未來采礦六大技術趨勢 不可不看
2017-10-11 09:32 來源:中國礦業報 編輯:必威88官方网站

 隨著工業(ye) 的發展,對礦物資源的需求不斷增加,目前不管是發達國家還是發展中國家都把占有資源、開發資源做為(wei) 戰略性措施來考慮,因此在開采上湧現了大量的高效、安全、低成本的采礦技術和方法,需緊跟先進技術的步伐,開發好資源。


 地下礦山的智能化


 目前,世界上地下礦山都在追求高效、安全,機械化水平、自動化水平不斷提高。


 以瑞典基律納鐵礦為(wei) 例。基律納鐵礦以產(chan) 高品位(含鐵率超過70%)鐵礦石著名,是目前世界上最大的鐵礦山之一。其鐵礦開采已有70多年的曆史,現已由露天開采轉為(wei) 地下開采。基律納鐵礦智能化主要得益於(yu) 大型機械設備、智能遙控係統的投入使用,以及現代化的管理體(ti) 係,高度自動化和智能化的礦山係統和設備是確保安全高效開采的關(guan) 鍵。


 1)開拓:基律納鐵礦采用豎井+斜坡道聯合開拓,礦山有3條豎井,用於(yu) 通風、礦石和廢石的提升,人員、設備和材料主要用無軌設備從(cong) 斜坡道運送。主提升豎井位於(yu) 礦體(ti) 的下盤,到目前為(wei) 止,采掘麵和主運輸係統已下移了6次,目前主要運輸水平在1045米水平。


 2)鑽孔裝藥及爆破:巷道掘進采用鑿岩台車,台車裝有三維電子測定儀(yi) ,可實現鑽孔精確定位。采場鑿岩采用瑞典阿特拉斯公司生產(chan) 的SimbaW469型遙控鑿岩台車,孔徑150毫米,最大孔深55米。該車采用激光係統進行準確定位,無人駕駛,可24小時連續循環作業(ye) ,年崩礦量可達300萬(wan) 噸。


 3)礦石遠程裝載和運輸與(yu) 提升:基律納鐵礦采場鑿岩、裝運和提升都已實現智能化和自動化作業(ye) ,鑿岩台車和鏟運機都已實現無人駕駛。


 礦石裝載采用Toro2500E型遙控鏟運機,單台效率為(wei) 500噸/小時。井下運輸係統有膠帶運輸和有軌自動運輸兩(liang) 種類型。有軌自動運輸一般由8列礦車組成,礦車為(wei) 連續裝、卸載的自動化底卸車,膠帶輸送機自動將礦石從(cong) 破碎站運送到計量裝置中,與(yu) 豎井箕鬥完成裝載和卸礦,整個(ge) 過程均為(wei) 遠程控製。


 4)遙控砼噴射技術支護加固技術:巷道支護采用噴錨網聯合支護,由遙控混凝土噴射機完成,錨杆和鋼筋網安裝使用錨杆台車。


 溶浸技術應用日益廣泛


 目前在回收低品位銅、金礦石、鈾礦等已廣泛采用溶浸技術,在溶浸技術中有原地浸出、堆浸和原地破碎浸出三大類。


 美國、加拿大、澳大利亞(ya) 等國家處理0.15%~0.45%低品位銅礦石,2%以上的銅氧化礦石和0.02%~0.1%的鈾礦石基本上都采用堆浸和原地爆破浸出回收。


 以美國為(wei) 例,美國采用原地爆破浸出銅的礦山就有20多個(ge) 。如內(nei) 華達州的邁克礦,亞(ya) 利桑那州的佐尼亞(ya) 銅礦日產(chan) 銅均在2.2噸以上,蒙大那州的巴特礦和銅皇後分礦日產(chan) 銅金屬為(wei) 10.9~14.97噸,美國溶浸銅產(chan) 量占總產(chan) 量的20%以上,黃金產(chan) 量超過30%,鈾產(chan) 量絕大部分也來自溶浸采礦。


 深部開采技術


 隨著資源量不斷的減少,目前采礦的深度越來越深,采深到1000米以下,帶來了許多在淺部采礦沒遇到的困難和問題,如地壓增大,岩溫增高,礦山的提升、排水、支護、通風等方麵的困難也隨著增大。


 我國現階段的非煤礦山的開采深度一般都不超過700~800米,但近年已有一些埋藏深度達1000米左右的礦床正在開發,銅陵有色金屬公司所屬的冬瓜山銅礦床、金川二礦區就屬於(yu) 其中。


 礦山環保工作與(yu) 綜合治理


 在國外尤其是發達國家,對礦山環境都采用綜合治理的措施。對礦山排出的廢水、廢氣、廢渣及粉塵、噪音等均有嚴(yan) 格的技術標準,許多低品位的礦山,因環保治理費用太大,而無法建設和投產(chan) 。


 目前,國外還強調建立無廢料礦山和潔淨礦山,德國魯爾工業(ye) 區瓦爾斯姆煤礦就是成功的例子,用洗煤廠的煤泥和煤發電燃燒後的煤灰和破碎後的井下廢石加入水泥經活化攪拌,用PM泵打到井下充填空區,礦山不向外排任何固體(ti) 廢料。


 充填采礦技術應用日趨廣泛


 根據情況不同,采用不同的充填料。


 目前充填要考慮的問題——


 一是要集中力量形成實用而可靠的係統。要研究和開發有效的充填技術,使充填作業(ye) 和采礦作業(ye) 循環有效的結合。要重視充填係統的管理工作。


 二是研究可使現有係統達到優(you) 化設計的技術,研究構成優(you) 質充填料的粒級分布,研究在水力旋流器和破碎方麵已有所改進的充填料製備工藝流程,研究用於(yu) 優(you) 化充填料的輸送技術如壓力損失、磨損、腐蝕以優(you) 化充填係統總體(ti) 設計。


 三是加強對充填料的製備、輸送、充放和受載變形過程的定量認識,為(wei) 安全、穩定、高效的采礦奠定基礎。目前國際上用的充填工藝有:水砂充填、幹式充填、高水固體(ti) 充填、膠結充填。膠結充填又分為(wei) :分段尾砂水力充填(高濃度自溜輸送)、其他充填料水力充填(高濃度自溜輸送)、全尾砂膏體(ti) 自溜充填及全尾砂膏體(ti) 泵送充填。目前國際上推薦的是全尾砂膏體(ti) 泵送充填。


 目前,加拿大已有12座礦山應用高濃度膏體(ti) 充填,南非和澳大利亞(ya) 也有新建的膏體(ti) 充填係統投產(chan) 。新的充填工藝將可以更好地滿足保護資源、保護環境、提高效益、保證礦山發展的要求。充填采礦在21世紀的礦業(ye) 發展中將有更加廣泛的前景。


 大洋多金屬結核采礦


 多金屬結核賦存於(yu) 3000~5000米左右深的海底.要開采就必須要有可行的采礦方法。因此世界各國均把發展可靠的采礦方法放在優(you) 先位置,並對此進行了大量試驗研究,有的甚至還進行了深海中間采礦試驗。從(cong) 上世紀60年代末至今,國際上已開發和試驗了的大洋采礦方法主要分為(wei) 連續鏈鬥(CLB)采礦方法、海底遙控車采礦方法及流體(ti) 提升采礦方法三類。


 連續鏈鬥(CLB)采礦方法。該方法是日本人1967年提出的。CLB的主要特點是能適應水深的變化保持正常作業(ye) 。但CLB法的產(chan) 量隻能達100t/d,遠達不到工業(ye) 開采的要求。因此,CLB采礦法於(yu) 上世紀70年代末被放棄。


 海底遙控車采礦方法。該方法主要是由法國人提出的。海底遙控車為(wei) 無人駕駛潛水采礦車,主要由集礦機構、自行推進、浮力控製和壓載四大係統組成。在海麵母船的監控下,采礦車按照指令潛入海底采集結核,裝滿結核後浮出水麵並到母船接受倉(cang) 卸下結核,海麵母船通常可控製數台采礦車同時作業(ye) 。該方法采礦係統投資大,產(chan) 品價(jia) 值不高,法國大洋結核研究開發協會(hui) 已於(yu) 1983年停止研究,但這種采礦車的采運原理被視為(wei) 有前途的采集技術。


 流體(ti) 提升采礦方法。目前國際上較為(wei) 認可的是流體(ti) 提升式采礦方法,且最具有工業(ye) 應用前景。該方法是當采礦船到達采區後,將集礦機和提升管接好並逐步放人海船集礦機用於(yu) 采集海底沉積物中的結核並進行初步處理,以水力或氣力提升方式使管內(nei) 的水以足夠的速度向上運動,將結核輸送到海麵采礦船上。


 隨著21世紀人類開發利用海洋的到來,大洋采礦技術顯得尤為(wei) 重要。現代高新技術的發展為(wei) 大洋資源開發鋪設了橋梁,它的形成和發展將對世界海洋經濟、文化及人類海洋意識產(chan) 生積極深遠的影響。


 關(guan) 於(yu) 國外礦山的采礦技術發展趨勢除了前述的六個(ge) 方麵以外,還有自然崩落采礦技術日趨完善,應用也不斷擴大,另外在鑿岩爆破也有大量的新技術湧現,礦山岩石力學與(yu) 工程已經作為(wei) 一個(ge) 獨立的學科,在礦山的建設和生產(chan) 中發揮越來越大的作用。

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