浅析采矿工程中采矿方法的创新与实践(3).pdf

7 8 科技 论坛 浅析采矿工程中采矿方法的创新与实践 张鹤松 黑龙江省大兴安岭地区行署煤炭工业管理局， 黑龙江 大兴安岭 1 6 5 0 0 0 摘要 地球的资源是有限的， 但是随着全球人口的不断增长， 各国经济技术发展对矿产资源的需求不断增大。矿产资源的合理开发 利用已经关系到人类生存和可持续发展。因此， 在矿产资源勘探与开采过程中， 人们逐渐将注意力放在对开采方法的革新上。 希望通过新 的技术和方法， 实现一个既能可持续发展又满足人们需求的矿产开采。 关键词 采矿现状 ； 采矿 方法； 创新 1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 3 0 ％以上。 如果考 虑制造业等下游产业， 矿业支撑了7 0 ％以上的国民经济总量及其相 关部门的运转， 9 5 ％以上一次性能源、 8 0 ％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。 据最新统计资料， 我国现有主要有色金属矿产资源储量保证年限分 别为 铜 1 7年， 铅 6 ． 7年， 锌 9 ． 4年， 锡 6 ． 7年， 锑 4 ． 8年， 钼 1 6 ． 5年。 全国县级以上矿山9 0 0多座， 2 ／3已经进入中晚期开采， 不少矿山面 临资源枯竭。预计 2 0 1 0年， 因矿产资源关闭消失的产能将达 3 5 ％。 2采矿方法进行创新的必要性 2 ． 1 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 5 3位。 另一方面， 矿产储 量分布不均， 贫矿偏多。我国已探明 1 5 6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。 2 ． 2 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 。 2 ． 3 政策 的要求 在 2 0 0 3 年的 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。” 3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。 3 ． 1 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； 2 t- 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 ； d z 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 ， 1 9 8 9 1 9 9 2 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 1 0一 2 0 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 9 2 ． 7 4 ％， 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 3 ． 2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 8 0 0 m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 1 0 0 0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 1 9 6 9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IZ l 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。由于我国深井开采技术研究起步较晚， 研究水平较低， 实践经验 不足， 因此我国在“ 九五” 期间， 将 千米深井矿山 3 0 0万吨级强化开 采综合技术研究 列为国家攻关课题， 并进行了专题研究。“ 十五” 国 家攻关课题中， 深井开采技术研究再次立项； 国家自然科学基金重大 项 目 深部高应力下资源开采与地下工程 也已立项启动。 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。 参考文献 『 1 1 全球采矿创新和矿物可持续发展『 J 1 ． 矿业工程， 2 0 0 4 2 ． 『 2 1 郭金峰． 我国地下矿山采矿方法的进展及发展趋势[ J ] ． 金属矿山， 2 0 0 0 2 ． 【 3 】 范雪强． 采矿科技的发展方向[ J 】 ． 科技前沿， 2 o o 5 1 2 ． [ 4 ] 刘同有． 国际采矿技术发展的趋势f J ] 冲 国矿山工程， 2 0 0 5 2