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走進顛覆傳統的采礦技術

發布日期:2019-09-23  瀏覽次數:183
 “在當前全球經濟恢復緩慢、中國經濟結構深度調整的形勢下,全球和中國礦業都進入了一輪相對困難時期。開拓先進的、非傳統的采礦新理論、新技術,是振興屬采礦業的必由之路”——中國工程院院士蔡美峰。

 

 

空場法、崩落法和充填法是金屬礦山的三種常用采礦方法。充填法由于成本高,只有部分礦物價值高的礦山才采用。

為了適應綠色采礦的要求,減少采礦造成的環境污染和對生態環境的破壞,必須對傳統的采礦模式及其工藝技術進行根本變革。

一、采礦工藝變革

1、機械連續切割、掘進技術

從長遠目標出發,采用機械掘進、機械鑿巖的方法,以連續切割設備取代傳統爆破采礦工藝進行開采是一個重要方向。因為爆破采礦工藝一是對圍巖穩固性造成破壞,二是礦石、廢石一起采,大大增加選礦作業和提升的工作量。

優點

1> 機械切割能準確開采目標礦石,使開采礦石貧化率降到最低。

2> 可實現切割落礦、裝載、運輸工藝平行連續進行,為實現連續采礦創造了條件。

問題

1> 采礦機作業受金屬礦床形態多變的影響

2> 復雜地質條件限制和切割頭的壽命及費用的問題

2、高壓水射流破巖掘進與采礦技術

高壓水射流技術是上世紀70年代發展起來的一種清洗、切割新技術。目前高壓水射流用于軟巖和中等硬巖破巖已經實現,在礦有廣泛應用。但在破碎堅硬礦巖時,需使用更高的水射流壓力,會導致射流發射裝置系統的可靠性和壽命降低。

為了解決硬巖破巖問題,高壓水射流需向超高壓大功率化方向發展。為在金屬礦硬巖條件下用于破巖提供可能。

 

3、激光破巖掘進與采礦技術

激光破巖是利用高能激光束產生的熱量對巖石局部迅速加熱,隨溫度升高依次實現破碎、分解、熔化和汽化三種破巖形式。

采礦破巖只要實現破碎即可。當高能激光作用于巖石表面時,巖石局部迅速受熱膨脹,導致局部熱應力升高。當熱應力高于巖石極限強度時,巖石就會發生熱破碎,實現切割破巖。

4、等離子破巖掘進與采礦技術

該技術利用電能將炮孔中的電解液轉變成高壓、高溫等離子氣體,通過等離子氣體快速膨脹形成沖擊波,產生類似于炸藥的爆破效果。爆破產生的壓力可超過2GPa,這樣高的壓力足以破裂堅硬巖石。該技術的實施可極大改善作業環境,減少了傳統爆破對圍巖和環境的影響和破壞。

二、支護工藝變革

5、膏體充填采礦技術

通常情況下,由于成本高,只有部分礦物價值高的礦山才采用充填法。

但為了實現綠色采礦,控制巖層移動和地表沉陷,保護自然和生態環境;有效控制深部開采劇烈的地壓活動,避免巷道、采場失穩破壞引起各種災害事故的發生,充填采礦法將是多數礦山包括礦,不得不選擇的采礦方法。這是傳統采礦模式的重大變革。

但是,開采價值和支護成本相平衡的原則還是要遵守的。為了降低充填成本,必須對充填工藝和充填材料進行重大改革。全尾砂膏體充填,可在低水泥耗量條件下獲得高質量的充填體,能有效維護空區、控制巖爆。代表了這種技術的發展方向。

某全尾砂膠結充填系統

我國金川公司采用該技術,用戈壁碎石集料、全尾砂與水泥制備成濃度81%~83%的膏體,充填體抗壓強度達到10MPa以上。我們應在這方面進行更進一步研究,為廣泛推廣應用創造條件。

三、采選一體變革

6、采選一體化技術

井下預選、拋尾技術。在礦石提升地面之前,在井下進行預選和預富集,拋去大部分廢石,可以明顯降低礦石提升量。

礦漿輸送技術。對于深部開采,將礦石預選后在井下破碎、研磨成礦漿,用管道輸送的方法送至地表選礦廠,是一項具有發展潛力的技術。管道水力輸送與其它運輸方案相比,具有基建投資低、對地形適應性強、不占或少占土地、連續作業受外界條件干擾小以及自動化程度高、技術可靠等一系列優點。

將選礦廠建在井下。地下選礦后直接向地面輸送精礦,可大量減少廢石的提升量,是解決提升難題的一個重要途徑。同時,廢石與尾礦留在井下用于采空區充填,實現原地利用,并減少排出地面后對生態環境的污染、破壞,是實現無廢開采的重要手段。而且,地面無選礦廠和尾礦庫,省去征地建尾礦庫和尾礦庫管理的費用,發揮一舉多得的作用。

四、開采技術變革

7、無廢開采技術

無廢開采的目標是最大限度地減少廢料的產出、排放,提高資源綜合利用率,減輕或杜絕礦產資源開發產生的負面影響。

因此采礦活動應遵從工業生態學的觀點,將礦山生態環境、資源環境和經濟環境相互聯系起來,以最小排放量獲取最大資源量和經濟效益,并使生態環境得到充分保護。

要實現無廢開采,首先要采用采切比小的采礦方法、大力降低礦石貧化率,實現廢料產出最小化,從源頭上控制廢石產出率等。

同時,要提高選礦工藝技術水平,盡可能提高選礦回收率、資源綜合利用程度和利用率,減少尾礦排放量;開發創新的選礦技術和設備,將礦石資源中由于選冶水平低不能利用的成分減到最少。

通過井下預選、將選廠建在井下等方法,做到廢石、尾礦不出井,用于回填采空區,實現采選廢棄物的就地有效利用。

加強綜合回收,實現廢棄物的資源化,提高廢棄物的整體利用水平,努力實現礦山固體廢棄物的零排放、零堆存。

 
關鍵詞: 采礦
 
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