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沈陽宇坤工程技術(shù)有限公司

我國金屬礦山露天采礦技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)

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隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，金屬礦山面臨著資源需求繼續(xù)增長、環(huán)境保護(hù)要求不斷提高的形勢(shì)，金屬礦山的技術(shù)進(jìn)步要以發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)為主線，在金屬礦產(chǎn)資源的高效開發(fā)和合理利用技術(shù)方面取得更大發(fā)展。

金屬礦山 露天采礦技術(shù) 探測(cè)技術(shù)

目前,我國大多數(shù)礦山如銅陵獅子山銅礦、河南欒川鉬礦和廣東大寶山礦等都或多或少存在采空區(qū)安全隱患,嚴(yán)重影響了井下或露天開采的正常生產(chǎn)。部分有色金屬礦山利用地采轉(zhuǎn)露采的開采方法進(jìn)行隱患資源的復(fù)采,隨著露天開采層面的逐年下降,采場(chǎng)距離原地采遺留深部大采空區(qū)和采空區(qū)群越來越近,施工安全問題越來越突出,為了實(shí)現(xiàn)遺留采空區(qū)治理與隱患資源開采協(xié)同作業(yè),需要對(duì)采空區(qū)進(jìn)行探測(cè)和處理。關(guān)于采空區(qū)的探測(cè),西方發(fā)達(dá)國家以物探為主、鉆探為輔,而我國目前以鉆探為主、物探為輔。物探方法通常分為重力法、電磁法、地震法和發(fā)射性勘探等4大類。

一、我國有色金屬礦山采礦技術(shù)現(xiàn)狀

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的要求越來越高，國外在合理利用礦產(chǎn)資源、注意環(huán)保方面做出了一系列科學(xué)研究的努力工作，目前對(duì)尾礦的處置方法除了傳統(tǒng)的工程建設(shè)、建筑材料和土壤改良劑外，還包括：采用無廢料開采技術(shù)，將尾礦用于充填采空區(qū)；尾礦深海排放；采用露天采坑排放尾礦等處置方式。這幾種方式不僅能夠有效利用礦產(chǎn)資源，節(jié)省成本的投入，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且不用對(duì)自然環(huán)境造成污染。正是因?yàn)槿绱耍诤芏鄧乙呀?jīng)得以極其廣泛的應(yīng)用。地下金屬礦山無廢開采技術(shù)是最近才開發(fā)出來的一項(xiàng)科技新成果，非常符合國家產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展方向。它包括全尾礦充填技術(shù)、高濃度尾礦料的制備與輸送技術(shù)、采礦工藝與方法等，所使用的是較低廢石產(chǎn)出率的采礦新技術(shù)以及用全尾礦對(duì)采空區(qū)實(shí)施充填，因此務(wù)必要有安全保護(hù)措施的前提下進(jìn)行操作，鑒于此，推出全新的采切上程布置形式，通過地壓監(jiān)測(cè)、數(shù)值模擬和物理模擬等方法進(jìn)行試驗(yàn)的系統(tǒng)研究，對(duì)采場(chǎng)和采空區(qū)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行明確判斷，確保采礦和空區(qū)充填的絕對(duì)安全。露天轉(zhuǎn)地下聯(lián)合采礦法是在露天地下聯(lián)合開采中衍生出來的一種新型采礦方法。在采準(zhǔn)、切割和回采中，將露天采礦技術(shù)和地下采礦技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合。事實(shí)證明，這種采礦方法比聯(lián)合開采在工藝技術(shù)的結(jié)合程度方面顯得更緊密。露天轉(zhuǎn)地下開采過程中，主要應(yīng)結(jié)合礦體賦存的特點(diǎn)、露大邊坡地壓情況和露天坑底留設(shè)境界礦柱與否等情況。

二、露天采礦技術(shù)發(fā)展前景和趨勢(shì)

露天開采具有開采規(guī)模大、基建時(shí)間短、機(jī)械化程度高、生產(chǎn)效率高和作業(yè)條件好等優(yōu)點(diǎn)，在礦產(chǎn)資源開發(fā)中，只要礦床賦存條件適合，一般優(yōu)先采用露天開采方式。目前，我國已有部分露天礦山進(jìn)入極深部開采階段，取得了一定經(jīng)驗(yàn)，也存在一定問題。首先，開采工藝向連續(xù)化、集約化發(fā)展。傳統(tǒng)的露天開采是礦巖爆破后，在工作面用鏟裝設(shè)備裝載到運(yùn)輸工具（汽車或鐵路），然后運(yùn)輸?shù)侥康牡?。幾十年來，露天開采技術(shù)不斷發(fā)展，開采裝備日趨大型化，國內(nèi)露天礦山的挖掘設(shè)備斗容達(dá)到15m3以上，大型運(yùn)輸設(shè)備——電動(dòng)輪汽車載重噸位達(dá)到154t以上，極大提高了礦山產(chǎn)能，但是，隨著石油等主要原材料價(jià)格的不斷上漲和CPI物價(jià)指數(shù)的高攀，礦山開采成本直線上升；隨著露天礦山深凹開采條件日益惡化，礦山運(yùn)輸距離增加，運(yùn)輸效率降低，運(yùn)輸能耗加大，礦場(chǎng)內(nèi)環(huán)境污染加劇等諸多問題制約著我國露天開采技術(shù)的發(fā)展。因此，需要從露天采礦工藝源頭探尋新型采礦技術(shù)方法與配套裝備，解決礦山高成本、高污染、高能耗問題。大型露天礦集約化、連續(xù)化開采技術(shù)將轉(zhuǎn)變礦山運(yùn)輸理念，擯棄移動(dòng)式運(yùn)輸工具傳統(tǒng)觀念，發(fā)展露天開采傳輸式物流新觀念，創(chuàng)新露天開采技術(shù)理論，實(shí)踐建立露天采場(chǎng)工作面礦石裝載—破碎—輸送的集中化開采系統(tǒng)。這將是一個(gè)全面提高礦山開采技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保、節(jié)能目標(biāo)的新型露天采礦方法，是未來大型露天礦山技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。其次，裝備水平向大型化、智能化發(fā)展?；仡櫜傻V歷史，露天采礦的發(fā)展主要就是通過采礦設(shè)備的進(jìn)步而實(shí)現(xiàn)的，在過去的20多年里，采礦設(shè)備大型化的趨勢(shì)十分明顯，特別是沒有作業(yè)空間限制的露天礦設(shè)備，工作質(zhì)量達(dá)數(shù)百上千噸乃至數(shù)千噸的設(shè)備種類繁多。采礦裝備水平的快速發(fā)展，極大地改變了采礦方法和工藝，推動(dòng)了采礦技術(shù)的發(fā)展。國外大型露天礦最高年產(chǎn)礦石量已達(dá)到4000萬t～5000萬t，普遍采用10m3以上斗容的電鏟和載重170t以上的卡車，最大電鏟斗容達(dá)到43m3，卡車載重已達(dá)240tt，爆破炮孔直徑目前已普遍向400～440mm發(fā)展，每次爆破規(guī)模保持在60萬t～100萬t；臺(tái)階高度普遍達(dá)到15m以上，個(gè)別達(dá)到20m。而我國最大的露天礦（單一采場(chǎng)）年產(chǎn)僅為800萬t～1200萬t鐵礦石，電鏟斗容多數(shù)為4～10m3，卡車載重大多在25～75t。實(shí)踐證明，應(yīng)用大型裝備實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的礦山生產(chǎn)，必然會(huì)給企業(yè)帶來高的效益。最后，大型極深部露天礦山開采技術(shù)將得到發(fā)展。

三、結(jié)語

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善及國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也越來越大，尤其是近幾年來，國內(nèi)那些開采條件好、礦產(chǎn)質(zhì)量上乘的礦床幾乎都被投入了開采，而那些礦石質(zhì)量低劣、水文條件比較復(fù)雜、主礦體開采后的殘留體（包括民采后空區(qū)間礦體）等難采的礦床的開采也慢慢地引起大家的重視，就目前而言，由于還未找到切實(shí)可行的綜合開采技術(shù)，再加上這類礦山的開采成本比常規(guī)的開采高出許多，并且這些耗費(fèi)大量人力物力財(cái)力所開發(fā)出來的資源使用起來也經(jīng)常無法達(dá)到理想的效果，結(jié)果就導(dǎo)致本來就非常缺少的資源被進(jìn)一步的開采，久而久之，就很容易造成各種事故的經(jīng)常發(fā)生（例如坍塌事故時(shí)有發(fā)生）。對(duì)于完全沒有井采資料的盲空區(qū),宜首先采用多種物探手段進(jìn)行宏觀的綜合分析,確立存在盲空區(qū)的可疑區(qū)域;再通過不同深度和孔網(wǎng)密度的探孔進(jìn)行物探空區(qū)的鉆探確認(rèn),探明盲空區(qū)的具體位置和形狀并合理處置,才能確保采礦施工安全。

[1]平運(yùn)敏.朱家包包鐵礦40%。陡坡鐵路參數(shù)的確定[J].金屬礦山，2015(6)：13.

[2]胡福祥.礦山陡坡鐵路受力分析的有限元方法[J].金屬礦山，2016(4)：14-16.