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中圖分類號:TD43 文獻標識碼:A 文章編號:1674-3520(2015)-01-00-01
一、金屬礦山地下采礦方法概況
地下采礦方法是自礦塊內采出礦石所進行的采準、切割和回采工作的總稱。采準工作掘進一系列巷道,為切割和回采工作創造條件;切割工作為回采工作形成自由面和落礦空間;回采工作自回采工作面采出礦石,包括落礦、出礦和地壓管理三種作業。采礦方法是指如何安全、經濟地采出礦塊、礦房或礦柱內礦石的方法,包括礦塊的采準切割、采空區處理、回采工作。
(一)空場采礦法
根據礦塊或礦壁的結構不同與回采作業的特點,空場采礦法可分為房柱采礦法、階段礦房采礦法、全面采礦法、留礦法等。空場采礦法特點:回采過程中,采空區始終是空著的,用主要暫留或永久殘留的礦柱進行支撐,一般在礦石與圍巖很穩固時采用。這種方法通常將礦塊劃分為礦房與礦柱,先采礦房,后采礦柱。采礦房時,形成的采空區一般先不做處理,這種采礦法要求圍巖和礦石穩固。空場采礦法是屬于結構簡單的一種采礦方法,易于工人掌握,生產效率也較高,貧化小,成本低,實踐技術也比較成熟,因而應用廣泛。現階段我國有色金屬、黃金及化工礦山應用相當普遍。
(二)崩落采礦法
崩落圍巖采礦方法的特點是隨著礦石采出,采空區被有計劃的用崩落礦體巖石來充填,采空區能夠得到及時的控制和處理,在地表允許陷落、礦體圍巖不穩固條件中使用較多。通過強制或自然崩落圍巖充填采空區的方式來控制和管理地壓,主要包括分層崩落法、分段崩落法、單層崩落法、階段崩落法充填采礦法
(三)填充采礦法
礦石價值高、要求回收率高、充填料材方便、地表不允許陷落
和特殊復雜地質條件下的礦體,一般采用填充采礦法。在回采時,采空區依靠充填其內的充填料、支柱或充填料與支柱
相配合形成的人工支承體支承采空區。
二、金屬礦山地下采礦方法選擇系統的重要性
(一)地下采礦是人類獲取地下資源的重要方式之一,采礦方法的選擇又是地下采礦的核心,然而影響地下采礦方法選擇的因素眾多,不同的地質條件又有不同的要求,具有極大的模糊性和不確定性,不能夠僅靠單一定量分析來確定。傳統的采礦方法選擇就是僅由單個影響因素或幾個因素各自直觀地評價而確定的,帶有極大的經驗成分,具有很大的局限性。
(二)地下采礦的發展趨勢是不斷簡化采場結構,采用新的工藝技術和新設備,機械化開采,實現大型化、集約化生產,實現地下采礦的智能機器化開采,實現資源的最大回收利用。必須從系統研究的角度,將模糊數學、層次分析、神經網絡和人工智能等方法相結合,設計出合理的采礦方法選擇系統,選擇出最佳的地下采礦方法,才能達到安全高效的目的,獲得最好的效益。近年來計算機已成為實現礦山科學管理和工藝理論研究的重要手段,廣泛用于模擬采礦生產工藝,優選采礦方法、工藝和設備,研究改進采場結構和控制出礦品位,以及監控采礦作業和進行計劃管理、財務管理和材料管理等,為采礦方法的智能化選擇提供了條件。計算機在礦山中的進一步開發應用必將導致采礦技術的更大發展。
采礦是一個極其復雜的系統問題,采礦設計和安全管理具有眾多的不確定性、模糊性和知識不完備性。因此,用模糊數學、層次分析構建金屬礦山地下采礦方法選擇系統,對采礦工程進行定量分析與定性描述,基于系統工程的觀點與方法進行采礦問題的研究是采礦科學的發展方向。對采礦方法選擇系統分析的綜合集成;并通過集成系統的計算機人機對話功能,動態地實現采礦方法設計與的系統分析,建立復雜采礦條件下采礦方法選擇系統。
三、金屬礦山地下采礦方法選擇系統應用
首先,從系統的層次結構出發,根據目前金屬礦山地下采礦方法的現狀,建立其完善的采礦方法知識庫。其次,根據模糊數學的原理建立了推理機,根據模糊數學的原理進行采礦方法選擇,模糊數學法主要用于采礦方法選擇和采礦方法的技術經濟指標預測。模糊數學選擇采礦方法時,主要是將與目標礦山的地質技術條件與候選采礦方法相比較,并且計算出與候選采礦方法所要求的地質技術條件之間的模糊相似程度,選擇條件最近似的作為目標礦山上的采礦方法。運用模糊數學選擇采礦方法時,綜合考慮了各種因素,更加的客觀科學。但是隸屬函數的構造方法不同,權重矩陣就有一定的差距,初選采礦方法時,首先對各種影響采礦方法選擇的指標進行模糊量化,并且建立出相應的模糊評判矩陣,選出較好的幾種方案。對初選出的方案進行終選時,采用了模糊綜合評判的方法,對每個方案的技術經濟指標進行分析比較,在建立出評判矩陣和權重矩陣的基礎上選出最優方案。最后,利用VB開發人機界面友好的金屬地下采礦方法選擇系統,降低了研發的難度,提高了研發效率,加快了數據的處理,提供了全面高效的輔助支持。將定性分析與定量分析相結合,運用了多學科知識對采礦方法進行選擇,達到金屬礦山地下采礦方法選擇的智能化。對地下采礦的科技發展起到完善和積極推動作用。價值工程法在采礦方法選擇中采用價值工程法主要考慮的是資金的時間價值,主要根據技術經濟指標的對比進行方案選擇。
四、結語
現代科技進步與采礦科學的發展相結合,是采礦業向前邁出的一大步。對于金屬礦山地下開采方法的正確選擇,是迅速提高礦山技術管理水平,實現礦山設計優化的關鍵環節。對采礦業安全快速發展有著重要的現實意義。
參考文獻:
[1]劉方.金屬礦山地下采礦方法選擇系統[D].武漢理工大學,2011.DOI:10.7666/d.y1880203.
【關鍵詞】有色金屬 資源狀況 開采方法
我國有色金屬礦山貧礦多,富礦少;小礦多,大型、特大型礦少,礦產資源缺口嚴重,金屬礦開采技術的高低直接影響到我國國防安全和全面小康社會的建設[1]。現階段我國部分礦山采掘設備實現了大型化、自動化和智能化,采礦工藝實現連續或半連續化,礦山生產與管理廣泛應用了計算機技術[2],有力地促進了金屬礦開采工業的發展。
1 我國有色金屬礦山狀況
1.1我國有色金屬礦藏總況
我國的礦產資源豐富,在華夏大地上均能找到世界上已發現的礦產資源種類,已探明的礦種就有148種,大大小小共計一萬六千多處礦產地,是世界第三大礦產大國。相對于其他國家而言,我國的鉛、鋅、銻、鎳、錫、鎂、汞以及稀土等有色金屬在質量、產量上有相對優勢;部分有色金屬礦藏則處于劣勢,如銅鋁資源量不足、質不好,開采出的有色金屬不能滿足冶煉的需要,因此我國每年的有色金屬產品生產有四分之一需要依靠原材料的進口。
我國有色金屬礦山的分布不均衡,中小型居多、大型礦少;貧礦多、富礦少;邊遠山區多、沿海地區少;礦產資源共生礦多、單一礦產少,這些資源的分布特征使得我國的礦業開采難度大。
1.2我國有色金屬礦產資源儲備現狀
我國的采礦業主要發展在上世紀五六十年代,由于當時技術水平有限,我國大部分有色金屬礦山在經過長達幾十年的開采之后,資源大幅度減少甚至枯竭。現存的有色金屬礦山中,有大部分礦藏開采進入中、晚期成為末期礦山。近年來,我國有色金屬礦產品進口量逐年加大,而我國的工業化仍然處于迅速發展狀態,現代化經濟的發展伴隨著工業化的進一步發展,我國經濟對有色金屬的消費量仍然會大量的增加,本土礦產資源不足以維持經濟的發展。
其次,有色金屬礦山開采的品位下降,有些礦山經過幾十年的開采,資源品位下降迅速,加上上世紀五六十年代經濟體制的制約以及科技發展水平的限制,造成了以往礦山開采的資源浪費、規模小等問題。
1.3有色金屬礦山資源開采利用水平
國家在上世紀中后期對礦產資源消耗使用量大,由于我國礦產資源分布不均等情況,有的礦山因有色金屬采礦條件的惡化或受技術制約,開采者會采易棄難、采富棄貧,只采品質高的礦種而將其他礦產丟棄,加上礦區采礦準入要求不高,有些小企業或者集體,未經合理設計甚至沒有高水平的設備就進入礦區采礦,造成礦區管理失控、資源浪費以及有色金屬的采礦行業發展受限。
有色金屬的礦藏是不可再生資源,原來開采中造成的浪費以及開采之后深加工的利用率低等因素,不僅危害周邊的環境,帶來一系列的環境污染與破壞,也使得礦產開發利用水平未能提高。在已經開發的礦區中,由于技術水平受限,以及設備管理與工藝缺乏系統高效地研究,使得老礦區二次回采、多次回采水平亦較低。而有些有色金屬礦產需要在特定的環境或特定的工藝下才會分離開采出來,因而現有的科技水平下無法深度利用,對資源也是一種浪費。
1.4經濟效益低和污染破壞嚴重
由于礦山的投資周期長,礦山開采有時需要幾年甚至十幾年的時間,投資成本高,有色金屬開采的難度大,加上道路運輸成本費用的增加以及機器設備和人工成本,經濟效益低下。
在采礦生產中,固體廢棄物堆放不僅占用了大量的農田與耕地,也造成地表植被破壞,進而引發水土流失等后果。且空氣粉塵污染和酸性污水在有色金屬開采的整個過程中,會造成水資源與空氣的污染。以上因素危害到了當地居民的生產生活和農牧業的可持續發展。
2 有色金屬資源的開采方法
2.1 露天采礦
在我國的礦產資源開發過程中,露天采礦適用于有色金屬礦產資源地表埋藏淺的情形,也可以用于低品位的有色金屬礦產礦床和已經開采過的地下殘礦,依賴于礦床的基本賦存條件,通過物理爆破等方法來剝離地表巖土。露天采礦要求地質工作者做好地質勘探工作,設計最佳優化方案,結合道路運輸體系,綜合考慮地表狀況進行開采工作。其中,最主要的應用技術是穿孔爆破,在露天礦區內,根據最佳設計方案選取對應深度與直徑的定點進行定向爆破,再使用炸藥將附近巖壁破碎來達到剝離大量巖土的目的。
但是露天開采有色金屬礦產資源仍然存在著一系列的問題,更明顯的是表現在技術與管理的問題上,比如露天采礦境界的判定、邊坡結構穩定性、露天開采工藝、道路運輸系統管理以及資源的重復利用率和礦山區域土地復用問題。道路運輸系統的合理設計不僅能減少成本的投入,也可以提高采礦工作效率,縮短工期。綜合考慮礦區的地形地貌、開采時的氣候條件以及露天開采技術能力和圍巖的物理力學性質選擇經濟、合理的運輸方式。多通過鐵路、公路、輸送機將礦區的礦石及巖土分別運輸至不同的地方,并將設備及原材料運輸至礦區,在特殊的地形中也可能會用到水力或索道運輸。
露天開采會造成廢棄物堆放,因此排土工作顯得尤為重要。排土工作要將從礦床上剝離的表土與巖石配送到不同的場地,對礦石進行深加工,對廢土進行排棄工作。露天開采中盡量充分利用土地資源,提高資源的重復利用率,做好植被恢復工作,盡可能地還原生態平衡,減少因礦業開采帶來的環境破壞與污染,提高社會效益。
2.2地下開采
地下開采是我國有色金屬礦山開采的重要方法,占據較大的比重。這種方法是通過地下礦床的切割與回采工作采出礦石,但是地下開采工作量大,工作方法繁多,以下幾種方法使用較多。
2.2.1 采用自然支護的礦產采集方法
這種方法主要依賴于圍巖自身的穩固性和礦區礦柱的作用,通過支架作為臨時支護輔助來支撐在回采工作中造成的采空區。現階段在我國有色金屬開采行業中使用普遍,但是要求礦區的圍巖與礦石相對穩固。這是一種結構比較單一的采礦方法,簡單的回采工藝,機械化程度較高,采礦過程中各項成本低,適用于穩定性較好的礦體。如果要開采較厚大的礦體時,需要留大量的礦柱,回采率較低,所以在此種情況下應用較少。以敞空方式存在的回采礦房,必須依靠礦柱與圍巖的強度來維護支撐,礦房作業完成后要及時處理好后續工作,將礦房填滿再回到采礦柱的區域。
2.2.2 物理崩落采礦法
崩落采礦法是通過物理作用來管理地壓的采礦方法,通過崩落的礦石來填充控制采礦區域,這種方法多用在圍巖易崩落、地表允許塌陷的礦山礦體。通常,有色金屬開采過程中,物理崩落這一采礦方法可以按回采方式劃分為:壁式崩落法、無底柱分段式崩落法、分層分區崩落法、有底柱分段式崩落法以及階段崩落法。
2.2.3 礦區開采人工支護法
人工支護法是將需要充填的原材料或其他可以支撐的物體用來維護采空區的穩定。這種方法以充填為主,在礦區采礦作業中根據回采面的推進,將碎石水泥等填充原材料運輸至采空區用于充填,從而控制地表移動,預防圍巖崩落,實現地壓管理。
支護法按照充填方式的不同,有不同的分類。較為單一的單層次采礦充填法,按充填方向劃分的上向與下向的分層充填法,以及分采充填法。按照不同的充填料以及輸出的方式,又可分劃成干式充填法、水力充填法和膠結充填法。該方法可控制礦區圍巖的崩落和礦房地表下沉,為礦區回采工作提供了安全保障,同時也可用于自燃礦石的火災預防。因其開采適應性強,礦區礦石的回采率高,礦區作業比較安全,能高效利用礦產資源以及保護地表植被等優勢而被重視,但工藝要求高、成本投入大使得使用率不是很高。
3 結語
隨著科學技術的不斷進步以及經濟發展的深入,對有色金屬的需求量只增不減,因此,要進一步提高礦產資源的利用率,克服因采礦技術有限造成的礦體開采浪費現象。同時,要在采礦系統完善、采礦作業安全、采礦效益提高的基礎上,注重對環境的保護,不能以環境為代價片面發展經濟,從而打造生態和諧的礦山資源開采系統。
參考文獻:
[1]劉榮,李事捷,盧才武.我國全屬礦山采礦技術進展及趨勢綜述[J].金屬礦山.2007(10):14-17,46.
[2]李紅零,吳仲雄.我國金屬礦開采技術發展趨勢[J].(礦山部分),2009,61(1):8-10.
[3]郭樹林,金家瑞,孫立明.地下金屬礦山采礦技術進展及研究方向[J].黃金,2003,24(1):17-21.
關鍵詞:金屬礦山;采礦技術;主要方法
中圖分類號:TD8文獻標識碼:A
一、金屬采礦技術發展概述
一些大型的采礦設備在不斷研制成功,并且得到廣泛的推廣與使用,采礦作業的發展轉向大采場、大參數、連續作業的高階段的方向。在二十世紀八十年代以后將近三十多年的時間中,多種研制的無軌設備得到一定的推廣,使一些重要的工序得到了功能齊全的配備,并且基本上所有的輔助作業也一步步走向機械化。機械化作業具有較高的效率,極強的機會性,較大的產能等特點。為連續的采礦技術得到一定的創造條件,與此同時,機械化也一定要經過連續化的生產才能把它高效率高產能的特點充分的發揮出來。連續采礦技術實際就是把整個礦段當作一個大型的采場,在不斷連續的礦段進行平行采切、充填以及回采。采礦作業在不一樣的空間也可以平行進行,但是,總體向前能夠連續的推進。采礦界在二十世紀六十年代就有了連續采礦技術的研究,在進行連續硬切割采礦機的研制以及設備的研究都得到了一些非常關鍵的成果,還成功應用到了工程化。
如今,在采礦業研究的重點就是連續硬巖切割采礦機,這種機型因為使用的切割刀盤價格比較貴,并且使用壽命也不長,導致生產成本非常高,但工作效率卻無法提高。與此同時,機體非常龐大也是一個問題,對形態具有復雜性的礦體的應用有一定的限制。除此之外,要想使連續采礦高效高產得到實現,不但要對采場作業進行連續生產,還要把系統以及外部的運輸系統提升上去,對各種配套進行不斷的優化。現在不管是在國內還是國我,連續采礦技術得到快速的發展,并且進入推行使用時期。
二、采礦技術概述
巖石的破碎、松散物料的運移以及輸送流體都是采礦科學技術的重要基礎工作。離不開數學、力學、物理、地質學、化學、電子計算機以及系統科學等這些學科。在高度機械化的基礎上,采礦工業已達到了一定的標準,通過對綜采設備設計的改進,除此之外,還有制造工藝、造型以及檢驗方法等方面的改善,對生產能力以及設備的利用率的提高起到很大的幫助。與此同時,礦井在提高、排水、運輸以及通風等很多環節都會實現自動化。地下與露天礦也地實現計算機集中自動調皮鬼是監控的功能,有一些國家把機器人用于井下回采工作面的試用,開采的礦種對人員具有較大的損害。另外,由于人類不斷的開采地下礦產,開采的品位也在降低,造成資源的短缺,使用了品位低的礦產,在采礦與選礦方法上有所選擇,并進行綜合的利用,對礦產資源的利用率以及回采率具有一定的提升作用。無論是采礦還是選礦的過程中都會有有毒的氣體、廢石以及廢水生成,嚴重危害了土地、環境以及大氣,還有水質,這也是人們較為關注的問題,各國在對環保問題進行研究的過程中也對資源長期利用提出了問題,尤其是在重復使用廢渣、廢液以及廢石方面。也出臺的一些法律與辦法,使礦山環境得到有效的保證。
三、金屬礦山主要采礦方法分析
第一,關于空場法,一是關于空場采礦法的適用條件,主要適合開采礦石穩固的礦床,另外,對于一定時間內,具有較大暴露面積的采空區。二是空場采礦法的分類,目前,空場采礦法主要應用方法有房柱法、淺孔留礦法、分段法、階段礦房法以及其他采礦法等。
空場采礦法具有非常廣泛的應用范圍,采礦方法的不同,對于適用的厚度也不一樣。
第二,關于充填法,一方面是充填采礦法的特點,回采工作面在不斷推進,逐漸對填采空區進行填充料的填充的方法就是充填采礦法。這種方法共分兩個步驟回采,就是礦房與礦柱,先對礦房進行開采,再對礦柱進行開采,礦柱回采可以用填法,也可考慮使用其它方法。礦房回采是采一分層,把礦石運出來,再進行這一層的充填,再進行下一層的開采,再進行充填,就這樣一層一層充填下去,一直到礦房采完。另一方面就是充填采礦法適用的條件,對品位較高的富礦進行開采,而且也具有較高的要求,同時,對于開采的技術也有較高的要求,尤其對于礦體形狀比較復雜的地質條件,礦體較深且具有較大地壓的,地表或者圍巖不能有太大面積沉陷需要有特殊保護的,還有就是露天與地下同時進行開采的。除此之外,對于礦石的穩固性也有一定的要求,如果使用較為特別的方法進行充填,也要考慮到礦石不穩固的礦體。最后,對于急傾斜礦體的開采也比較適用,由于這種礦體對于采場輸送充填料比較合適,而且還能使充填不到的空間與面積得到減少。然而,如果只使用水力或者風力進行充填的話,對于緩傾斜薄礦肪的開采是非常有利的。
關于充填的目的,一是進行地壓的管理,通過充填體的形成實現地壓管理,控制圍巖崩落以及地表下深,為回采工作創造了更加安全便利的條件,對地表的建筑物也起到一定的保護作用,對于大面積地壓活動的緩和以及安全生產的恢復是有很大幫助的。二是杜絕內因引起的火災,有一些礦山使用這種方法對自燃性的礦床起到一定的預防作用,礦體的頂板在崩落以后受空氣與水的影響,經過三十至五十天后就會發生自燃現象,再進行充填法以后,就會杜絕發生內因火災。三是為回采礦柱創造了有利的條件,在采完礦房后空場是否能進行及時的充直,對于礦柱是否可以進行回采具有直接影響,也會進一步對礦山三級礦量的生產與平衡產生很大的影響。四是為水下以及深部的開采創造了有利的條件,對于地壓的沖擊起到很好的預防作用。
充填采礦法的具體分類,一是根據充填料的性能以有特點進行分類,可以分為膠結充填以及非膠結充填。二是根據礦場回采的工作面的不斷推進以及回采的特點進行分類,可以分為上向分層充填法,下向分賣勁充填法,壁式充填法,削壁充填法以及支架充填法。
第三,關于崩落法,通過崩落圍巖來達到地壓管理的采礦方法就是崩落采礦法,也就是在礦石崩落的同時,對自然崩落圍巖也起到引到強制作用。通常情況下,崩落法對于礦體存在的條件以具有很大的適用性,在物理力學的性質方面就可以體現出來。最好的適用條件就是上盤圍巖能進行自然崩落,在地表是可以使用此種方法的,因為這種方法在進行開采的時候對礦石的損失貧化較大,所以,它對于開采價高,品位高的礦床是不合適的。除此之外,這種采礦的方法也具有非常高的安全系數,開采強度較大,勞動生產率也比較高,但成本較低,是它最大的特點。但是對礦石貧損很大。崩落各法不但有自己的特點,還有其適用的條件,要使用哪一種方法,要結合具體的分析與研究。對于每一種采礦的方法都不是不變的。新的采掘設備在不斷出現,工藝技術也在不斷的改善,加上不斷革新的加采方案,都會導致使用范圍發生很大的變化。
四、結束語
總而言之,采礦的方法有很多種,種類也有很多,為了更便于使用,對其進行了多種的分類。分類的方法也是不一樣的,并且,之前所用的分類的方法都是根據地壓的管理方式來決定的。由于地壓管理方法主要是以礦巖的物理力學性質為依據,與采礦的方法所適用的條件以及組成的要素有著不可分割的關系,而除此之外對采礦的方法的安全也有較大的影響,除此之外,還會影響到效率與經濟的效果。
參考文獻:
[關鍵字] 金屬礦山 采空區 計算參數 原則 方法
[中圖分類號] TD1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2012)-11-9-2
1前言
隨著我國改革開發以來經濟的快速發展,對于礦產資源的開發利用也出現了前所未有的需求增長。自20世紀末以來,我國礦業開采秩序較為混亂,非法無序的亂采濫挖在一些礦山及其周邊留下了大量的采空區。如何重新準確客觀的評估那些新老礦山的資源儲量情況、經濟價值意義、地質災害潛在危害程度等,是擺在當前礦山管理者面前的一道大的難題。在處理以上問題時,必須對于礦山采空區的現狀,要有一個清醒的認識和把握,只有這樣才能得到一個客觀準確的評估結果,并在今后礦山的綜合治理和利用上取得突破。
礦山采空區體積,作為反映礦山開采情況和參與資源儲量計算的一個關鍵數據,其精確程度,直接關系著對這個礦山整體評價的客觀真實性。目前我們國家在這方面的工作,還處于一個發展階段,對于采空區體積的計算,還沒有一個統一的規范和標準。基本上都是各個部門或者礦山根據自身的情況,進行礦山采空區的調查工作。普遍采用的計算方法是在做好的相關圖件上,電腦讀出采空區的面積,與采空區的平均高度相乘,從而得出采空區的體積。這種方法,簡單實用,精確度不是很高,真正的用于礦山整體經濟價值意義評估以及參與資源儲量估算方面,還是有待商酌。
再者,在采礦、采煤工程中,地下生產采場采空區測量大多采用垂直斷面測量法,垂直斷面測量法一般采用極坐標法。由于剖面線不可能正好位于測點上,以及測點密度不大,尤其是地下不安全的地段和不便到達的地方,這樣求得的采場采空區體積精度不會很高。
對于金屬礦山,特別是品位高的礦體,由于存在較大采空區測量誤差,將造成國家寶貴財產的流失。在地下采場,也有些是人不能進入的峒室或采空場,如有毒區、易爆區、積水區等,采用什么方法不用接觸目標、外業工作量小且精度高,是礦山采空區各項調查工作者共同關注的重要問題。
還有的采用地面攝影測量方法礦進行采空區體積測量試驗,采用光束法平差計算求得待定點的坐標,通過函數插值的方法獲得沿礦體走向和傾向的離散點,利用重積分法求得采場采空區體積。
其他還有電法、三維激光等方法等也還不是很成熟,精度不是很高。
2工程實例
本人根據在礦山采空區實際調查編錄經歷,只有采用現場人工和儀器相結合的方法,對礦山采空區的現狀了解清楚,特別是形態的準確掌握,然后再計算相應的體積,這樣的結果更真實、可靠。下面,對如何確定采空區體積的相關參數,如何能夠精確的反映礦山采空區實際現狀方面,提出自己的一些看法,供同行一起探討。
2.1計算依據
礦山采空區體積計算的各項參數確定原則總體上堅持實事求是、多數平均、合理測量、去零取整的原則。
實事求是原則就是要根據礦山采空區的實際情況,實地測量,不能憑空想象。
多數平均原則就是針對礦山采空區的形態、形狀、規模等復雜多變、不規則等現象,要進行大量的數據采集,然后所有數據加權求得平均值。
合理測量原則,是對礦山采空區調查中對于工程測量和地質測量的總體原則要求,做到合理布局,合理測量,合理確定計算公式,不能隨意擴大和縮小測量范圍,任意變換采空區形態,合理收集礦山采空區相關數據。
去零取整原則,在礦山采空區體積的各項參數確定時,針對不同的情況,把零星分布的小的邊緣的采空區,統一到相臨的大采空區里進行合并計算的原則。
2.2計算公式
在礦山采空區的體積計算,首先是將采空區形態進行詳細的分類,看看最接近什么樣的形態,然后就采用相應的計算公式,根據公式中參與計算需要的相關參數,到礦山采空區內去收集。最常見的礦山采空區的形態類型及相對應的公式詳細情況如表1.
在礦山采空區體積計算的各項參數總體原則指導下,下面就各項參數的確定方法介紹如下:
2.2.1長度
礦山采空區由于時間和采空區圍巖穩定性、危險程度不同等原因,造成采空區的形狀極不規則。因此,首先要確定礦山采空區的大致形態,然后確定收集那些數據。長度數據一般情況下,出現在近似長方體、梯形體等形態里面。就是取采空區采空部分跨度最長的一個方向為長度方向。這里需要注意的是,由于礦區采空區的不規則形態,不同位置的長度數據是完全不一樣的,有時候在寬度方向上也有比長度方向上的數據大的現象,但總體以最長的方向為準。然后根據礦體走向上變化程度大小,選擇與長度方向一致,平行排列量取長度數據,拐點部分必須測量。然后,將所有量取的數據進行加權平均,獲得所測礦山采空區的長度數據并參與其體積計算。
2.2.2寬度
寬度也是出現在近似長方體、梯形體等里面的參數,其確定原則和方法和長度一樣。當長度確定以后,選擇與長垂直的方向,測量寬度數據。根據礦山采空區的寬度變化情況,決定測量數據多少。最后,將所有獲得的寬度,進行加權平均,獲得所測礦山采空區的寬度并參與其體積計算。
2.2.3邊長
邊長主要出現在近似立方體、棱柱、棱錐、棱臺、棱柱等形態里。邊長的確定,也是根據所要調查的礦山采空區的實際情況,現場確定相應的位置,選擇不同的方向,尋找最符合理想狀態下的邊長,然后進行測量數據,最后對所測結果進行加權平均,然后得出該采空區的邊長并參與其體積計算。
2.2.4高
高度數據,在近似立方體、長方體、棱柱、棱錐、棱臺、的礦山采空區體積計算中,都不可缺少,因此,其他數據重要,高度的數據更重要。
在選擇了礦山采空區的基本形態后,要對采空區進行高度測量。由于礦山采空區開采時的不規范,再加上后期的冒頂坍塌,造成了礦山采空區高度的測量難度。因此,在收集礦山采空區高度數據時,一定要和收集長、寬一樣認真仔細。特別是對高度變化比較大的地方,堅決不允許遺漏。這樣將最終獲得的所有數據,進行加權平均,然后獲得所測采空區的高度并參與其體積計算。
2.2.5直徑、半徑
直徑和半徑的數據主要參與近似于圓柱、直圓錐、圓臺、圓球體、半球體等形態的礦山采空區的體積計算。這兩個數據中,除了現場遇到近似半球體形態的采空區,獲得半徑數據比較容易外,其余形態的采空區,獲得直徑比半徑容易的多。不過,只要把直徑的數據獲得,在算出半徑數據,也是非常簡單。遇到這些近似圓柱、直圓錐、圓臺、圓球體、半球體等形態的礦山采空區時,最好的測量工具,就是手持紅外線測距儀了。因為皮尺、羅盤等只能測量底面的相關數據,位于采空區頂部的就不容易了,所以,在選定位置以后,使用紅外線測距儀可以讀取直徑、半徑、高等。當所有的數據收集完畢后,換算成相應形態的體積計算參數,進行加權平均獲得最終數據并參與該采空區的體積計算。
2.2.6半軸長
軸只有在類似于橢球體的礦山采空區計算體積時,所采用的公式里用到。但是,在很多的礦山里,由于礦體形態呈豆莢、扁豆等,還有的經常出現礦體膨大縮小現象,造成采空區的形態很多類似于橢球體。因此,對于橢球體形態的礦山采空區的軸的數據的收集,也是非常重要的。在這個數據的收集中,采用皮尺和手持紅外線測距儀聯合的方法,比較精確。數據的收集,也要從不同的角度,不同的方位進行,然后,將多組數據加權平均,獲得相應的三個半軸的數據,最終參與該采空區的體積計算。
2.2.7底面積
底面主要出現在棱柱、棱錐、棱臺、圓柱、圓臺等形態的礦山采空區里.在進行礦山采空區的相關形態體積計算時,對于地面積計算中所有參數的選擇,同樣適用以上參數確定的原則和方法.在具體進行礦山采空區的各項參數收集資料時,一定要根據礦山采空區內的實際情況,盡可能的把礦山采空區的形態在符合實際形態的基礎上簡單化、理想化,這樣就可以比較有針對性的取得相應的參數,在計算公式上也可以選擇最接近形態體積計算公式進行計算。常見的底面形態及相應計算公式詳細情況如表2。
但無論怎么樣,都要多收集數據,然后按照前面提到的礦山采空區體積計算參數確定的各項原則和方法,將收集到的每項參數數據都要進行加權平均,最后帶入對應的體積公式計算所在采空區的體積。
關鍵詞:采礦;技術;工藝
中圖分類號:TD8文獻標識碼: A
引言
近年來地下礦山開采規模的不斷擴大、開采深度的不斷增加,會帶來一系列的技術難題。隨著有利于露天開采的資源不斷消失,加之嚴重的生態環境問題與市場問題,地下連續開采技術工藝是解決這些難題的有效途徑之一。它可以改善井下工人的作業環境和工作條件;可以實現礦山機械化連續作業,提高采場的綜合生產能力;可以縮短采場的回采周期,有利于深部低壓的控制和管理;可以實現大規模、高強度的集中強化開采,降低礦石的開采成本,提高開采的經濟效益等等。地下開采的優點不僅表現在具有較高的質量,而且還可以使礦山占用的面積成倍的減少。
1.常見金屬礦山地下開采采礦方法
采礦方法指的是如何通過安全、經濟的手段把位于礦塊、礦柱以及礦房內的礦石開采出來的方法,主要包括對礦塊進行的采準切割、礦石的回采以及對采空區的處理等多個方面的工作。
依照在對礦石進行回采過程中對采場進行管理的方法的差異,金屬與非金屬礦山的地下開采方法基本有以下幾種類型。
1.1空場采礦法。這種采礦方法的主要特點就是在進行回采的過程當中,對采空區采用暫時留存或者是永久留存的礦柱進行技術性的支撐加固,采空區始終處于一種空著的狀態。根據礦壁與礦塊表現出來的實際結構差異以及進行回采作業的工作特點,該采礦法又能夠劃分成全面采礦方法、階段性礦房采礦方法以及房柱采礦方法。
1.2崩落采礦法。這種采礦方法是通過崩落圍巖的辦法來使地壓管理得到實現的采礦方法,也就是在崩落礦石的過程中,通過強制或者是自然的方式把圍巖崩落以用來填充采空區域,通過這種方法來實現對地壓的管理與控制。該采礦方法的特點就是在礦石陸續采出之后,通過有計劃、有步驟的方式利用崩落的礦體中存在的上下盤巖石以及覆蓋巖層來對采空區進行合理的填充,通過這種方法及時地實現對采空區地壓的控制,妥善地處理好采空區,通常情況下是在礦體圍巖處于一種不穩定的狀態、地表情況可以承受陷落的情況下采用該種采礦方法。具體的方法包括單層、分層、分段以及階段性崩落法。
1.3留礦采礦法。這種采礦方法是把采下的很大一部分礦石暫時留存在礦房中,采礦工人以礦石堆為作業地點進行工作,主要的開采對象是礦石及其圍巖都比較穩定的中厚與急傾斜薄礦體。該采礦方法的特點就是在進行回采的過程當中,在采空區的位置暫時放置一些開采出來的礦石,借助這些礦石配合采空區的礦柱對采空區形成支撐作用,通常是在礦石條件比較穩定,不容易出現氧化、自燃以及粘連現象,且礦體的圍巖情況比較穩定的情況下采用。
1.4充填采礦法。這種采礦方法是在回采工作面逐步進行推進的過程中,通過填充料對礦體采空區域進行填充的一種采礦方法。它的主要特點是進行回采的過程中,礦體采空區域依靠其內部填充的充填材料、支柱以及兩者配合而出現的人工支撐體對采空區進行支撐。這種采礦方法通常應用于開發具有較高價值礦石、具有較高回收率要求的礦石、能夠較方便的獲取充填料、地表不能夠出現陷落情況以及地質情況較為復雜特殊的礦體。
從具體的統計數據來看,目前鐵礦山地下開采主要仍把崩落采礦法作為主要的采礦方法,有色金屬與黃金礦體的地下開采則以充填采礦法以及空場采礦法作為主要方法。
2.金屬礦地下連續開采工藝
金屬礦連續開采工藝根據礦巖情況或開采方式不同,分為三種工藝流程。
2.1在對大塊礦巖開采時,為提高開采的效率,連續進行落礦、出礦、運輸等工藝的回采施工。回采時采用前進式推進順序,施工過程中不留礦柱。采用這種連續開采的工藝可提高開采效率,經濟適用,方便礦塊的控制管理和采礦設備調配,將來發展潛力很大。
2.2在對地下礦石進行后處理時,采用專門的運輸機連續進行礦石的出礦、轉運、提升等工藝的施工。使地下礦石開采、運送達到一體化。采用這種工藝可以加快開采速度,近幾年來,該工藝應用較廣。
3.金屬礦山地下連續開采的問題及處理措施
我國自90年代以后,隨著科學技術的不斷發展,在地下連續開采技術研究方面取得了重大的突破,多項地下連續開采技術已經應用在礦山中。同世界先進國家相比,仍有一定的差距。目前礦山開采中還存在某些問題急需解決。有的礦山在采礦時,將采礦分為礦石和礦柱兩個步驟,將收礦柱放在開采礦石后面。這種采礦方法存在如下不足之處:礦柱質量難以保證,所留礦柱截面形態各異,抗壓強度低,易產生破壞。礦柱回收結果不理想,能正常回收的礦柱較少,不但浪費了資源,而且降低了采礦效率,延長了采礦作業時間,對地下采礦的經濟效益產生很大影響。并且由于采礦步驟多,在管理上也產生許多困難。
為了解決上述問題,有關專家不懈的努力,研究出地下連續開采無礦柱法。這種地下連續采礦施工方法如下:將步驟劃分成礦段,不留礦柱,回采單元用礦段表示,采用將切割槽割在礦段中部,并把振動機布置在結構底部出礦的方法。礦石由振動車搬運,連續進行出礦、運礦的作業。崩礦過程中及時進行回填,平行進行采切、回采、充填的作業,使采礦工作連續不間斷的施工。地下連續無礦柱采礦的實施,表明我國地下金屬礦開采技術進入一個新的層次。使礦柱回收困難的問題得到很好的解決,加快了采礦的時間,避免了國家資源的浪費,提高了地下采礦的經濟效益。
4.地下連續采礦技術的應用
新疆某鐵礦年產礦石能力20萬噸。礦區屬丘陵地帶,氣候干燥,夏季雨水較多,年平均降雨量1732.6毫米,冬季氣溫較低區域內未有大的河流,礦區地震烈度為6度。經勘察礦區深層土質為巖石,淺層為砂礫層。礦床為緩傾斜礦床,礦體為脈狀礦體。地下開采的日產量為3000噸。采用地下連續開采方案,用膠帶運輸機連續運輸,地下開采按由上往下的順序開采。 將整個礦塊劃分為一個回采單元,礦塊厚度即采場寬,相互采場之間不留礦柱,依次連續的進行采切、回采、充填三大工序,回采不允許在同一分層上進行,要分層進行,不同時進行相鄰采場的采切。為避免開采時破壞四周土的應力,出現應力集中現象,影響圍巖穩定,產生地面塌陷,設計對采空區采用非膠結充填方式處理,可以消除塌陷的危險。這種充填方式工程量較大,生產效率低,回采操作不便。后經專家研究決定,采用連續帷幕隨時充填技術。該充填工藝施工時不留礦柱,開采各工序連接緊密,連續性好,而且作為支護的可壓縮金屬支座支護能力好。確保了采礦的安全,為出礦、轉運和充填提供了方便。能對采空區進行及時迅速的回填。此采礦技術開采時采用將整體礦脈一體推進方式。主要的采切工程有:底盤轉運巷道、切割巷、出礦漏斗及切割天井。地下連續采礦技術將回填空區用礦巖分離出的廢石回填,采用了先進的礦漿輸送方式。將深孔連續采礦技術、礦巖分離技術、礦漿輸送技術等工藝與技術綜合起來應用,實現了回采的高效率,經驗證經濟效益和社會效益良好。
綜上所述,隨著社會的發展,我國的采礦技術也不斷進步。其中金屬礦地下連續開采的技術已經接近世界先進水平,基本實現了金屬礦地下連續開采的連續化和機械化。如何使我國的金屬礦地下連續開采技術取得更大的進步,研究出更先進的金屬礦地下連續開采技術,仍是廣大礦業技術人員今后的努力目標。
參考文獻
[1]徐東升,戴興國,廖國燕.金屬礦地下連續開采技術探討.中國礦山工程[J].2007(04)
關鍵詞:金屬礦山,地下采礦,技術,應用
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A
引言:我國金屬礦產資源豐富,地下金屬礦山在我國礦山資源中占有重要地位。隨著科學技術的發展,國內地下采礦技術發展很快,很多采礦新技術、新工藝在地下礦山得到了應用。國內一些礦山和一批先進的采礦工藝技術,己步入世界先進水平的行列。國內地下金屬礦山采礦技術的發展,主要表現在采用各種采礦方法的比重和回采工藝技術有了很大的變化,均沿著高效率、高回采率和機械化、半自動化的方向發展,采場生產能力和勞動生產率有了較大的提高,損失、貧化指標大幅度降低。
1、地下金屬礦山采礦工藝技術及應用
1.1 空場采礦法
空場采礦法將礦塊劃分為礦房和礦柱進行回采,順序是先開采礦房后開采礦柱,在礦柱和圍巖的支撐下對礦房進行回采,開采時,既不崩落圍巖也不充填采空區,待礦房開采后及時對礦柱進行回采并對采空區進行處理。比較典型的為:(1)大直徑深孔采礦法,20世紀80年代,大直徑深孔采礦法首先在我國凡口鉛鋅礦實驗成功。隨后,這一高效率的采礦方法先后在金川有色金屬公司、安慶銅礦、金廠峪金礦和獅子山銅礦等礦山得到推廣應用。1980一1985年間,在凡口鉛鋅礦又試驗成功了另一種具有代表性的大直徑深孔采礦方案,即階段深孔崩落采礦法。該采礦方法的實質是:將露天礦的臺階崩礦技術應用到地下采礦中,即在采礦的局部面積上,先形成切割槽,然后以這一切割槽為自由面和補償空間采用大直徑深孔裝藥進行全階段高或臺階狀崩礦,崩落的礦石由場下部的出礦系統運出。(2)地下金屬礦山采礦連續化。地下金屬礦山連續開采主要包括:礦房的連續回采、礦體(床)的連續開采、礦石的連續運送及全工藝過程的連續化。即在開采過程中一步化;回采過程中落礦、出礦、礦石運搬工藝的連續作業化;井下礦石的轉載、運輸、提升等環節礦石的連續化;掘進、落礦、出礦、運搬、運輸等全工藝過程的連續化。我國在獅子山銅礦、鳳凰山銅礦、安慶銅礦地下金屬礦山連續開采技術的研究中取得了一些成果。
1.2 崩落采礦法
崩落采礦法是我國金屬礦山地下采礦常用的方法,崩落采礦法隨回采工作面的推進,崩落圍巖,在覆蓋巖塊下出礦,崩落采礦法在我國礦山應用很廣,采出的礦石量占地下采出礦石總量的35%。崩落采礦法常用的方法有:(1)無底柱分段崩落法。無底柱分段崩落法于20世紀60年代末由瑞典引進,并在大廟鐵礦實驗成功。我國無底柱分段崩落法面臨著一個如何加大和優化結構參數的問題。結構參數優化的主要方向是增大進路間距。增大進路間距將大幅度地減少采掘工程量,僅梅山鐵礦將15mx巧m結構改為巧mx20m結構參數,將減少采掘工作量25%,同時增大了一次崩礦量,提高采礦強度,降低礦石成本,提高礦一山的經濟效益。由于增大進路間距具有較強的可操作性,易于推廣應用,目前程潮、桃沖、板石溝、北銘河等礦山都應用了該技術,具有重要的實踐意義。(2)自然崩落法。自然崩落法是一種利用巖石自然應力落礦的方法,具有生產能力大、采礦成本低的優點,特別適用于礦體厚大、礦化均勻易于自然崩落的低品位礦床開采。其應用原理是在礦塊大面積拉底后,破壞了礦塊內礦體的應力平衡,引起應力重新分布,必然形成新的自然平衡拱,拱內礦石因受重力作用而周期性脫落。銅礦峪礦自1993年應用此法獲得成功后,在礦石含銅品位僅在0.67%的條件下,使礦山結束了長期虧損的局面,并于1999年達到400萬口a的生產規模,是建礦以來的5-6倍。
1.3充填采礦法與支柱采礦法
充填采礦法是隨著回采工作面的推進,逐步充填采空區的采礦方法,按礦塊結構和工作面推進方向的不同,可分為單層充填采礦法、上向分層充填采礦法、下向分層充填采礦法和分采充填采礦法;根據充填料的來源!種類和充填方式等的不同,又可分為干式充填采礦法、水力充填采礦法、膠結充填采礦法、選別充填采礦法和支柱充填采礦法等;充填采礦法是地下開采中礦石損失與貧化最低的采礦方法,充填體能控制采場地壓與圍巖崩落,防止地表下沉,并為回采工作創造安全和方便的條件,有時還用來預防礦石的自燃,充填法主要應用于圍巖不穩固或圍巖與礦體均不穩固的有色金屬富礦或貴金屬、稀有金屬礦床,隨著無軌設備,高分層落礦及充填系統自動化等技術的應用,逐步降低采礦成本和提高生產能力,使充填采礦法具有了廣闊的應用前景。我國先后采用干式、分級尾砂膠結、全尾砂膠結、碎石水泥漿膠結等新工藝與新技術。最近,我國成功地試驗了一批具有世界先進技術水平的充填采礦工藝。具有代表性的是:高水全尾砂速凝固化膠結充填新工藝、高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填新工藝、粗粒級水砂充填新工藝。膏體泵送充填工藝與技術等。其中1994年在金川鎳礦建成了我國第1個膏體泵送充填系統,1999年又在銅綠山礦建成了第2個膏體泵送充填系統。
2、地下金屬礦山采礦技術研究方向
2.1采用更大和更可靠的采礦設備提高生產率
在過去的30-40年間,采礦技術是遵循著進化而非改革的途徑發展起來的。除此之外,在上個世紀60年代的后期,在地下礦山開始推行了無軌采礦技術,新近的趨勢是發展了采礦設備的自動化和遙控技術。
2.2監控、自動化和遙控
當前采礦方法日益成熟,長壁法采礦的實例就在某種程度上很好的說明了在線設備監控的重要性,然而,這只是監控系統在礦業中應用的一例。在礦業中其它已得到廣泛應用的監控系統有環境監控系統和地震監控系統,這些監控系統的應用己成為許多深部開采的礦山所具有的標準特點。迄今為止,采礦系統仍是以要求保證礦工在完成各種地下開挖工程中作業安全為基礎,這種要求對采礦系統起著重要的制約作用。
2.3數字礦業化
數字礦業是數字地球在礦業中的應用。數字礦業一方面是礦山的信息化,它涉及到礦山信息化工作的方方面面;另一方面數字礦山是以空間信息為基礎的礦山信息系統體系。礦山信息系統體系是指相互聯系的大量礦山信息系統和空間信息系統,虛擬現實系統等的有機結合體。
2.4地下開采露天化
毫無疑問,露天開采的優勢遠大于地下開采。在進行露天開采礦山中,將原屬于地下開采的部分轉為露天開采,其意義不言而喻。欲實現之,不外乎是安全和經營成本,如采用可降低生產成本的運輸方式,采用能實現安全生產的遙控設備。
2.5開采智能自動化
在目前我國金屬礦山地下采礦技術的發展來看,要實現全面采礦的自動化,目前尚有較大的困難。但局部裝備實現遙控系統,進行遙控開采,將是易事。遙控開采系統投資少、技術含量高。其實質即將以上設備的執行機構做一些改裝,把原模擬量變為數字量,以便能用計算機進行控制。其次,每臺設備上安裝攝像頭,能全方位地了解設備周圍的生產環境,以便能使控制者在遠距離的屏幕上進行操作控制。執行機構的數字化能保證用人的遙控操作來代替原作業者的手動操作,而可視化數據將使遙控操作者有身臨其境的感覺。
結語
安全高效的地下采礦技術的重要性日顯突出,金屬礦開采技術的高低直接影響到我國國防安全,金屬礦開采技術的迅速發展,將會大大促進國民經濟的健康發展,推動我國全面小康社會的建設。
參考文獻:
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[2]周愛民.21世紀初我國金屬采礦五大對策[J].中國科協第14次青年科學家論壇報告文集,1996.
【關鍵詞】金屬礦山;非金屬礦山;開采回采率;影響因素
隨著我國礦產資源存儲量的急劇減少,如何更加有效的利用好現有的資源已經變成了新的課題。礦山資源開采使用水平的一個重要衡量指標就是礦山開采回采率。礦產資源的有限性、不可再生性與社會發展和人民生活對于礦產資源的依賴性形成了一個矛盾體,如果人們不科學的進行礦產的開采和使用,那么礦產資源的短缺形式會愈演愈烈。
1、礦山開采回采率影響因素分析
1.1 回采率的影響因素分析
第一,礦山地質條件、結構特點是影響回采率的主要因素。如果礦山的資源以建材、冶金輔料以及直接利用型的非金屬礦產為主,那么對礦石的質量要求相對較低;整個礦體的厚度較大并且沒有夾層,表面僅有少量的覆蓋物;大部分的巖石質地堅硬、穩定性高,例如白云巖和石灰巖等,這類礦山貧化現象少、貧化率也比較低,所以理論上的回采率很高,平均水平能達到97%以上。特別是石灰巖的分布很廣,巖體很厚且呈狀態,在開采中造成的損失很小,一般都具有很高的采礦回采率。
相反的礦山狀況則會造成回采率很低的情況。需要進行選礦和二次加工的資源,由于受到技術指標和裝備的影響,造成礦石貧化率程度較高,容易導致采礦回采率較低。總的來說,有良好的地質勘測做保證,礦山資源的利用程度就越高,只要實際變化和設計保持一致,就能夠保證采礦回采率。
第二,采礦工藝和方法的選用會直接影響到回采率。同落后的開采方式和工藝相比,成熟的礦山開采會帶來更高的回采率。一般來說,根據礦產要求以及開采規模可以將非金屬礦產非為四大類,其中各種類的回采率之間也存在著差異。最為普遍的采礦方式是采用自上而下的方式,在水平方向上進行分層,在高臺段進行分臺階的推進式采礦法,這種方式在小型礦山中應用較廣,采用的采礦工藝也比較簡單,以淺孔爆破、手持式鑿巖機鉆孔、自卸汽車運輸等為主要的開采方式,對礦山造成的傷害小,當然回采率會比較高。大中型非金屬礦山適合采用方向上自上而下,水平方向上分層的臺階式采礦方式,相適應的采礦工藝是潛孔穿孔、挖掘機采礦、自卸車運輸的方式,回采率也是比較高的。
第三,生產規模的大小與回采率成正比。正常情況下,生產規模越大,資源開采回采率也就越高。究其原因,規模大的開采工作會有水平較高的技術設備進行支持,在采礦方法、生產管理、考核體系等方面也比較先進,制度的完善會帶來更高的回采率。相反,一些規模小的開采方,往往沒有詳實的開采計劃,為了追求眼前的利益而亂采亂挖,會對礦山造成嚴重的破壞,降低采礦回采率。
第四,礦產本身的價值也是回采率的影響因素。礦產的價值不是一成不變的,隨著時間的改變會出現不同程度的波動,當然價值高的礦產更能夠得到開采方的重視,回采率也就會隨之升高。價值低的礦產被主動回收的機會很小,自然回采率也會降低。
1.2 不同開采方式下礦山開采回采率影響因素的具體分析
我們知道,按照開采方式的不同可以將礦山開采分為露天開采和地下開采兩種,我們分別就兩種不同的方式來進行分析。
露天開采條件下,金屬礦石的損失主要是由于地質條件以及開采和管理方式的綜合作用造成的。其產生原因主要有以下幾點,第一是對于礦產地質條件的勘測,一旦地質勘測不充分,沒有進行深入的研究,就不能夠制定出最好的開采方案,導致露天境界圈的設定不符合實際情況,進而造成一些礦體被排除在外,影響回采率;第二是實行開采的工藝,因為露天圈定境界參數的錯誤,例如路面寬度不合理、坡角不準確等,會造成邊坡上三角礦過多的問題;第三是開采技術的選用,尤其是在地勢復雜、含有夾層的地段,如果在橫向或者縱向上選用了不合適的采剝方式會直接導致回采率的降低。第四是采礦工組的管理,如果在地測中不能及時的完成樣本的采集和分析,就會影響到露天采礦工作的進一步開展,整體管理的不善會直接造成采礦的損失。
在地下開采中,回采率的首要影響因素就是礦床的賦存條件,金屬礦體本身的厚度、形態、穩定性以及傾角等因素存在著很大的變化,在選擇采礦方法的時候要考慮到這些因素,而方法的選用會最終影響回采率的高低。在厚度方面,較薄的厚度往往回采率更高;在形態方面,越是簡單的形態回采率越低;在巖體傾角方面,越是水平的礦產回采率越高;在穩定層度方面來看,頂地板的穩定程度越高回采率也就越高,不穩定的礦床也會造成回采率的降低。其次,采礦方法的選用也至關重要,一定要在實際勘測的基礎上進行采礦方法的選擇,不同賦存條件的礦體適應的采礦方式也是不同的,只有合理選用采礦方式才能提高回采率。再次,生產規模的大小也會對回采率造成影響,越是大型的礦山,開采的管理工作就越規范,技術設備也更加先進,這也直接造成了回采率的升高。
2、提高礦山開采回采率的措施建議
第一,提高珍惜資源的意識。回采率的提高歸根到底是倡導對礦產資源的珍惜,政府可以制定礦產資源補償費用的征收制度,對礦山企業開采回采率進行考核,努力促進資源回采率的上升,建立起一種讓礦山開采企業更加注重資源的珍惜、節約和合理利用的發展新機制。
第二,通過獎勵措施刺激企業提高回采率的積極性。我國國土資源以及財政的相關部門已經出臺了政策,獎勵對于礦山資源實行節約和合理利用的企業,給予資金來扶植礦產資源的回采率、綜合利用率的提高。
第三,注重前期礦山的地質勘查工作。對于企業儲量加大核查的力度,對于新辦的礦山要求其勘測程度一定要在詳查以上,對于礦體的賦存規律、空間形態都要進行詳細的勘測,并制定出合理的開采方案為礦產資源的有效利用提供保證。
第四,改進開采技術、加強礦山管理。引導礦山企業根據自身的實際情況進行開采技術和工藝的創新,通過更加成熟和科學的方式來進行礦產資源的利用。開采過程的順利實現離不開良好的生產管理,只有建立健全管理制度,才能夠系統的對實際情況進行勘測以及指導,管理部門要做到及時總結經驗教訓,并應用新的方式和手段來指導礦山開采工作。
3、小結
綜上所述,礦山開采回采率受礦山結構條件、開采工藝、生產規模和礦產價值等因素的影響,我們要想提高開采回采率,不僅要加強對礦山的勘測,還要在開采的工藝和技術方面進行創新,并通過科學的礦山開采管理模式來實現礦產資源的最有效利用。
參考文獻
【關鍵詞】水平分層;干式充填;采礦法;應用
1.分層干式充填采礦法優點
1.1黑金頂分礦特殊的地質、地理條件所決定
黑金頂分礦是一座超大型的含金礦山,礦石類型按礦物組合劃分主要為含金黃鐵礦脈型、含金黃鐵礦絹英巖型,及含金多金屬硫化物型;礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、毒砂、菱鐵礦、黝銅礦、自然銀;非金屬礦物主要有石英、絹云母、方解石、鈉長石和微斜長石等。礦石結構主要為自形—半自形粒狀結構、碎裂充填結構、交代殘余結構以及包含結構;礦石構造主要為致密塊狀、細脈狀、條帶狀、浸染狀、角礫狀構造、團塊狀構造;礦石穩固性一般,圍巖主要為花崗閃長巖,穩固性較好。水文地質條件較為簡單,對施工影響不大。
1.2提高回收率,最大限度地利用資源
黑金頂分礦礦體總體產狀116o∠60o,礦體水平厚度0.97米,平均品位3.96g/t,賦存條件不規則,礦體變化大,采用一般的急傾斜礦井的采礦方法,回采率只有50%左右,大量寶貴的礦產資源丟在采空區,造成資源的浪費。
1.3提高采礦作業的安全性高
礦石結構主要為自形—半自形粒狀結構、碎裂充填結構、交代殘余結構以及包含結構,賦存不穩定,頂、底板巖性較差,遇水易膨脹、跨落,給礦山的安全開采帶來的影響極大。
2.上向水平分層干式充填采礦法
2.1基本設計
黑金頂分礦原來一直采用巷道采礦方式回采,采區回采率只有50%左右,資源浪費大,開采過程中容易自燃發火。為解決上述問題,黑金頂分礦工程技術人員經長達2年的研究、實驗、論證,摸索出一套適于在黑金頂分礦使用的采礦方法——“上向水平分層干式充填采礦法”。在對黑金頂分礦進行改造設計時,省采礦設計院、有色冶金設計院的有關專家及礦山工程技術人員對新擴建后的采礦方法進行了研討,經過對有色冶金設計院提出的水沙充填采礦方法、省煤炭設計院設計的掩護支架全部充填采礦方法及偽斜工作面走向長壁分層全部充填采礦法和黑金頂分礦設計的上向水平分層干式充填采礦法進行了論證比較,最終決定采用黑金頂分礦設計的上向水平分層干式充填采礦法,見圖1。
2.2實現方法
采礦的過程中,其前期井巷施工產生了大量的矸石,以往矸石只能尋找一處矸石山堆放,這一來,將占用大量的土地資源,并對其周邊環境造成污染。
黑金頂分礦利用塑料編織袋將掘進中開挖出來的矸石裝袋,運到回采工作面對采空區進行充填。回采順序為從下向上翻層,每個分層2-2.2m,充填層作為下一分層的底板,回采過程中,隨采隨充填,最大控頂距離3.2米,最小控頂距2.2米。為保證在下一階段不受采空區積水的影響,在每一個階段設一至兩層鋼筋混凝土隔水層,隔水層向一個方向傾斜,在下一階段將水排到水倉,經礦井排水系統排出井外。實施過程中,在條件允許的情況下,黑金頂分礦是在掘進工作面后方選擇一處堆放地點,直接在掘進現場裝袋后運到采場使用,這樣可減少充填料的運輸成本和工序。有一部分在礦井翻矸場裝袋后再運到采場。
3、應用效果分析
3.1上向水平分層干式充填采礦法采礦,在回采時采空區得到及時充填,采空區空間體積減少到最小,隔絕了礦石與空氣的接觸路徑,有效的延緩了礦石的氧化時間。
3.2采用上向水平分層干式封包充填采礦法后,回采率達到95%以上,并根據原有資料分析,利用下部充填區作繞道,進入上階段因品位較低而廢棄的塊段,采出含金礦近3萬噸,使寶貴的金礦資源的到最大限度的回收利用。
3.3采用水平分層充填采空區,采空區空頂距離縮小,暴露面積小,暴露時間短、加之充填及時,下沉量小,基本杜絕了冒頂事故發生。
4、結論
上向水平分層干式充填采礦法后提高了采區回采率,采區回采率達到95%以上,有效的利用了珍貴的礦產資源。極大的提高了在急傾斜、頂底板極端不穩定礦層回采的回采率。有效的保護了當地的生態環境。回采后基本控制了采空區的塌陷、下沉,保護了當地環境地貌不因采礦塌陷而破壞。礦井基建過程中產生大量的矸石,每年排矸量達到33600m3,上向水平分層干式充填采礦法后,每月充填用矸量平均2500m3,年充填用矸量30000m3,這還未包含采場在現場直接封包的量,減少了矸石排放量,減少了環境污染,可節省大筆環境治理費用。參考文獻
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【關鍵詞】 金屬礦山 采礦技術 進展 趨勢
1 我國金屬礦山采礦技術的現狀
1.1 露天開采
(1)分期開采。對于分期開采,一般是針對金屬儲量較大,并且開采年限較長的礦山。由于分期開采的初期剝采比較小,所以初期投入的成本較少,從而提高了整體的經濟效益。同時,分期開采還能減小開采過程中的分先風險,從而讓開采活動的效益得到保障。目前分期開采在國際上的應用較為廣泛,近年來在我國也取得了一定的發展。
(2)陡坡開采。從陡坡開采理論在上世紀六十年代被提出后,我國在隨后的時間里對其進行了深入研究,并通過實際操作對其進行不斷改進,并取得了較好的成果。陡坡開采因其初期的剝離量比較小,基建工程的量也相對較小,所以建設周期短,能夠快速投入實際開采活動。
(3)高臺階開采。高臺階開采在國外的應用較為廣泛,而我國在這方面的研究起步較晚。目前,我國的高臺階開采階的高度一般在15m以下,但隨著我國采礦設備的快速發展,露天礦大型設備的出現將能使我國成功運用大臺階開采,從而提升露天礦的開采效率。
1.2 地下開采
(1)空場采礦法。空場采礦法應用的基礎是礦石和圍巖的穩固性較高,所以這種方法在黃金礦山和有色金屬礦山的開采中有較為廣泛的應用。空場采礦法的生產成本很低并且生產效率高,同時其生產的能力很大且基建工程的施工周期較短,所以對于金屬礦山的開采而言極為有利。目前,常常會對一些圍巖不穩固的礦山進行加固處理,然后應用空場采礦法,但由于條件有限,在深部開采的應用上空場采礦法受到限制。
(2)崩落采礦法。在我國的地下采礦中,崩落采礦法的應用十分廣泛,而其中分段崩落法是最常使用的方法。自從我國開始應用崩落采礦法后,迅速將其運用到了地下金屬礦山的開采中。目前,我國的崩落采礦法主要以無底柱分段崩落法的使用最為廣泛。而隨著我國的科技發展,無底柱分段崩落法的應用將受到更多的重視,從而得到更廣泛的推廣。
(3)充填采礦法。將充填工序作為回采工序的一環是充填法的主要特征,充填體主要是用于控制采場地壓并為圍巖提供支撐力,從而達到對采后空區圍巖的破壞和移動的延緩或是阻止。我國應用充填法的時間已經有很久,經歷了由干式充填到水利充填,由分級尾砂、全尾砂、高水固化膠結充填到膏體泵送膠結充填的發展。由于我國的礦山數量眾多且種類繁雜,所以充填工藝與技術的實際應用有很多類型。
(4)露天轉地下采礦法。露天轉地下采礦法有別于傳統的露天采礦和地下采礦,其是結合礦山的實際,對其進行地下與露天的聯合采礦。近年來,國內外對于露天轉地下采礦方法的研究較為廣泛,并取得了較好的成果。目前,我國的礦山開采中存在著多種采礦方法并存的現象,露天轉地下的采礦方法應用范圍在不斷擴展。
1.3 我國金屬礦山開采中存在的問題
(1)我國的礦產資源缺口嚴重。我國的礦產資源總量豐富,但是在金屬礦山的開采中,主要是一些貧礦,富礦的數量極少并且缺少大規模的金屬礦山。同時,貧礦的開采經濟效益較低,所以采礦企業會在實際的礦山開采過程中舍棄一些貧礦而只對富礦進行開采,導致礦產資源被浪費。
(2)采礦技術的發展存在不均衡的現象。由于我國幅員遼闊,不僅影響經濟的局部發展,采礦業的發展也受到嚴重的影響。在一些經濟較為發達的地區,采礦技術已經與國際水平接軌,采礦作用的專業水平很高。但在一些經濟較為落后的地區,采礦行業中使用的還是一些落后的陳舊技術,設備很久才更換一次,刀子采礦的效率與社會發展的速度存在很大差異。
(3)資源利用率較低。對于有色礦山而言,其中一般會包含多種金屬,所以需要對礦石進行多次處理,從而將礦石中的金屬元素盡量提煉出來,提高礦石的利用率。但由于我國的綜合回收技術處在較為落后的水平,對含有多種金屬的礦石處理存在困難,所以礦石的利用率一直很低,導致其中的很多金屬被浪費。
(4)地下開采破壞環境。地下的礦山開采是我國的主要金屬采礦形式,為我國的金屬礦山開采貢獻了重要的力量。但是由于地下開采工作的大規模進行,經常會出現地面塌陷的情況,而普通的地下開采會對地下水造成影響,從而破壞地表的植被,導致礦山所在地的自然環境被嚴重破壞。
2 我國金屬礦山采礦技術的發展方向
2.1 精細開采
隨著金屬礦山采礦技術的不斷發展,專業技術分化將會越來越細致,從而讓金屬礦山采礦技術出現很多細小的分支。而隨著社會的不斷發展,人們對工作的精細劃分更有助于將工作落到實處,所以相關研究人員提出了對金屬礦山的精細開采。具體的操作就是對采礦、運輸和礦區維護就行精細的分工,從而減少采礦工作對環境破壞,實現環境維護工作量不斷減少的目的,并同時提高采礦工作的效率。這樣既能減少對環境的破壞,還能有效提升礦山開采的經濟效益。
2.2 大規模采礦技術
對于大規模采礦技術而言,大直徑深孔崩礦技術是其核心。其中階段崩落法、VCR法、分段空場法和分段崩落法等都屬于大規模開采方法。近年來我國對崩落采礦技術的應用較為成熟,達到了較高的技術水準,并通過不斷的改進使金屬礦山的開采效率得到有效提升,并讓生產成本得到較好的控制。而隨著我國金屬礦山開采技術的不斷發展,以及各種先進開采工具的引進,大規模采礦技術將會得到更好的發展。
2.3 難采礦床采礦技術
隨著露天金屬礦山的不斷減少,我國的金屬礦山開采將會呈現出開采難度逐漸上升的情況。對于難采礦床而言,主要是因為地溫地壓隨著采礦逐步深入而不斷增加,對于一些高應力礦區,采場突變失穩風險增高,導致開采工作難度上升。充填法的應用可以緩解難采礦體的開采難度,主要是充填法可以保持礦場的穩定,從而確保施工的順利進行,減少采礦作業中的潛在危險。同時,充填法還能減少采礦成本,提高采礦效率,讓難采礦床的采礦作業有跟高的經濟收益。
2.4 低品位礦床開采技術
低品位礦床主要是一些礦石儲量較少,并且礦石的開采難度較大,導致礦床的經濟效益極低。對于這種礦床,主要是使用溶浸采礦技術直接將金屬從地下提取出來,從而減少工序以達到節約成本的目的。
2.5 無人化采礦技術
無人化采礦技術正在不斷研發的過程中,其主要是利用智能機械設備取代采場的工作人員,從而減少采礦的成本,并提高采礦的安全性。隨著科學技術的不斷發展,能夠取代采礦作業人員的設備將會被研發,礦場的生產效率將會得到提升,并且不會因為作業操作不當而出現人員傷亡的情況。
3 結語
我國金屬礦山采礦技術在短短的幾十年內取得了突飛猛進的發展,但根據我國的實際情況,目前的采礦技術尚不能完全滿足我國的采礦需要。而由于我國的地區經濟發展存在差異,所以金屬礦山采礦技術的整體發展并不均衡,這也是亟需解決的問題。
參考文獻:
[1]趙文斌,閻南,蔡增祥.淺論我國金屬礦山采礦技術現狀與發展趨勢[J].有色金屬設計,2011,03:1-5.