在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)緩慢、中國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整的形勢下,全球和中國礦業(yè)都進(jìn)入了一輪相對(duì)困難時(shí)期。開拓**的、非傳統(tǒng)的采礦新理論、新技術(shù),是振興金屬采礦業(yè)的必由之路”——中國工程院院士蔡美峰。
空?qǐng)龇?、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(jià)值高的礦山才采用
為了適應(yīng)綠色采礦的要求,減少采礦造成的環(huán)境污染和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞,必須對(duì)傳統(tǒng)的采礦模式及其工藝技術(shù)進(jìn)行根本變革。
一 、采礦工藝變革
1、機(jī)械連續(xù)切割、掘進(jìn)技術(shù)
從長遠(yuǎn)目標(biāo)出發(fā),采用機(jī)械掘進(jìn)、機(jī)械鑿巖的方法,以連續(xù)切割設(shè)備取代傳統(tǒng)爆破采礦工藝進(jìn)行開采是一個(gè)重要方向。因?yàn)楸撇傻V工藝一是對(duì)圍巖穩(wěn)固性造成破壞,二是礦石、廢石一起采,大大增加選礦作業(yè)和提升的工作量。
優(yōu)點(diǎn)
1> 機(jī)械切割能準(zhǔn)確開采目標(biāo)礦石,使開采礦石貧化率降到.低。
2> 可實(shí)現(xiàn)切割落礦、裝載、運(yùn)輸工藝平行連續(xù)進(jìn)行,為實(shí)現(xiàn)連續(xù)采礦創(chuàng)造了條件。
問題
1> 采礦機(jī)作業(yè)受金屬礦床形態(tài)多變的影響
2> 復(fù)雜地質(zhì)條件限制和切割頭的壽命及費(fèi)用的問題
2、高壓水射流破巖掘進(jìn)與采礦技術(shù)
高壓水射流技術(shù)是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種清洗、切割新技術(shù)。目前高壓水射流用于軟巖和中等硬巖破巖已經(jīng)實(shí)現(xiàn),在煤礦有廣泛應(yīng)用。但在破碎堅(jiān)硬礦巖時(shí),需使用更高的水射流壓力,會(huì)導(dǎo)致射流發(fā)射裝置系統(tǒng)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(fā)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(jìn)與采礦技術(shù)
激光破巖是利用高能激光束產(chǎn)生的熱量對(duì)巖石局部迅速加熱,隨溫度升高依次實(shí)現(xiàn)破碎、分解、熔化和汽化三種破巖形式。
采礦破巖只要實(shí)現(xiàn)破碎即可。當(dāng)高能激光作用于巖石表面時(shí),巖石局部迅速受熱膨脹,導(dǎo)致局部熱應(yīng)力升高。當(dāng)熱應(yīng)力高于巖石極限強(qiáng)度時(shí),巖石就會(huì)發(fā)生熱破碎,實(shí)現(xiàn)切割破巖。
4、等離子破巖掘進(jìn)與采礦技術(shù)
該技術(shù)利用電能將炮孔中的電解液轉(zhuǎn)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(chǎn)生類似于炸藥的爆破效果。爆破產(chǎn)生的壓力可超過2GPa,這樣高的壓力足以破裂堅(jiān)硬巖石。該技術(shù)的實(shí)施可極大改善作業(yè)環(huán)境,減少了傳統(tǒng)爆破對(duì)圍巖和環(huán)境的影響和破壞。
二、支護(hù)工藝變革
5、膏體充填采礦技術(shù)
通常情況下,由于成本高,只有部分礦物價(jià)值高的礦山才采用充填法。
但為了實(shí)現(xiàn)綠色采礦,控制巖層移動(dòng)和地表沉陷,保護(hù)自然和生態(tài)環(huán)境;有效控制深部開采劇烈的地壓活動(dòng),避免巷道、采場失穩(wěn)破壞引起各種災(zāi)害事故的發(fā)生,充填采礦法將是多數(shù)礦山包括鐵礦,不得不選擇的采礦方法。這是傳統(tǒng)采礦模式的重大變革。
但是,開采價(jià)值和支護(hù)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(duì)充填工藝和充填材料進(jìn)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(zhì)量的充填體,能有效維護(hù)空區(qū)、控制巖爆。代表了這種技術(shù)的發(fā)展方向。
某全尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)
我國金川公司采用該技術(shù),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(qiáng)度達(dá)到10MPa以上。我們應(yīng)在這方面進(jìn)行更進(jìn)一步研究,為廣泛推廣應(yīng)用創(chuàng)造條件。
三、采選一體變革
6、采選一體化技術(shù)
井下預(yù)選、拋尾技術(shù)。在礦石提升地面之前,在井下進(jìn)行預(yù)選和預(yù)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(shù)。對(duì)于深部開采,將礦石預(yù)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(xiàng)具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。管道水力輸送與其它運(yùn)輸方案相比,具有基建投資低、對(duì)地形適應(yīng)性強(qiáng)、不占或少占土地、連續(xù)作業(yè)受外界條件干擾小以及自動(dòng)化程度高、技術(shù)可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。
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(gè)重要途徑。同時(shí),廢石與尾礦留在井下用于采空區(qū)充填,實(shí)現(xiàn)原地利用,并減少排出地面后對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染、破壞,是實(shí)現(xiàn)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(fèi)用,發(fā)揮一舉多得的作用。
四、開采技術(shù)變革
7、無廢開采技術(shù)
無廢開采的目標(biāo)是.大限度地減少廢料的產(chǎn)出、排放,提高資源綜合利用率,減輕或杜絕礦產(chǎn)資源開發(fā)產(chǎn)生的負(fù)面影響。
因此采礦活動(dòng)應(yīng)遵從工業(yè)生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn),將礦山生態(tài)環(huán)境、資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)環(huán)境相互聯(lián)系起來,以.小排放量獲取.大資源量和經(jīng)濟(jì)效益,并使生態(tài)環(huán)境得到充分保護(hù)。
要實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)廢料產(chǎn)出.小化,從源頭上控制廢石產(chǎn)出率等。
同時(shí),要提高選礦工藝技術(shù)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(fā)創(chuàng)新的選礦技術(shù)和設(shè)備,將礦石資源中由于選冶水平低不能利用的成分減到.少。
通過井下預(yù)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(qū),實(shí)現(xiàn)采選廢棄物的就地有效利用。
加強(qiáng)綜合回收,實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化,提高廢棄物的整體利用水平,努力實(shí)現(xiàn)礦山固體廢棄物的零排放、零堆存。
今天,技術(shù)影響采礦。
明天,技術(shù)改變采礦。
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