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未来采矿 不可不看的六大技术趋势

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来源:中国矿业报 时间:2017-10-13 13:45:34 访问:255 次

  随着工业的发展,对矿物资源的需求不断增加,目前不管是发达国家还是发展中国家都把占有资源、开发资源做为战略性措施来考虑,因此在开采上涌现了大量的高效、安全、低成本的采矿技术和方法,需紧跟先进技术的步伐,开发好资源。


  地下矿山的智能化


  目前,世界上地下矿山都在追求高效、安全,机械化水平、自动化水平不断提高。


  以瑞典基律纳铁矿为例。基律纳铁矿以产高品位(含铁率超过70%)铁矿石着名,是目前世界上最大的铁矿山之一。其铁矿开采已有70多年的历史,现已由露天开采转为地下开采。基律纳铁矿智能化主要得益于大型机械设备、智能遥控系统的投入使用,以及现代化的管理体系,高度自动化和智能化的矿山系统和设备是确保安全高效开采的关键。


  1)开拓:基律纳铁矿采用竖井+斜坡道联合开拓,矿山有3条竖井,用于通风、矿石和废石的提升,人员、设备和材料主要用无轨设备从斜坡道运送。主提升竖井位于矿体的下盘,到目前为止,采掘面和主运输系统已下移了6次,目前主要运输水平在1045米水平。


  2)钻孔装药及爆破:巷道掘进采用凿岩台车,台车装有三维电子测定仪,可实现钻孔精确定位。采场凿岩采用瑞典阿特拉斯公司生产的SimbaW469型遥控凿岩台车,孔径150毫米,最大孔深55米。该车采用激光系统进行准确定位,无人驾驶,可24小时连续循环作业,年崩矿量可达300万吨。


  3)矿石远程装载和运输与提升:基律纳铁矿采场凿岩、装运和提升都已实现智能化和自动化作业,凿岩台车和铲运机都已实现无人驾驶。


  矿石装载采用Toro2500E型遥控铲运机,单台效率为500吨/小时。井下运输系统有胶带运输和有轨自动运输两种类型。有轨自动运输一般由8列矿车组成,矿车为连续装、卸载的自动化底卸车,胶带输送机自动将矿石从破碎站运送到计量装置中,与竖井箕斗完成装载和卸矿,整个过程均为远程控制。


  4)遥控砼喷射技术支护加固技术:巷道支护采用喷锚网联合支护,由遥控混凝土喷射机完成,锚杆和钢筋网安装使用锚杆台车。


  溶浸技术应用日益广泛


  目前在回收低品位铜、金矿石、铀矿等已广泛采用溶浸技术,在溶浸技术中有原地浸出、堆浸和原地破碎浸出三大类。


  美国、加拿大、澳大利亚等国家处理0.15%——0.45%低品位铜矿石,2%以上的铜氧化矿石和0.02%——0.1%的铀矿石基本上都采用堆浸和原地爆破浸出回收。


  以美国为例,美国采用原地爆破浸出铜的矿山就有20多个。如内华达州的迈克矿,亚利桑那州的佐尼亚铜矿日产铜均在2.2吨以上,蒙大那州的巴特矿和铜皇后分矿日产铜金属为10.9——14.97吨,美国溶浸铜产量占总产量的20%以上,黄金产量超过30%,铀产量绝大部分也来自溶浸采矿。


  深部开采技术


  随着资源量不断的减少,目前采矿的深度越来越深,采深到1000米以下,带来了许多在浅部采矿没遇到的困难和问题,如地压增大,岩温增高,矿山的提升、排水、支护、通风等方面的困难也随着增大。


  我国现阶段的非煤矿山的开采深度一般都不超过700——800米,但近年已有一些埋藏深度达1000米左右的矿床正在开发,铜陵有色金属公司所属的冬瓜山铜矿床、金川二矿区就属于其中。


  矿山环保工作与综合治理


  在国外尤其是发达国家,对矿山环境都采用综合治理的措施。对矿山排出的废水、废气、废渣及粉尘、噪音等均有严格的技术标准,许多低品位的矿山,因环保治理费用太大,而无法建设和投产。


  目前,国外还强调建立无废料矿山和洁净矿山,德国鲁尔工业区瓦尔斯姆煤矿就是成功的例子,用洗煤厂的煤泥和煤发电燃烧后的煤灰和破碎后的井下废石加入水泥经活化搅拌,用PM泵打到井下充填空区,矿山不向外排任何固体废料。


  充填采矿技术应用日趋广泛


  根据情况不同,采用不同的充填料。


  目前充填要考虑的问题——一是要集中力量形成实用而可靠的系统。要研究和开发有效的充填技术,使充填作业和采矿作业循环有效的结合。要重视充填系统的管理工作。


  二是研究可使现有系统达到优化设计的技术,研究构成优质充填料的粒级分布,研究在水力旋流器和破碎方面已有所改进的充填料制备工艺流程,研究用于优化充填料的输送技术如压力损失、磨损、腐蚀以优化充填系统总体设计。


  三是加强对充填料的制备、输送、充放和受载变形过程的定量认识,为安全、稳定、高效的采矿奠定基础。目前国际上用的充填工艺有:水砂充填、干式充填、高水固体充填、胶结充填。胶结充填又分为:分段尾砂水力充填(高浓度自溜输送)、其他充填料水力充填(高浓度自溜输送)、全尾砂膏体自溜充填及全尾砂膏体泵送充填。目前国际上推荐的是全尾砂膏体泵送充填。


  目前,加拿大已有12座矿山应用高浓度膏体充填,南非和澳大利亚也有新建的膏体充填系统投产。新的充填工艺将可以更好地满足保护资源、保护环境、提高效益、保证矿山发展的要求。充填采矿在21世纪的矿业发展中将有更加广泛的前景。


  大洋多金属结核采矿


  多金属结核赋存于3000——5000米左右深的海底。要开采就必须要有可行的采矿方法。因此世界各国均把发展可靠的采矿方法放在优先位置,并对此进行了大量试验研究,有的甚至还进行了深海中间采矿试验。从上世纪60年代末至今,国际上已开发和试验了的大洋采矿方法主要分为连续链斗(CLB)采矿方法、海底遥控车采矿方法及流体提升采矿方法三类。


  连续链斗(CLB)采矿方法。该方法是日本人1967年提出的。CLB的主要特点是能适应水深的变化保持正常作业。但CLB法的产量只能达100t/d,远达不到工业开采的要求。因此,CLB采矿法于上世纪70年代末被放弃。


  海底遥控车采矿方法。该方法主要是由法国人提出的。海底遥控车为无人驾驶潜水采矿车,主要由集矿机构、自行推进、浮力控制和压载四大系统组成。在海面母船的监控下,采矿车按照指令潜入海底采集结核,装满结核后浮出水面并到母船接受仓卸下结核,海面母船通常可控制数台采矿车同时作业。该方法采矿系统投资大,产品价值不高,法国大洋结核研究开发协会已于1983年停止研究,但这种采矿车的采运原理被视为有前途的采集技术。


  流体提升采矿方法。目前国际上较为认可的是流体提升式采矿方法,且最具有工业应用前景。该方法是当采矿船到达采区后,将集矿机和提升管接好并逐步放人海船集矿机用于采集海底沉积物中的结核并进行初步处理,以水力或气力提升方式使管内的水以足够的速度向上运动,将结核输送到海面采矿船上。


  随着21世纪人类开发利用海洋的到来,大洋采矿技术显得尤为重要。现代高新技术的发展为大洋资源开发铺设了桥梁,它的形成和发展将对世界海洋经济、文化及人类海洋意识产生积极深远的影响。


  关于国外矿山的采矿技术发展趋势除了前述的六个方面以外,还有自然崩落采矿技术日趋完善,应用也不断扩大,另外在凿岩爆破也有大量的新技术涌现,矿山岩石力学与工程已经作为一个独立的学科,在矿山的建设和生产中发挥越来越大的作用。

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【 责任编辑:刘芹 】

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