金属矿山采矿技术与工艺的发展

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  【摘 要】 矿产资源属于不可再生资源,进行矿产资源开采的过程中,要采用相关的措施对其进行合理的开发利用。在金属矿产中,相关的开采技术和施工工艺对整个金属矿的开发利用有很大的影响。基于此,本文对金属矿山采矿技术和工艺发展的相关问题进行了具体分析。
  【关键词】 金属矿山;采矿技术;工艺发展
  一、中国采矿工程的现状与常见技术问题
  众所周知,中国的矿产资源种类丰富,且数量较多,可谓是矿产资源的强国。然而,由于中国人口众多,直接导致人均矿产资源量变得很低。现阶段,随着中国社会经济的飞速发展,人们对矿产资源需求程度也在不断地上升,可是同呈现出上升趋势的矿产需求相比较,中国采矿工程的采矿技术却是远远低于某些发达国家,采矿工程实践中也经常发生一些安全事故,不仅造成了国家大量经济财产的损失,而且还对采矿工程中众多施工人员生命安全造成极大的威胁。同时,中国的矿产资源虽然总量比较多,但是由于采矿技术落后,直接促使中国众多矿产资源得不到有效开采与利用,最终造成大量资源浪费。近年来,随着中国对科学技术的日益重视与逐渐发展,采矿技术也有了明显进步,然而,在采矿工程实践中,其相关理论的实施并没有随着中国采矿现状而进行科学创新,人们对于矿产资源的采集手段普遍还是应用一些比较传统的开采技术,从而使中国的采矿工程仍处于一个比较粗放的发展阶段。而这些现象的出现,对中国矿产工程的长期发展、中国经济实力的提高,并逐渐壮大中国的发展力量都将造成极大的影响。因此,为有效地提高中国矿产资源的开采与利用,采取办法对采矿方法实施创新与优化很有必要。
  二、金属矿体开采面临的问题
  虽然我国矿业工作者对地下金属矿山深部开采进行了大量研究,并取得了不少的成果,但同世界先进矿业国家相比,仍有很大的差距。目前,我国地下金属矿山深部开采技术面临的问题主要有4个方面。
  1.深部开采的理论研究有待加强与深入
  深井采矿存在高温、高压、废石处理、矿石提升、深井排水等一系列问题,但人们的注意力过分集中在高应力矿岩的岩爆机理与预测预报方面。即使对岩爆机理与预测预报的研究也未能有效同采矿工艺技术相结合,取得有利于控制高应力与高井温环境的深井采矿方法。在深井水力开采、废石处理、水力制冷及水力提升等方面研究进展更是缓慢。
  2.深部开采设计仍然采用傳统的经验类比设计方法
  深部矿体高温高压开采环境,迫切需要开展以地应力为切入点的金属矿采矿设计优化,以能量聚集和演化为主线的岩爆预测及防治,应用数值分析、虚拟现实等现代计算和模拟手段来确定安全经济合理的开采设计方案,实现采矿设计从传统的经验类比向科学的定量计算转变。
  3.深部开采的机械化和自动化程度不高
  目前我国进入深井开采的矿山只有少数几座实现了全盘机械化采掘作业,今后还需要进一步改进和完善凿岩、爆破、运矿等设备的无轨化、液压化,开发研制新型智能化设备,如全水压破岩设备、地下低矮式破碎机、大功率水力制冷设备、深井泵送运输设备等;并不断提高设备智能化、无人化,以适应深井开采的恶劣环境。
  4.地压监测系统的运用有待加强和提高
  虽然我国深井开采的矿山已有几座建立了微震监测系统,但如何通过地震数据分析与解释,确定采矿诱发的地震在时间和空间上的分布规律和岩爆可能发生位置,通过岩体活动对采矿过程的反应监测,辅助矿山进行岩石工程设计和指导采矿生产则任重而道远。
  三、国内地下金属矿山采矿技术的发展趋势
  随着我国基础设施的不断完善及国民经济的快速发展,人们对矿产资源的需求也越来越大,尤其是近几年来,国内那些开采条件好、矿产质量上乘的矿床几乎都被投入了开采,而那些矿石质量低劣、水文条件比较复杂、主矿体开采后的残留体(包括民采后空区间矿体)等难采的矿床的开采也慢慢的引起大家的重视,但就目前而言,由于还未找到切实可行的综合开采技术,再加上这类矿山的开采成本比常规的开采高出许多,并且这些耗费大量人力物力财力所开发出来的资源使用起来也经常无法达到理想的效果,结果就导致本来就非常缺少的资源被进一步的开采,久而久之,就很容易造成各种事故的经常发生(例如坍塌事故时有发生)。
  1.松软破碎矿床综合开采技术的开发与研究
  该类矿床在开采过程中所产生的岩层控制、地压灾害、采矿方法、巷道维护、采空区处理等均是现在专家们着力研究的课题,所以现在需要大力开展矿产方面的技术研究,寻找合适而安全的矿床开采方法以及工艺,争取完成矿床的安全开采。如图1所示。
  2.地下空间改建尾矿库技术的开发与研究
  将地下塌陷坑、采空区等地方改建成尾矿库,这样可大量节省尾矿建库费用的投入,也为矿山实现无尾排放创造了绝佳的条件,同时彻底避免采空区和塌陷坑给矿山开采带来的生命财产的威胁。现在针对这项技术已经有很多非常实际的研究。例如:“井下封闭技术”“空区改建尾矿库后对周围环境的影响”“尾矿输送浓度与井下排水经营费用”等。这项技术彻底的消除了由于空区存在而导致的各种地质灾害,与此同时也解决了建库经营费用巨大、尾矿地面堆放等问题。
  3.极贫矿体安全开采综合技术的开发与研究
  目前国内金属矿山还有很多的极贫矿体还有待开发利用,随着国内采矿技术的大力发展,以及对原材料资源的需求日益增加,时间长了人们肯定会注意到极贫矿体的开采问题。鉴于此,相关人员应当通过结合极贫矿体开采特点(包括深部和境界外),以国内技术的实际情况进行经济技术评价分析、计算机模拟分析和现场工业试验的研究方法实现重点研究。
  4.下金属矿山地压监测与控制技术
  我国从事矿山科研的研究院、学校等在不断学习外国先进的科学技术的同时,也会根据我国开采的实际情况进行总结和不断创新,开展了以矿山地压监测与控制技术为主线的矿山安全开采方法的研究。研究的方向主要有以下几个方面:矿山开采地压监测与控制、地下工程加固、地表岩层稳定性监测与控制、矿山水害治理等。把井下采矿监测数据、矿山原始数据为信息源,建立了地下矿山采空区灾害管理详细系统,该系统主要通过系统分析、综合分析以及依据现场的地理环境、地质信息等条件等进行储存和处理,最终实现信息的动态反馈和进一步调整,实现了对采空区突发事故的及时有效处理。
  5.露天转地下开采平稳过渡及联合开采技术
  露天—地下联合的采矿方法是一种新型的采矿方法。这种采矿方法是将矿块或采区的上部作为露天坑底,将露天采矿技术和地下采矿技术很好地结合起来进行统一的管理,实现采准、切割和回采过程。这种方式的采矿与联合开采的采矿相比,工艺更加结合紧密。在实际的开采过程中,由露天转到地下的过程,一定要根据地下的矿体实际情况以及露天边坡地压情况等因素,再进行具体的采矿过程。一般的露天—地下的采矿方式在后期都会存在由露天向地下开采的过渡阶段。
  综上所述,随着矿山开采数量的增多,环境问题成为采矿中一个很重要的问题所在,所以今后的金属矿山的技术进步要以发展循环经济为主线,从矿产资源的高效开发和合理利用方面取得更大发展。
  参考文献:
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