采礦方法的創(chuàng)新與應(yīng)用

郭良金

摘 要:采礦具有非常重要的地位和作用,采礦方法的創(chuàng)新是促進(jìn)采礦工業(yè)健康發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。我國(guó)在空?qǐng)霾傻V法、崩落采礦法、充填采礦法和原地溶浸采礦法等方面取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

關(guān)鍵詞:采礦采礦方法創(chuàng)新應(yīng)用

中圖分類號(hào):TD802 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(a)-0023-01

采礦主要是為人們的生產(chǎn)和生活提供必要的礦產(chǎn)資源,具有非常重要的地位和作用。隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備層出不窮,促使采礦方法也有了新的變化和進(jìn)步?，F(xiàn)今有很多的采礦方法,我們需要結(jié)合地質(zhì)的條件和要求,創(chuàng)造性地提出可行的采礦方法。采礦方法的創(chuàng)新,倡導(dǎo)科學(xué)采礦,這是對(duì)采礦工業(yè)發(fā)展規(guī)律認(rèn)識(shí)的深化,是促進(jìn)采礦工業(yè)健康發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。自20世紀(jì)70年代開始,我國(guó)就結(jié)合礦山開展了非常多的采礦方法的試驗(yàn)研究,取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

1 空?qǐng)霾傻V法

空?qǐng)霾傻V法,主要是指在回采的過程中,采空區(qū)始終是空著的,主要是依靠一些不規(guī)則礦柱或者人工支柱進(jìn)行支撐。使用這種采礦方法,必然要對(duì)礦石和圍巖的穩(wěn)固性提出較高的要求,否則就有可能出現(xiàn)意外情況,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。這就要求,在最終確定使用空?qǐng)霾傻V法之前,一定要提高礦床地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性與完整性,對(duì)礦山地質(zhì)條件進(jìn)行非常深入的研究,有充分的把握或者實(shí)驗(yàn)成功以后才能最終選定采礦方法。

空?qǐng)霾傻V法具有很多的優(yōu)點(diǎn),比如大采場(chǎng)、空?qǐng)?、深孔、階段出礦等等,可以在其中直接使用大型的裝載運(yùn)輸設(shè)備,使得采礦的強(qiáng)度得到大幅度的提高,從而使得出礦的成本相對(duì)地降低下來。因此,空?qǐng)霾傻V法在地下采礦過程中,利用率非常高,尤其是在如加拿大、南非等國(guó)家和地區(qū)有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

空?qǐng)霾傻V法在我國(guó)礦業(yè)應(yīng)用的開先河之作,就是20世紀(jì)50年代首次在華銅銅礦試用中深孔分段空?qǐng)龇ā？請(qǐng)霾傻V方法真正成為礦山的重要采礦方法,最主要的原因是因?yàn)榇笾睆缴羁撞傻V法在凡口鉛鋅礦的試驗(yàn)成功、推廣應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了高效率、高效益的采礦。

2 崩落采礦法

崩落采礦法適用于采場(chǎng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,是單步驟、按一定的順序進(jìn)行連續(xù)回采,不需要將采區(qū)劃分為礦房和礦柱兩步驟回采。崩落采礦法是以崩落圍巖來實(shí)現(xiàn)地壓管理,也就是說,在礦石采出的同時(shí)或者稍后,有計(jì)劃地強(qiáng)制或者自然崩落礦體上部的圍巖,用來充填采空區(qū)。當(dāng)然,前提必須是上部的地表允許崩落,沒有水體和流沙,不會(huì)造成太大損失。這樣,采用崩落采礦法,一來可以避免回采礦柱,以免影響工作人員的人身安全和遺留礦石的損失,二來可以避免處理采空區(qū),節(jié)約了生產(chǎn)成本,提高了采礦效率。因此,崩落采礦法在礦業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中,使用比較廣泛。崩落采礦法最主要的有以下幾種:

(1)有底柱分段崩落法:礦房留有底柱,將整個(gè)開采過程劃分為若干個(gè)分段,自上而下地逐段地進(jìn)行回采,底柱隨同下一分段的礦石一起采出。頂部的圍巖應(yīng)自然崩落,如若不能自行崩落,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行強(qiáng)制崩落,或者用充填料進(jìn)行充填。

(2)無(wú)底柱分段崩落法:使用這種采礦方法,簡(jiǎn)化了采區(qū)的結(jié)構(gòu),取消了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的底柱,增大了進(jìn)路間距,提高了工人的勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低了成本,提高了采礦的強(qiáng)度。因此,它是一種非常安全、高效的采礦方法,在實(shí)際應(yīng)用中所占據(jù)的比例非常高。

(3)階段崩落法:階段崩落法與分段崩落法非常接近,不同之處就在于階段底部布置底部結(jié)構(gòu)。根據(jù)圍巖落礦方式的不同,階段崩落法分為階段自然崩落法和階段強(qiáng)制崩落法兩種。

3 充填采礦法

現(xiàn)在各地經(jīng)常出現(xiàn)由于采礦出現(xiàn)的地表下沉、地面陷落等現(xiàn)象。因此,需要在采礦作業(yè)后,對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填,以防止地表下沉或者上部圍巖的崩落。這種用充填料對(duì)采空區(qū)進(jìn)行逐步充填的采礦方法,就是充填采礦法。它可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和設(shè)備大型化,不但能夠防止圍巖崩落和地表下沉,還能夠?yàn)榛夭晒ぷ鲃?chuàng)造一定的便利條件,并能夠預(yù)防因自燃性礦石而引起的火災(zāi)等。隨著綠色開采、生態(tài)礦山概念的不斷推廣,充填技術(shù)逐步趨于成熟,使得我國(guó)采礦工業(yè)的局面得到了改善,一些采礦沉陷區(qū)得到了有效的治理。根據(jù)充填料的不同和輸送充填料的方式不同,充填采礦法可以分為以下三種:

(1)干式充填采礦法:這是一種最早的充填采礦方法,利用地面或井下的干式充填料(砂石、廢石等等,要求有一定強(qiáng)度、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定),隨著回采工作的進(jìn)行,自下而上地逐層充填采空區(qū)。干式充填采礦法,可以維護(hù)圍巖,也可以形成繼續(xù)上采的工作平臺(tái)。但是隨著充填技術(shù)的日益進(jìn)步,干式充填法暴露出了越來越多的缺點(diǎn),比如生產(chǎn)率較低、礦石貧化率高、充填時(shí)間長(zhǎng)等,在實(shí)踐中的使用率逐年下降。

(2)水力充填采礦法:將碎石砂石、爐渣、尾砂等混合水,借助管道輸送到井下,作為充填料對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填。充填水從礦房滲透出經(jīng)濾水井流出,充填料則留下來充填采空區(qū)。充填料盡可能地選取加工運(yùn)輸比較方便、價(jià)格比較便宜的材料,爭(zhēng)取做到就地取材,同時(shí)充填料還應(yīng)該不溶于水,顆粒度不能過大或過小。隨著采礦技術(shù)的發(fā)展,可以實(shí)現(xiàn)低濃度泵壓或自流輸送的水力充填采礦。

(3)膠結(jié)充填采礦法:在水力充填采礦法的基礎(chǔ)上,為了更好地解決回采礦柱和防止地表下沉,創(chuàng)設(shè)了膠結(jié)充填采礦法。采用膠結(jié)充填采礦法,將采區(qū)劃分為礦房和礦柱,開采后用膠結(jié)充填料充填形成人工礦柱,再回采礦柱。膠結(jié)充填料主要包括骨料和膠結(jié)劑兩部分,骨料一般采用廢石、尾砂、碎石、混凝土等。隨著材料科學(xué)的不斷進(jìn)步、充填采礦工藝和技術(shù)的日益成熟,膠結(jié)充填料品種更加多樣化,盡量減少?gòu)U料,提高了廢石和尾礦的利用率,實(shí)現(xiàn)全尾礦充填、高濃度尾礦料的制備和輸送、高分層充填采礦、高階段大直徑深孔崩礦嗣后充填法工藝、盤區(qū)機(jī)械化充填等工藝和技術(shù)的重大進(jìn)展。

4 原地溶浸采礦法

原地溶浸采礦法俗稱溶浸采礦,是一種不需要將礦石采出地表而是直接從地下提取金屬的采礦方法。原地溶浸采礦法需要將采、選、冶技術(shù)結(jié)合起來,先根據(jù)某些礦物的物理化學(xué)性質(zhì),選擇相應(yīng)的特殊溶浸劑,再利用鉆孔將溶浸劑注入礦體(層)中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),將固態(tài)的礦物轉(zhuǎn)化為液態(tài)或氣態(tài),并通過鉆孔將其提取出來,爭(zhēng)取以較低的成本進(jìn)行開采。這樣,利用原地溶浸法,有了其它采礦方法所不可能有的優(yōu)點(diǎn),將礦石留在地下,地表上沒有廢石和尾砂,不但可以節(jié)省投資的成本,確保了采礦工人的安全,最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠最大限度地保護(hù)環(huán)境,不破壞礦區(qū)的植被。

綜上所述,新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備,促進(jìn)了采礦方法產(chǎn)生了創(chuàng)新的需求。我們需要綜合考慮礦山的各種開采技術(shù)條件,在創(chuàng)新中促轉(zhuǎn)變,在轉(zhuǎn)變中促發(fā)展,選擇具有較好的可行性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的采礦方法,為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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