矿产 资源 ， 具有非 常重要 的地位和 作用 。 随着 当今科学技 术和社 会经济的发 展 ， 新 技 术 、 新 工 艺 和 新 设 备 层 出 不 穷 ， 促 使 采 矿 方 法 也 有 了新 的 变 化 和 进 步 。 现 今 有 很 多 的 采 矿 方 法 ， 我 们 需 要 结 合 地 质 的 条件和要 求 ， 创造 性地提 出可行 的采矿方 法。 采矿 方法的创新 ， 倡导科学 采矿 ， 这是 对 采 矿 工 业 发 展 规 律 认 识 的 深 化 ， 是 促 进 采 矿 工 业 健 康 发 展 的 重 要 驱 动 力 。自2 0 世 纪7 0 年代开 始 ， 我 国就结 合矿 山开展了非 常多的 采矿方法 的试验研 究 ， 取 得了不错 的 成 绩 。 1空场采矿法 空 场 采 矿 法 ， 主 要 是 指 在 回 采 的 过 程 中， 采空区始终是空着的 ， 主要是依靠一些 不 规 则 矿 柱 或 者 人 工 支 柱 进 行 支 撑 。 使 用 这种 采矿方 法 ， 必然要 对矿石 和 围岩 的稳 固性 提 出较 高的要 求 ， 否则 就有可能 出现 意 外情 况 ， 造 成一 定 的经 济损 失 。 这 就要 求 ， 在 最 终 确 定 使 用 空 场 采 矿 法 之 前 ， 一 定 要 提 高 矿 床 地 质 资 料 的 准 确 性 与 完 整 性 ， 对 矿 山 地 质 条 件 进 行 非 常 深 入 的 研 究 ， 有 充 分 的 把 握 或 者 实 验 成 功 以 后 才 能 最 终 选 定 采 矿 方 法 。 空 场 采 矿 法 具 有 很 多 的 优 点 ， 比 如 大 采场 、 空场 、 深 孔 、 阶 段 出 矿 等 等 ， 可 以 在其 中直接 使用大 型的装载运 输设 备 ， 使得采 矿 的 强 度 得 到 大 幅 度 的 提 高 ， 从 而 使 得 出 矿的成本相对地降低下来。 因此， 空场采矿 法在 地下采矿过 程中， 利 用率 非常高， 尤其 是 在如加 拿大 、 南非等 国家 和地 区有着绝 对 的 优 势 。 空 场 采 矿 法 在 我 国矿 业 应 用 的 开 先 河 之作 ， 就是2 0 世纪5 0 年代首 次在华铜铜矿 试 用中深 孔分段空场 法 。 空 场采矿 方法真 正 成 为 矿 山 的 重 要 采 矿 方 法 ， 最 主 要 的 原 因是 因 为 大直 径深 孔 采 矿 法 在 凡 口铅 锌 矿 的 试 验 成 功 、 推 广 应 用 ， 实 现 了高 效 率 、 高 效 益 的 采 矿 。 2崩落采矿法 崩 落 采 矿 法 适 用 于 采 场 结 构 非 常 简 单 ， 是 单 步 骤 、 按 一 定 的 顺 序 进 行 连 续 回 采 ， 不 需 要 将 采 区 划 分 为 矿 房 和 矿 柱 两 步 骤 回采 。 崩落 采矿法 是以崩落 围岩来实现 地压管理 ， 也就是说 ， 在矿石采出的同时或 者 稍 后 ， 有 计 划 地 强 制 或 者 自然 崩 落 矿 体 上部的 围岩 ， 用 来充填采空 区。 当然 ， 前提 必 须 是 上 部 的 地 表 允 许 崩 落 ， 没 有 水 体 和 流 沙 ， 不 会 造 成 太 大 损 失 。 这 样 ， 采 用 崩 落 采矿 法 ， 一 来 可 以 避 免 回 采 矿 柱 ， 以 免影 响 工作人 员的人 身安全和遗 留矿石 的损失 ， 二 来 可 以 避 免 处 理 采 空 区 ， 节 约 了 生 产 成 本 ， 提 高 了采 矿 效 率 。 因此 ， 崩 落 采 矿 法 在 矿业生产实践中 ， 使用比较广泛 。 崩落采矿 法 最 主 要 的 有 以 下 几 种 1 有 底 柱分 段 崩 落法 矿 房 留有 底柱 ， 将 整 个 开 采 过 程 划 分 为 若 干 个 分 段 ，自上 而 下地 逐 段 地 进 行 回采 ， 底 柱 随 同 下 一 分 段 的矿 石 一 起 采 出 。 顶 部 的 围岩 应 自然 崩 落 ， 如 若 不能 自行 崩 落 ， 应 及时 进 行 强制 崩 落 ， 或者用充填料进 行充填 。 2 无 底 柱 分 段 崩落 法 使 用 这 种 采 矿 方法， 简化 了采区的结构 ， 取消 了结构复杂 的 底 柱 ， 增大 了进 路 间距 ， 提 高 了工 人 的 劳 动 生 产 率 ， 降 低 了成 本 ， 提 高 了采 矿 的 强 度 。 因此 ， 它 是 一 种 非 常 安 全 、 高 效 的 采 矿 方法 ， 在 实 际 应 用 中 所 占据 的 比 例 非 常 高 。 3 阶段崩落法 阶段崩落 法与分段 崩 落 法 非 常 接 近 ， 不 同 之 处 就 在 于 阶 段 底 部 布 置底部结构 。 根据 围岩落矿方式的不同 ， 阶 段 崩 落法 分 为阶 段 自然 崩落 法和 阶 段 强 制 崩 落 法 两 种 。 3充填采矿法 现 在 各 地 经 常 出 现 由 于 采 矿 出 现 的 地 表 下沉 、 地 面 陷落 等 现 象 。 因此 ， 需 要 在 采 矿 作 业 后 ， 对 采 空 区 进 行 充 填 ， 以 防止 地 表 下沉或 者上部 围岩的 崩落。 这种用 充填料 对 采 空 区 进 行 逐 步 充 填 的 采 矿 方 法 ， 就 是 充 填 采 矿 法 。 它 可 以 实 现机 械 化 和 设 备 大 型化， 不但能够防止 围岩 崩落和地表下沉 ， 还 能 够 为 回采 工 作 创 造 一定 的 便 利 条 件 ， 并 能 够 预 防 因 自燃 性 矿 石 而 引 起 的 火 灾 等。 随着绿 色开 采、 生态矿 山概念的不断推 广 ， 充 填技 术逐 步趋 于 成 熟 ， 使 得 我 国采 矿 工 业 的 局 面 得 到 了 改 善 ， 一 些 采 矿 沉 陷 区 得到 了有效的治理 。 根据充 填料的不 同和 输 送充 填料 的方式 不同 ， 充填采矿法 可以 分 为 以 下 三 种 1 干 式 充填 采 矿 法 这 是 一 种 最 早 的 充 填 采 矿 方 法 ， 利 用 地 面 或 井 下 的 干 式 充 填 料 砂 石 、 废 石 等 等 ， 要 求 有 一 定 强 度 、 化 学 性 质 稳 定 ， 随 着 回 采 工 作 的进 行 ，自下 而 上地 逐 层 充 填 采 空 区 。 干 式 充 填 采 矿 法 ， 可 以 维 护 围 岩 ， 也 可 以 形 成 继 续 上 采 的 工 作 平 台 。 但 是 随 着 充 填 技 术 的 日益 进 步 ， 干 式 充 填 法 暴 露 出 了越 来 越 多 的缺 点 ， 比 如 生 产率 较低 、 矿 石贫 化率 高 、 充填时 间长 等 ， 在 实 践 中 的 使 用 率 逐 年 下 降 。 2 水 力充填 采矿 法 将 碎石 砂石 、 炉 渣 、 尾 砂 等 混 合 水 ， 借 助 管 道 输 送 到 井 下 ， 作 为 充 填 料 对 采 空 区 进 行 充 填 。 充 填 水 从 矿 房 渗 透 出 经 滤 水 井 流 出 ， 充 填 料 则 留 下 来 充填 采空 区。 充填料 尽可能地选 取加工 运输比较方便、 价 格比较 便宜的材料 ， 争取 做 到 就 地 取 材 ， 同时 充 填 料 还 应 该 不 溶 于 水 ， 颗粒 度 不 能 过 大 或 过 小 。 随 着采 矿 技 术 的 发 展 ， 可 以 实 现 低 浓 度 泵 压 或 自流 输 送 的 水 力 充 填 采 矿 。 3 胶 结 充 填 采 矿 法 在 水 力 充 填 采 矿 法 的 基 础 上 ， 为 了更 好 地 解 决 回采 矿 柱 和 防止地表下沉 ， 创设了胶结 充填采矿法。 采 用 胶 结 充 填 采 矿 法 ， 将 采 区 划 分 为 矿 房 和 矿 柱 ， 开 采 后 用 胶 结 充 填 料 充 填 形 成 人 工 矿 柱 ， 再 回 采矿 柱 。 胶 结 充 填 料 主 要 包括 骨 料和胶结剂两部分， 骨料一般采用废石、 尾 砂 、 碎 石 、 混 凝 土 等 。 随 着 材 料 科 学 的 不 断 进 步 、 充 填 采 矿 工 艺和 技 术 的 日益 成 熟 ， 胶 结 充 填 料 品 种 更加 多样 化 ， 尽 量 减 少 废料 ， 提 高 了 废 石 和 尾矿 的 利 用 率 ， 实 现 全 尾 矿 充 填 、 高 浓 度 尾矿 料 的 制 备 和 输 送 、 高分 层 充 填 采 矿 、 高 阶 段大 直 径 深 孔 崩 矿 嗣 后 充 填 法 工 艺 、 盘 区机 械 化 充 填 等 工 艺 和 技 术 的 重 大 进 展 。 4原地溶浸采矿法 原 地 溶 浸 采 矿 法 俗 称 溶 浸 采 矿 ， 是 一 种 不需 要将 矿 石 采 出地 表 而 是 直 接 从 地 下 提 取 金 属 的 采 矿 方 法 。 原 地 溶 浸 采 矿 法 需 要 将 采 、 选 、 冶 技 术 结 合 起 来 ， 先 根 据 某 些 矿物的物理化 学性 质， 选择相应 的特殊 溶 浸剂 ， 再利用钻孔将溶浸剂注入矿体 层 中 进 行 化 学 反 应 ， 将 固 态 的 矿 物 转 化 为 液 态 或气态 ， 并通过钻孔将其提取 出来， 争取以 较 低 的 成 本 进 行 开 采 。 这样 ， 利 用原 地 溶 浸 法 ， 有 了其它采矿 方法所不可能有的优点 ， 将 矿 石 留在 地 下 ， 地表 上 没 有 废 石 和 尾 砂 ， 不但 可以节省 投资的成本 ， 确保 了采矿 工 人 的安 全 ， 最 大 的 优 势 就 是 能 够 最 大 限 度 地 保 护 环 境 ， 不破 坏 矿 区的 植 被 。 综上所述 ， 新技术 、 新工艺 和新设备 ， 促 进 了 采 矿 方 法产 生 了创 新 的 需 求 。 我 们 需要综 合考虑矿 山的各种开 采技 术条件 ， 在创新中促转变 ， 在转变 中促发展 ， 选择具 有 较 好 的 可 行 性 、 安 全 性 和 经 济性 的 采 矿 方 法 ， 为 国 家 经济 社 会 的 可 持 续 发 展 做 出 应 有 的 贡 献 。 参考文献 【 l 】张木 毅 ． 凡 口铅 锌 矿 采 矿技 术 的 创新 与 发展 【 J 】 ． 采矿 技 术 ， 2 0l 0 ， 0 3 ． [ 2 ]崔栋 ， 段小辉 ． 试论采矿方法的选择【 J 】 ． 才智 ， 2 0 l 0 ， 3 5 ． [ 3 ]曹 敬 松 ． 采 矿 工 作 技 术 方 法 分 析 [ J 】 ． 黑 龙 江 科 技信 息 ， 2 01 0， 1 0 ． 【 4 】吴 爱 祥 ， 王 洪 江 ， 杨 保 华 ， 尹 升 华 ． 溶 浸 采 矿 技 术 的 进 展 与 展 望 [ J ] ． 采 矿 技 术 ， 2 0 0 6， 0 3 ． 科技创新导报 S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n H 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