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篇(1)

關(guān)鍵詞：金屬礦山；大水礦床；地下采礦；點(diǎn)柱充填式采礦法

前言

大水礦床是我國金屬礦山當(dāng)中較為常見的一種類型，其雖在我國分布廣泛，但由于開采難度較大，以至于該類型礦山資源并非開采首選。隨著社會(huì)需求的不斷增大，越來越多的金屬礦山被開采枯竭，從我國目前的大水礦床開采效果來看，點(diǎn)柱充填式采礦法是較有成效的開采方法之一，做好對(duì)此方法的分析對(duì)于我國金屬礦山大水礦床的地下采礦方法進(jìn)步具有重要意義。

1 大水礦床的充水類型

大水礦床是指礦坑涌水量每日達(dá)到數(shù)萬立方米以上的礦床，這類礦床在我國分布較為廣泛，其雖具有一定的開采難度，但從效益方面還是具有重大開采意義的。我國大水礦床的充水條件較為復(fù)雜，這與我國水文地質(zhì)條件有著直接的關(guān)系，多種水源共同補(bǔ)給礦坑，其類型不僅包括巖溶水、孔隙水、裂隙水等，還有地表水和大氣降水等。其中孔隙水為礦床的主要充水類型，根據(jù)不同充水類型可以將大水礦床分為巖溶含水層充水和孔隙含水層充水兩種礦床沖水類型。

1.1 巖溶含水層充水

此類充水巖層根據(jù)不同的層次有著不同的特點(diǎn)，其中充水層具有含水性不均的特點(diǎn)，這與其無統(tǒng)一含水層和地下水位有直接關(guān)系，此類充水層的充水流量與大氣降水強(qiáng)度有直接關(guān)聯(lián)，易出現(xiàn)大溶洞庫存泥沙的情況，威脅生產(chǎn)安全。覆蓋及埋藏充水層則都具有統(tǒng)一含水層和地下水位，但覆蓋充水層具有嚴(yán)重的地面談下井下泥沙，其地下水對(duì)安全生產(chǎn)有所威脅。同時(shí)埋藏充水層則具有豐富的高壓巖溶水，此類充水層的井下泥沙對(duì)生產(chǎn)安全有所威脅。

1.2 孔隙含水層充水

此類充水巖層具有埋藏淺的特點(diǎn)，礦坑內(nèi)涌水量受大氣降水影響明顯，上部松散沉積物較多，多以富有水的沙礫石層為主，同時(shí)摻有細(xì)粉砂含水層與弱透水的亞粘土、粘土層交互成層，此類巖層具有極強(qiáng)的不穩(wěn)定性，工程地質(zhì)條件也較為復(fù)雜。

2 大水礦床的開采方法分析

大水礦床的地下采礦方法一直是采礦企業(yè)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，在我國當(dāng)下的礦山開采水平上，大水礦床的地下采礦方法也呈現(xiàn)出了百花齊放的現(xiàn)象，例如留隔水礦柱的房柱法（谷家臺(tái)鐵礦、業(yè)莊礦區(qū)、泗頂鉛鋅礦），可超前疏干的崩落法（西石門鐵礦、北 河鐵礦、程潮鐵礦）、空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法（南 河鐵礦、草樓鐵礦）等等，都取得了一定的效果，并獲得了成功，但從開采效率、經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)安全角度分析，還是點(diǎn)柱式充填采礦法最為有效，因此該方法成為了我國目前使用最為廣泛的大水礦床的地下采礦方法。

3 點(diǎn)柱充填法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）點(diǎn)柱充填法能夠在一定數(shù)量的礦柱支持下實(shí)現(xiàn)對(duì)礦體上盤的支撐，避免海水深入坑內(nèi)，對(duì)礦山的海地部分產(chǎn)生破壞與不利影響；（2）使用點(diǎn)柱充填法可以實(shí)現(xiàn)全尾砂充填，這樣有利于提升回采礦石的回收率；（3）點(diǎn)柱充填法的機(jī)械化程度較高，因此其勞動(dòng)生產(chǎn)率也交稿，而且無軌生產(chǎn)設(shè)備的靈活應(yīng)用，還可以保障設(shè)備安全，如果出現(xiàn)海水浸入井下的情況，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的隨時(shí)撤離；（4）點(diǎn)柱充填法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采場(chǎng)內(nèi)的分選，實(shí)現(xiàn)對(duì)開采品位的靈活控制。

4 以點(diǎn)柱充填法的大水礦床開采

4.1 工程實(shí)例

某礦區(qū)位置在海灣部分，其礦體由陸地向太平洋傾斜延伸，由于礦體斷層較多，故將其分為三個(gè)主要開采礦段，礦段代號(hào)分別為A、B、C。在三個(gè)開采礦段當(dāng)中，C礦段為充水礦床，其礦體與海底的最近距離僅為40m，垂直延伸高度可達(dá)300m，礦體走向全長為300～400m，厚度為5～50m，傾角度數(shù)為30°～45°。在該礦段中，有礦體賦存于矽卡巖中，圍巖為大理巖和角頁巖，框體直接頂板處有寬度較大的主斷層，礦體和圍巖的節(jié)理發(fā)育較好，屬于中等穩(wěn)固情況。在礦體當(dāng)中地下涌水量不打，與海水無直接聯(lián)系。

4.2 采場(chǎng)構(gòu)成要素

海床底部留60m的護(hù)頂柱；采場(chǎng)尺寸及分割后的礦體自然尺寸長度在50～100m之間，寬度在5～50m之間。方形點(diǎn)柱斷面為6m×6m，不留間柱，回采10年后，可將點(diǎn)樁面改為5m×5m。點(diǎn)柱之間的凈寬度應(yīng)控制在8～9m質(zhì)檢，點(diǎn)柱中心距為14m。階段頂?shù)字咴跒?5～20m之間，段高75m。回采分層高度為4m，分段充填時(shí)，高度為12.5m。

4.3 采場(chǎng)的系統(tǒng)設(shè)置

根據(jù)對(duì)大水礦床的實(shí)際情況分析與了解，可以不對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸階段和溜礦井的設(shè)置，與此同時(shí)也不設(shè)置回采分段平巷，取而代之的是露天礦用的改裝鏟運(yùn)機(jī)和卡車。其中鏟運(yùn)機(jī)的規(guī)格為6.5m3，卡車的規(guī)格為35～40噸。在生產(chǎn)過程中，卡車可直接經(jīng)由斜坡道進(jìn)入到采場(chǎng)當(dāng)中進(jìn)行裝車，撞車后將礦產(chǎn)運(yùn)往地表卸礦站進(jìn)行卸礦。其中礦床中的階段高為75m，且每一階段僅作回采開始時(shí)的切割分層用，在運(yùn)輸水平上不使用階段高。

4.4 回采工作

根據(jù)礦床的實(shí)際情況分析，其回采工作可以從斜坡道的采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道開始，其中第一層的回采切割層高為4.5～5m，充填高度為3m，預(yù)留空頂高度為1.5～2m，這樣設(shè)置的目的是為了保證下一層分層回采時(shí)，能夠有效的出礦和通風(fēng)。第二層的回采切割高度為4m，充填高度為3m，預(yù)留空頂高度為1～1.5m。在此種回采模式設(shè)計(jì)下，所有采場(chǎng)在無干擾情況下可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)鑿巖和出礦，實(shí)現(xiàn)6個(gè)采場(chǎng)的同時(shí)工作，日出礦量可達(dá)1500噸，實(shí)現(xiàn)回采工作的全面拉開。根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況的分析，生產(chǎn)過程中的鑿巖設(shè)備應(yīng)選擇雙臂臺(tái)車，對(duì)于部分礦體較薄的小采場(chǎng)，可以選擇使用手持式鑿巖機(jī)，保證鑿礦的精準(zhǔn)性，避免對(duì)山體造成傷害。

4.5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

在上述生產(chǎn)模式下，礦產(chǎn)掌子面工人的工班平均勞動(dòng)生產(chǎn)率可達(dá)48噸左右，采場(chǎng)的平均生產(chǎn)能力根據(jù)采場(chǎng)的實(shí)際大小有所差異，其中日生產(chǎn)量最高的可達(dá)600噸，日生產(chǎn)量最低的也有300噸左右。通過對(duì)點(diǎn)柱礦石的損失率計(jì)算，其理論損失率約為18.5%。

5 結(jié)束語

綜上所述，點(diǎn)柱充填式采礦法作為當(dāng)下較為成熟的礦山開采方法，其對(duì)于金屬礦山大水礦床的開采具有非常重要的意義，國內(nèi)多個(gè)以此為主要技術(shù)的大水礦床金屬礦山開采，也客觀證明了其在大水礦床的開采方面的先進(jìn)性與效果。隨著金屬礦產(chǎn)資源量的日趨減少，今后的金屬礦山開采難度必然還會(huì)增大，因此我們必須要在以點(diǎn)柱充填式采礦法有效完成當(dāng)下的大水礦床開采工作基礎(chǔ)上，加大對(duì)點(diǎn)柱充填式采礦法的技術(shù)深入研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步完善，讓其能夠更好地適用于難度更大的技術(shù)礦山大水礦床的地下開采工作，為保證我國資源的有效開采提供堅(jiān)實(shí)、有利的支持。

參考文獻(xiàn)

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篇(2)

Abstract： This paper analyzes the mining technical conditions of V1， V2， V3 ore bodies in a iron mine， and obtains the conditions of the good stability of the ore rock and the condition of the ore body to meet the low-angle dip to dip thin ore body. According to the mining of the coal mine is difficult， the mining method is difficult to determine， mining management is difficult and other problems， a comprehensive mining method is proposed in which the mining face is arranged along the inclined direction or pseudo inclined direction of the ore body. Through the study of stope structure parameters， mining technology， ventilation lines， it is concluded that the comprehensive mining method is suitable for the mining of the low-angle dip to dip thin ore bodies.

關(guān)鍵詞： 緩傾斜至傾斜；薄礦體；全面采礦法；回采工藝；采場(chǎng)通風(fēng)

Key words： low-angle dip to dip；thin ore body；breast stoping；stoping technology；stope ventilation

中圖分類號(hào)：TD863 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）09-0147-03

0 引言

礦體是礦物的聚合體，其是地質(zhì)作用的結(jié)果，由于影響礦體形成的因素眾多，最終導(dǎo)致礦體的特征、賦存狀態(tài)、賦存環(huán)境存在差異。為確保安全開采，需根據(jù)礦床的開采技術(shù)條件選擇適宜的采礦方法，以便降低采礦成本，提高礦山經(jīng)濟(jì)效益。不同類型、不同開采技術(shù)條件的礦體，其適宜的采礦方法也不同。礦巖穩(wěn)固性較好時(shí)采用空?qǐng)龇ㄟM(jìn)行開采，如阿爾登―拓普坎鉛鋅礦[1]、雷家寨銅多金屬礦[2]、謙比西銅礦[3]等；礦巖穩(wěn)固性差時(shí)采用崩落法進(jìn)行開采，如張家洼鐵礦[4]、銅坑礦[5]、羊耳山鐵礦[6]等；地表不允許塌陷或有需要保護(hù)的建筑物時(shí)采用充填法進(jìn)行開采，如司家營鐵礦[7]、李官集鐵礦[8]、會(huì)寶嶺鐵礦[9]等；針對(duì)深部礦山，開采時(shí)還必須對(duì)深部巖石的力學(xué)特性進(jìn)行研究，如冬瓜山銅礦開采時(shí)需研究深部巖石處于頻繁動(dòng)態(tài)擾動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)特性[10-12]。

綜上所述，礦山開采時(shí)，尤其是地下礦山開采時(shí)，需要選擇適宜的采礦方法。緩傾斜至傾斜薄礦體開采時(shí)，常遇到出礦難度大、采礦方法難以確定、采礦管理難度大等問題，故以某鐵礦的緩傾斜至傾斜薄礦體為研究對(duì)象，研究適宜該特征礦體開采的采礦方法。

1 V山地質(zhì)概況

為研究緩傾斜至傾斜薄礦床的采礦方法，選擇某鐵礦為研究對(duì)象，礦區(qū)內(nèi)礦體滿足緩傾斜至傾斜薄礦床的條件。礦山地質(zhì)是采礦方法選擇確定的前提條件，故對(duì)該鐵礦的礦山地質(zhì)進(jìn)行簡要介紹。礦區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上處于劍川-大理歹字型構(gòu)造南段，褶皺、斷裂、擠壓帶構(gòu)成了極其復(fù)雜的構(gòu)造組合體，其中斷裂密集，以高角度壓性斷裂為主，張性和壓扭性斷裂次之，構(gòu)造線總體呈北西向平行展布。礦區(qū)出露地層主要有三疊系上統(tǒng)祥云組（T3x）、馬鞍山組（T3m）和三疊系中統(tǒng)云南驛組（T3y）。礦區(qū)范圍內(nèi)構(gòu)造簡單，為單斜構(gòu)造，且褶皺不發(fā)育。礦化強(qiáng)弱與巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育程度成正相關(guān)系，當(dāng)兩組節(jié)理、裂隙發(fā)育時(shí)，鐵礦呈似層狀和透鏡狀產(chǎn)出。

2 開采技術(shù)條件

2.1 礦體特征

該鐵礦床共圈定鐵礦體三個(gè)，其編號(hào)為V1、V2、V3號(hào)礦體，均以氧化礦為主，且呈透鏡狀分布。各礦體的具體特征如下：

①V1號(hào)礦體：位于礦區(qū)北東部，沿走向長180m，呈“弧”形狀。分布于三疊系上統(tǒng)馬鞍山組（T3m）的灰?guī)r中，以塊狀及蜂窩狀褐鐵礦為主。主要以似層狀及透鏡狀形態(tài)產(chǎn)出。礦體呈北東走向，傾向80°～190°，傾角在20°～25°，平均23°，為緩傾斜礦體，且平均厚度為2.09m，為薄礦體。

②V2礦體：位于礦區(qū)中部，沿走向長250m，同樣分布于三疊系上統(tǒng)馬鞍山組（T3m）的灰?guī)r中，以塊狀及蜂窩狀褐鐵礦為主。礦體的產(chǎn)出形態(tài)主要以似層狀和透鏡狀。礦體呈近南北走向，傾向85°～95°，傾角在35°～40°，平均37°，為傾斜礦體，且平均厚度為2.14m，為薄礦體。

③V3礦體：位于礦區(qū)中部，沿走向長50m，也分布于三疊系上統(tǒng)馬鞍山組（T3m）的灰?guī)r中，以塊狀及蜂窩狀褐鐵礦為主。礦體的產(chǎn)出形態(tài)仍為似層狀和透鏡狀。礦體呈近南北走向，傾向85°～95°，傾角在32°～38°，平均35°，為傾斜礦體，且平均厚度為2.20m，為薄礦體。

2.2 礦巖穩(wěn)固性

礦體圍巖及礦體頂?shù)装寰鶠楹駥訝罨規(guī)r，硬度大，物理力學(xué)性質(zhì)高，巖石的穩(wěn)固性較好，有利于礦床開采，但在節(jié)理、裂隙發(fā)育區(qū)或采空區(qū)地段巖石破碎，穩(wěn)定性差，可能塌方、冒落。該鐵礦礦體產(chǎn)于三疊系上統(tǒng)馬鞍山組（T3m）灰?guī)r中，礦體上下盤亦主要為灰?guī)r，礦體上下盤圍巖化學(xué)成分與該層段巖石化學(xué)成分無較大差別。由于礦體上下盤圍巖具有與礦體本身相同的鐵礦化，礦體與圍巖實(shí)際上呈過渡的漸變關(guān)系?？傮w來說礦體及圍巖的穩(wěn)定性較好，礦床工程地質(zhì)類型可劃為層狀結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬-半堅(jiān)硬巖類為主的中等類型。

3 緩傾斜至傾斜薄礦體開采存在的問題

以某鐵礦為基地研究緩傾斜至傾斜薄礦體的采礦方法，需以實(shí)際工程地質(zhì)情況及礦體特征為前提進(jìn)行探討。根據(jù)該鐵礦的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可總結(jié)出緩傾斜至傾斜薄礦體開采過程中遇到的主要難題：

①礦體傾角較緩，崩落的礦石無法自行落礦，導(dǎo)致出礦難度大，增加采礦成本。

②由于礦體傾角處于緩傾斜至傾斜范圍內(nèi)，導(dǎo)致采礦方法的選擇及回采工藝的確定難度大，如選擇多種采礦方法，則會(huì)造成礦山生產(chǎn)管理難度大。

③由于該鐵礦床存在多條礦體，對(duì)采礦方法的要求較高，造成采礦方法的設(shè)計(jì)難度大，實(shí)際開采過程中，需根據(jù)各礦體的具體特征調(diào)整采礦方法的結(jié)構(gòu)及參數(shù)。

4 采礦方法探討

4.1 采礦方法選擇

不同特征的礦體需選擇相應(yīng)的采礦方法進(jìn)行開采，采礦方法的選擇是礦山開采的核心工作，其決定了礦山生產(chǎn)的安全性及經(jīng)濟(jì)效益。礦床地質(zhì)條件及礦體的開采技術(shù)條件是采礦方法選擇的前提，礦體的傾角、厚度，以及礦巖的穩(wěn)固性等都是采礦方法選擇時(shí)必須考慮的因素。同時(shí)采礦方法的選擇還必須遵守安全、可靠；結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)可行；工藝成熟、管理方便；損失率及貧化率較低；生產(chǎn)能力大，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；采礦成本低、經(jīng)濟(jì)效益好等原則。由于緩傾斜至傾斜薄礦體開采時(shí)崩落礦石無法進(jìn)行自溜放礦，同時(shí)作為研究對(duì)象的某鐵礦的礦巖穩(wěn)固性較好，結(jié)合該鐵礦礦床實(shí)際的開采技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)效益及礦山開采安全等，類比國內(nèi)相似礦山，最終確定采用全面采礦法對(duì)緩傾斜至傾斜薄礦體進(jìn)行回采。針對(duì)緩傾斜、傾斜兩種傾角的礦體通過調(diào)整回采工作面的布置形式確保安全生產(chǎn)，同時(shí)采用電耙輔助運(yùn)礦的方式來解決礦石出礦難的問題。

4.2 緩傾斜薄礦體采礦方法探討

該鐵礦V1號(hào)礦體傾角在20°～25°，平均23°，即傾角小于30°，且礦體厚度為2.09m，同時(shí)礦巖穩(wěn)固性都較好，故采用回采工作面沿礦體傾斜方面布置的方式進(jìn)行開采。沿巖礦體走向布置礦塊，采場(chǎng)寬度設(shè)置為50m，根據(jù)礦體賦存標(biāo)高，中段高度設(shè)置為25m，設(shè)置礦塊間柱寬2m、頂柱及底柱高2m，采場(chǎng)底部溜礦小井間距設(shè)置為12m。具體的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)詳見圖1。

4.3 傾斜薄礦體采礦方法探討

該鐵礦V2號(hào)礦體傾角為35°～40°，平均37°，平均厚度為2.14m；V3號(hào)礦體傾角為32°～38°，平均35°，平均厚度為2.20m，即V2、V2號(hào)礦體的傾角都大于30°，若回采工作面沿礦體傾斜方面布置，采場(chǎng)出礦的安全性得不到有效保障。結(jié)合礦山實(shí)際情況，同時(shí)借助類似礦山的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置回采工作面沿礦體偽傾斜方向布置，即確保工作面的真實(shí)傾角小于30°，圖2中傾角C便是設(shè)計(jì)回采工作面的真實(shí)傾角，經(jīng)計(jì)算為25°，小于30°，滿足要求。

各采場(chǎng)回采工作面沿礦體偽傾斜方向布置，同時(shí)沿巖礦體走向布置礦塊，采場(chǎng)寬度同樣設(shè)置為50m，根據(jù)礦體賦存標(biāo)高，中段高度同樣設(shè)置為25m，設(shè)置礦塊間柱寬2m、頂柱及底柱高2m，采場(chǎng)底部溜礦小井間距設(shè)置為12m。具體的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)詳見圖2。

4.4 采場(chǎng)回采及通風(fēng)

①采準(zhǔn)切割：礦塊沿礦體走向布置，同時(shí)為減少礦柱礦量和提高回采率，滿足生產(chǎn)能力及裝車運(yùn)輸量的要求，中段運(yùn)輸巷道采用脈外布置。首先自中段運(yùn)輸平巷開掘人行材料通風(fēng)井和放礦溜井，然后在礦房底部沿礦體底板（下盤）開鑿拉底平巷、接著開鑿采場(chǎng)上山（采場(chǎng)上山通地表或聯(lián)通上中段電耙道）。

②采場(chǎng)回采：礦塊回采的順序?yàn)楹笸耸交夭?，同時(shí)根據(jù)礦體傾角大小，V1礦體的工作面沿礦體傾斜方向布置，V2、V3礦體的工作面沿礦體偽傾斜方向布置，采場(chǎng)內(nèi)的回采順序?yàn)閺牟蓤?chǎng)一側(cè)向另一側(cè)全厚推進(jìn)。采場(chǎng)內(nèi)采用YTP26型鑿巖機(jī)進(jìn)行鑿巖，鑿巖孔徑一般為36mm～44mm，孔深1.5m～2m，排距1.5m～2m。鉆孔鉆鑿?fù)瓿珊?，采用人工裝藥的方式進(jìn)行裝藥，采用非電毫秒導(dǎo)爆管起爆方式起爆2#巖石鑿巖進(jìn)行爆破。爆破后待炮煙散凈，處理采場(chǎng)礦房頂、底板巖層及頂部松、浮石。最后采用2DPJ-22型電耙將崩落的礦石耙運(yùn)至采場(chǎng)底部的溜礦小井，礦石經(jīng)溜礦小井放入中段平巷內(nèi)的0.7m3翻斗式礦車中，運(yùn)出地表。

③采場(chǎng)通風(fēng)：V1、V2、V3號(hào)礦體開采時(shí)的采礦方法都為全面采礦法，區(qū)別在于回采工作面布置的形式不同。在主風(fēng)機(jī)形成風(fēng)流的前提下，每個(gè)采場(chǎng)配制一臺(tái)JK55-2-N04型局扇輔助通風(fēng)，便可確保采場(chǎng)的通風(fēng)安全。新鮮風(fēng)流經(jīng)平硐口進(jìn)入中段運(yùn)輸巷，經(jīng)人行通風(fēng)井、拉底巷道及采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場(chǎng)，清洗工作面后，污風(fēng)排至上中段回風(fēng)平巷再抽出地表或直接排出地表。具體通風(fēng)線路見圖3，圖中箭頭表示風(fēng)流流向。

5 結(jié)論

以某鐵礦為研究對(duì)象，研究緩傾斜至傾斜薄礦床的采礦方法，針對(duì)礦床開采存在的問題，經(jīng)研究得出如下結(jié)論：

①分析了某鐵礦的開采技術(shù)條件及礦巖的穩(wěn)固性，得出礦體滿足緩傾斜至傾斜薄礦體的條件，同時(shí)得出礦巖穩(wěn)固性較好，有利于礦床的開采。

②提出采用全面采礦法進(jìn)行開采，通過布置回采工作面的形式及采用電耙輔助運(yùn)礦，有效解決了運(yùn)礦難及回采工藝難管理的難題。

③探討了適用于緩傾斜及傾斜薄礦體開采的全面采礦法的結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時(shí)分析了采場(chǎng)回采工藝及步驟、通風(fēng)線路，得出全面采礦法適用于緩傾斜至傾斜薄礦體的開采。

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篇(3)

【關(guān)鍵詞】 金屬礦山 采礦技術(shù) 進(jìn)展 趨勢(shì)

1 我國金屬礦山采礦技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 露天開采

（1）分期開采。對(duì)于分期開采，一般是針對(duì)金屬儲(chǔ)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(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，分期開采還能減小開采過程中的分先風(fēng)險(xiǎn)，從而讓開采活動(dòng)的效益得到保障。目前分期開采在國際上的應(yīng)用較為廣泛，近年來在我國也取得了一定的發(fā)展。

（2）陡坡開采。從陡坡開采理論在上世紀(jì)六十年代被提出后，我國在隨后的時(shí)間里對(duì)其進(jìn)行了深入研究，并通過實(shí)際操作對(duì)其進(jìn)行不斷改進(jìn)，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(duì)較小，所以建設(shè)周期短，能夠快速投入實(shí)際開采活動(dòng)。

（3）高臺(tái)階開采。高臺(tái)階開采在國外的應(yīng)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(tái)階開采階的高度一般在15m以下，但隨著我國采礦設(shè)備的快速發(fā)展，露天礦大型設(shè)備的出現(xiàn)將能使我國成功運(yùn)用大臺(tái)階開采，從而提升露天礦的開采效率。

1.2 地下開采

（1）空?qǐng)霾傻V法?？?qǐng)霾傻V法應(yīng)用的基礎(chǔ)是礦石和圍巖的穩(wěn)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(yīng)用?？?qǐng)霾傻V法的生產(chǎn)成本很低并且生產(chǎn)效率高，同時(shí)其生產(chǎn)的能力很大且基建工程的施工周期較短，所以對(duì)于金屬礦山的開采而言極為有利。目前，常常會(huì)對(duì)一些圍巖不穩(wěn)固的礦山進(jìn)行加固處理，然后應(yīng)用空?qǐng)霾傻V法，但由于條件有限，在深部開采的應(yīng)用上空?qǐng)霾傻V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(yīng)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(yīng)用崩落采礦法后，迅速將其運(yùn)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(fā)展，無底柱分段崩落法的應(yīng)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(huán)是充填法的主要特征，充填體主要是用于控制采場(chǎng)地壓并為圍巖提供支撐力，從而達(dá)到對(duì)采后空區(qū)圍巖的破壞和移動(dòng)的延緩或是阻止。我國應(yīng)用充填法的時(shí)間已經(jīng)有很久，經(jīng)歷了由干式充填到水利充填，由分級(jí)尾砂、全尾砂、高水固化膠結(jié)充填到膏體泵送膠結(jié)充填的發(fā)展。由于我國的礦山數(shù)量眾多且種類繁雜，所以充填工藝與技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用有很多類型。

（4）露天轉(zhuǎn)地下采礦法。露天轉(zhuǎn)地下采礦法有別于傳統(tǒng)的露天采礦和地下采礦，其是結(jié)合礦山的實(shí)際，對(duì)其進(jìn)行地下與露天的聯(lián)合采礦。近年來，國內(nèi)外對(duì)于露天轉(zhuǎn)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(xiàn)象，露天轉(zhuǎn)地下的采礦方法應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)展。

1.3 我國金屬礦山開采中存在的問題

（1）我國的礦產(chǎn)資源缺口嚴(yán)重。我國的礦產(chǎn)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(shù)量極少并且缺少大規(guī)模的金屬礦山。同時(shí)，貧礦的開采經(jīng)濟(jì)效益較低，所以采礦企業(yè)會(huì)在實(shí)際的礦山開采過程中舍棄一些貧礦而只對(duì)富礦進(jìn)行開采，導(dǎo)致礦產(chǎn)資源被浪費(fèi)。

（2）采礦技術(shù)的發(fā)展存在不均衡的現(xiàn)象。由于我國幅員遼闊，不僅影響經(jīng)濟(jì)的局部發(fā)展，采礦業(yè)的發(fā)展也受到嚴(yán)重的影響。在一些經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，采礦技術(shù)已經(jīng)與國際水平接軌，采礦作用的專業(yè)水平很高。但在一些經(jīng)濟(jì)較為落后的地區(qū)，采礦行業(yè)中使用的還是一些落后的陳舊技術(shù)，設(shè)備很久才更換一次，刀子采礦的效率與社會(huì)發(fā)展的速度存在很大差異。

（3）資源利用率較低。對(duì)于有色礦山而言，其中一般會(huì)包含多種金屬，所以需要對(duì)礦石進(jìn)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(shù)處在較為落后的水平，對(duì)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(dǎo)致其中的很多金屬被浪費(fèi)。

（4）地下開采破壞環(huán)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(xiàn)了重要的力量。但是由于地下開采工作的大規(guī)模進(jìn)行，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地面塌陷的情況，而普通的地下開采會(huì)對(duì)地下水造成影響，從而破壞地表的植被，導(dǎo)致礦山所在地的自然環(huán)境被嚴(yán)重破壞。

2 我國金屬礦山采礦技術(shù)的發(fā)展方向

2.1 精細(xì)開采

隨著金屬礦山采礦技術(shù)的不斷發(fā)展，專業(yè)技術(shù)分化將會(huì)越來越細(xì)致，從而讓金屬礦山采礦技術(shù)出現(xiàn)很多細(xì)小的分支。而隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)工作的精細(xì)劃分更有助于將工作落到實(shí)處，所以相關(guān)研究人員提出了對(duì)金屬礦山的精細(xì)開采。具體的操作就是對(duì)采礦、運(yùn)輸和礦區(qū)維護(hù)就行精細(xì)的分工，從而減少采礦工作對(duì)環(huán)境破壞，實(shí)現(xiàn)環(huán)境維護(hù)工作量不斷減少的目的，并同時(shí)提高采礦工作的效率。這樣既能減少對(duì)環(huán)境的破壞，還能有效提升礦山開采的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 大規(guī)模采礦技術(shù)

對(duì)于大規(guī)模采礦技術(shù)而言，大直徑深孔崩礦技術(shù)是其核心。其中階段崩落法、VCR法、分段空?qǐng)龇ê头侄伪缆浞ǖ榷紝儆诖笠?guī)模開采方法。近年來我國對(duì)崩落采礦技術(shù)的應(yīng)用較為成熟，達(dá)到了較高的技術(shù)水準(zhǔn)，并通過不斷的改進(jìn)使金屬礦山的開采效率得到有效提升，并讓生產(chǎn)成本得到較好的控制。而隨著我國金屬礦山開采技術(shù)的不斷發(fā)展，以及各種先進(jìn)開采工具的引進(jìn)，大規(guī)模采礦技術(shù)將會(huì)得到更好的發(fā)展。

2.3 難采礦床采礦技術(shù)

隨著露天金屬礦山的不斷減少，我國的金屬礦山開采將會(huì)呈現(xiàn)出開采難度逐漸上升的情況。對(duì)于難采礦床而言，主要是因?yàn)榈販氐貕弘S著采礦逐步深入而不斷增加，對(duì)于一些高應(yīng)力礦區(qū)，采場(chǎng)突變失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)增高，導(dǎo)致開采工作難度上升。充填法的應(yīng)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(chǎng)的穩(wěn)定，從而確保施工的順利進(jìn)行，減少采礦作業(yè)中的潛在危險(xiǎn)。同時(shí)，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(yè)有跟高的經(jīng)濟(jì)收益。

2.4 低品位礦床開采技術(shù)

低品位礦床主要是一些礦石儲(chǔ)量較少，并且礦石的開采難度較大，導(dǎo)致礦床的經(jīng)濟(jì)效益極低。對(duì)于這種礦床，主要是使用溶浸采礦技術(shù)直接將金屬從地下提取出來，從而減少工序以達(dá)到節(jié)約成本的目的。

2.5 無人化采礦技術(shù)

無人化采礦技術(shù)正在不斷研發(fā)的過程中，其主要是利用智能機(jī)械設(shè)備取代采場(chǎng)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(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，能夠取代采礦作業(yè)人員的設(shè)備將會(huì)被研發(fā)，礦場(chǎng)的生產(chǎn)效率將會(huì)得到提升，并且不會(huì)因?yàn)樽鳂I(yè)操作不當(dāng)而出現(xiàn)人員傷亡的情況。

3 結(jié)語

我國金屬礦山采礦技術(shù)在短短的幾十年內(nèi)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但根據(jù)我國的實(shí)際情況，目前的采礦技術(shù)尚不能完全滿足我國的采礦需要。而由于我國的地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在差異，所以金屬礦山采礦技術(shù)的整體發(fā)展并不均衡，這也是亟需解決的問題。

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篇(4)

【關(guān)鍵詞】礦山開采技術(shù)展望

中圖分類號(hào)：O741+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

現(xiàn)階段我國部分礦山采掘設(shè)備實(shí)現(xiàn)了大型化、自動(dòng)化和智能化, 采礦工藝實(shí)現(xiàn)連續(xù)或半連續(xù)化, 礦山生產(chǎn)與管理廣泛應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。今后隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn), 采礦技術(shù)將向設(shè)備更加完善可靠, 生產(chǎn)率不斷提高, 采礦系統(tǒng)不斷完善, 生產(chǎn)更加安全, 礦產(chǎn)資源開采更加注重生態(tài)環(huán)境和諧的方向發(fā)展。

一、我國礦山開采技術(shù)

1、充填采礦法

我國先后采用干式充填、分級(jí)尾砂膠結(jié)、全尾砂膠結(jié)、碎石水泥漿膠結(jié)等工藝與技術(shù)。最近, 我國成功地試驗(yàn)了一批具有世界先進(jìn)技術(shù)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(jié)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(jí)水砂充填新工藝、膏體泵送充填工藝與技術(shù)等。

充填采礦法發(fā)展的特點(diǎn)是各工序?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化和設(shè)備大型化, 主要表現(xiàn)在落礦、支護(hù)和出礦等方面。膠結(jié)充填技術(shù)從分級(jí)尾砂膠結(jié)充填、全尾砂高濃度膠結(jié)充填發(fā)展到不脫水、不濃縮的全尾砂膠結(jié)充填。在回采工藝上, 從提高分層(分段) 高度發(fā)展到大孔落礦, 階段全高回采嗣后充填; 改進(jìn)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù),實(shí)現(xiàn)盤區(qū)機(jī)械化開采。充填系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微機(jī)控制的半自動(dòng)化、自動(dòng)化。國內(nèi)充填采礦法的發(fā)展, 除某些設(shè)備儀表外, 與國外水平相近。有色礦山的發(fā)展水平基本上以凡口鉛鋅礦和金川二礦的盤區(qū)機(jī)械化膠結(jié)充填采礦法為代表, 黃金礦山以三山島、新城金礦技術(shù)較為先進(jìn)。凡口鉛鋅礦采用脈外斜坡道, 高中段高分層, 脈外集中溜井, 無軌化采礦, 管道自溜輸送尾砂膠結(jié), 盤區(qū)生產(chǎn)能力達(dá)400~ 500 t/d, 采礦工效31 t/工班, 高濃度全尾砂活化攪拌自流輸送膠結(jié)充填工藝在該礦應(yīng)用比較成功,尾砂利用率達(dá)95%以上, 充填濃度達(dá)72% ~ 75%。金川二礦采取進(jìn)路間隔連續(xù)回采, 采用引進(jìn)的全液壓雙臂鑿巖臺(tái)車和6 m3鏟運(yùn)機(jī)及錨桿臺(tái)車, 應(yīng)用控制爆破和細(xì)砂接頂技術(shù), 盤區(qū)生產(chǎn)能力最高達(dá)1039 t/d; 采用了從國外引進(jìn)的全尾砂膏體充填工藝, 用等量比例的- 25 mm 戈壁碎石集料和全尾砂及水泥制備成質(zhì)量濃度為81% ~ 83%, 坍落度為10 ~ 20 mm 的膏體, 最后經(jīng)雙缸全液壓PM 泵輸送至井下采場(chǎng)。三山島金礦實(shí)現(xiàn)斜坡道開拓?zé)o軌開采, 使用M) 14、P) 17單、雙臂鑿巖臺(tái)車, ST) 31 /2、ST) 2D鏟運(yùn)機(jī), 錨桿臺(tái)車, TW) 5HD破碎機(jī), 11. 79 t坑內(nèi)卡車, 最近引進(jìn)BBC 公司最新型的35 t電動(dòng)架線式卡車; 采用點(diǎn)柱式機(jī)械化上向水平分層充填采礦法, 采場(chǎng)生產(chǎn)能力達(dá)300 t/d。新城金礦生產(chǎn)規(guī)模1250 t /d, 豎井) ) ) 斜坡道開拓, 設(shè)備實(shí)現(xiàn)無軌化, 液壓臺(tái)車、錨桿臺(tái)車、鏟運(yùn)機(jī)、碎石機(jī)、11. 79 t自卸卡車、35 t電動(dòng)架線式卡車均被采用。

2、空?qǐng)霾傻V法

1980年, VCR法首先在我國凡口鉛鋅礦試驗(yàn)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、獅子山銅礦和金廠峪金礦等礦山得到推廣應(yīng)用。1980~ 1985年間, 在凡口鉛鋅礦又試驗(yàn)成功了階段深孔臺(tái)階崩落采礦法。該采礦方法將露天礦的臺(tái)階崩礦技術(shù)應(yīng)用到地下開采中, 即在采場(chǎng)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(bǔ)償空間, 采用大直徑深孔裝藥進(jìn)行全階段或臺(tái)階狀崩礦, 崩落的礦石由采場(chǎng)下部的出礦系統(tǒng)運(yùn)出。

地下金屬礦山連續(xù)開采主要包括礦房的連續(xù)回采、礦體的連續(xù)開采、礦石的連續(xù)運(yùn)送及全工藝過程的連續(xù)化。我國從“六五”至“九五”期間, 連續(xù)開采技術(shù)始終被列為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目, 投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行理論研究和科學(xué)試驗(yàn), 并在獅子山銅礦、鳳凰山銅礦、安慶銅礦地下金屬礦山連續(xù)開采技術(shù)的研究中取得了一些成果。

崩落采礦法包括無底柱分段崩落法和自然崩落法。

我國無底柱分段崩落法面臨著一個(gè)如何加大和優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)的問題。結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的主要方向是增大進(jìn)路間距。增大進(jìn)路間距將大幅度地減少采掘工程量。增大進(jìn)路間距具有較強(qiáng)的可操作性, 易于推廣應(yīng)用, 目前程潮、桃沖、板石溝、北銘河等礦山都應(yīng)用了該技術(shù), 并取得了較好的效果。低貧化放礦或無貧化放礦是指在放礦過程中當(dāng)?shù)V巖界面正常到達(dá)出礦口時(shí)便停止放出, 以保持礦石界面的完整性, 最大程度地減少礦巖的混雜性。低貧化放礦首先在鏡鐵山鐵礦試驗(yàn)和應(yīng)用成功。該技術(shù)具有簡單、靈活、易于操作和無需對(duì)原采礦方法作重大改革等優(yōu)點(diǎn), 且可降低貧化、減少巖石混入, 經(jīng)濟(jì)效益巨大, 因此, 應(yīng)用前景廣闊。目前, 低貧化放礦在程潮、桃沖、弓長嶺等礦山得到了應(yīng)用。

自然崩落法, 具有生產(chǎn)能力大、采礦成本低的優(yōu)點(diǎn), 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(yīng)用原理是在礦塊大面積拉低后, 破壞礦塊內(nèi)的應(yīng)力平衡, 引起應(yīng)力重新分布, 形成新的自然平衡拱, 拱內(nèi)礦石因受重力作用而周期性冒落。銅礦峪礦自1989年至2002年在810~ 93m應(yīng)用該法, 累計(jì)采出礦量2450. 48萬t。

至于采礦裝備方面, 近些年來, 我國金屬礦山向無軌化、大型化、液壓化和自動(dòng)化方向邁進(jìn), 有了較大的進(jìn)展, 先后研制成多種規(guī)格的鏟運(yùn)機(jī)、液壓鉆車、地下牙輪鉆機(jī)、各種鑿巖臺(tái)車和膠輪輔助車輛等。

二、礦山開采技術(shù)展望

1、金屬礦山尾砂綜合利用技術(shù)

目前, 礦產(chǎn)資源開采過程中和開采后, 都存在一系列的環(huán)境破壞問題, 如選礦尾砂的排放對(duì)地表的污染、由于地下空區(qū)的存在而造成的地表塌陷和位移以及對(duì)開采中的礦山帶來地壓危害。如果采用全尾砂充填技術(shù)將尾砂充填回采空區(qū), 可達(dá)到既廢物利用, 又治理環(huán)境的雙重目的。目前, 我國地下礦山中, 空?qǐng)霾傻V法占54%, 充填采礦法占15% 左右, 若在采用空?qǐng)霾傻V法和嗣后充填的礦山中采用低成本的全尾砂充填技術(shù), 將可能解決排放尾砂造成的地表環(huán)境污染和空?qǐng)霾傻V法開采所固有的地壓問題,同時(shí)還可節(jié)省建造尾礦庫所需的巨額投資。

2、高強(qiáng)度、低貧化損失采礦工藝

采礦工藝將圍繞提高采礦生產(chǎn)能力這個(gè)主目標(biāo), 重點(diǎn)研究改進(jìn)充填采礦法中的深孔階段充填采礦法、分段充填采礦法, 空?qǐng)霾傻V法中的大直徑深孔階段礦房采礦法, 崩落采礦法中的階段自然崩落采礦法與強(qiáng)制崩落采礦法, 使之成為高效率、低成本、低貧化損失的采礦方法。

3、大型、高效無軌礦山設(shè)備的研制與應(yīng)用

研制高效率大孔穿爆設(shè)備, 中深孔全液壓鑿巖機(jī)具, 井巷鉆進(jìn)機(jī)械, 以及鏟運(yùn)機(jī)為主體的裝運(yùn)設(shè)備, 振動(dòng)出礦和連續(xù)采礦及與之配套的輔助機(jī)械等系列設(shè)備, 盡可能實(shí)現(xiàn)礦山開采無軌化、高效化和半自動(dòng)化、自動(dòng)化。大型礦山將采用全盤機(jī)械化、高效率的大型設(shè)備, 并實(shí)現(xiàn)遙控及自動(dòng)化。

4、難采礦床開采技術(shù)

近期將加強(qiáng)復(fù)雜地質(zhì)條件和難采礦床開采技術(shù)研究。如深井開采, 礦巖松軟礦床開采, 老礦山二次資源回采, 高硫高溫自然發(fā)火和大涌水量礦床開采等。

總之，21世紀(jì)也是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和想象力的世紀(jì)。隨著時(shí)間的推移, 現(xiàn)有的各種類型的采礦方法都有可能遭遇面目全非的變革, 無人礦山、海底采礦、太空采礦等等都將成為現(xiàn)實(shí)。采礦業(yè)將以一個(gè)與更需要我們想象力才能描繪的形象伴隨人類的文明而向前發(fā)展。

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篇(5)

關(guān)鍵詞:我國鐵礦采礦技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展

1、露天礦深部開采聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)完善與創(chuàng)新

要提高露天礦開采和設(shè)備全系統(tǒng)的作業(yè)效率,要掌握設(shè)備保持良好狀態(tài)的關(guān)健技術(shù),對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè),嚴(yán)格實(shí)施維修保養(yǎng)計(jì)劃。

2、礦山現(xiàn)代化信息系統(tǒng)

要擴(kuò)大信息系統(tǒng)范圍,除調(diào)度系統(tǒng)外,還包括礦山地質(zhì)可視化系統(tǒng);資源儲(chǔ)量估算與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng);礦床開采智能優(yōu)化與快速評(píng)價(jià)系統(tǒng);生產(chǎn)調(diào)度指揮與控制技術(shù);生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)開發(fā);安全預(yù)警與災(zāi)害控制技術(shù)研究等。實(shí)現(xiàn)金屬礦山基礎(chǔ)信息采集、傳輸、存儲(chǔ)和表述的數(shù)字化;地質(zhì)測(cè)量過程可視化、數(shù)字化;開采設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃編制的數(shù)字化和生產(chǎn)經(jīng)營參數(shù)的最優(yōu)化;生產(chǎn)調(diào)度指揮的數(shù)字化、三維虛擬現(xiàn)實(shí)可視化。

3、露天開采向地下開采過渡技術(shù)

露天地下聯(lián)合開采合理范圍確定;露天地下聯(lián)合開采工藝的確定;露天地下聯(lián)合開采采場(chǎng)穩(wěn)定性研究,露天地下聯(lián)合開采的巖體破壞模式,開發(fā)一系列適用于露天地下聯(lián)合開采穩(wěn)定性分析的軟件系統(tǒng)和采場(chǎng)應(yīng)力/應(yīng)變和微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。建立一套露天地下聯(lián)和開采的技術(shù)體系,使采礦成本降低5%～10%,投資降低20%。

4、坑內(nèi)礦現(xiàn)代化高強(qiáng)度開采工藝技術(shù)與裝備

以司家營南區(qū)鐵礦為代表研發(fā)創(chuàng)造超級(jí)采場(chǎng)下誘導(dǎo)冒落崩落等現(xiàn)化高強(qiáng)度坑內(nèi)開采新工藝,實(shí)現(xiàn)地下礦年產(chǎn)1000萬t/a以上,接近國際大型坑內(nèi)礦第一位的瑞典基律納鐵礦生產(chǎn)水平（1800萬～2300萬t/a）。要推出屬于自己的新一代井下采掘設(shè)備,要配套完整,能體現(xiàn)高質(zhì)量、高性能和高科技的特點(diǎn),在國際上能享有盛譽(yù),具有國際核心競(jìng)爭力。

5、復(fù)雜難采礦床坑內(nèi)開采技術(shù)

5.1 深井開采技術(shù)

以本溪大臺(tái)溝鐵礦為代表,采深1200～2000m深部高溫、高壓、高應(yīng)力（三高）條件下礦床開采致災(zāi)機(jī)理研究;深部礦床致災(zāi)監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)研究;深部礦床開采災(zāi)害可視化分析模型與預(yù)警技術(shù)研究;深部礦床開采災(zāi)害大規(guī)模并行可視化分析模型與預(yù)測(cè)技術(shù)研究;深部礦床開采移動(dòng)目標(biāo)跟蹤、定位與緊急撤退系統(tǒng)研究,提高礦山經(jīng)濟(jì)效益,保證實(shí)現(xiàn)安全、高效的開采。

5.2 有地表保護(hù)目標(biāo)的坑內(nèi)開采

研究“三下”開采（河流下、鐵路下和建筑物下）的關(guān)健技術(shù),開展地質(zhì)力學(xué)、巖石力學(xué)、開采工藝、監(jiān)測(cè)技術(shù)和工程治理等多方面學(xué)科為基礎(chǔ)的綜合性研究工作,開展巖層移動(dòng)和地表變形的綜合研究和構(gòu)造應(yīng)力條件下地表移動(dòng)規(guī)律研究,同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)方法和網(wǎng)絡(luò)以及若干技術(shù)措施研究。

5.3 具有水害危險(xiǎn)的礦床開采

研究防治水患的辦法,堵水建筑防滲層,在含水帶與采區(qū)之間,構(gòu)建隔水構(gòu)筑物或注漿封堵或采用帷幕。疏干:掌握巖石滲透性、涌水量和可能的地下水位下降強(qiáng)度,采用礦體疏干工藝。大水礦床開采面臨諸多領(lǐng)域,諸多學(xué)科,沒有統(tǒng)一模式,要因地制宜,不同礦山,不同條件,區(qū)別對(duì)待,研究有效的防水方法。

6、貧鐵礦床充填法采礦關(guān)鍵技術(shù)研究

通過采動(dòng)圍巖損傷演化機(jī)理與巖體滲流規(guī)律預(yù)測(cè)、階段嗣后充填法開采災(zāi)變失穩(wěn)預(yù)測(cè)與控制、低成本新型膠結(jié)材料研發(fā)與高濃度料漿自流輸送等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),解決大型鐵礦床規(guī)?；傻V的階段嗣后充填法采礦的充填法采礦巖移規(guī)律與地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)及防控等問題。同時(shí)、高濃度膠結(jié)充填材料和自流充填工藝與技術(shù),降低充填成本,提高采礦效益;建立廢石不出坑、尾砂不人庫、廢水不外流的綠色礦山。既開發(fā)利用貧鐵礦資源,又實(shí)現(xiàn)難采資源的安全、環(huán)保和高效的開發(fā)和利用。

7、金屬礦山大規(guī)模、高效、智能化開采關(guān)鍵設(shè)備研究

通過高效率電傳動(dòng)地下運(yùn)輸車、地下大型低污染鏟運(yùn)機(jī)、井下設(shè)備智能化操控系統(tǒng)、高效多功能錨桿鉆裝車、高效深孔鑿巖設(shè)備、地下礦山安全環(huán)保型炸藥及地下中深孔乳化炸藥裝藥車工藝設(shè)備的研制,生產(chǎn)具備新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)且載重噸位35～40t的井下自卸車樣車,可提高爬坡能力10%;運(yùn)輸效率提高10%～15%。

8、采礦節(jié)能降耗關(guān)鍵技術(shù)研究與示范

通過基于爆破能量消耗的爆破塊度預(yù)測(cè)與控制、多形式運(yùn)輸系統(tǒng)聯(lián)合開拓節(jié)能、基于按需通風(fēng)、動(dòng)態(tài)適應(yīng)調(diào)節(jié)的通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能、礦山系統(tǒng)能耗優(yōu)化綜合控制等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),形成冶金礦山采礦主體工序能量合理分布優(yōu)化技術(shù)、礦山設(shè)備能耗高效利用技術(shù),力爭降低采礦工序能耗10%～15%。

9、礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)及恢復(fù)

礦區(qū)破壞土地合理利用技術(shù)模式研究與工程示范;露天閉坑采場(chǎng)建尾礦庫的關(guān)鍵技術(shù)研究;礦山酸性廢水處理及資源化關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研究;排土場(chǎng)重金屬污染土壤生物修復(fù)技術(shù)研究及示范;排土場(chǎng)重金屬遷移控制技術(shù)與封隔攔擋新材料研究。

10、金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害控制技術(shù)

露天礦邊坡的滑坡控制技術(shù)、排土場(chǎng)滑坡及泥石流防治技術(shù)、礦山地質(zhì)災(zāi)害控制技術(shù)。防治地質(zhì)災(zāi)害是一項(xiàng)長期任務(wù),雖然積累了一些防治經(jīng)驗(yàn),但有一定的局限性和時(shí)效性,還應(yīng)從理論到實(shí)踐廣泛開展此項(xiàng)有效的防治技術(shù)措施。

11、海洋采礦

國際上海洋采礦主要有連續(xù)鏈斗（CLB）采礦方法、海底遙控車采礦方法和流體提升采礦方法,都處于試驗(yàn)階段,中國開展此項(xiàng)研究晚了一點(diǎn),借鑒國外經(jīng)驗(yàn),擬采用“集礦機(jī)一泵提升”的流體提升方式采礦方法,要開展基礎(chǔ)研究與試驗(yàn),要建立大洋采礦試驗(yàn)室,制訂海上中間試驗(yàn)方案。海底采礦研究要與經(jīng)濟(jì)目標(biāo)緊密相聯(lián)。

12、智能化礦山相關(guān)技術(shù)研究

智能礦山是礦山企業(yè)信息化的發(fā)展方向,也是礦山企業(yè)信息化的最高階段。智能礦山建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及到現(xiàn)代信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和采礦科學(xué)、地質(zhì)科學(xué)等學(xué)科。

篇(6)

關(guān)鍵詞：露天礦；采礦方法設(shè)計(jì)；三維可視化；采剝計(jì)劃編制

中圖分類號(hào)：F40 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

云南思茅山水銅業(yè)有限公司是由玉溪礦業(yè)有限公司、（香港）勵(lì)晶金屬有限公司、云南鼎泰投資有限公司和云南易門經(jīng)一工貿(mào)有限責(zé)任公司共同投資重組的一家中外合資公司，目前擁有大平掌銅礦采礦權(quán)和大平掌銅多金屬普查、大凹子銅多金屬普查、景谷中合銅多金屬普查三個(gè)探礦權(quán)，是集探、采、選為一體，以銅、鋅為主的礦產(chǎn)資源開發(fā)企業(yè)。

2006年以前，大平掌銅礦的采礦設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的手工制圖和借助于CAD等作圖軟件形成施工圖形，這些圖形大多局限于二維平面圖形，圖形不夠直觀，信息表達(dá)不夠充分，工程量大，需要的專業(yè)人數(shù)多，而且往往只有少數(shù)專業(yè)采礦人員才能夠快速清晰地理解。2009年2月份，玉溪礦業(yè)公司全面接管云南思茅山水銅業(yè)有限公司大平掌銅礦的生產(chǎn)經(jīng)營權(quán)以后，玉溪礦業(yè)公司礦山研究院引入MicroMine三維礦業(yè)軟件對(duì)大平掌銅多金屬礦床進(jìn)行管理和開采。

MicroMine采用真三維采礦方法設(shè)計(jì)，生成三維采礦單體實(shí)體模型。在三維采礦單體模型的基礎(chǔ)之上，透過礦塊表面直接觀察內(nèi)部采剝工程布置方式和順序，進(jìn)行任意剖面圖的剖切，觀察內(nèi)部構(gòu)造、局部信息，并自動(dòng)生成用于生產(chǎn)的二維剖面圖，這種三維可視化方法的實(shí)現(xiàn)可以給設(shè)計(jì)人員提供大量、精確、直觀的圖形數(shù)據(jù)，從而降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)計(jì)人員的工作效率。MicroMine可在三維實(shí)體模型的基礎(chǔ)上計(jì)算出采剝工程量、采剝比、礦石量、損失和貧化率、炸藥及爆破器材消耗量等一系列參數(shù)，這些資料為后期采剝計(jì)劃的編制和生產(chǎn)過程控制提供了可靠的依據(jù)。

利用Micromine三維礦業(yè)軟件對(duì)大平掌銅礦管理規(guī)范及流程具體分測(cè)、地、采三個(gè)部分，第一部分礦山工程測(cè)量數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理，第二部分礦山地質(zhì)模型的更新，第三部分露天礦山采礦設(shè)計(jì)。

1工程概況

大平掌銅礦是一座以銅為主，并伴生鋅、金、銀，鐵等多種金屬元素的中大型露采礦山。采區(qū)出露地層主要為上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)大凹子組（DCd）的第一段（DCd1）頂部和第二段（DCd2）。大凹子組第一段頂部為塊狀硫化物及放射蟲硅質(zhì)巖、硅質(zhì)凝灰?guī)r，是礦區(qū)v1礦體的產(chǎn)出層位，其下部被次火山巖流紋斑巖侵入，礦區(qū)V2礦體即產(chǎn)于流紋斑巖。大凹子組第二段出露于礦區(qū)中部，巖性為灰綠色英安巖。礦區(qū)總體為一北西走向的背斜構(gòu)造，由于受斷裂、斜長花崗斑巖及流紋斑巖侵入破壞，背斜形態(tài)不完整。采區(qū)出露斷層較多，但多為小斷層，對(duì)礦體影響不大。只有2-12線之間發(fā)育較好的縱段斷層和4-6線處發(fā)育橫斷層對(duì)V1礦體有一定影響，但錯(cuò)距都不大只有20米。大平掌銅多金屬礦產(chǎn)于大凹子組凝灰?guī)r和流紋巖中，礦區(qū)圈出兩個(gè)礦體，兩者的地質(zhì)特征有明顯差異。V1礦體由塊狀硫化物礦石組成，呈不規(guī)則的透鏡狀或構(gòu)造塊體，分布在V2礦體及流紋巖之上，與下伏V2礦體不完全重疊，與頂板英安巖之間常見凝灰?guī)r，接觸面呈波狀。V2礦體由細(xì)脈狀和浸染狀礦石組成，產(chǎn)于流紋斑巖頂部流紋巖中，連續(xù)分布，中部厚邊部薄，餅狀透鏡狀。兩個(gè)礦體分布于19至20勘探線間，走向北西，向北東波狀緩傾斜，傾角10°-25°，局部大于35°。礦體總體長2000米，寬100-670米，埋深從地表到280米標(biāo)高，礦體厚度2-50米。V1礦體主要由7個(gè)礦體構(gòu)成，V2礦體主要由4個(gè)礦體構(gòu)成。本研究中采礦設(shè)計(jì)的單于0-10線1095m標(biāo)高以上的礦體。

2三維可視化采礦模型建立

2.1數(shù)據(jù)收集及準(zhǔn)備工作

2.1.1數(shù)據(jù)收集

設(shè)計(jì)前，主要應(yīng)收集的資料有測(cè)量人員審定后提供最新的采場(chǎng)現(xiàn)狀圖；地質(zhì)人員審定后提供的0-10線范圍1095m以上各標(biāo)高礦置及V1、V2礦體的礦量與品位。

2.1.2準(zhǔn)備工作

設(shè)計(jì)資料的準(zhǔn)備工作是一個(gè)十分重要的過程，它是進(jìn)行采礦單體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，包括建立采剝工程實(shí)體模型和需要計(jì)算儲(chǔ)量部分的塊段模型，另外還要根據(jù)礦體的形態(tài)和圍巖的性質(zhì)確定出采礦方法和各個(gè)技術(shù)參數(shù)。根據(jù)礦體的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)范圍內(nèi)采用的采礦方法及開采方式為露天臺(tái)階式采礦。

2.2地表模型的更新

地表模型是建立三維地質(zhì)實(shí)體模型的重要組成部分，建立好地表模型，可以在宏觀上對(duì)礦區(qū)所在位置在宏觀上有個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。

大平掌銅礦的地表模型一般每個(gè)月更新一次。根據(jù)測(cè)量人員提供的測(cè)量數(shù)據(jù)，在AutoCAD中連成地形線，然后導(dǎo)人Micromine軟件中進(jìn)行高程賦值，把與上一個(gè)月地表重復(fù)的部分替代，再用創(chuàng)建DTM指令生成最新的數(shù)字地表模型（如圖1）。地表模型一般由若干地形線和散點(diǎn)生成，在Micromine中，系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值，將所有點(diǎn)（線亦由散點(diǎn)組成）聯(lián)成若干相鄰的三角面，然后形成一個(gè)隨著地面起伏變化的單層模型。

圖1更新后的地表模型

2.3礦塊模型的更新

創(chuàng)建一個(gè)線框，把所有礦體包含于其中，用更新后的地質(zhì)模型與新創(chuàng)建的線框進(jìn)行布爾運(yùn)算（表面下的實(shí)體），再通過線框賦值即可得到新的礦塊模型（如圖2）。

圖2更新后的礦塊模型

2.4露天坑模型的建立

根據(jù)玉溪礦業(yè)礦山研究院提供的《大平掌礦露天開采境界優(yōu)化及露天開采設(shè)計(jì)》及礦體地質(zhì)特征和開采的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件確定本設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：（1）工作臺(tái)階高度10m；（2）工作平臺(tái)寬度12.5m；（3）安全清掃平臺(tái)寬度30m；（4）運(yùn)輸線路寬度為15m，坡度為8%；（5）運(yùn)輸公路的最小轉(zhuǎn)彎半徑為15m；（6）臺(tái)階坡面角75°。依據(jù)思茅山水銅業(yè)有限公司當(dāng)期的生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)，結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備的實(shí)際情況，確定當(dāng)期生產(chǎn)露天坑的最小底寬，按照上述的參數(shù)設(shè)置，然后在三維圖形環(huán)境下生成露天坑模型（如圖3）。

圖3露天坑模型

露天坑模型建立以后，通過布爾運(yùn)算（表面上的實(shí)體）再用線框賦值即可得到露天坑內(nèi)當(dāng)期計(jì)劃開采的礦體。

2.5爆破設(shè)計(jì)

采礦設(shè)計(jì)中，爆破設(shè)計(jì)是十分重要的組成部分，三維可視化設(shè)計(jì)可以為爆破施工提供最直接的設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)文件，露天礦爆破設(shè)計(jì)主要分為礦巖爆破設(shè)計(jì)和圍巖爆破設(shè)計(jì)。鉆孔主要分淺孔、中深孔和深孔3類。爆破設(shè)計(jì)中需要的炮孔設(shè)計(jì)參數(shù)包括鉆機(jī)類型和爆破范圍、作業(yè)高度，最小孔底距，炸藥種類、裝藥方法，裝藥密度、炮孔間距和排距等，炮孔的布置形式主要有矩形布孔和菱形布孔2大類型。大平掌礦山主要布孔方式為菱形布孔。

根據(jù)礦山以往的經(jīng)驗(yàn)和礦體地質(zhì)特征確定各爆破參數(shù)后，在Micromine三維軟件露天爆破設(shè)計(jì)中對(duì)各臺(tái)階進(jìn)行布孔，計(jì)算裝藥量。

2.6設(shè)計(jì)結(jié)果輸出

設(shè)計(jì)結(jié)果包括各臺(tái)階圍巖量、礦石量、各種金屬的品位、剝采比、礦石的損失貧化、炸藥和爆破器材的消耗量等（如表1、表2）。

2.7采剝計(jì)劃的編制

編制露天礦采剝計(jì)劃是當(dāng)前采礦工程中不可或缺的環(huán)節(jié)。以Micromine三維礦業(yè)軟件為平臺(tái)，依據(jù)原始地質(zhì)資料建立礦山的礦體、地表模型，結(jié)合該礦當(dāng)前生產(chǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)，進(jìn)行露采坑設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)能夠?qū)Σ蓜冺樞蛴?jì)劃自動(dòng)優(yōu)化，同時(shí)在技術(shù)人員的參與下手工編制采剝計(jì)劃，運(yùn)用三維可視化技術(shù)可得到較滿意的露天境界殼，并且有效的指導(dǎo)露天礦山分期開采或中長期采剝計(jì)劃的編制，為采剝生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化工作提供了切實(shí)可行的新途徑，提高了礦山生產(chǎn)效率，達(dá)到迅速開展工作的目的。

Micromine三維礦業(yè)軟件，可以從時(shí)間上再現(xiàn)露天礦的過去、現(xiàn)在與將來。生產(chǎn)的過程是不斷改變?nèi)S實(shí)體現(xiàn)狀模型圖的過程，如果把每次采剝作業(yè)的實(shí)體臺(tái)賬進(jìn)行保留，就可以查看過去任意時(shí)刻的采場(chǎng)狀態(tài)，同樣也可以將編好的計(jì)劃運(yùn)用到模型中，三維表現(xiàn)每年的采出量及采出后的模型狀態(tài)。在計(jì)算方面不再采用各種幾何公式，而是依賴實(shí)體的布爾運(yùn)算，從而更精確和更方便。

大平掌銅礦現(xiàn)所有的采剝作業(yè)都在山坡進(jìn)行，因此快速準(zhǔn)確的驗(yàn)收計(jì)算成為首要的問題，引進(jìn)Micromine以后，在實(shí)體模型的基礎(chǔ)上通過各種布爾運(yùn)算，使驗(yàn)收計(jì)量變得非常方便和準(zhǔn)確，同時(shí)更直觀的反應(yīng)了采剝狀態(tài)，為生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃提供了有利的保證。Micromine帶來了測(cè)量驗(yàn)收與采剝計(jì)劃作業(yè)形式的變化，所有計(jì)算結(jié)果都是三維狀態(tài)下的三維實(shí)體，無論是速度和效果，都是原有基礎(chǔ)上一次質(zhì)的飛躍。比如在模型圖上編制十二五采剝計(jì)劃，可以直觀反映五年后的采場(chǎng)規(guī)劃圖和真實(shí)再現(xiàn)每年的變化效果，結(jié)果非常直觀。

2.8剖面查看及圖紙輸出

建立在真三維模型基礎(chǔ)之上的采礦設(shè)計(jì)內(nèi)部工程任意方位察看，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比更加直觀化、形象化、真實(shí)化，對(duì)從本質(zhì)上了解各個(gè)采剝工程的空間結(jié)構(gòu)、采準(zhǔn)順序，起到了不可替代的作用。根據(jù)真三維礦塊及內(nèi)部實(shí)體工程模型，截取任意位置、方向、比例的平面圖和剖面圖，與傳統(tǒng)圖紙進(jìn)行成功轉(zhuǎn)化，形成平面圖，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行施工指導(dǎo)、生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃編制，為礦山的可行性研究和初步設(shè)計(jì)提供工具和優(yōu)化方案的選擇，同時(shí)為礦山的生產(chǎn)調(diào)度及其控制提供空間定位和基礎(chǔ)模型，并最終服務(wù)于整個(gè)生產(chǎn)過程。

3Micromine露天境界優(yōu)化功能

確定最優(yōu)露天開采境界是露天礦設(shè)計(jì)的一個(gè)重要步驟，它的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)礦山生產(chǎn)利潤最大化。傳統(tǒng)的人工境界優(yōu)化方法是通過逐漸增大境界尺寸來計(jì)算平均剝采比和境界剝采比，當(dāng)境界剝采比等于經(jīng)濟(jì)合理剝采比且平均剝采比小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比時(shí)，即認(rèn)為該境界為最優(yōu)境界?？梢钥闯?，這種方法確定一個(gè)境界需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，而且很難找到真正意義上的最優(yōu)境界。同時(shí)，最終境界的設(shè)計(jì)往往是在礦山投產(chǎn)前完成，而最終境界的形成是在礦山開采十幾年或幾十年后，并且由于技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)行情、礦山生產(chǎn)成本和產(chǎn)品銷售價(jià)格影響，礦山的開采壽命也相應(yīng)地發(fā)生很大的變化，因此必須每隔幾年應(yīng)用當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)對(duì)最終境界進(jìn)行重新優(yōu)化。隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)外大中型露天礦已將邊坡與開采境界的優(yōu)化方法由過去的傳統(tǒng)手工方法變?yōu)榻柚?jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)了三維可視化礦床模擬技術(shù)和露天境界優(yōu)化方法的結(jié)合，使這一問題得到了很好的解決。

大平掌銅礦露天境界優(yōu)化是委托玉溪礦業(yè)公司礦山研究院進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在當(dāng)期的生產(chǎn)過程中還沒對(duì)原有境界進(jìn)行再優(yōu)化。故本次工程實(shí)例只著重介紹了Micromine的露天開采設(shè)計(jì)及編制進(jìn)度計(jì)劃功能。對(duì)于它的露天境界優(yōu)化功能及品味控制功能不再詳細(xì)介紹。

Micromine三維礦業(yè)軟件系統(tǒng)以其先進(jìn)的三維可視化技術(shù)建立大平掌銅礦露天礦山工程的三維可視化模型，另外還提供儲(chǔ)量計(jì)算、品位估值等功能，大平掌銅礦安排生產(chǎn)計(jì)劃、實(shí)時(shí)調(diào)度監(jiān)控等工作提供了一個(gè)新的技術(shù)支持。新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅可提高礦山管理者、設(shè)計(jì)者的能力，而且還可節(jié)約資源，加速產(chǎn)業(yè)在國際市場(chǎng)的競(jìng)爭力，促進(jìn)國內(nèi)礦山產(chǎn)業(yè)更好與國際接軌。

Micromine三維礦業(yè)軟件在大平掌銅礦的運(yùn)用，是大平掌銅礦走向“數(shù)字化礦山”標(biāo)志。采礦設(shè)計(jì)三維實(shí)體模型是“數(shù)字礦山”的基礎(chǔ)，也是它的核心內(nèi)容之一。三維開采設(shè)計(jì)可視化對(duì)大平掌礦山的計(jì)劃編制和生產(chǎn)具有非常巨大的意義，同時(shí)。三維采礦設(shè)計(jì)建摸技術(shù)可以使礦山的管理、技術(shù)人員和工人能夠?qū)Σ捎玫牟傻V方法、采礦過程等獲得更加深入的認(rèn)識(shí)和理解，并便于預(yù)先發(fā)現(xiàn)問題、制措施。同時(shí)，Micromine三維礦業(yè)軟件的引入，為大平掌銅礦實(shí)現(xiàn)數(shù)字化建設(shè)的目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[2]龔元祥，王李管，賈明濤，等.金川礦區(qū)復(fù)雜地質(zhì)體三維可視化[Z].

篇(7)

關(guān)鍵詞：新城；金礦；回采；研究；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： P618.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦我國大型黃金礦山之一，位于山東省萊州市金城鎮(zhèn)境內(nèi)，是一座有著30多年發(fā)展歷史，現(xiàn)有采、選、冶綜合生產(chǎn)能力5100t/d以上，年產(chǎn)黃金10萬余兩的大型黃金礦山。

自建礦以來，新城金礦為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展，歷經(jīng)了三次大的改擴(kuò)建工程建設(shè)，形成了目前以主斜坡道、主豎井―輔助斜坡道、主斜坡道的多種開拓方式共存，機(jī)械化盤區(qū)充填采礦法為主要采礦方法的現(xiàn)代化礦山。

縱觀國內(nèi)外高品位殘礦開采方法，充填采礦法因回收率高，頂板暴露面積小，安全性好而成為殘礦開采的首選采礦方法[1，2]。充填體內(nèi)殘礦的開采是軟破復(fù)雜環(huán)境下礦體的復(fù)采。由于殘礦周圍充填體強(qiáng)度不同、殘礦本身的留設(shè)空間位置與大小不同、殘礦在母體開采時(shí)作用的不同，使殘礦開采的復(fù)雜程度與技術(shù)難度不能與正規(guī)礦體的開采相提并論。因此，其開采方法與技術(shù)應(yīng)該圍繞在軟破介質(zhì)環(huán)境下的不規(guī)范礦體的開采上，國內(nèi)外雖然沒有相同的開采方法與經(jīng)驗(yàn)，但煤礦、有色、化工等行業(yè)有相關(guān)方面的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。例如盾構(gòu)法解決軟破巖層下巷道的掘進(jìn)問題、小斷面進(jìn)路法（上向、下）用于破碎礦體的開采、鋼纖維噴射砼用于破碎頂板的支護(hù)等[3，4]。

總之，充填體中高品位殘柱的開采，不僅是一種采礦方法的問題，更多地涉及到軟破介質(zhì)內(nèi)的掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)、軟破介質(zhì)的地壓管理與頂板安全技術(shù)等，是一個(gè)危險(xiǎn)隱患環(huán)境下安全開采的系統(tǒng)工程問題，必須對(duì)傳統(tǒng)的充填采礦方法進(jìn)行改革與技術(shù)創(chuàng)新，在安全開采前提下，實(shí)現(xiàn)充填體內(nèi)高品位殘礦的充分回采。

2 新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)研究

2.1新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)總體目標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)淺部中段高品位殘礦充分安全回采，回收率達(dá)到85%以上。

（2）通過軟破介質(zhì)內(nèi)巷道掘進(jìn)相關(guān)技術(shù)研究，確保礦石、人員、材料的安全運(yùn)輸，解決采空區(qū)的充填問題。

（3）通過軟破介質(zhì)內(nèi)殘礦安全開采相關(guān)技術(shù)研究，確保殘礦開采安全。

（4）完成采場(chǎng)施工設(shè)計(jì)。

2.2新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)研究方法

為確保新城金礦充填體內(nèi)殘柱安全高效回采，首先對(duì)殘柱資源進(jìn)行調(diào)查，對(duì)礦體的空間定位及其開采環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。采用數(shù)值模擬與理論力學(xué)模型對(duì)散體下頂?shù)讱堉_采過程進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。建立理論力學(xué)模型，應(yīng)用修正普氏拱理論計(jì)算了進(jìn)路頂部荷載，采用數(shù)學(xué)力學(xué)解析法對(duì)不同規(guī)格的進(jìn)路在開挖過程中的承載層進(jìn)行了內(nèi)力分析，得出了進(jìn)路開采半寬和承載層厚度之間的擬合函數(shù)，進(jìn)而得出了不同跨度進(jìn)路頂板需預(yù)留原巖的最小安全厚度。應(yīng)用ABAQUS軟件對(duì)不同規(guī)格進(jìn)路的開挖過程進(jìn)行了塑性變形和頂板應(yīng)力分析，得出了進(jìn)路的合適采高及預(yù)留原巖的安全厚度，以及不同跨度的進(jìn)路頂板冒落規(guī)模，從而得到采場(chǎng)進(jìn)路寬和高。將理論力學(xué)分析和數(shù)值模擬分析的結(jié)果應(yīng)用于新城金礦殘柱的開采中，并對(duì)采場(chǎng)沿脈巷道進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)，能確保試驗(yàn)采場(chǎng)安全生產(chǎn)。以此為依據(jù)，進(jìn)行殘礦開采方法選擇與設(shè)計(jì)，確保高品位礦的高效低成本開采。對(duì)軟破介質(zhì)內(nèi)采場(chǎng)的支護(hù)形式與支護(hù)方法進(jìn)行研究，保證充填體內(nèi)殘礦開采安全高效。

2.3新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)路線

（1）殘柱資源調(diào)查與空間定位

（2）殘柱分布狀況及其開采環(huán)境調(diào)研

（3）軟破介質(zhì)掘進(jìn)及殘礦開采相關(guān)技術(shù)調(diào)研

（4）軟破介質(zhì)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法與支護(hù)方法研究

（5）殘礦開采方法選擇與設(shè)計(jì)

（6）充填體內(nèi)采場(chǎng)回采工藝與技術(shù)研究

（7）軟破介質(zhì)內(nèi)采場(chǎng)的支護(hù)形式與支護(hù)方法研究

（8）充填體內(nèi)殘礦開采安全技術(shù)研究

3 新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)應(yīng)用效益

3.1經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目研究的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是殘礦回收率≥85%，選冶綜合回收率90%以上，預(yù)計(jì)經(jīng)濟(jì)效益2億以上。具體計(jì)算公式如下：

該項(xiàng)目預(yù)計(jì)回采礦石量為12萬t，平均品位10g/t，新增金金屬量1200000g。以目前國際黃金交易價(jià)格260元/g計(jì)算：

新增銷售收入：1200000×85%×90%×260=23869萬元；

新增利潤：23868-1200000×90×10-4 =13068萬元。

其中2014年回采礦石量為6萬t，平均品位12g/t，新增金金屬量720000g。以目前國際黃金交易價(jià)格260元/g計(jì)算：

新增銷售收入：720000×85%×90%×260=14320.8萬元；

新增利潤：14320.8-720000×90×10-4 =7840. 8萬元。

2015年預(yù)計(jì)回采礦石量為6萬t，平均品位8g/t，新增金金屬量480000g。以目前國際黃金交易價(jià)格260元/g計(jì)算：

新增銷售收入：480000×85%×90%×260=9547.2萬元；

新增利潤：9547.2-480000×90×10-4 =5227.2萬元。

3.2社會(huì)效益

當(dāng)前，類似新城金礦的老礦山，均面臨資源殆盡，井下環(huán)境復(fù)雜，開采難度大等一系列難題，殘留礦壁回采技術(shù)研究為礦山的發(fā)展開辟一條新的途徑。大大增加了礦山的產(chǎn)量，為礦山帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，解決了礦山的就業(yè)壓力，提高職工收入，有利于社會(huì)的穩(wěn)定。該項(xiàng)目的研究，保證了井下工人安全作業(yè)，保證安全生產(chǎn)?？傊?，該項(xiàng)目的研究，對(duì)于充分回收有用資源、提高礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展均具有十分重要的意義。

殘留礦壁回采技術(shù)研究及應(yīng)用在國內(nèi)外沒有完全相同的開采方法與經(jīng)驗(yàn)，屬于新城金礦針對(duì)目前的礦山開采條件進(jìn)行的突破性研究，該項(xiàng)目應(yīng)用前景廣闊，在山東黃金集團(tuán)內(nèi)的黃金礦山均具有借鑒與推廣價(jià)值，可為集團(tuán)創(chuàng)造上億的利潤。

同時(shí)，該項(xiàng)目的開展，將為國內(nèi)乃至國際范圍內(nèi)類似生產(chǎn)工藝礦山的軟破介質(zhì)內(nèi)礦石的回收利用創(chuàng)立參考，對(duì)礦物資源充分回收意義重大。

4 結(jié)論

殘留礦壁回采技術(shù)研究及應(yīng)用主要探討充填體內(nèi)巷道掘進(jìn)與支護(hù)方法、充填體內(nèi)殘礦開采方法、充填體內(nèi)地壓管理與頂板控制方法、充填體內(nèi)殘礦的充填工藝與技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)軟破介質(zhì)內(nèi)殘礦的安全、經(jīng)濟(jì)與合理回收。通過實(shí)踐表明，該項(xiàng)研究技術(shù)大大提高了新城金礦的回采率，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到增長，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，為類似礦山二次開采提供了技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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