黑色金属矿山发展现状及技术发展趋势

发表时间:2020/8/13   来源:《科学与技术》2020年28卷8期   作者:张亮亮
[导读] 金属矿产资源是人类赖以生存与发展的基础。
        摘要:金属矿产资源是人类赖以生存与发展的基础。基于此,本文阐述了露天、地下铁矿开采技术的发展现状,并分析了露天、地下铁矿开采技术的发展方向。
        关键词:金属矿;发展现状;发展方向
        我国是世界上少数几个矿产资源丰富的国家之一,但由于技术及设备方面的限制,致使矿山开采效率相对较低。因此,有必要加大对矿山开采技术的研究力度,以提高我国矿产资源的开发水平。
        一、露天铁矿开采技术发展现状及方向
        1、发展现状
        1)胶结充填采矿技术。该工艺不仅能显著提高矿产资源的回收率,而且还能对地表起到一定的保护作用,但该技术需与矿床的生产条件相匹配才能发挥出高效率,正是这一原因制约了该技术的推广应用。而随着高分层充填、分段充填等技术的研究取得重大进展,使得胶结充填开采技术获得了进一步的推广应用。
        2)陡帮开采技术。露天矿陡帮开采是指加陡露天矿剥岩工作帮所采用的工艺方法、技术手段及采剥程度。其主要应用于凹陷露天矿厂的开采中,由于凹陷露天矿初期的剥岩量较大,为了能均衡生产期剥采比,保证边坡稳定而采取的一种开采手段。陡帮开采在凹陷露天采矿中的应用较广泛,其所具有的采基建剥岩量小、基建期短、投资少、投产达产快、经济效益明显等优势,为我国的露天采矿事业做出了重要的贡献。
        3)排土和防排水技术。露天矿开采中排土技术是整个开采工序中重要的一项,提高排土经济效益的同时还能促进生产规模的扩大,排土方式取决于排土运输方式,常用的有汽车推土机排土和铁路运输排土,应用汽车推土机排土方式时,其对排土场要求少、成本较低且灵活利于管理维护,而铁路运输一般针对运输距离较远和运输量较大时使用。并在露天矿场进入汛期时,要及时进行排水保证开采工作的顺利进行,这就需利用排水技术在采矿区中设置截水沟或根据实际地形进行河道的改造等方式进行合理排水,保障汛期能正常开采作业。
        4)爆破技术。爆破作业是矿山开采中一道重要的工序,爆破技术在挤压、微差爆破、孔内微差爆破等作业中有着广泛的应用,并且使难爆矿岩的破碎问题和爆破减震问题得到了有效解决。随着各种新型的炸药及爆破器材的产生,新型爆破材料和器材的运用,使爆破精度不断提高及爆破质量不断提升,在爆破安全方面获得了更为有效的保障。
        2、发展方向
        1)智能化发展方向。露天采矿的智能化发展主要体现在GPS定位、车载监控及环保设备的应用三大方面,通过以上几方面智能化的结合,将会有效提高采矿作业的精度和效率,并降低能耗,控制污染,进而实现可持续发展的战略目标。
        2)大型化发展方向。由于多年的开采将会造成能源的枯竭,而为了满足人们的需求,越来越多的人们将目光集中在了边界品位矿体,并不断扩大开采工作面。由于开采规模的扩大,其所应用的设施设备及开采技术,也需随之朝着大型化方向发展。
        3)低能耗、环保发展方向。矿山开采会对环境造成严重的影响,尤其是露天采矿设备更是污染环境、耗费能源的关键因素。随着人们环保意识的增强,人们对资源开采过程中造成的环境污染问题越来越重视。因此,研究低能耗、环保的开采设备及技术是社会对矿山开采的必然要求,同时也是露天采矿技术的发展方向。
        二、地下金属矿山开采技术发展现状及方向
        1、发展现状
        1)充填采矿法。经多年的采矿技术研究与地下金属矿山开采的实践,我国大部分地下金属矿山都采取充填法来进行地下金属矿山的开采。

一方面是为了响应国家的号召,保护环境,实现可持续发展;另一方面是为了更好的促进采矿事业的发展,提高采矿工作的效率。充填法虽然需一个较高的基建、充填成本,但对环境的保护与矿脉的贫化率等方面有着鲜明的优势。而且充填法需要的采矿技术水平较高,需科技发展的强力支持,而且对采矿理论的发展也有一定的前提条件,是多年来采矿技术方法理论进步的成果。
        2)空场采矿法。该方法是在20世纪80年代我国有色金属地下开采矿山试验成功后,随后在其它几个矿区进行相应的应用,从而对采矿的效率进行相应的提升。在对空场采矿法进行具体的应用过程中,其包括的特点如阶段出矿、大采场、深孔、大孔等,在开采过程中,主要依靠的出矿办法是结合大型的装载运输装备,进行出矿的工作,从而在一定程度上提升矿山开采的效率。
        3)崩落采矿法。此方法可分为无底柱分段崩落法和自然崩落法。前者是从瑞典引进的一种采矿技术,它在我国采矿中的应用主要面临着一个如何加大和优化结构参数的问题,要求我国采矿技术中的结构参数实现优化,即不断增大进路间距。一旦实现了进路间距的增大,能大幅减少采矿工程量,还能进一步提高采矿的强度,降低矿石成本,有利于真正提高采矿的经济效益。这种采矿方法的可操作性较强,较容易得到推广和应用,因此,在开采过程中具有较强的实践作用与价值。后者是一种利用岩石自然应力落矿的方法,它的生产能力大,采矿成本低,这些采矿优势使其能更好地适用于一些矿体厚大、易于自然崩落的低品位矿床开采。
        2、发展方向
        1)向深部开采发展。在地下金属资源开发中,逐渐向着纵深方向发展。同浅埋矿床相比,因深部矿岩在赋存条件、地应力及地质构造等方面差异的存在,因此具有更为复杂的开采技术条件,在面对技术难题更为复杂、更为广泛的情况下,也多方面具有了更高的施工要求与考虑因素,如高温、回采、通风、环境保护、地压及排水等方面。尤其是在现今我国经济不断发展的过程中,国家各个行业金属产品也具有了更大的需求量,该种情况的存在,会使我国浅层有色金属矿床逐渐消失,做好深部开采则成为未来一段时间中的主要开采方式。
        2)向高效率开采发展。当前,在地下金属矿产的开采过程中,高效率的开采能有效降低开采活动中所需的成本,并且能促进生产活动的自动化与机械化。当前在地下金属矿产开采技术不断发展过程中,机械化与自动化能有效促进开采活动的高效率,高效率不但能有效提升矿山的产量,还能促进地下金属矿山开采生产规模的不断扩大,从而促进生产活动能更加规范有效的开展。
        3)向智能化开采发展。随着计算机技术不断发展,信息网络覆盖全球,其通过增强采矿工艺管理,极大地促进了地下金属矿山开采的效率。其中在计算机技术中,传感器技术通过感应应力、毒气、水位及设备运行状态,对生产过程进行实时监控。通信技术的发展改变了单一的语音功能,形成可视频、语音、数据传输等功能的通讯系统。在地下金属矿山开采过程中,先进的通信系统使工作人员能及时与管理层取得联系,提供大量实时数据。也可通过视频的方式,使技术人员更好的分析岩石结构,为设计合理的开采方案提供基础。
        4)向无废化、环保化的绿色开采。在地下金属矿山的实际开采过程中,无废化、环保化将是我国地下金属矿山开采技术的另一发展趋势。在西方发达国家,非常重视矿山的环境综合治理,并严格控制废水、废气、废渣和粉尘等污染物的排放标准,所以存在许多品味差的金属矿山都因治理成本太高而无法进行开采。因此,我国也开始向西方发达国家学习先进的开采理念,把金属矿山的环保化和综合治理化放在重要的位置,通过引进国外先进技术,构建无废化、环保化的绿色矿山。
        综上所述,在当今采矿技术发展趋势中,我国的水平已达到一个世界先进的技术水平,学习并利用现代的科学手段来改造采矿新技术,将传统矿业的技术保留精华去其糟粕,从而使我国矿产资源的开发技术走向成熟的阶段,并对我国的技术水平发展产生一个积极的推动作用。
参考文献:
[1]郭冬岩.我国金属矿山采矿技术的发展与展望[J].金属矿山,2015(01).
[2]池洪斌.露天采矿技术及发展方向探讨[J].中国新技术新产品,2015(04).
[3]宋欣.露天采矿技术的现状和发展前景[J].数字化用户,2016(22).
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