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中圖分類號(hào):TD 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914x(2014)32-01-01
一、工程概況
敦德鐵礦礦區(qū)位于和靜縣西北40°方向,行政區(qū)劃隸屬和靜縣管轄。敦德鐵礦礦區(qū)由多個(gè)礦體組成,主要為4號(hào)礦體,礦體總體走向均為北東---南西向,礦區(qū)鐵礦體在地表可見露頭三處,分布于礦區(qū)西部及中部,長約53~70m左右,寬8~20m,礦體傾角較陡,屬于急傾斜礦體?,F(xiàn)普查工作主要針對(duì)Fe4號(hào)鐵礦,并施工了深部勘探工程,故本文主要針對(duì)Fe4號(hào)鐵礦進(jìn)行開采方法及設(shè)備選型的研究。
Fe4號(hào)礦體分布于7~10勘探線之間,傾角55°~75°,傾向13~53°之間。Fe4號(hào)礦體最大厚度90m,最小3.3m,平均72.3m。礦體圍巖主要是灰綠色凝灰?guī)r、硅化凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)凝灰?guī)r,礦體與圍巖界線明顯,礦體中常見圍巖夾層。礦石和圍巖硬度較堅(jiān)硬,斷裂構(gòu)造對(duì)礦體和圍巖破壞不大。
二、采礦方法的選擇
2.1、采礦方法選擇的原則
(1)選取的采礦方法必須與礦體的賦存條件相適應(yīng),與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng);
(2)選取的采礦方法的采準(zhǔn)、回采、出礦作業(yè)必須與采礦設(shè)備機(jī)械化、高效化相適應(yīng);
(3)選取的采礦方法必須有利于礦石回收和減少廢石混入;
(4)選取的采礦方法必須結(jié)構(gòu)簡單,采準(zhǔn)工作量小,作業(yè)安全。
2.2、采礦方法的確定
基于上述原則,根據(jù)敦德鐵礦礦體賦存條件及產(chǎn)狀特點(diǎn),可行的采礦方法有無底柱分段崩落法、分段空場法。與無底柱分段崩落法相比,分段空場法采準(zhǔn)工程量大,回采作業(yè)分兩步進(jìn)行,先采礦房,后采礦柱,工序復(fù)雜,其中礦柱礦量占階段礦量30%~40%,回收率低,只有50%~60%,而且礦柱回收在技術(shù)上和操作上難度大。
無底柱分段崩落采礦方法是目前國內(nèi)外大中型坑內(nèi)礦應(yīng)用最廣泛的一種采礦方法,如梅山鐵礦、張家洼鐵礦、鏡鐵山鐵礦、程潮鐵礦、板石溝鐵礦、杏山鐵礦、羅河鐵礦、北銘河鐵礦等都采用這種采礦方法。我國80%的地下礦都采用無底柱分段崩落法。無底柱分段崩落采礦方法具有礦塊結(jié)構(gòu)和回采工藝簡單,作業(yè)安全,可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備機(jī)械化、高效化,確保礦山規(guī)模實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn)是回采進(jìn)路通風(fēng)效果差。
敦德鐵礦井下開采最終推薦采用無底柱分段崩落采礦方法進(jìn)行礦石回采。
2.3、采礦方法的構(gòu)成要素
目前世界坑內(nèi)采礦業(yè)發(fā)展趨勢是設(shè)備大型化、高效化、自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)參數(shù)大型化,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,并進(jìn)行加大分段高度和進(jìn)路間距的生產(chǎn)嘗試,效果明顯。如梅山鐵礦的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)為15m×20m(分段高×進(jìn)路間距),程潮鐵礦為17.5m×15m,杏山鐵礦為15m×20m,眼前山鐵礦為18m×20m,弓長嶺井下鐵礦為15m×20m,鏡鐵山鐵礦為15m×18m。
影響分段高度主要有兩個(gè)方面,一是鑿巖設(shè)備有效鉆進(jìn)深度,二是礦體厚度和傾角。在滿足鑿巖設(shè)備要求的前提下,加大分段高度,可以減少采準(zhǔn)工程量,提高爆破量,充分發(fā)揮采礦設(shè)備效率。
敦德鐵礦3788m以上礦體傾角陡,厚度大,平均達(dá)到72.3m,適于加大分段高度,而引進(jìn)的進(jìn)口鑿巖臺(tái)車,鉆孔深度可達(dá)38m。根據(jù)梅山鐵礦的生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí),加大無底柱分段高度和進(jìn)路間距是有利的,15.5m與10m分段高度相比,可減少采準(zhǔn)工程量35%。
基于上述,根據(jù)敦德鐵礦礦體賦存條件,采用無底柱分段崩落采礦方法。當(dāng)?shù)V體厚度大于20m時(shí),垂直走向布置進(jìn)路,小于20m時(shí)沿走向布置進(jìn)路。進(jìn)路聯(lián)絡(luò)巷距礦體下盤10m左右,溜井距進(jìn)路聯(lián)絡(luò)巷9m左右。
3788m~3912m之間礦體厚度較大,結(jié)合礦體賦存條件,采用垂直礦體走向布置進(jìn)路方式。礦塊構(gòu)成要素為:分段高度15.5m,進(jìn)路間距18m,每5~6條進(jìn)路構(gòu)成一個(gè)礦塊,每個(gè)礦塊布置一條礦石溜井,每兩個(gè)礦塊布置一條巖石溜井,另外,在每個(gè)分段礦體下盤脈外8~10m處布置一條脈外聯(lián)絡(luò)道,把所有進(jìn)路、溜井和天井連接起來,作為出礦、通風(fēng)、設(shè)備的聯(lián)絡(luò)通道,采區(qū)斜坡道亦與每個(gè)分段的脈外聯(lián)絡(luò)道相通。千噸采準(zhǔn)比為3.6m/kt,礦石回收率85%,廢石混入率17%。全礦平均地質(zhì)品位TFe38.50%,Zn平均含量1.21%;圍巖夾石品位:TFe平均品位3.88%,Zn平均含量0.32%;采出礦石品位為TFe:32.61%,Zn:1.06%。
對(duì)敦德鐵礦3788m~3568m水平之間礦體開采,可根據(jù)進(jìn)一步地質(zhì)勘探情況進(jìn)行采礦方法參數(shù)的優(yōu)化,對(duì)新的地質(zhì)情況提出更加合理的礦塊構(gòu)成要素。敦
三、回采工作的選擇
3.1、鑿巖爆破工作
德鐵礦3788m水平以上礦體采用無底柱分段崩落法,礦山一期年生產(chǎn)礦石最大300萬t,二期年生產(chǎn)礦石500萬t。依據(jù)采礦結(jié)構(gòu)參數(shù),回采鑿巖設(shè)備采用阿特拉斯生產(chǎn)Simba1354鑿巖臺(tái)車。該鑿巖臺(tái)車配備COP1838HE鑿巖機(jī),釬頭直徑Φ76mm,鉆孔直徑Φ78mm,鑿巖效率考慮高山礦床開采適當(dāng)降低為4.5萬m/臺(tái).a。
在回采進(jìn)路中炮孔按扇形布置,最小抵抗線1.4~1.6m,孔底距1.5~2.0m,邊孔角50°~60°,炮孔排距1.4~1.6m,每米炮孔崩礦量9t。裝藥爆破采用BQF-100型裝藥器?;夭杀泼刻彀装喟嗄┻M(jìn)行,爆破時(shí)要做好警戒,嚴(yán)格按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行,爆破后要加強(qiáng)工作面的通風(fēng),以保證安全生產(chǎn)。
一期(300萬t/a)設(shè)備:每班所需鑿巖米數(shù):3066.7/9×1.1=374.8m/班;每年所需鑿巖量:374.8m/班×3×300=33.74萬m;所需鑿巖機(jī)數(shù):33.74/4.5=7.49臺(tái),取8臺(tái)。
二期(500萬t/a)設(shè)備:每班所需鑿巖米數(shù):5111.11/9×1.1=624.7m/班;每年所需鑿巖量:624.7m/班×3×300=56.22萬m;所需鑿巖機(jī)數(shù):56.22/4.5=12.5臺(tái),取13臺(tái)。
3.2、出礦工作
為保證一期300萬t/a、二期500萬t/a礦石規(guī)模的實(shí)現(xiàn),本次回采出礦設(shè)備采用LH514E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)(6m3)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)和LH514柴油鏟運(yùn)機(jī),鏟運(yùn)機(jī)臺(tái)年效率取56萬t。LH514柴油鏟運(yùn)機(jī)一方面做為回采設(shè)備使用,另一方面做為電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)牽引設(shè)備使用。
一期需用鏟運(yùn)機(jī)臺(tái)數(shù)計(jì)算:276萬t/a÷56萬t/臺(tái)?a=4.9臺(tái),取5臺(tái)。二期需用鏟運(yùn)機(jī)臺(tái)數(shù)計(jì)算:460萬t/a÷56萬t/臺(tái)?a=8.2臺(tái),取9臺(tái)。
3.3、主要設(shè)備
3788m以上礦體一期設(shè)備主要回采設(shè)備如下:8臺(tái)Simba1354鑿巖臺(tái)車;5臺(tái)LH514E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī);1臺(tái)LH514柴油鏟運(yùn)機(jī);3臺(tái)BQF-100裝藥器,其中1臺(tái)備用;20臺(tái)JK58-1No4.5局扇,其中5臺(tái)備用。
二期設(shè)備主要回采設(shè)備如下:13臺(tái)Simba1354鑿巖臺(tái)車;9臺(tái)LH514E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī);1臺(tái)LH514柴油鏟運(yùn)機(jī);3臺(tái)BQF-100裝藥器;其中1臺(tái)備用;32臺(tái)JK58-1No4.5局扇,其中8臺(tái)備用。
一、現(xiàn)代鐵礦的地下采礦
現(xiàn)代鐵礦的經(jīng)營理念包括: 國內(nèi)國外;地上地下;高技術(shù),高機(jī)械化,高產(chǎn)能;高性能和高可靠性;更多關(guān)注最終產(chǎn)品的成本而不是設(shè)備價(jià)格;自動(dòng)化系統(tǒng)。過程控制,連續(xù)物流;全球范圍內(nèi)與供應(yīng)商建立合作伙伴美系;性能基與價(jià)格構(gòu)成?,F(xiàn)代鐵礦的地下采礦逐漸向高機(jī)械化,高生產(chǎn)力發(fā)展。地下鐵礦的開采方法和技術(shù)要求:適于厚大礦體的大量采礦法;不留礦柱;高生產(chǎn)率;霹復(fù)性作業(yè);機(jī)械化自動(dòng)化。方法:無底柱分段崩蒂法;自然崩落;盤區(qū)崩落。
二、鐵礦井下開采技術(shù)
(一)充填開采技術(shù)。
充填采礦法在有色礦山應(yīng)用得相當(dāng)普遍,如金川鎳礦,凡口鉛鋅礦,銅陵有色金屬公司冬瓜山銅礦和安慶銅礦,大冶有色金屬公司的銅綠山銅鐵礦,山東的大部分金礦如尹格莊金礦、三山島金礦、河?xùn)|金礦等。
充填法開采的特點(diǎn)。1)避免農(nóng)田損壞和地表建筑物的搬遷。采空區(qū)充填后,地表基本不會(huì)出現(xiàn)塌陷。2)減少了尾礦庫的建設(shè)投資和復(fù)墾費(fèi)用。尾礦回填采空區(qū),少排或不排尾礦,尾礦庫容鼉減小甚至可以小建??蓽p少土地使用量。3)礦山環(huán)境得到保護(hù)。地表不會(huì)塌陷,尾礦庫占地或污染大為減少。4)資源得以安全和充分地利用。經(jīng)濟(jì)合理地開發(fā)因大水、地表等條件復(fù)雜難以利用的礦產(chǎn)資源,并能大大降低突水淹井的風(fēng)險(xiǎn),提高開采的安全性。
充填采礦工藝。在充填工藝上,目前傳統(tǒng)的自流輸送仍然占主導(dǎo)地位。膏體泵送工藝也已逐步推廣,如金川的二礦區(qū)、云南的會(huì)澤鉛鋅礦等采用了膏體泵送工藝。立式砂倉放出高濃度砂漿也取得了較大的進(jìn)步,如中國恩菲工程技術(shù)有限公司研發(fā)的立式砂倉放砂工藝使砂倉放砂濃度達(dá)到78%~82%。
充填采礦成本。在充填法礦山,充填采礦的成本主要受水泥耗暈影響較大,在不加水泥或加少量水泥的情況下。其直接成本比無底柱分段崩落法多10元/t左右。在礦石的損失貧化方面,無底柱分段崩落法的貧化率在 15%~25%之間,損失率在 20%~28%之間;而充填法的貧化率均在 5%~12%之間,損失率在 5%~15%之間。在地表處理尾礦的費(fèi)用上,充填法則無明顯的優(yōu)勢,如采用無底柱分段崩落法,則尾礦需全部輸送到尾礦庫,由于輸送距離遠(yuǎn),其輸送費(fèi)用一般高于將其輸送到充填站的費(fèi)用;在尾礦庫占地費(fèi)用上則要比充填法所需費(fèi)用多得多。在排水費(fèi)用上,如采用崩落法,由于地表塌陷,井下的排水設(shè)施需加大,增加了基建投資,同時(shí)也帶來更大的安全風(fēng)險(xiǎn),加大了安全方面的投入。在環(huán)保方面,充填法較好地保護(hù)地表,地表村莊等不需搬遷或較少搬遷,反之如采用崩落法。
(二) 深孔爆破技術(shù)。
中深孔爆破技術(shù)能夠針對(duì)不同生產(chǎn)規(guī)模的礦山地形地貌,同時(shí)能夠與其它開采技術(shù)和鑿巖打孔設(shè)備相結(jié)合,采用多段微差爆破方式進(jìn)行開采。這樣不但提高了礦山開采的安全生產(chǎn)條件,減少了生產(chǎn)事故的發(fā)生,而且改善了作業(yè)條件,加大了開采力度,提高了生產(chǎn)效率,縮短了爆破周期,減少爆破飛石的產(chǎn)生,綜合效益明顯提高。
井下開采中深孔爆破參數(shù):
炮孔直徑和炮孔深度。中深孔爆破炮孔直徑D主要取決于巖石性質(zhì)和鉆機(jī)的類型。工程中深孔鉆機(jī)的直徑通常為80~200mm。通常情況下,當(dāng)鉆機(jī)的型號(hào)確定以后,其孔徑就可以確定了,目前國內(nèi)常用的中深孔孔徑有 45mm、80mm、100mm、150mm 等。然而對(duì)于井下鐵礦開采,炮孔直徑一般選擇的比較小,通常在80~100mm。
最小抵抗線。最小抵抗線W 是影響中深孔爆破效果又一重要參數(shù)。工程實(shí)踐表明,炮孔前排抵抗線過大爆破后整個(gè)炮區(qū)推不出去,后沖現(xiàn)象明顯,拉裂厲害,同時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量的底根,大塊率高,影響下次爆破作業(yè)的進(jìn)度;相反,抵抗線過小,不僅浪費(fèi)炸藥、加大鉆孔作業(yè)時(shí)間,影響了工程的進(jìn)度,同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生飛石危害。
炮孔間距和排距。通常說的炮孔間距a 指相同排的中深孔相鄰兩個(gè)炮孔之間的距離??拙嗫梢园唇?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:即a=mW,式中的m為炮孔的密集系數(shù),一般地它的值都大于 1.0,在較大的孔徑爆破中 m取3~4或者是更大。炮孔排距b是指相鄰兩排炮孔之間的距離。排距的確定方法和確定最小抵抗線的原理相似。
(三)光面爆破技術(shù)。
光面爆破技術(shù)是巷道掘進(jìn)中另外的一種爆破技術(shù)。此方法首先應(yīng)用在瑞典,并廣泛利用在巷道掘進(jìn)中來控制深度。該爆破技術(shù)的顯著特征是確保開挖的作業(yè)面平整光滑,基本上不破壞周圍巖石的穩(wěn)定性。在巷道掘進(jìn)中,光面爆破眼通常是最后才會(huì)起爆,這樣做是能夠使巖石徹底的崩落,最大限度的為巷道的成形提供卸載。在進(jìn)行光面爆破前的預(yù)留巖層可以自由的移動(dòng),這樣就對(duì)周圍巖石的破壞就大大降低了。光面爆破主要是形成巷道的輪廓,因此我們通常也稱其為輪廓爆破或成型爆破。
光面爆破就是在巷道四周巖石上布置炮孔間距比較小且相互平行的炮眼。裝藥時(shí)要嚴(yán)格控制每個(gè)炮孔的藥量,可以選擇不連續(xù)裝藥或者是爆速比較低的炸藥,并與其他炮孔一起起爆,從而在巖石四周形成巷道輪廓,也就是巷道掘進(jìn)中周邊孔的作用。光面爆破的爆破機(jī)理,學(xué)術(shù)界有不同的觀點(diǎn),但是大家都比較贊同沖擊波和爆炸產(chǎn)生氣體共同作用理論。
光面爆破要取得好的爆破效果,需要采取以下措施:采用連續(xù)裝藥,控制藥量;炸藥選用密度比較小或者是爆炸速度比較低;要合理布置周邊孔的數(shù)目,不要太密也不要太稀疏;必須與其它炮孔一起起爆,從而獲得良好的爆破效果。通過光面爆破,使巷道的輪廓線比較清楚,能符合工程的需要,同時(shí)使巷道四周巖石壁比較穩(wěn)固,不會(huì)出現(xiàn)塌方等等。
三、結(jié)論
在我國,無論是已建礦山的露天轉(zhuǎn)地下開采,還是新勘探開發(fā)礦山,開采深度已逐步向下延伸,地下開采、天轉(zhuǎn)地下開采勢在必行。地下開采與露天開采相比有很大的差別,地下開采要比露天開采復(fù)雜得多。只有掌握了各類地下開采的技術(shù)方法,才能保證生產(chǎn)效率的不斷提高。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號(hào):TF521文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一、前言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,鐵礦工業(yè)也得到了很大程度的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,鐵礦開采技術(shù)也得到了進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。在現(xiàn)在的社會(huì)發(fā)展的新形勢下,鐵礦開采技術(shù)也越來越現(xiàn)代化,采礦工藝也越來越具有中國的發(fā)展特色。隨著社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國在資源上也有著越來越高的需求,所以,在新形勢下我們更要注意鐵礦開采技術(shù)的改進(jìn)工作。
二、新形勢下鐵礦開采工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及其背景
1.采礦工藝的方法
開發(fā)鐵礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)、建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心,以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo),研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采礦裝備和工藝,簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布置,生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學(xué)管理等相互配套的成套開采技術(shù),發(fā)展各種礦井條件下的采礦機(jī)械化,進(jìn)步改進(jìn)工藝和裝備,提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍,提高采礦過程中機(jī)械化的程度和水平。
2.新形勢下采礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和背景
鐵礦資源是極其寶貴的不可再生資源,資源的丟失是最大的浪費(fèi)。但是,綜合目前我國的鐵礦情況來看,國有大型鐵礦在生產(chǎn)能力的設(shè)計(jì)和服務(wù)年限的選擇上都有很大不同,與實(shí)際開采過程及開采階段之間存在著很大差異。這種狀況主要是由以下原因造成的,第一,生產(chǎn)規(guī)模在社會(huì)發(fā)展和社會(huì)需求以及資源量不斷變化的過程中也在發(fā)生不斷變化。第二,地質(zhì)條件在開采的過程中也會(huì)發(fā)生變化。第三,采礦工藝的不斷改進(jìn)以及采礦技術(shù)的不斷發(fā)展。第四,鐵礦資源回收率在技術(shù)不斷改進(jìn)的過程中發(fā)生了變化。大多數(shù)鐵礦在經(jīng)過技術(shù)改造、采用先進(jìn)的采礦工藝和采礦技術(shù)后,提高了礦井生產(chǎn)能力,縮短了礦井服務(wù)年限。
三、新形勢下的鐵礦開采中的采礦技術(shù)分析
鐵礦企業(yè)可持續(xù)發(fā)展與科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)是采礦方法與采礦工藝的改善與進(jìn)步。采礦工藝的發(fā)展是鐵礦開采各環(huán)節(jié)發(fā)生變革與發(fā)展的基礎(chǔ)和前提條件??傮w上來講,現(xiàn)代采礦工藝發(fā)展的基本方向和基本理念是高產(chǎn)、高效、高安全性和高可靠性。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代鐵礦企業(yè)科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的途徑是通過采礦技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)的結(jié)合,在強(qiáng)化各種開發(fā)力強(qiáng)、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采礦設(shè)備和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備與技術(shù)基礎(chǔ)上,對(duì)采礦的工藝進(jìn)行不斷地完善和改進(jìn)。發(fā)展現(xiàn)代化的采礦工藝,必須要堅(jiān)持多層次和多樣化的基本方向,建立符合中國國情的具有中國特色的采礦工藝?yán)碚摗?/p>
1.優(yōu)化開采布置
伴隨著科技的不斷進(jìn)步,為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,在鐵礦開采中采用新技術(shù)可以提高生產(chǎn)效率節(jié)省資源,因此鐵礦開采也在不斷的更新和優(yōu)化開采技術(shù),進(jìn)而使得開采水平得到有效提高。通過對(duì)現(xiàn)有的采鐵技術(shù)和開采布置進(jìn)行改進(jìn)和完善,可以提高生產(chǎn)效益,在最大限度上實(shí)現(xiàn)開采效益,要加大對(duì)開采巷道布置、鐵礦的地質(zhì)條件以及技術(shù)評(píng)價(jià)體系的專家系統(tǒng)的研究,這樣才能從根本實(shí)現(xiàn)他們之間最合理優(yōu)化的匹配,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在最大程度上獲得開采效益。可以通過這樣的方法來實(shí)現(xiàn):第一,不斷優(yōu)化開拓部署和巷道布置系統(tǒng),不斷對(duì)采取和工作面的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;第二,對(duì)集中準(zhǔn)備和回采的關(guān)鍵核心技術(shù)加大研究力度,降低巖巷的掘進(jìn)率,盡量增多回采的開采量,進(jìn)而使得毛石的含量在最大程度上減少;第三,盡量對(duì)毛石在井下直接處理,這樣在很大程度上可以降低能耗、減少污染并能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的保護(hù),可以使得生產(chǎn)系統(tǒng)得到優(yōu)化,同時(shí)還為高產(chǎn)高效集中開采提供了保證,因此對(duì)該方面應(yīng)該引起足夠的重視。
2.研發(fā)新設(shè)備
想要使得采礦技術(shù)得到發(fā)展,新型設(shè)備是不可缺少的條件,生產(chǎn)工具作為很重要的生產(chǎn)要素,會(huì)直接影響生產(chǎn)率,如果生產(chǎn)工具得不到保證,就談不上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的最大化,而且還會(huì)造成一些不必要的損失和浪費(fèi)。所以在鐵礦開采中要加強(qiáng)對(duì)這些方面的研究:第一,在深礦井中開采對(duì)熱害進(jìn)行治理的設(shè)備和技術(shù);第二,深礦井監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)以及沖擊地壓防治技術(shù);第三,要研究實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效相配套的設(shè)備和技術(shù);第四,在深礦井開采之后需要采取一定的維護(hù)措施,因此就需要相應(yīng)的維護(hù)設(shè)備。而新型設(shè)備具有更高的安全性和可靠性,而且適用性也比較強(qiáng),盡量采用新型設(shè)備,實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。在國外,鐵礦開采工藝中機(jī)械化程度高,巷道斷面大,巖巷掘進(jìn)普遍采用鑿巖臺(tái)車,鑿巖速度快,安全性高。而我國目前的鐵礦采礦中,機(jī)械化程度相對(duì)較低,巷道斷面小,巖巷掘進(jìn)通常采用手扶風(fēng)動(dòng)氣腿式鑿巖機(jī),工效低,速度慢。機(jī)械化程度上的差異在很大程度上影響了我國鐵礦開采的發(fā)展,這兩者之間的矛盾很難得到解決,所以對(duì)優(yōu)化開采方法,推廣鑿巖機(jī)、噴漿手等大型機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用等問題要加強(qiáng)研究。我國在大型采礦機(jī)械設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)上和國際上的相比依然存在一定的差距,我國大多數(shù)廠家生產(chǎn)的液壓鑿巖機(jī)穩(wěn)定性指標(biāo)均在500m左右(不拆機(jī)檢修),而世界先進(jìn)水平的瑞典產(chǎn)品則規(guī)定為6000 m。國內(nèi)只有中國地質(zhì)大學(xué)生產(chǎn)的DZYG38B型液壓鑿巖機(jī)樣機(jī)的工業(yè)性試驗(yàn)才達(dá)到這一世界水平的指標(biāo)。國內(nèi)液壓鑿巖機(jī)與國際先進(jìn)水平尚存在很大差距,引進(jìn)機(jī)型現(xiàn)在尚未完全國產(chǎn)化,其關(guān)鍵零部件仍依賴進(jìn)口。因此,必須不斷加大設(shè)備的研究力度,提高設(shè)備的先進(jìn)性,增強(qiáng)我國在大型采礦機(jī)械設(shè)備上的國際競爭力。
3.建立“采礦自動(dòng)化“系統(tǒng)
目前,國內(nèi)鐵礦山行業(yè)采礦自動(dòng)化系統(tǒng)的建立已是大勢所趨,礦山通過采礦自動(dòng)化系統(tǒng)的建立得以實(shí)現(xiàn)資源消耗最低、產(chǎn)量最大化、提高工作和生產(chǎn)效率、加強(qiáng)采礦管理等目標(biāo),同時(shí)通過采礦自動(dòng)化系統(tǒng)與選礦自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、管理自動(dòng)化等系統(tǒng)的連接,大力提高礦山企業(yè)的核心競爭力。
4.優(yōu)化巷道布置,減少毛石排放的開采技術(shù)
現(xiàn)有的鐵礦開采方法的布置需要有新的改變,主要是為了實(shí)現(xiàn)采礦效益的最大化,研究開發(fā)鐵礦地質(zhì)條件開采巷道布置及工藝技術(shù)評(píng)價(jià)體系專家系統(tǒng),保證采礦方法、開采布置等互相適應(yīng)。推廣毛石充填、嗣后一次充填等采礦方法,毛石不需要運(yùn)出地面,簡化生產(chǎn)系統(tǒng),同時(shí)實(shí)現(xiàn)采掘與充填同步發(fā)展,這樣就能大大提高生產(chǎn)效率。重點(diǎn)研究高產(chǎn)高效礦井,開拓部署與巷道布置的系統(tǒng)優(yōu)化,減化巷道布置,完善采區(qū)的工作參數(shù),研究集中開拓,挖掘集中準(zhǔn)備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù),降低采掘比;研究毛石在井下直接處理、作為充填材料的技術(shù),這畢竟是一項(xiàng)減少污染的有效措施,還是減化生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵,能提高鐵礦的集中化生產(chǎn)水平,提高開采效益。
四、開采方法上應(yīng)注意的因素
采礦方法的選擇要科學(xué),首先,鐵礦開采過程中,必須堅(jiān)持安全、經(jīng)濟(jì)、回采率高的原則。在采礦方法的選擇上也要嚴(yán)格遵守以上原則,大力提高鐵礦的回采率,根據(jù)不同地質(zhì)條件選擇適合的采礦方法,要因地制宜,減少資源浪費(fèi)和人工浪費(fèi),加強(qiáng)環(huán)保。
五、結(jié)語
目前,在我國的資源供應(yīng)問題上,鐵礦開采有著非常重要的作用。為了滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,在鐵礦資源的開發(fā)上也會(huì)有很大的發(fā)展。因此,我們要采取一些新型的采礦工藝,利用先進(jìn)和科學(xué)的采鐵技術(shù),確保鐵礦開采的安全和高效,并且實(shí)現(xiàn)我國的可持續(xù)發(fā)展的道路。
參考文獻(xiàn):
[1]李富欣 新形勢下鐵礦開采中的采礦技術(shù)分析[J]科技傳播 2011(11)
0 引言
承德某鐵礦原來以開采小礦脈居多,大部分采用平底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法。目前該礦深部探明傾斜厚礦體,采用留礦方式回采厚礦體開采時(shí),出礦能力小,效率低。對(duì)于本礦山賦存于中等穩(wěn)固以上圍巖之中的傾斜厚礦體,常用的采礦方法有分段鑿巖分段出礦和分段鑿巖階段礦房法,上述方法傳統(tǒng)上多采用底部漏斗結(jié)構(gòu)出礦;但隨著近年無軌設(shè)備應(yīng)用的普及,如何改良底部結(jié)構(gòu)以利于鏟運(yùn)機(jī)出礦成為該礦思考的問題。
1 承德某鐵礦采礦方法改良需求的原因
1.1 承德某鐵礦礦體賦存狀態(tài)
承德某鐵礦礦體賦存于太古界雙山子群茨榆山組角閃斜長片麻巖中,礦石主要成分以磁鐵礦、石英為主,含少量長石及角閃石、黑云母、綠泥石等。礦石呈細(xì)-中粒粒狀變晶結(jié)構(gòu),條紋狀或細(xì)條帶狀構(gòu)造。礦石礦物成分主要為磁鐵礦,少量褐鐵礦和假象赤鐵礦;脈石礦物以石英為主,少量的斜長石、綠泥石、角閃石、黑云母等。礦區(qū)內(nèi)磁鐵石英巖礦體圍巖均為角閃斜長片麻巖。礦體與圍巖界限清晰,開采時(shí)易于分離。礦體產(chǎn)狀:傾向NW,傾角80°~84°,厚度10m~25m。
1.2 采礦方法現(xiàn)狀
由于礦山淺部以小礦脈開采居多,以前采用平底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法。多年來,技術(shù)人員接觸的也是這種方法。留礦法要求必須留礦石于礦房內(nèi),以供作業(yè)人員鑿巖爆破,一般采用淺孔落礦。留礦法礦塊有效出礦時(shí)間受到限制。很明顯在厚礦體開采時(shí),這種方法的鑿巖和出礦效率低下,出礦能力小。目前,礦山考慮賦存礦體的優(yōu)越條件,力求擴(kuò)大生產(chǎn)能力,但擴(kuò)能的主要問題是如何讓工人和技術(shù)人員從傳統(tǒng)的淺孔留礦工藝轉(zhuǎn)化為分段鑿巖階段礦房法工藝。礦山從提高出礦的效率出發(fā),研究將淺孔改為中深孔,同時(shí)保留以往的平底出礦方式。
根據(jù)礦山實(shí)際情況和礦體賦存特征,本次向礦方推薦采用分段鑿巖階段礦房法,將該方法的底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良,以適應(yīng)無軌設(shè)備的應(yīng)用。
2 分段鑿巖階段礦房法
2.1 傳統(tǒng)典型的采礦方式
分段鑿巖階段礦房法是將礦塊劃分成礦房和礦柱。本方法適用于礦石和圍巖均穩(wěn)固的急傾斜厚礦體,礦體的幾何形狀較規(guī)整,以防引起很大的礦石損失和貧化。目前階段高度多為50~60m,沿走向布置為20~50m,寬為礦體的水平厚度;垂直走向布置的礦房寬度為10~25m,長度為礦體的厚度,間柱寬度10~15m,頂柱厚度為6~8m。底柱高度:當(dāng)用漏斗直接出礦時(shí),一般為5~8m;用電耙漏斗結(jié)構(gòu)出礦時(shí),為8~13m。
2.2 平底結(jié)構(gòu)的采礦方式
本次研究方案是在傳統(tǒng)礦塊結(jié)構(gòu)布置上,對(duì)底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行變更和改進(jìn),其目的是適應(yīng)于鏟運(yùn)機(jī)出礦。將傳統(tǒng)的底部漏斗結(jié)構(gòu)改成平底結(jié)構(gòu);礦塊底部不形成漏斗而形成平底塹溝,鏟運(yùn)機(jī)可直接出礦。
2.2.1 礦塊布置
傾斜中厚礦體(4~10m)開采時(shí),礦塊沿走向布置;厚礦體(10~25m)開采時(shí),礦塊垂直走向布置。
2.2.2 構(gòu)成要素
階段礦房法的礦塊結(jié)構(gòu)要素取決于礦巖的穩(wěn)固性,地壓大小和使用設(shè)備性能。階段高度為45m,沿走向布置長為50m,寬為礦體的水平厚度,間柱寬度8m,頂柱厚度為5m。
2.2.3 采準(zhǔn)切割
(1)采切布置方式(圖1 礦房沿走向布置的分段鑿巖階段礦房法)。
礦塊為垂直深孔落礦方式,階段運(yùn)輸巷布置于脈外,靠近礦體下盤掘進(jìn)運(yùn)輸平巷,每隔一定間距布置裝礦進(jìn)路,位于礦體中央位置每隔一定垂直距離布置分段鑿巖巷道。同時(shí),底部掘進(jìn)切割巷道,以便形成“V”型受礦塹溝;礦房中央布置切割天井,以形成切割槽。
(2)采準(zhǔn)工作。采準(zhǔn)工作主要包括下盤運(yùn)輸平巷、裝礦進(jìn)路、分段鑿巖巷道、人行通風(fēng)天井。
1)下盤運(yùn)輸平巷。下盤運(yùn)輸平巷是無軌鏟運(yùn)機(jī)出礦的主要通道,根據(jù)2m3型號(hào)鏟運(yùn)機(jī)的基本外形尺寸,設(shè)計(jì)此平巷的斷面3.5×3.2m;同時(shí),為保證鏟運(yùn)機(jī)有充足的裝礦空間,該平巷距礦體下邊界保持8m的距離。
2)裝礦進(jìn)路。裝礦進(jìn)路與下盤運(yùn)輸平巷斜交,交角50~55°,進(jìn)路間距10~12m,曲率半徑6~8m左右。
3)分段鑿巖巷道。分段鑿巖巷道布置在各分段水平的礦體中央位置,斷面尺寸2.8m×2.8m。
4)人行通風(fēng)天井。人行通風(fēng)天井沿礦體傾向布置在礦房兩側(cè)的間柱內(nèi),連通中段的回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道及回風(fēng)主巷,供人員設(shè)備通行,構(gòu)成完整的回風(fēng)系統(tǒng),斷面尺寸2.0m×2.0m。
(3)切割工作。礦塊沿走向布置時(shí),切割工程包括切割槽及“V”型受礦塹溝的形成。先在礦房中央位置掘進(jìn)切割天井,在每個(gè)分段水平掘進(jìn)切槽平巷,于切割天井下側(cè)先開切槽平巷,由切槽平巷圍繞切割天井開環(huán)形進(jìn)路。
礦塊垂直走向布置時(shí),采切方式類似,切割天井位于礦體上盤邊界。由于礦體太寬,底部無法形成塹溝而形成平底結(jié)構(gòu)。
2.2.4 回采
(1)回采順序。階段礦房法是逐個(gè)階段下向回采,沿走向均衡推進(jìn)。先采礦房,后采礦柱。
(2)深孔鑿巖與爆破。國內(nèi)大多使用YGZ90型鑿巖設(shè)備,鉆孔110~130mm,使用中深孔爆破。
(3)通風(fēng)。礦房回采時(shí),應(yīng)保證分段鑿巖巷道與裝礦橫巷內(nèi)風(fēng)流暢通。新鮮風(fēng)流由中段運(yùn)輸巷道、裝礦進(jìn)路及礦房一側(cè)的人行通風(fēng)天井進(jìn)入空區(qū)及分段鑿巖巷道內(nèi),清洗采場后,污風(fēng)經(jīng)礦房另一側(cè)的人行通風(fēng)天井到達(dá)中段回風(fēng)巷。每次爆破后至少通風(fēng)40min后,人員方可進(jìn)行作業(yè)。
(4)出礦。崩落的礦石借助自重落入采場底部“V”型受礦塹溝,鏟運(yùn)機(jī)在裝礦進(jìn)路內(nèi)出礦。
2.3 采礦方法的安全技術(shù)對(duì)策措施
礦體開采厚度8m、礦塊垂直走向布置時(shí)(圖2 礦房垂直走向布置的分段鑿巖階段礦房法),底部形成平底結(jié)構(gòu),礦房劃分3個(gè)10m高小分段崩礦,下部分段可適當(dāng)滯后上部分段,以掩護(hù)鏟運(yùn)機(jī)裝礦。當(dāng)回采寬度>5m后,崩落礦石上方空區(qū)大,將部分礦石暫留在底部以形成至少5m的墊層, 鏟運(yùn)機(jī)在下部分段和墊層的掩護(hù)下作業(yè)。當(dāng)下部分段退采完畢時(shí),礦石放空約1/2,此后需暫留礦石在空場內(nèi),鏟運(yùn)機(jī)在下盤進(jìn)路于礦房交界處鏟運(yùn)礦石。
在礦石回采后期,由于工人和司機(jī)不能暴露于空場下作業(yè),為可保證駕駛員的安全和礦石的回收率,暫留礦房底部的礦石需要借助遙控鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采場作業(yè)。目前,國內(nèi)不少礦山已經(jīng)成功應(yīng)用遙控鏟運(yùn)機(jī)在空場下作業(yè),礦山可參考豐山銅礦和板廟子金英金礦的遙控鏟運(yùn)機(jī)采購和應(yīng)用情況。
3 結(jié)論
本次采礦方法的改進(jìn)工藝位于底部結(jié)構(gòu),改進(jìn)方式是依據(jù)以往礦山技術(shù)人員接觸的平底留礦方式和鏟運(yùn)機(jī)出礦的技術(shù)水平,對(duì)爆破方式進(jìn)行改進(jìn),將爆破方式由淺孔改為中深孔。故,改良后的分段鑿巖階段礦房法為中深孔落礦和平底結(jié)構(gòu)出礦,企業(yè)只需新購置YGZ90型鑿巖機(jī)和遙控鏟運(yùn)機(jī),采用改良后的方法可提高鑿巖和出礦的效率,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,也為礦山今后擴(kuò)大生產(chǎn)能力提供支撐。
參考文獻(xiàn):
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中圖分類號(hào): TD43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1.工程概述
1.1概況
河南省盧氏縣北方礦業(yè)有限公司清南鐵礦是一個(gè)年采選60萬噸的中小型礦山,自1980年建成投產(chǎn)至今已有34年歷史,采礦方法主要為淺孔留礦法,一期工程850m至635m高度5個(gè)中段已經(jīng)采空,目前進(jìn)入二期工程,設(shè)計(jì)高度為588m至388m中段,礦山開拓方式為礦體兩翼布置717主斜井和719盲豎井。
1.2 礦體特征
清南鐵礦床是酸性巖漿巖與碳酸鹽巖接觸形成的多種金屬礦床,以鐵為主,次為共生硫鐵礦體,賦存在接觸帶內(nèi)。據(jù)礦體在巖體的位置分為北礦帶、南礦帶和西礦帶,還有斑巖銅礦帶。
產(chǎn)于接觸帶上的礦體,嚴(yán)格受接觸帶的構(gòu)造形態(tài)和產(chǎn)狀控制。南、北、西三面圍繞斑巖體分布,沿走向和傾向均呈舒緩波狀。+600標(biāo)高之上傾向巖體中心,傾角70~80°。+600標(biāo)高之下近于直立,總體形態(tài)呈一喇叭狀。
由于后期斷層破壞,上述三個(gè)礦帶并不連續(xù)。南礦帶最長達(dá)1250m,北礦帶居次,西礦帶最短僅600余m,傾向沿深略小于走向,一般700~800m。
礦體在各礦帶之中呈似層狀或大的連續(xù)透鏡體,一般由一個(gè)主礦體和1~2個(gè)次礦體組成。主礦體長620~930m,次礦體長200~300m,二者之間稍有間斷,局部尚有重疊。
礦體總體走向290°~110°,傾向20°,傾角60~90°,根據(jù)礦體空間產(chǎn)出位置,共圈出7個(gè)鐵礦體,其中,Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅶ號(hào)礦體均為褐鐵礦體,主要分布在650m以上,Ⅱ號(hào)、Ⅵ號(hào)礦體為磁鐵礦體,主要分布 650m~200m標(biāo)高范圍內(nèi)。
礦體基本特征一覽表 表一
礦體編號(hào) 礦石類型 礦體形態(tài) 延伸長度(m) 延伸寬度(m) 礦體
結(jié)構(gòu) 賦存標(biāo)高(m) 礦體厚度(m) 平均品位(%)
Ⅰ 褐鐵礦石 不規(guī)則透鏡狀 180 0~180 1~2層 810~600 1.80~12.77 41.20
Ⅱ 磁鐵礦石 透鏡狀 100 120~250 單層 690~555 3.85 27.90
Ⅲ 褐鐵礦石 似層狀 140 0~160 1~2層 820~640 1.23~6.10 38.69
Ⅳ 透鏡狀 70 0~80 單層 710~580 3.20~9.35 33.94
Ⅴ 似層狀 100 0~250 1~2層 800~530 1.88~11.53 31.48
Ⅵ 磁鐵礦石 似層狀 480 120~500 多層 700~200 1.40~11.62 38.99
Ⅶ 褐鐵礦石 似層狀 400 20~420 多層 842~400 1.21~12.98 37.74
1.3礦床開采技術(shù)條件
水文地質(zhì)條件,本區(qū)屬侵蝕地形,礦區(qū)四周高,中間低,相對(duì)高差200~400m,坡度大,極利于大氣降水排泄,區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件屬簡單類型。但隨著采礦逐步加深,低于地表水位線時(shí)坑道排水量有所增大;工程地質(zhì),礦帶的圍巖不同,頂板為鉀長花崗斑巖,底板為白云巖,在+400~+700標(biāo)高的52線與1~3線間,有兩條頂板破碎帶,厚2.7~7.0m,呈斜列式排列,工程地質(zhì)條件較差,白云巖在礦層底板,在接觸帶附近巖石受構(gòu)造影響,較破碎,抗壓強(qiáng)度443 ~703kg/cm2,局部地段礦層底板為花崗斑巖,淺部不穩(wěn)定;環(huán)境地質(zhì),區(qū)內(nèi)多年來未發(fā)生過明顯的有感地震,礦區(qū)所在地區(qū)為地震烈度VI度區(qū)。
2、目前采礦方法存在的主要問題
隨著采礦深度的下降,礦床地質(zhì)極其復(fù)雜,礦體不規(guī)則、連續(xù)性差,出現(xiàn)分支復(fù)合現(xiàn)象較多,工程布置難度大,安全系數(shù)降低,且淺孔留礦法的底柱、間柱、頂柱(簡稱“三柱”)留取后,因圍巖破碎,后期幾乎無法回收“三柱”,回采率僅僅達(dá)到67%,造成巨大浪費(fèi),縮短了礦山服務(wù)年限。
3、采礦方法選擇
礦山二期工程設(shè)計(jì)服務(wù)年限17年,二期工程控制的礦體仍然是復(fù)雜多變,急傾斜、薄礦體,礦巖接觸帶不穩(wěn)固。經(jīng)2012年補(bǔ)充深部勘探至—800米,深部尚有較大遠(yuǎn)景儲(chǔ)量。
針對(duì)清南礦的礦巖條件,因礦體形態(tài)不規(guī)整,且規(guī)模較小,不適宜崩落法采礦,且崩落法貧化損失較高,充填采礦法適合本礦山,其貧化損失指標(biāo)低,但采礦成本較高,對(duì)于深部平均工業(yè)品位在25%的清南鐵礦,應(yīng)用充填法采礦顯然經(jīng)濟(jì)上不合理。
類比國內(nèi)外同類礦山,經(jīng)過充分論證,繼續(xù)選擇淺孔留礦法,同時(shí)調(diào)整淺孔留礦法工程布置方式,在礦體下盤布置出礦進(jìn)路,每8米布置一條,當(dāng)?shù)V體厚度大于15米時(shí),在礦塊上、下盤同時(shí)布置出礦進(jìn)路,采場底部不留底柱,采場兩端人行井布置礦體下盤脈外,間柱變更為連續(xù)性點(diǎn)柱(礦柱)留設(shè),點(diǎn)柱間隔5m,規(guī)格4×4㎡。
3.1回采順序
中段回采順序自上而下,即588m到388米,采場內(nèi)回采自下而上,保持階梯狀后退回采,或保持拱形狀從中間向兩端回采,局部礦體出現(xiàn)厚大時(shí),垂直礦體走向留臺(tái)階式回采。
3.2礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)
礦塊沿走向布置,中段高度50m,礦塊長度40—50m,礦塊寬度為礦體厚度,礦塊沿脈巷作為回采切割巷,巷道斷面為2.5×2.6㎡,因?yàn)榈V床地質(zhì)復(fù)雜,礦塊長度不宜過長,每個(gè)采場下盤布置4—6條出礦進(jìn)路,長度5.5—7m之間。人行通風(fēng)天井布置采場兩端下盤脈外,天井內(nèi)每6m布置一條垂直于礦體走向的聯(lián)絡(luò)道,天井與聯(lián)絡(luò)道銜接處施工轉(zhuǎn)身平臺(tái),聯(lián)道與采場成丁字形連接。
3.3鑿巖爆破
在進(jìn)路與沿脈切割巷交匯處,用YT28鉆直接上挑鑿巖,孔徑40mm,垂直或平巷布孔,孔間距0.5-0.8m,孔深1.8—2.2m,導(dǎo)爆管雷管(秒管)起化炸藥爆破,當(dāng)布孔較多時(shí),用微差爆破,大塊率控制在5%以內(nèi)。
3.4出礦
用Z30裝巖機(jī)在進(jìn)路眉線口裝礦車,牽引車將裝好的礦車運(yùn)至井底車場,提升出井,采場回采結(jié)束,各條進(jìn)路眉線口要均衡、大規(guī)模連續(xù)放礦,防止圍巖冒落貧化加劇,出礦至截止品位,放礦結(jié)束。
3.5采場通風(fēng)
新鮮風(fēng)流由717地面斜井口進(jìn)入中段石門,通過運(yùn)輸平巷進(jìn)入出礦進(jìn)路,再進(jìn)入采場,通過人行通風(fēng)天井,將污風(fēng)排至上中段通風(fēng)井,最后由744主風(fēng)機(jī)抽出地表,各裝礦進(jìn)路無粉塵和炮煙現(xiàn)象,通風(fēng)效果良好。
3.6主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 表二
采場生產(chǎn)能力(t/d) 采礦工效(t/班) 回采率(%) 采礦損失率(%) 礦石貧化率(%) 炸藥消耗(kg/t) 采切比(m/kt)
100-150 80-100 88.5 8-15 9-11 0.4 10-15
4、結(jié)論
4.1將傳統(tǒng)淺孔留礦法變更為進(jìn)路式無底部結(jié)構(gòu)淺孔留礦法,達(dá)到減少礦柱壓礦的損失,回采率提高21.5%,延長了礦山服務(wù)年限,經(jīng)濟(jì)意義顯著。
4.2采場不設(shè)底柱,不存在卡漏斗現(xiàn)象,也不出現(xiàn)高懸空現(xiàn)象,減少了二次解炮過程,大大提高了出礦人員的安全系數(shù)。
4.3出礦效率提高,后期放礦速度加快,大幅度提高采場出礦能力。
4.4該采礦方法的應(yīng)用,中段工程密度增加,采準(zhǔn)工程量有所上升,但是利遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于弊,在同類礦山具有推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn):
一、充填采礦法應(yīng)用現(xiàn)狀
筆者是一名安全評(píng)價(jià)工作者,主要從事非煤礦山的安全評(píng)價(jià)工作,因此,從評(píng)價(jià)角度分析一下充填采礦法在非煤礦山中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景。
我國礦山充填采礦有著悠久的歷史,僅以1949年以來半個(gè)世紀(jì)的充填采礦技術(shù)的發(fā)展情況就可以說明這一點(diǎn),但我國2000年前應(yīng)用充填采礦方法的礦山主要為大型礦山,受資源條件限制,大型的、便于開采的礦物資源開采的程度較大,因此,余下不少開采技術(shù)條件較差、開采成本高的礦產(chǎn)資源未開采,為多大水礦山。我國金屬礦山大水礦床的地下開采現(xiàn)狀見表1。
從上表中可知,我國部分大水礦床多采用充填采礦法進(jìn)行開采礦床,以保證地下開采安全,而使用崩落及空場法的安全性較差,必須采取充填法回采礦石,才能確保安全。
近些年,由于礦產(chǎn)品價(jià)格節(jié)節(jié)高升,加之國家政策調(diào)整,許多小型礦山進(jìn)行資源整合,并由有實(shí)力的企業(yè)進(jìn)行開采,因此,開采成本相對(duì)較高的充填采礦法也逐漸多了起來。目前,筆者接觸的應(yīng)用充填法開采的礦床主要為地表有湖泊、江河、常年性河流(無法改道)、村莊、公路、風(fēng)景區(qū)等需要保護(hù)對(duì)象以及深井礦山(礦山地壓突出)。目前,采用充填采礦法進(jìn)行回采的礦種由原來的金礦、鉬礦擴(kuò)展到目前的銅礦、鐵礦、銅鋅礦等。
雖然充填采礦法在常規(guī)條件下存在工藝復(fù)雜、效率較低和成本偏高等缺點(diǎn),但是,如果因地制宜,方案選擇合理,實(shí)際應(yīng)用得當(dāng),科學(xué)管理水平較高,人員素質(zhì)較好,尤其是目前我國實(shí)行“安全生產(chǎn),預(yù)防為主,綜合治理”的安全生產(chǎn)方針的條件下,充填采礦法也將得到廣泛應(yīng)用。
充填材料分為干式、水砂及膠結(jié)充填材料三種。目前,應(yīng)用最多的充填方法為全尾砂膠結(jié)充填,該方法不僅成本低,充填料來源可靠,且充填工藝成熟,為近些年來非煤礦山首選的充填采礦法。筆者接觸的近年來采用充填法的礦山有遼寧金鳳黃金礦業(yè)公司、丹東萬寶源鉬礦、山西峨口鐵礦、營口五礦(鐵礦)、西鞍山鐵礦、思山嶺鐵礦等,大多數(shù)為全尾砂膠結(jié)充填,在地表設(shè)充填站,充填料來源為選礦廠產(chǎn)出的尾砂,經(jīng)與水泥配比后,輸入井下進(jìn)行充填。
影響充填效果的主要因素之一就是充填體強(qiáng)度,目前,在我國實(shí)際生產(chǎn)礦山中,用灰量較高,灰砂比多為 1:8~1:10。在國外可見水泥含量低的尾砂膠結(jié)充填,灰砂比達(dá)1:20~1:30。充填體強(qiáng)度與水泥、砂和水的配比以及養(yǎng)護(hù)時(shí)間密切相關(guān)。膠結(jié)充填的濃度對(duì)充填體積強(qiáng)度影響較大,濃度較低時(shí),產(chǎn)生嚴(yán)重水泥離析,使充分填體強(qiáng)度大為下降。充填濃度超過68~70%時(shí),水泥離析基本消失。而筆者接觸的礦山采用充填法明的充填料濃度在65%以上,多數(shù)采用是70%,充填工藝的成熟技術(shù)使高濃度的充填料成本大大降低,同時(shí)也保證了充填效果。
采場澆底、接頂,其充填砂漿灰砂比為1:4,充填體強(qiáng)度可達(dá)到3~4MPa;若回采的礦房,其充填砂漿灰砂比為1:10,充填體強(qiáng)度可達(dá)到2MPa;若回采的礦柱,其充填砂漿灰砂比為1:40,充填體強(qiáng)度可達(dá)到1MPa左右。
此外,充填體接頂問題也是充填效果的主要因素,目前,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,采用二次或多次接頂,以保證充填效果。
充填倍線是明確充填系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)合理的主要因素,充填倍線N<5~8,尾礦及細(xì)砂膠結(jié)充填自流輸送,能夠保證高濃度充填料自流要求,目前,大多數(shù)礦山的充填倍線能夠保證在5~8之間,但一些大型礦山,由于其開采系統(tǒng)復(fù)雜,造成其最大充填倍線大于10以上,必須設(shè)置加壓泵進(jìn)行增壓,增加了充填的成本。因此,對(duì)于大型的復(fù)雜礦山,應(yīng)合理的設(shè)計(jì)充填工藝,確定最合理的充填倍線。
在礦山生產(chǎn)中,充填管道的選擇依賴于礦山采用的充填材料、管路的壓力、料漿對(duì)管道的磨損情況、充填能力、系統(tǒng)服務(wù)年限等因素,同時(shí)管道的額定強(qiáng)度必須在系統(tǒng)提供的最大靜壓頭之內(nèi)。目前礦山充填管選礦用樹脂管聚氯乙稀管和普通無縫鋼管兩類,以達(dá)到節(jié)省礦山的基建費(fèi)用、延長系統(tǒng)使用壽命的目的。
二、充填采礦法的發(fā)展前景
【分類號(hào)】:TF762.3
1引言
我國大中型金屬礦山大多建于上世紀(jì)50~60年代。經(jīng)過幾十年的開采,目前,80%的鐵礦將進(jìn)入中晚期開采階段,面臨閉坑壓力問題。針對(duì)礦山發(fā)展?fàn)顩r,如何充分利用礦山現(xiàn)有的露天生產(chǎn)系統(tǒng)和設(shè)備在露天轉(zhuǎn)地下開采工作完成之前最大限度地回收掛幫礦資源,具有經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,且掛幫礦體不回收將造成礦產(chǎn)資源的損失。因此掛幫礦體回采是采礦業(yè)必須正視解決的問題。
2掛幫礦介紹
2.1掛幫礦體的特征
掛幫礦體是指露天底以上,露天境界內(nèi)開采礦體在境界外延伸的部分礦體。露天開采的礦山一般均存在掛幫礦體,根據(jù)其賦存部位分為端部和上、下盤掛幫礦體3種。根據(jù)國內(nèi)露天轉(zhuǎn)井下開采礦山的設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)實(shí)踐,掛幫礦體具有如下特征:
①掛幫礦體的多樣性。由于礦體賦存條件和露天開采境界的不同,使掛幫礦體具有多樣性,有的只有端部掛幫礦體,如新疆八一鋼鐵集團(tuán)的蒙庫和山西香玉鐵礦等;海南鐵礦只有上盤掛幫礦體;鞍鋼眼前山鐵礦露天采場兩端和上、下盤均有掛幫礦體。
②掛幫礦體礦量不等。不同露天開采的礦山掛幫礦量的多少是不同的:蒙庫鐵礦2355萬t、眼前山鐵礦達(dá)6332萬t、首鋼杏山鐵礦則只有400萬t左右。
③掛幫礦體開采過渡期的差異。掛幫礦體的開采時(shí)間,受其賦存狀況、開采方案、采礦方法及開采規(guī)模所決定,一般3~5年,多則8~10年。通鋼上青鐵礦為4年、眼前山鐵礦則為8年。
④掛幫礦體分層礦量的遞增性。露天境界外的掛幫礦體分層礦量一般是從上向下逐段遞增,因?yàn)閽鞄偷V體呈階梯形,從上向下各開采分層的礦體長度是逐漸加大,礦量隨之遞增,致使各分層的生產(chǎn)能力也在遞增。
2.2掛幫礦主要采礦方法介紹
選擇適合掛幫礦體賦存和開采技術(shù)條件的開采方法,必須考慮:1)采礦強(qiáng)度高,以確保掛幫礦體開采年下降速度;2)選取的采礦方法要適應(yīng)采礦設(shè)備機(jī)械化和高效化的要求,確保掛幫礦體開采規(guī)模的實(shí)現(xiàn);3)選擇的采礦方法要利于提前采準(zhǔn)、出礦;4)作業(yè)安全。
掛幫礦開采方法根據(jù)礦體賦存條件和與其他工程的結(jié)合程度等因素的不同,主要分為3類:
①外擴(kuò)境界露天開采:外擴(kuò)境界露天開采是根據(jù)境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的原則,圈定邊幫外擴(kuò)境界后在現(xiàn)有開采系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)幫開采設(shè)計(jì),以采出外擴(kuò)境界內(nèi)的掛幫礦。如國內(nèi)的馬鋼凹山采場、齊大山鐵礦等,國外的烏克蘭的克里沃洛格礦、加拿大艾蘭銅礦、美國卡斯?fàn)柹浇鸬V均采用這種開采方法。外擴(kuò)境界露天開采方法具有露天開采的優(yōu)點(diǎn),生產(chǎn)連續(xù)性好,可充分利用原露天采場生產(chǎn)設(shè)備及運(yùn)輸系統(tǒng),一般不影響露天采場正常生產(chǎn),可充分回收掛幫礦,并且周期短、費(fèi)用低,經(jīng)濟(jì)效益較好。但由于此法是在永久邊坡上進(jìn)行的,在開采過程中需注意邊坡穩(wěn)定和開采安全的問題。
②地下開采: 掛幫礦地下開采是完全采用井下開采的方式對(duì)掛幫礦進(jìn)行開采和運(yùn)出,通常適用于開采緩傾角、向露采邊坡內(nèi)延伸較大的掛幫礦,或者掛幫礦體鄰近處有可利用的地下開采系統(tǒng)。如國內(nèi)的大冶鐵礦的鐵門坎礦體,國外的烏克蘭奧爾忠尼礦掛幫礦均采用這種開采方式。地下開采方法將掛幫礦視為深埋地下的礦石,在采出其他地下礦石的過程中順便將其采出,既減少了井巷開拓量,又可避免露天開采的諸多問題,是一種安全易行的方法。但對(duì)臨近邊坡部分的掛幫礦,在開采中要特別注意安全。地下開采一般相對(duì)周期較長且費(fèi)用較高。
③露天和地下聯(lián)合開采:露天和地下聯(lián)合開采是利用露天或地下已形成的工程系統(tǒng),采用地下系統(tǒng)對(duì)掛幫礦進(jìn)行開采,露天系統(tǒng)運(yùn)出的開采方式;或運(yùn)用露天開采將掛幫礦采出,用地下運(yùn)輸系統(tǒng)將礦石運(yùn)出。馬鋼南山礦業(yè)公司凹山采場北幫回采露天境界外的掛幫礦就是采用地下采出露天運(yùn)出的聯(lián)合開采方法。露天和地下聯(lián)合開采綜合了前2種開采方法的優(yōu)點(diǎn),充分利用現(xiàn)有露天工程,發(fā)揮了地采的優(yōu)點(diǎn),避免了外擴(kuò)境界露天開采的邊坡穩(wěn)定和開采安全問題,但因?yàn)樗枰_拓地下巷道,初期基建時(shí)間長,投資大,經(jīng)濟(jì)效益較差,并且巷道開挖會(huì)引起應(yīng)力的重新分布,安全問題須特別注意。
3我國礦山掛幫礦開采現(xiàn)狀
中國露天開采的鐵礦石產(chǎn)量占國內(nèi)總量的87%~90%。但露天礦隨著開采深度的增加,剝采比超過經(jīng)濟(jì)極限值,經(jīng)濟(jì)效益明顯下降。由露天開采轉(zhuǎn)入地下開采的礦山將越來越多,如:南京鳳凰山鐵礦、江蘇冶山鐵礦、銅官山銅礦、湖北余華寺鐵礦、大廣山鐵礦、萊蕪礦山公司趙莊礦區(qū)等。總結(jié)和進(jìn)一步研究、解決露天轉(zhuǎn)地下開采的規(guī)律和存在的問題,是采礦業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。我國在這方面起步較晚,技術(shù)還不是很成熟,在由露天礦向地下開采過渡中要解決一系列復(fù)雜的問題如:合露天坑盆底的頂柱與緩沖墊層問題;選擇理地確定露天開采極限深度;露天轉(zhuǎn)入地下開采期間的產(chǎn)量銜接;最優(yōu)的開拓系統(tǒng)與地下采礦方法;露天邊坡管理與殘柱回采;坑內(nèi)通風(fēng)與防排水;露天生產(chǎn)與地下開采同時(shí)作業(yè)的安全問題等。
4掛幫礦開采中需要考慮的問題
(1)邊坡的穩(wěn)定性
邊坡掛幫礦采動(dòng)后,按照區(qū)域的不同邊坡有可能出現(xiàn)兩種情況;一種是礦石強(qiáng)度較好,邊坡沒有變化。另一種是礦體內(nèi)部如果存在節(jié)理裂隙發(fā)育、斷層等結(jié)構(gòu),隨著下部礦體的開采導(dǎo)致邊坡失穩(wěn),可能造成滑坡。
(2)礦體賦存條件復(fù)雜
礦體的賦存條件比較復(fù)雜,受采礦工藝、施工人員的素質(zhì)等因素的制約,使采礦技術(shù)工作難度增加,造成開采工藝的復(fù)雜化。
(3)圍巖的穩(wěn)定性
在掘進(jìn)、回采過程中,要考慮圍巖的穩(wěn)定性,防止發(fā)生冒頂、片幫以及頂板垮冒。對(duì)不穩(wěn)定區(qū)域采取支護(hù)措施,避免意外事故的發(fā)生。
(4)合理地確定露天開采極限深度
由于地下開采資金投入較大,而露天開采的后期礦量減少,剝巖量較大,需找到兩者平衡點(diǎn),來確定合理的露天開采深度。
(5)露天生產(chǎn)與地下開采同時(shí)作業(yè)的安全問題
若地下、露天同時(shí)開采,要考慮露天開采的爆破會(huì)對(duì)地下的頂板、圍巖等產(chǎn)生安全影響。特別要避開地下的采空區(qū),避免發(fā)生塌陷事故。
5采取的安全措施
(1)沿脈運(yùn)輸巷道布置在穩(wěn)定區(qū)。受露天開采穿孔爆破的影響,露天坑邊坡礦巖存在不同程度的裂隙、碎裂,并隨著縱深減小。因此,將沿脈運(yùn)輸巷道布置在穩(wěn)定區(qū)中,使巷道的安全系數(shù)增加。
(2)減小巷道斷面。在滿足人員、設(shè)備的進(jìn)出及采礦工藝要求的前提下,巷道斷面按最小設(shè)計(jì),提高巷道的穩(wěn)定性。
(3)加強(qiáng)邊坡監(jiān)測。建立邊坡觀測系統(tǒng),對(duì)邊坡進(jìn)行觀測,對(duì)指導(dǎo)坑內(nèi)開采,指導(dǎo)安全生產(chǎn)都有好處。
(4)增加支護(hù)等級(jí)。對(duì)圍巖不穩(wěn)定巷道,采用錨噴支護(hù)等對(duì)巷道進(jìn)行維護(hù),能有效防止頂板浮石冒落及片幫危害。
(5)縮短服務(wù)年限。通過加強(qiáng)計(jì)劃管理,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)采,縮短礦山服務(wù)年限,使礦井、巷道、采空區(qū)、圍巖等保持相對(duì)穩(wěn)定,保證施工環(huán)境安全。
6結(jié)論
我國很多大中型金屬礦山經(jīng)過幾十年開采,將進(jìn)入中晚期開采階段,面臨閉坑壓力問題。針對(duì)這些礦山發(fā)展現(xiàn)狀,最大限度地回收掛幫礦資源,對(duì)延長礦山服務(wù)年限、緩解礦山短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)產(chǎn)及安排閑置職工的壓力等,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如何在邊坡上對(duì)掛幫礦進(jìn)行合理的開采成為掛幫礦回收開采亟待解決的問題。
參考文獻(xiàn):
[1] 徐長佑著.露天轉(zhuǎn)地下開采.武漢:武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1990:2~6.
由于礦山中含有大量的金屬物質(zhì),而鐵礦又是在日常作業(yè)中,最常遇到的礦山,因此對(duì)于鐵礦采礦工藝技術(shù)的探討則顯得十分重要和必然,遇到地質(zhì)條件復(fù)雜、含硫量高或者曾經(jīng)歷過開采等問題后,我們要結(jié)合實(shí)際情況,探究出更加完整和系統(tǒng)的采礦工藝。
1.鐵礦采礦中可能出現(xiàn)的問題
位于新疆哈密的阿拉塔格鐵礦于1997建設(shè),到2005年末,已經(jīng)有了完整系統(tǒng)的開拓運(yùn)輸和通風(fēng)功能,為了協(xié)調(diào)開礦工程,又開采了4條豎井,隨著礦體的坡角逐漸變緩,礦山的厚度也慢慢變薄,開采工程量也逐漸變大,為了保證開采施工的順利進(jìn)行,不得不放棄一直使用的淺孔留礦法,這在一定程度上就造成了開采成本的增高。隨著采礦技術(shù)的不斷發(fā)展,人們在采礦的同時(shí),會(huì)對(duì)礦區(qū)環(huán)境造成程度不一的破壞,一般會(huì)表現(xiàn)在破壞了礦區(qū)山體地質(zhì)構(gòu)造的完整性,使礦區(qū)的空氣中顆粒粉塵和灰塵變多,破壞地表植被等,因此采取科學(xué)高效的鐵礦采礦工藝是對(duì)現(xiàn)如今采礦業(yè)提出的必然要求。
2.鐵礦采礦中的工藝流程
2.1.盡可能采用充填技術(shù)
我國采礦工藝中對(duì)于傾坡或者坡度較緩的礦山坡,常采用的有房柱法和分段空場等方法,為了實(shí)現(xiàn)采礦的高度機(jī)械化,我們常采用的是無軌化的開采模式,為了達(dá)到在有限的鐵礦開采資源中獲取到更多的回報(bào),對(duì)該類礦體無論采取何種采礦方法都需要達(dá)到生產(chǎn)能力高、安全程度高和采礦功效高等要求,多采用容易掌握、施工簡單的采礦方法,對(duì)于坡度較小的鐵礦礦山,我們往往建議采取爆力運(yùn)搬后一次充填法,這樣既能降低采切比和采礦成本,還能在較短的時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)。
在現(xiàn)代的鐵礦采礦工藝中,充填采礦也克服了傳統(tǒng)采礦工藝中土地資源受到破壞、固體礦山垃圾隨意堆放等缺點(diǎn)。在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下,清潔生產(chǎn)也成了采礦業(yè)中的重要戰(zhàn)略舉措,而綠色采礦模式正是極大程度上地減少了廢舊材料的生產(chǎn),提高了資源的綜合利用率,不僅能夠保護(hù)周邊環(huán)境,還能為鐵礦的開采提供全面、系統(tǒng)的技術(shù)指導(dǎo)。在綠色采礦模式中,需要采礦企業(yè)將礦區(qū)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素結(jié)合起來,用科學(xué)發(fā)展的態(tài)度對(duì)待采礦作業(yè)。而在綠色采礦模式中,對(duì)于礦山的固定廢料充填采礦是其支撐技術(shù),它具有消除引起地表下沉和改善礦區(qū)環(huán)境的功效,還能在一定程度上降低固體廢料的排放率,能夠適應(yīng)地形復(fù)雜的礦區(qū)作業(yè)條件。而充填采礦技術(shù)能夠?qū)⒋罅康拈_采廢料埋在地下,既能讓礦產(chǎn)資源得到合理的利用,還能降低鐵礦開采對(duì)環(huán)境造成的危害;利用充填技術(shù),能夠快速地支撐采礦空區(qū)的圍巖,防止產(chǎn)生大幅度的位移,提高其穩(wěn)固效果,發(fā)生坍塌等危害活動(dòng),還能在一定程度上擴(kuò)大鐵礦開采的范圍,對(duì)于水下和建筑下的鐵礦石的資源進(jìn)行深層次的開采。膠結(jié)充填的采礦技術(shù)利用范圍比較廣泛,像一些復(fù)合礦體采用該類采礦法,不僅能夠保護(hù)礦區(qū)綜合環(huán)境,還能極大程度地提高出礦品位和對(duì)礦石的回收。為一些地形復(fù)雜的礦區(qū)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。對(duì)于一些露天的鐵礦開采,更應(yīng)該采用這種充填采礦的工藝技術(shù),提倡廢料不出礦井,盡量使用條帶開采等減輕地標(biāo)沉降的開采技術(shù),在選擇礦井時(shí),我們應(yīng)充分地考慮如何最大限度的提高鐵礦石的利用率,并對(duì)一些共生資源做到合理有效的使用。對(duì)于廢舊的石場和露天坑,在綜合土壤結(jié)構(gòu)和地形后,要采取建設(shè)生物工程等相關(guān)措施,對(duì)該鐵礦區(qū)進(jìn)行穩(wěn)固處理。
2.2.引用GPS智能調(diào)度模式等高科技技術(shù)
科技發(fā)展給各領(lǐng)域、各行業(yè)都帶來了巨大的收益,對(duì)于鐵礦石開采,北京速力科技有限公司開發(fā)的GPS職能調(diào)度集成系統(tǒng)在鐵礦石的開采中得到了應(yīng)用,并產(chǎn)生較好的回饋,該系統(tǒng)是由三個(gè)方面同時(shí)構(gòu)成的,主要是用來對(duì)卡車、電鏟等采礦設(shè)備的位置和工作流程進(jìn)行監(jiān)視并隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。而該系統(tǒng)中的智能調(diào)度系統(tǒng)主要起到維護(hù)和控制管道的作用,它不僅能夠起到時(shí)刻顯示礦車的工作狀態(tài)、完成量等作用,還有著人工調(diào)度、自動(dòng)調(diào)度和局部半自動(dòng)調(diào)度等功能,該系統(tǒng)能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)鐵礦開采區(qū)所有信息、資源的整合與開采,對(duì)各種生產(chǎn)和施工設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的調(diào)度和規(guī)劃,保證了設(shè)備的正常工作,充分利用設(shè)備資源。其中該調(diào)度設(shè)備中對(duì)于油耗的監(jiān)控,所采用的是液位傳感器,它有著精度高、工作可靠穩(wěn)定和能夠多個(gè)溫度點(diǎn)同時(shí)測量的功效,本身結(jié)構(gòu)較輕巧,安裝流程簡單,測量中所得的數(shù)據(jù)可進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送,使用性能較靈活,并且環(huán)境適用力較強(qiáng)。而數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和查詢系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確的記錄各個(gè)礦車的工作 ,還為各個(gè)崗位在各個(gè)時(shí)段的工作量提供了一個(gè)系統(tǒng)全面的數(shù)據(jù)支持,避免人工計(jì)算產(chǎn)生種種誤差。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)對(duì)所有作業(yè)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì),自動(dòng)分析鏟車和礦車的燃油量,避免出現(xiàn)因?yàn)槟茉床蛔愣绊懝こ踢M(jìn)度的現(xiàn)象。
2.3.鐵礦采礦工藝中技術(shù)處理
如何降低鐵礦采礦中的能耗?一般采用多碎少磨的方式,這就能在一定程度上減少了磨礦費(fèi)用,并嚴(yán)格控制了產(chǎn)品顆粒質(zhì)量。為了能夠提高礦石的入選品味,需要先將廢石拋棄,將性能好的,用單一的磁選方式挑選出來,由于礦石的顆粒程度不均勻,所以往往會(huì)采用階段式的磨礦方式,無論采取什么樣鐵礦采礦工藝技術(shù),我們的出發(fā)點(diǎn)就是在獲取鐵礦資源的同時(shí),最大程度地降低能源和原材料的損耗,保護(hù)礦區(qū)的生態(tài)和人文環(huán)境,讓該地區(qū)的鐵礦石的采礦生命力更加持久。
3.結(jié)語:
為了能夠滿足現(xiàn)如今和今后經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)于鐵礦石越來越大的需求,我國的礦山開采也逐漸由零散、不全面的開采方式發(fā)展為集約化、科學(xué)化、大型化的開采,如何能夠應(yīng)對(duì)鐵礦石開采過程中所出現(xiàn)的種種問題,或者如何將科技發(fā)展的產(chǎn)物運(yùn)用到鐵礦石的開采工藝中,是每個(gè)工作在礦石開采方面的工作人員要應(yīng)對(duì)的問題,我們只有采取新工藝,運(yùn)用新技術(shù),發(fā)展新材料的基礎(chǔ)之上,才能將經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,走出一條符合中國國情的鐵礦石開采之路,而這個(gè)階段的探索過程離不開每個(gè)專家學(xué)者和工作人員的努力,我相信我國的鐵礦石開采之路會(huì)越走越久遠(yuǎn),越走越平坦的。
中圖分類號(hào):F407.4
中圖分類號(hào):
隨著礦山開采業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步,國際與國內(nèi)進(jìn)行金屬礦山地下開采的工藝技術(shù)也有著新的突破與發(fā)展,不斷向著開采效率高、機(jī)械化程度高和回采率高的程度發(fā)展,在礦產(chǎn)開采現(xiàn)場的綜合生產(chǎn)能力以及勞動(dòng)生產(chǎn)率都出現(xiàn)了較大幅度的提升,貧化指標(biāo)與損失指標(biāo)都出現(xiàn)了較大幅度的減小,為了在金屬礦山地下開采采礦中選擇最為合適的采礦方法,制定出最為合適的工藝流程,本文中對(duì)近年來我國金屬礦山地下開采采用的主要采礦方法進(jìn)行了分析研究。
一、常見金屬礦山地下開采采礦方法
采礦方法指的是如何通過安全、經(jīng)濟(jì)的手段把位于礦塊、礦柱以及礦房內(nèi)的礦石開采出來的方法,主要包括對(duì)礦塊進(jìn)行的采準(zhǔn)切割、礦石的回采以及對(duì)采空區(qū)的處理等多個(gè)方面的工作。
依照在對(duì)礦石進(jìn)行回采過程中對(duì)采場進(jìn)行管理的方法的差異,金屬與非金屬礦山的地下開采方法基本有以下幾種類型。
1. 空場采礦法。這種采礦方法的主要特點(diǎn)就是在進(jìn)行回采的過程當(dāng)中,對(duì)采空區(qū)采用暫時(shí)留存或者是永久留存的礦柱進(jìn)行技術(shù)性的支撐加固,采空區(qū)始終處于一種空著的狀態(tài)。根據(jù)礦壁與礦塊表現(xiàn)出來的實(shí)際結(jié)構(gòu)差異以及進(jìn)行回采作業(yè)的工作特點(diǎn),該采礦法又能夠劃分成全面采礦方法、階段性礦房采礦方法以及房柱采礦方法。
2. 崩落采礦法。這種采礦方法是通過崩落圍巖的辦法來使地壓管理得到實(shí)現(xiàn)的采礦方法,也就是在崩落礦石的過程中,通過強(qiáng)制或者是自然的方式把圍巖崩落以用來填充采空區(qū)域,通過這種方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)地壓的管理與控制。該采礦方法的特點(diǎn)就是在礦石陸續(xù)采出之后,通過有計(jì)劃、有步驟的方式利用崩落的礦體中存在的上下盤巖石以及覆蓋巖層來對(duì)采空區(qū)進(jìn)行合理的填充,通過這種方法及時(shí)地實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)地壓的控制,妥善地處理好采空區(qū),通常情況下是在礦體圍巖處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)、地表情況可以承受陷落的情況下采用該種采礦方法。具體的方法包括單層、分層、分段以及階段性崩落法。
3. 留礦采礦法。這種采礦方法是把采下的很大一部分礦石暫時(shí)留存在礦房中,采礦工人以礦石堆為作業(yè)地點(diǎn)進(jìn)行工作,主要的開采對(duì)象是礦石及其圍巖都比較穩(wěn)定的中厚與急傾斜薄礦體。該采礦方法的特點(diǎn)就是在進(jìn)行回采的過程當(dāng)中,在采空區(qū)的位置暫時(shí)放置一些開采出來的礦石,借助這些礦石配合采空區(qū)的礦柱對(duì)采空區(qū)形成支撐作用,通常是在礦石條件比較穩(wěn)定,不容易出現(xiàn)氧化、自燃以及粘連現(xiàn)象,且礦體的圍巖情況比較穩(wěn)定的情況下采用。
4.充填采礦法。這種采礦方法是在回采工作面逐步進(jìn)行推進(jìn)的過程中,通過填充料對(duì)礦體采空區(qū)域進(jìn)行填充的一種采礦方法。它的主要特點(diǎn)是進(jìn)行回采的過程中,礦體采空區(qū)域依靠其內(nèi)部填充的充填材料、支柱以及兩者配合而出現(xiàn)的人工支撐體對(duì)采空區(qū)進(jìn)行支撐。這種采礦方法通常應(yīng)用于開發(fā)具有較高價(jià)值礦石、具有較高回收率要求的礦石、能夠較方便的獲取充填料、地表不能夠出現(xiàn)陷落情況以及地質(zhì)情況較為復(fù)雜特殊的礦體。
從具體的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看,目前鐵礦山地下開采主要仍把崩落采礦法作為主要的采礦方法,有色金屬與黃金礦體的地下開采則以充填采礦法以及空場采礦法作為主要方法。
二、對(duì)采礦方法以及技術(shù)產(chǎn)生影響的主要因素
對(duì)采礦方法的合理選擇指的是能夠根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件,提高對(duì)礦山開采工作進(jìn)行安全管理的力度,盡量降低人員傷亡事故的出現(xiàn)。要根據(jù)實(shí)際情況合理的選擇合適的采礦方法,制定出適合當(dāng)前的工藝流程,要做到這些,必要依據(jù)當(dāng)前開采礦體的具體規(guī)模、價(jià)值以及賦存的具體條件來進(jìn)行詳細(xì)的研究,從而系統(tǒng)的掌握礦山地下開采的具體技術(shù)條件。
1. 金屬礦山工程地質(zhì)條件以及礦石的物理力學(xué)特征
金屬礦山工程地質(zhì)條件以及礦石的物理力學(xué)特征能夠較為完整的反映出礦石巖體整體的穩(wěn)定性。它能夠?qū)Σ傻V現(xiàn)場的構(gòu)成要素以及地壓管理中包含的重要元素產(chǎn)生直接的影響,對(duì)采礦方案的確定以及采礦工藝的確定發(fā)揮非常重要的作用。
具體的工程地質(zhì)條件主要有礦山巖體的結(jié)構(gòu)、具體的巖性分布情況、破碎帶的位置、斷層情況、節(jié)理情況、裂隙的分布情況以及地下水的情況等等。礦體的物理力學(xué)特征主要有容重情況、實(shí)際抗拉強(qiáng)度值、實(shí)際抗剪強(qiáng)度值、空隙程度、產(chǎn)生聲波的實(shí)際傳播速度、單軸與三軸的具體抗壓強(qiáng)度以及強(qiáng)度條件等等。
2. 地應(yīng)力狀態(tài)
這里提到的地應(yīng)力指的是導(dǎo)致地下采礦結(jié)構(gòu)以及采礦巖體出現(xiàn)變形以及被破壞的最為根本的一種作用力??梢哉f,只要在掌握了金屬礦山開采工程地區(qū)的具體地應(yīng)力情況之后,才能夠?qū)ΦV山區(qū)域整體的分布有完整的認(rèn)識(shí),確定出適合當(dāng)前工程條件的礦山開采方法,通過技術(shù)觀測,確定出金屬礦山采場以及巷道的最合理的斷面形狀與尺寸、礦體開挖的具體步驟、進(jìn)行支護(hù)的具體形式、支護(hù)結(jié)構(gòu)的具體參數(shù)以及形成支護(hù)時(shí)間等等,在確保圍巖具有穩(wěn)定性的前提下,極可能多的提高礦石的開采量,增加礦山開采的經(jīng)濟(jì)效益與收益。例如根據(jù)物理學(xué)上的彈性力學(xué)理論,礦山采場與巷道的最為理想的形狀是由四周應(yīng)力集中在一起形成的一種現(xiàn)象,最合理的斷面形狀呈現(xiàn)為橢圓,并且該橢圓形在位于垂直與水平兩個(gè)方向上的兩個(gè)半軸具有的長度的比值應(yīng)該等同于斷面水平方向的應(yīng)力與垂直方向的應(yīng)力的比值。在這種條件下,礦體的采場及巷道周邊位置處于一種均勻等壓力的狀況之下,可以說這是最為穩(wěn)定的一種受力狀態(tài)。此外,在確定出礦體采場以及巷道具體的走向之后,同樣要考慮地應(yīng)力最好的走向應(yīng)該同最大主應(yīng)力所處的方向相平行。此外,在實(shí)際的采礦工作中,采場及巷道具體走向以及斷面具體形狀的選擇仍要與工程需求相結(jié)合,并綜合考慮經(jīng)濟(jì)性以及其他方面的條件。
3. 礦體的具體種類與質(zhì)量
金屬礦的種類主要有三種,第一種黑色金屬礦,主要代表有鐵礦等;第二種是有色金屬礦,主要代表有銅、鉛、鋅、鎢、鉬、鋁、鎳等;第三種是貴金屬礦(主要代表有金、銀等)與鈾礦。因?yàn)殍F礦的價(jià)值相對(duì)比較低,通常情況下只能選擇露天開采的方法,即便因?yàn)榈V體埋藏過深需要進(jìn)行地下開采,這時(shí)候也只能采取空場采礦法或崩落采礦法。如果通過膠結(jié)充填法進(jìn)行鐵礦的開采,那么所產(chǎn)生充填與回采成本可能比礦石自身的價(jià)值還要高,從經(jīng)濟(jì)角度來講是不可行的。相反,在進(jìn)行有色金屬礦山以及貴重金屬礦山的開采工作時(shí),則很多采用了充填開采法,通過這種采礦方法才能盡可能的降低礦石的貧化率與損失率,這主要是因?yàn)橛猩饘俚V與貴重金屬礦自身所具備的價(jià)值已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了進(jìn)行充填的成本。此外,還要看金屬礦石的質(zhì)量,不僅要看礦石品位的高低,還要看礦石雜質(zhì)的數(shù)量。
4. 礦體賦存的環(huán)境與狀況
這里所提到的礦體的賦存環(huán)境指的是礦體同圍巖的具體接觸情況、穩(wěn)定情況與具體的埋藏深度。
金屬礦體的埋藏深度同礦體具體的賦存條件有著非常巨大的關(guān)系,通常情況下,在礦體埋藏深度不斷增加的情況下,礦體與圍巖的破碎程度會(huì)越來越嚴(yán)重,同樣,其具有的穩(wěn)定性也會(huì)不斷降低,再加上越深的位置地應(yīng)力越大、溫度越高,工作面以及通風(fēng)條件都在不斷的惡化,導(dǎo)致了開采困難程度出現(xiàn)了很大的提高。這些實(shí)際情況全部對(duì)處于較深位置開采設(shè)計(jì)的通風(fēng)降溫、減小生產(chǎn)的成本以及控制地壓等各個(gè)方面提出了更為嚴(yán)峻的要求。
礦體的具體賦存情況有礦體的具體厚度與傾向??梢哉f,厚度和傾向不相同的礦體選擇的開采方法以及布置的采場都是有差異的。例如針對(duì)厚底很小的礦脈,進(jìn)行采礦方法選擇時(shí)要尤其關(guān)注礦石方面的變化情況。而針對(duì)厚度中上的礦體,進(jìn)行采礦方法的選擇時(shí)要保證能夠提升礦石開采的力度與礦廠的實(shí)際生產(chǎn)能力,并使機(jī)械化作業(yè)方便展開。金屬礦體的厚度存在差別,進(jìn)行采場布置方式的選擇時(shí)同樣存在差異,通常情況下,針對(duì)厚底較低的礦體,采場一般沿著礦體的走向方向進(jìn)行布置,而針對(duì)厚度較大的礦體,進(jìn)行采場布置時(shí)一般垂直走向方向進(jìn)行布置,這是由于厚礦體的最大應(yīng)力通常是一種垂直走向,所以采場進(jìn)行垂直方向的布置,這樣就保證了采場長軸所呈現(xiàn)的方向同最大應(yīng)力所呈現(xiàn)的方向是相同的,這樣有利于礦體采場的穩(wěn)定。
5. 礦山地下開采的技術(shù)條件與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
(1) 礦山地下開采的技術(shù)條件
首先,環(huán)境條件,例如地表能不能允許塌陷情況出現(xiàn),如果允許塌陷,那么就可以采取崩落采礦法;如果不允許塌陷,那么就可以采取充填采礦法或空場采礦法。礦體開采的具體技術(shù)裝備條件以及材料的供應(yīng)情況會(huì)對(duì)采礦方法的整個(gè)過程產(chǎn)生直接的制約作用,進(jìn)而對(duì)采礦工藝具體實(shí)施過程產(chǎn)生影響,影響礦石開采設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。所以金屬礦山的開采設(shè)計(jì)當(dāng)中需要根據(jù)具體的技術(shù)條件與材料實(shí)際供應(yīng)狀況做出最為合理的礦體采礦方案。最后,技術(shù)管理的具體水平條件。當(dāng)前技術(shù)管理的實(shí)際水平能不能符合采礦方法規(guī)定的技術(shù)管理的具體水平對(duì)能不能達(dá)到礦體采礦方法中所列出的目標(biāo)有著非常大的關(guān)系。例如針對(duì)規(guī)模中小型的礦山、地方性的礦山,進(jìn)行開采方法的選擇時(shí)應(yīng)注重選擇技術(shù)上簡單,能方便工人掌握,以及方便管理的礦體開采方法。長時(shí)間的時(shí)間證明:要做好一個(gè)金屬礦山,不但要靠技術(shù),也要靠管理,兩者都很重要,缺一不可。因此,努力提升當(dāng)前礦山開采的技術(shù)管理水平,毫無疑問的已經(jīng)成為了實(shí)現(xiàn)金屬礦山進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。
(2)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
礦山開采的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有:采場的實(shí)際生產(chǎn)能力,金屬礦石的貧化率與損失率,采礦工人及礦區(qū)機(jī)械設(shè)備的勞動(dòng)生產(chǎn)率,材料的消耗以及礦石的具體成本。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的差異將決定礦體開采方法與工藝的差異。
總結(jié):
在礦山開采業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步的過程中,國際與國內(nèi)進(jìn)行金屬礦山地下開采的工藝技術(shù)也有著新的突破與發(fā)展,不斷向著開采效率高、機(jī)械化程度高和回采率高的程度發(fā)展,在礦產(chǎn)開采現(xiàn)場的綜合生產(chǎn)能力以及勞動(dòng)生產(chǎn)率都出現(xiàn)了較大幅度的提升,貧化指標(biāo)與損失指標(biāo)都出現(xiàn)了較大幅度的減小。本文介紹了四種我國金屬礦山常用的地下采礦方法:空場采礦法、崩落采礦法、留礦采礦法、充填采礦法,并重點(diǎn)從金屬礦體的整體規(guī)模、價(jià)值、賦存的具體條件與狀況等幾個(gè)方面來進(jìn)行分析,希望對(duì)大家有所幫助。
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大孔徑采礦的方法是運(yùn)用潛孔鉆機(jī),是在潛孔鉆機(jī)使用的基礎(chǔ)上才得以靈活運(yùn)用的方法,現(xiàn)在,隨著潛孔鉆機(jī)越來越普及,大孔徑采礦技術(shù)也日益得到了重用。我國在幾十年前就開始使用大孔徑采礦的方法,經(jīng)過了多次采礦的實(shí)驗(yàn),獲得了很好地效果?,F(xiàn)在,打孔機(jī)采礦的方法一般是在巖礦的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,而且眼眶的傾斜度大,眼眶的體積比較大的情況下使用,通過大孔徑采礦方法的應(yīng)用,可以提高采礦的效率,而且安全可靠。大孔徑采礦技術(shù)是按照順序進(jìn)行開采,再加上穿孔和爆破技術(shù)都能夠運(yùn)用到采礦工作中,促進(jìn)了采礦工作效率的提高。
一、大孔徑采礦方法的簡要分析
大孔徑采礦方法多使用在礦山的坡度比較大,而且礦山的厚度大,在大型的礦山中使用比較多,而且?guī)r礦的表面是石灰?guī)r構(gòu)成的,強(qiáng)度比較大,不易開采,巖礦的內(nèi)部是由矽卡巖構(gòu)成的,大型礦山中的礦石一般有磁鐵礦、銅鐵礦等種類,而且?guī)r礦的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,不易開采。運(yùn)用大孔徑方法對(duì)大型的礦石進(jìn)行開采,可以將開采的過程分成不同的步驟,將強(qiáng)度比較大的巖礦進(jìn)行反復(fù)地開采,在反復(fù)開采的階段可以對(duì)高度比較大的巖礦進(jìn)行開采。在采場的周圍設(shè)計(jì)兩層鑿巖的硐室,然后運(yùn)用潛孔鉆機(jī)將巖石開鑿,將拋孔的直徑設(shè)計(jì)成20厘米,在開采的礦山底部要設(shè)計(jì)一層拉底,當(dāng)?shù)V石被開采出來后,要進(jìn)行填充,防止開采的礦山發(fā)生塌陷。
二、運(yùn)用大孔徑方法在采場處設(shè)置孔數(shù)
在采場的周圍設(shè)計(jì)孔數(shù),孔數(shù)的確定要根據(jù)爆破實(shí)驗(yàn)來確定,在礦房的采場中,要將拋孔數(shù)設(shè)計(jì)成固定值,使拋孔圍成的面積是9米,要對(duì)采場的周圍進(jìn)行控制,確定采場的大小,在采場的周圍采取光面爆破的方法,鉆孔的大小要控制在2.5米以內(nèi),在礦柱采場的周圍都要進(jìn)行填充,在礦柱采場設(shè)計(jì)孔數(shù)時(shí)不能影響周圍的填充,一定要防止爆破過程中填充體出現(xiàn)滑落的問題。在爆破的時(shí)候,要先預(yù)測巖礦的面積和厚度等,防止爆破的強(qiáng)度過大,導(dǎo)致填充體被擊垮。礦柱采場的場地一般使用面積是10平方米以內(nèi)的孔數(shù)將采場圍起來,在采場的周圍,要采用加強(qiáng)松動(dòng)爆破相關(guān)的原理進(jìn)行分析,在發(fā)生松動(dòng)爆破的時(shí)候,要采用邊長為2米的補(bǔ)孔參數(shù)。
三、大孔徑采礦現(xiàn)場爆破的形式分析
大孔徑采礦的方法啊在進(jìn)行爆破的時(shí)候一般是采用VCR的爆破理念,其爆破的方式是分解采場的面積來確定的,當(dāng)采場的巖礦厚度比較大的時(shí)候,要運(yùn)用全孔爆破的方法,當(dāng)巖礦體積比較大,應(yīng)該從眼眶的側(cè)面進(jìn)行爆破,另外可以采用分層次爆破的方法,將巖礦根據(jù)厚度逐一爆破。
(一)在大孔徑采礦的過程中運(yùn)用VCR的形式爆破
VCR形式的爆破,一般是采用倒漏斗的形式進(jìn)行爆破,是一種自下而上的爆破方式,其爆破過程中使用的炸藥密度比較大、而且爆破的速度大,威力比較強(qiáng),一般是以球形的藥包呈現(xiàn),藥包的直徑一定要小于長度,分層次進(jìn)行爆破,先將下方的巖礦爆破,然后再對(duì)上方大面積的巖礦進(jìn)行爆破。VCR的方式進(jìn)行爆破,是在炮孔下方的部位進(jìn)行爆破,一般都會(huì)裝30千克的炸藥,然后將炸藥堵塞在炮孔處,對(duì)巖礦分層次爆破,巖礦的厚度不能過大,一般將巖礦的厚度控制在3米以內(nèi)是最合適的。VCR方法進(jìn)行爆破,其優(yōu)點(diǎn)在于爆破的效率很高,將炸藥包制作成球形,在一定程度上可以確保炸藥包在爆炸時(shí)能量是均勻分布的,確保炸藥包所有的能量都可以運(yùn)用,在爆破后,巖礦的爆破程度是均勻的,不會(huì)出現(xiàn)爆破不足的問題,在爆破的過程中能夠?qū)Υ髩K率進(jìn)行合理的控制。采用VCR的方法進(jìn)行爆破不會(huì)對(duì)礦山產(chǎn)生較大的損壞,能夠?qū)⒈频牧Χ瓤刂圃诤侠淼姆秶鷥?nèi),不會(huì)在爆破的過程中出現(xiàn)塌陷,在采用VCR方法進(jìn)行爆破的時(shí)候,其爆破面是朝下的,只要在爆破的時(shí)候能夠根據(jù)巖礦的大小選擇合適量的炸藥即可。VCR的方法進(jìn)行爆破能夠提高采區(qū)爆破的效果,爆破的效率很高,而且成本花費(fèi)低,是一種很理想的爆破方法。
(二)大孔徑采礦的全孔分層爆破
大孔徑采礦的過程中,采用VCR爆破的方法,運(yùn)用全孔爆破,而且,在爆破的過程中,對(duì)大型的巖礦進(jìn)行分層的爆破,對(duì)厚度比較大的巖礦采取從側(cè)面爆破的方法,在巖礦的側(cè)面進(jìn)行垂直的切割,形成一個(gè)切割面作為自由面,然后炮孔的炸藥包一般都設(shè)計(jì)成球形,然后對(duì)厚度較大的巖礦進(jìn)行全孔爆破,這樣就可以一次性地將巖礦爆破成功,節(jié)省了人力和物力。全孔分層爆破方法的優(yōu)點(diǎn)在于其可以在大規(guī)模的礦區(qū)進(jìn)行爆破,缺點(diǎn)在于,其在爆破的過程中不能夠控制爆破的面積,導(dǎo)致爆破的現(xiàn)場會(huì)造成很大的破壞。由于巖礦是存在縫隙的,導(dǎo)致很多炸藥縫份都進(jìn)入到巖礦的縫隙中,導(dǎo)致炸藥不能被充分地利用,導(dǎo)致爆破的效率低下。在采場爆破效果不是很理想,爆破的成本高。
(三)大孔徑采礦的全孔側(cè)向爆破分析
采用VCR的方法進(jìn)行全孔的側(cè)向爆破,這種爆破方式是結(jié)合上述的兩種爆破方式而來的,其具體的步驟是先用VCR的方法進(jìn)行爆破,對(duì)巖礦進(jìn)行垂直的切割,然后將切割的面當(dāng)作是自由面,然后從側(cè)面進(jìn)行爆破,通過對(duì)巖礦的不同高度和間距來決定用的炸藥數(shù)量。大孔徑采礦的全孔側(cè)向爆破的優(yōu)點(diǎn)在于其能夠根據(jù)礦山的大小控制爆破的程度,能夠有效地減少爆破對(duì)礦山的破壞,給礦山帶來不良的影響,嚴(yán)重導(dǎo)致礦山的塌陷,而且,這種方法爆破的效率高,能夠降低爆破的次數(shù),使爆破過程中花費(fèi)較少的人力、物力、財(cái)力得到最大化的效率,能夠?yàn)椴蓤鲋車谋苿?chuàng)造良好的爆破條件,采場的爆破過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不會(huì)遭到破壞。
四、采場的邊界控制爆破
在采用VCR的方法進(jìn)行爆破的時(shí)候,對(duì)采場的邊界進(jìn)行控制可以確保爆破的效率和精確度,能夠使采場在爆破的過程中保持穩(wěn)定性,防止采場發(fā)生塌方事故。在采場的周圍進(jìn)行排孔的光面爆破,能夠確保采場在爆破的過程中是規(guī)整的,采場的排孔處進(jìn)行松動(dòng)性的爆破,不會(huì)對(duì)采場的填充物質(zhì)造成破壞。
在采場周圍進(jìn)行光面爆破的時(shí)候,是在采場的周圍對(duì)光爆孔進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)采場規(guī)模的大小盡量減少炸藥的使用量,采用不耦合進(jìn)行裝藥,在爆破之前,一般是在光爆孔中設(shè)計(jì)臨空面,用藥裝炸藥,將光爆孔進(jìn)行爆破,從而使光爆孔形成一個(gè)較為大而且平整的空間。在采場進(jìn)行大規(guī)模的爆破后,采用光面爆破,可以確保采場在爆破后是比較平整的,而且爆破的效率很高。如果在采場地區(qū)巖體的弱面,或者采場爆破的部分在空氣中的時(shí)間過長,采場周圍就會(huì)有碎屑頻頻落下,所以,在采場爆破完成后,就要及時(shí)地出礦,提高采場的穩(wěn)定性。
結(jié) 語
大型礦山中的礦石一般有磁鐵礦、銅鐵礦等種類,而且?guī)r礦的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,不易開采。運(yùn)用大孔徑方法對(duì)大型的礦石進(jìn)行開采,可以將開采的過程分成不同的步驟,進(jìn)行反復(fù)地開采,在礦柱采場的周圍都要進(jìn)行填充,在礦柱采場設(shè)計(jì)孔數(shù)時(shí)不能影響周圍的填充,一定要防止爆破過程中填充體出現(xiàn)滑落的問題。
參考文獻(xiàn)
一、我國采礦工程的現(xiàn)狀
改革開放以來,我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展時(shí)期,與此相適應(yīng)的是,全國礦業(yè)開發(fā)也開始迅猛發(fā)展。在我國的現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中,礦業(yè)及原材料能源加工產(chǎn)值占工業(yè)總產(chǎn)值的30%以上,如果考慮制造業(yè)等下游產(chǎn)業(yè),礦業(yè)支撐了70%以上的國民經(jīng)濟(jì)總量及其相關(guān)部門的運(yùn)轉(zhuǎn),95%以上一次性能源、80%以上的工業(yè)原料、大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料和1/3日飲用水都取自礦產(chǎn)資源。由于礦產(chǎn)資源具有有限性和不可再生性,礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量快速消耗,后備資源嚴(yán)重不足。
近年來,鐵、銅、鋁、鉛、鋅的產(chǎn)量分別約有70%、70%、40%、50%、20%依靠進(jìn)口礦產(chǎn)原料。礦產(chǎn)資源是人類生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),也是國家安全的重要保障。但是,資源緊缺、粗放利用、環(huán)境污染和生態(tài)破壞已成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸,重要金屬資源供需矛盾十分突出。
二、采礦方法進(jìn)行創(chuàng)新的必要性
(一)我國礦產(chǎn)資源的特點(diǎn)
礦產(chǎn)資源總量多,但人均占有量少。礦產(chǎn)資源總量多 但人均少 我國礦產(chǎn)資源總量居世界第3位較大,僅次于美國和俄羅斯。但由于我國人口基數(shù)大人均占有量僅居世界第53位。另一方面,礦產(chǎn)儲(chǔ)量分布不均,貧礦偏多。我國已探明156種礦產(chǎn)但比較豐富的主要要煤、稀土、鎢、鉬等但鉻鐵礦、鉀鹽、金剛石、鉑族金屬等儲(chǔ)量明顯不足。另外,與世界資源大國相比,我國中型礦和小型礦偏多,大型礦床偏少。
(二)礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)手段落后
許多礦山經(jīng)營者的經(jīng)營思想嚴(yán)重落后,只是為了短期的經(jīng)濟(jì)利益。采用最原始的采礦方法,例如,手工控礦、車?yán)缈甘降龋に囋O(shè)備落后,加快了礦山貧化率,大大縮短礦山預(yù)期壽命。另外由于開采方法的盲目性,許多亂挖的坑道破壞了礦產(chǎn)的地質(zhì)構(gòu)造,更有甚者造成了許多礦產(chǎn)坍塌,對(duì)經(jīng)營者的利益和工人的生命安全都造成了危害。
(三)政策的要求。
在《中國的礦產(chǎn)資源政策》白皮書中曾經(jīng)談到,“堅(jiān)持科技進(jìn)步與創(chuàng)新。實(shí)施科技興國戰(zhàn)略,加強(qiáng)礦產(chǎn)資源調(diào)查評(píng)價(jià)、勘查開發(fā)及綜合利用、礦山環(huán)境污染防治等關(guān)鍵技術(shù)和成果的攻關(guān)和推廣應(yīng)用,加強(qiáng)新能源、新材料技術(shù)和海洋礦產(chǎn)資源開發(fā)等高新技術(shù)的研究與開發(fā),加強(qiáng)新理論、新方法、新技術(shù)等基礎(chǔ)研究。提高勞動(dòng)者素質(zhì),培養(yǎng)一批掌握先進(jìn)科學(xué)理論、有創(chuàng)新能力的礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)科技隊(duì)伍和人才,促進(jìn)礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā)由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)、由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型、由粗放經(jīng)營向集約經(jīng)營的轉(zhuǎn)變?!?/p>
三、采礦方法的創(chuàng)新與實(shí)踐
針對(duì)我國采礦工程的現(xiàn)狀和特點(diǎn),我們必須要對(duì)我國的采礦工程進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn),例如采掘設(shè)備的大型化、自動(dòng)化和智能化、采礦工藝的連續(xù)或半連續(xù)化、礦山生產(chǎn)與管理的計(jì)算機(jī)技術(shù)普及化。但是最重要的是對(duì)采礦方法進(jìn)行革新和普及。例如將空場采礦法、 充填采礦法、 崩落采礦法等已經(jīng)在大規(guī)模采礦工程中使用的方法進(jìn)行推廣。另外在傳統(tǒng)開采方法基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新結(jié)果,如深井采礦技術(shù)、 溶浸采礦技術(shù)、 機(jī)械化連續(xù)采礦技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。使采礦方法機(jī)械化程序越來越高, 并逐步向智能化方向發(fā)展。
(一)空場采礦法
這種方法是我國開采史應(yīng)用最早且技術(shù)較為成熟的采礦方法。有關(guān)這種方法有的文獻(xiàn)指除留礦采礦法以外的自然支護(hù)采礦法中的各類方法,有的則指自然支護(hù)采礦法的全部;也有的僅指階段礦房采礦法和橫撐支柱采礦法,或僅指全面法采礦和房柱采礦法。這種方法主要靠圍巖本身的穩(wěn)固性和礦柱的支撐能力維護(hù)回采過程中形成的采空區(qū),有的用支架或采下礦石作輔助或臨時(shí)支護(hù)。這種采礦法要求圍巖和礦石穩(wěn)固。現(xiàn)階段我國有色金屬、黃金及化工礦山應(yīng)用相當(dāng)普遍。該法最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是成本低、生產(chǎn)能力大、采準(zhǔn)時(shí)間短。這種方法在應(yīng)用過程中也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母镄?,現(xiàn)在這種開采方法在一些礦巖破碎的礦體中也得到了應(yīng)用。例如在云南鶴慶的錳礦,它屬于緩傾斜中厚礦體并且采場頂板不穩(wěn)固。但是為了提高該富錳礦體的礦石回采率,拉動(dòng)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,1989~ 1992年,許多科研專家經(jīng)過縝密的研究和探討在該礦進(jìn)行了人工柱錨桿房柱法試驗(yàn)。該方法采用片石砌筑人工礦柱代替礦石礦柱,回采中采用超快硬普通水泥卷錨桿加掛10#―20#鐵絲網(wǎng)加固采場不穩(wěn)固頂板,提高了采場頂板的穩(wěn)固性,大大地改善了采場作業(yè)條件和安全條件,礦塊回采率達(dá)到 92.74 %,使礦山經(jīng)濟(jì)效益大幅度增長,目前該礦已推廣應(yīng)用。
由此可見,空場采礦法通過在實(shí)踐中的創(chuàng)新。應(yīng)經(jīng)達(dá)到了支護(hù)手段日益完善,與充填法組合應(yīng)用使用范圍擴(kuò)大。并且結(jié)構(gòu)也越來越合理簡單,生產(chǎn)效率也不斷提高的良好效果
(二)深井采礦技術(shù)
由于對(duì)礦產(chǎn)資源的開采加劇,表層的資源已經(jīng)開采殆盡,采礦工程不斷向縱深發(fā)展。所以,對(duì)深井開采方法的創(chuàng)新和安全性探究是十分必要的。當(dāng)前我國普遍的標(biāo)準(zhǔn)是,地下開采垂直深度超過 800m 以上時(shí)界定為深部開采。在南非、俄羅斯、加拿大、美國、澳大利亞、 印度等國家深部開采甚至已經(jīng)進(jìn)行到地下1000米以下的深度。露采轉(zhuǎn)入地采, 地下轉(zhuǎn)入深部開采的已經(jīng)越來越明顯。我國最早進(jìn)入深部開采的是石嘴子銅礦( 1969年閉礦) , 近年我國已有紅透山銅礦、 冬瓜山銅礦、 弓長嶺鐵礦、 夾皮溝金礦、湘西金礦等一批地下礦山進(jìn)入深井開采。 此外, 還有壽王墳銅礦、 凡口鉛鋅礦、 金川鎳礦、 乳山金礦、 高峰錫礦等許多礦山, 預(yù)計(jì)將在本世紀(jì)上半葉進(jìn)入深部開采。
深井開采面臨許多地面開采所沒遇到過的難題。首先,開采環(huán)境十分惡劣。由于開采深度增加,導(dǎo)致地壓增大,溫度也在升高。開采就是要在 “三高”這樣的特殊條件下進(jìn)行,其次,需要解決諸多技術(shù)性問題。比如礦山的提升運(yùn)輸、排水、支護(hù)和通風(fēng),開采機(jī)械的選擇。
隨著社會(huì)的發(fā)展需要,人類對(duì)礦產(chǎn)資源的需求也不斷增加,在這種強(qiáng)大的壓力和我國的國情之下,我國的采礦工程事業(yè)必須要跟緊世界形勢,不斷對(duì)開采方法進(jìn)行創(chuàng)新,開發(fā)利用好有限的資源。
參考文獻(xiàn):