地下金属矿山采矿连续工艺分析

发表时间:2021/4/26   来源:《建筑实践》2021年1月第3期   作者:陈聪、杨普荣、谢建树
[导读] 矿产资源是促进我国经济持续增长的基础保障,在社会主义现代化建设和发展中

        陈聪、杨普荣、谢建树
        紫金矿业集团股份有限公司 福建 龙岩 364200
        摘要:矿产资源是促进我国经济持续增长的基础保障,在社会主义现代化建设和发展中,矿产资源需求度逐步提升,对于新时期的矿山采掘工作提出了新的要求。在地下金属矿山采矿工作开展中,通过采矿连续工艺的应用,加之现代化采矿设备和技术的支持,促使采矿效率得到了大大提升,逐渐朝着自动化、信息化和环保化方向发展。
        关键词:地下金属矿山;采矿连续工艺
        前言:我国矿山总数的百分之九十左右是属于地下金属矿山,但是我国的铁矿资源有百分之九十是露天开采的,面对越来越少的地面金属矿产资源,我国应该加强向地下金属矿山开采的发展。随着我国社会经济的不断发展,我国的地下采矿技术在不断的发展,出现了跟多的新技术和新工艺。在我国的地下金属矿山采矿技术的发展历程中,各种采矿方法和回采工艺技术有着很明显的变化,采矿作业的效率和回采率逐渐的升高,正在朝着机械化和半自动化的方向发展。
        1、采矿装备连续作业系统的重要组成及工艺类别
        采场出矿振动机组的连续作业系统主要由7节HZY型分节振动运输列车、3台FSZ-Ⅱ型振动出矿机、溜井下部装载结构、中段运输以及原矿振动条筛等共同构成。出矿运矿作业工序为:采场崩落矿石—出矿口的振动出矿机放出—振动运输列车—溜井口的振动条筛—合格块度到溜井(不合格二次破碎)—20t架线式变频电机车—主井矿仓。通常以上工艺的结构,可实现采场出矿、运矿、筛分以及处理大块的连续作业。
        地下金属矿山的连续采矿方式包括两类:第一,采装运机组与一步回釆组合的连续作业。回釆过程中,釆、装、运基于不同的作业空间平行作业,以规模化为目标,将各采矿工艺和设备有机组合起来。第二,单一采矿机的连续采矿。直行采掘方式,破岩、装载、运矿工艺在同一空间平行推进。第一类连续采矿方式的理念在实践中应用较多。基于这两个类别,延伸出了较多的技术工艺。第一,房式回采振动连续采矿技术。将整个金属矿划分成若干个矿段,其间不留任何间柱,以分节振动运输车将金属矿石运出来,形成出矿与运矿连续作业线。实践中,采切、回采、充填彼此之间相互衔接,独立转移。第二,深井连续推进,采矿过程中不留矿柱,沿走向连续开采作业,减少损失与贫化;采空区的帷幕隔墙与充填快速处理,保障作业安全;采矿过程中可利用主动支护技术为落矿与运搬、充填做准备。第三,无间柱连续分层充填开采。将多个矿块视为为一个回采单元,各采场间通常不留任何的矿柱,采切作业采取跳跃式,相邻的金属矿采场不平行采切。
        2、地下金属矿山连续开采关键技术
2.1崩落采矿法
         崩落采矿法分为两种,即无底柱式分段进行的崩落法与自然应力下的崩落法。无底柱式分段崩落法通过引用国外先进的采矿技术,我国不能够将其精髓应用于采矿行业当中,不仅如此,虽然它具有一定的优越性,但是在施工过程中应用该方法还存在着一些问题,如对于加大与优化结构参数的问题无从下手,也就是说对于增大进路间距的问题无从下手。只有将这一问题解决,才能够将这种方法在采矿技术中的作用最大程度地发挥,在一定程度上能够减少工程量,同时也能够提高采矿的工作效率,能够将矿石成本降到最低,这样一来能够将采矿产业的经济收益最大程度地提高。前者的方法更具有较强的实用性与应用价值。而在自然应力的基础下的崩落法也具有优越性,如它具有极大的生产能力,极低的使用成本,这些优点对于矿化均匀以及易自然崩落的矿床能够最大程度的发挥其作用。
        2.2原地溶浸采矿法
        原地溶浸采矿是一项直接在地下提取金属矿物的开采工艺,将开采、选矿和冶金技术进行结合。我国的很多金属矿场都是可以进行原地溶浸采矿作业的,并且正在不断的成功试验。

相对于常规的采矿方法工艺,采矿技术在进行采矿的时候不需要对地表进行挖掘,没有废石和尾矿的产出,保护矿场当地的地表植被和生态环境;因为没有废石和尾矿的产出,所以节省了运输废石和尾矿的费用,节省了作业成本;许多矿场会因为开采技术和经济问题等方面的原因导致不适宜矿产资源开采,针对这种情况可以进行原地溶浸采矿技术进行作业,能够保证矿产资源的利用率;在劳动量和劳动条件上进行了改变,能够较为安全的进行采矿作业。
        2.3空场采矿连续工艺
        通过对地下金属矿山采矿连续工艺技术的深入分析,能够明确当前地下金属矿山采矿连续工艺较多,空场采矿连续工艺是其主要工艺之一。空场采矿连续工艺在实际采矿中的应用,可以从两种采矿方式,实现对矿石的开采。此种连续工艺下的两种采矿方式,包括为地下金属矿山采矿工艺和大直径深孔采矿。其中,大直径深孔采矿是比较常用的连续性采矿手段之一,并在矿山采矿中发挥了较为重要的作用。大直径的深孔采矿连续工艺在应用时,其深孔回采工艺技术,是矿石开采中的关键性工艺,包括倒梯段侧向崩矿阶段爆破工艺。根据对空场采矿连续工艺的深入性分析,可以发现其具有显著的优势,在地下金属矿山采矿时,其能够使矿石在开采过程中,有效的实现开采连续性,并在不同程度上提升矿石开采的安全性。由此能够看出,空场采矿连续工艺是地下金属矿山采矿连续工艺的重要内容之一,并能够取得突出性作用。
        2.4充填采矿连续工艺
        充填采矿连续工艺在矿石开采中的使用,通常是在矿房中,根据对矿石和矿块的回采工作情况,向矿石采空区送入与矿石开采相关的充填材料,以此实现对矿石开采区域内地压的管理。充填采矿连续工艺在矿石开采中的应用,能够有效时间对岩石崩落的控制,降低地表移动率,并在充填体的保护支持下,提升矿石与矿块的回采安全性。通过对充填采矿连续工艺的深入分析,能够发现充填采矿连续工艺在应用中,比较适合开采岩石相对不稳固的矿体。充填采矿连续工艺在应用中,具有矿石和矿块回采率较高与适应性较强的特点。
        2.5无人化开采技术
        这是目前正在形成的技术,我国大部分金属矿山仍是半自动化和辅助操作控制,将其作为一种中间缓冲技术。随着我国采矿设备的大型化、智能化,遥控化技术及自动化技术的发展,将为无人化采矿提供重要的技术保障。未来,无人化采矿技术是采矿技术的必然发展趋势。无人化采矿技术,就目前金属矿山而言,可以说是正在形成的技术,虽然已经在选矿得到了广泛应用,但是大多数矿山一直没有认识到它的优点和潜在的效益。目前,仍把注意力放在半自动化和辅助操作控制上,以此作为一种中间缓冲技术。如露天和地下矿钻机的钻头定位、钻进速度、压力和孔深控制;电铲、轮式装载机和铲运机的挖掘控制等领域已成功地应用了无人化技术。由于GPS、无线电通信以及激光技术的实用化,使得露天矿的测量和钻孔作业也实现了无人化。
         2.6无废害采矿
         虽然无废采矿已经取得了一定的进展,但是从长远来看,无论是在我国还是全世界,无废害采矿仍然是21世纪矿业可持续发展的重要课题之一。随着我国综合经济的不断发展,基础设施及国民经济都有了很大程度的提高,当然矿山业也有了很大程度的提高,需求量也有了很大的增长。现在国家对矿产资源的利用越来越多,开采条件好的以及品位高的矿山基本上都投入到了开采,品位低的、环境条件差的或者运输条件受到限制的等也都得到了国家的重视。不过在一些情况下我国技术还不允许开采,切莫乱开乱采,这样既达不到应有的经济效益,还会污染环境并且会有很多安全的隐患,所以不断提高技术水平是非常重要的。
         结束语:总而言之,金属元素在我国工业经济发展中具有重要的作用。并且随着科技的不断发展,各个领域中对金属质量的要求不断提高,这就促使金属矿山在采矿过程中工艺技术的不断改进。当前地下金属矿山开采连续工艺对于保证金属矿石的性能良好性、施工人员的安全以及开采效率具有重要促进作用。相信随着相关技术和设备的不断更新,连续工艺将会为金属矿山的开采发挥更大的作用。
         参考文献:
         [1]吴爱祥.我国地下金属矿山连续开采技术研究的发展[J].有色矿山.2013(23).
         [2]杨继辉.金属矿地下连续开采技术探讨[J].消费导刊,2017(32).
        
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