井下采礦技術(shù)及井下采礦的發(fā)展趨勢

文/楊志剛 馬邊南方礦業(yè)有限責任公司 四川樂山 614699

我國磷礦資源總量較為豐富，但是，低品位磷礦較多，在開采過程中，開采難度較大，傾斜至緩傾斜、薄至中厚礦體多，適宜大規(guī)模高強度開采的少。而且，我國大部分磷礦成礦時代久遠，埋藏較深，巖化作用強，礦石膠結(jié)致密，且約有75%以上的礦層呈傾斜至緩傾斜產(chǎn)出，為薄至中厚層。上述特征給磷礦開采工作帶來了技術(shù)性難題，為此，加強井下開采技術(shù)研究具有重要意義。

1、我國磷礦分布特點及主要開采技術(shù)

1.1　我國磷礦分布特點

我國磷礦產(chǎn)資源主要特點為資源儲量較大、分布不集中，南方多，北方少，主要分布在云南、貴州、湖北、湖南、四川等地，其磷礦儲存量分別為39.59億噸、27.33億噸、27.13億噸、20.30億噸、16.54億噸。經(jīng)過調(diào)查分析，上述幾個省市磷礦產(chǎn)資源占全國總量的76%，北方和東部地區(qū)可供利用的儲量很少，資源“豐而不富”，南多北少，形成了“南磷北運，西磷東調(diào)”的產(chǎn)銷格局。此外，我國磷礦產(chǎn)資源主要為中低品位磷礦，富礦資源少。磷礦保有儲量中品位大于30%的富礦僅占總儲量的70%，幾乎都集中于云、貴、川、鄂。

易選礦少，難選膠磷礦多。除少數(shù)富礦可直接深加工利用外，絕大部分礦石需經(jīng)選礦才能被利用。這類礦石中有害雜質(zhì)的含量一般較高，礦石顆粒細，膠結(jié)共生普遍，嵌布緊密，選別較困難。開采難度大。大部分磷礦床呈傾斜至緩傾斜產(chǎn)出，這種產(chǎn)出特征無論是露天開采還是地下開采都有一定的技術(shù)難度，會造成損失率高、貧化率高、資源回收率低以及地下開采難以實現(xiàn)大型化、機械化開采等問題。磷礦主要以沉積型磷巖塊為主，類型較多，礦石性質(zhì)差異較大。我國磷礦中，巖漿巖型磷灰石占總儲量的7%，屬易選磷礦；沉積變質(zhì)巖型磷灰?guī)r占總儲量的23%，礦石可浮性較好；沉積型磷塊巖（俗稱膠磷礦）占總儲量的70%，屬難選磷礦。而沉積型磷塊巖中的混合型磷礦選礦難度最大，在云南最具代表性，占到全省的81%。

1.2　磷礦開采井下技術(shù)

磷礦井下開采方法通常采用空場法和崩落法，其中又以房柱法和分段崩落法為主，如貴州開磷集團采用錨桿護頂分段空場法?？請龇ㄖ饕遣蓤霾贾煤徒Y(jié)構(gòu)參數(shù)采場主要分布于裝礦穿脈之間，裝礦穿脈垂直礦體走向布置，間距50－60m，采場長度等于穿脈間距，亦為50－60m。其主要適用于礦體厚度＞6m、傾角＞45°，礦石和圍巖中等穩(wěn)定層；崩落法的主要特點是在回采過程中，不分設(shè)礦房礦柱，隨著回采工作面推進，以強制或自然崩落的圍巖充填采空區(qū)，以實現(xiàn)采場地壓管理的采礦法。這一采礦方法簡化了采場結(jié)構(gòu)，增加了巷道的用途，減少了開采工作量，降低了開采成本。

當前，我國磷礦開采利用率較高的幾家大型磷礦開采企業(yè)已經(jīng)接近國際先進水平，例如云南磷化集團、貴州甕福磷礦、湖北黃麥嶺磷礦等，其中，貴州開磷集團地下開采回采率可達70%以上甚至80%，其它中小型礦山的資源回采率相比要低得多。在開采技術(shù)、裝備、管理、企業(yè)規(guī)模和集中度方面水平參差不齊，與國外相比還有差距。

2、井下采礦發(fā)展趨勢

2.1　智能化發(fā)展趨勢

隨著科技水平的不斷提高，勞動力投入大幅度較少，井下采礦井實現(xiàn)智能化。未來礦產(chǎn)資源開采中，無需大量人員進行，機械設(shè)備可以進行操作，并高效運行。現(xiàn)階段，智能化技術(shù)已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)出其優(yōu)勢所在，可以預(yù)見，其必將成為各行各業(yè)生產(chǎn)活動中的主要手段。將其運用于井下采礦的工藝之中，并與自動化技術(shù)、科學(xué)的開采技術(shù)、信息通訊技術(shù)、井下定位技術(shù)相結(jié)合，提高工作效率。當前，部分礦產(chǎn)資源開采企業(yè)采用集數(shù)據(jù)通訊、衛(wèi)星定位等新興技術(shù)于一身的采礦調(diào)度系統(tǒng)，能夠?qū)崟r觀測井下開采動態(tài)，針對出現(xiàn)的問題，及時應(yīng)對，提高礦產(chǎn)資源開采安全和效率。

2.2　設(shè)備大型化

就井下采礦設(shè)備來說，為了順應(yīng)我國采礦行業(yè)中井下作業(yè)規(guī)?；l(fā)展趨勢，今后采礦設(shè)備必將朝著大型化方向發(fā)展。比如，目前在作業(yè)穿孔爆破中使用的設(shè)備，應(yīng)該以逐步提升其工作效率，鉆進機械設(shè)施應(yīng)以逐步實現(xiàn)規(guī)模化，只有這樣，才能在各設(shè)備的綜合利用基礎(chǔ)上，順應(yīng)井下采礦作業(yè)對設(shè)備在自動化與高效化等方面的要求。

2.3　機械化生產(chǎn)技術(shù)

為了提高采礦效率，要不斷優(yōu)化采礦生產(chǎn)效率，根據(jù)實際情況，采用不同的開采設(shè)備、工藝等，最大限度擴大生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用放哪位，提高礦產(chǎn)開采行業(yè)的機械化水平。

2.4　井下充填技術(shù)應(yīng)用

井下填充技術(shù)在有色金屬礦開采中得到了廣泛的應(yīng)用，但是，考慮到施工成本，磷礦山主要靠留設(shè)礦柱支撐頂板，造成了大量資源浪費。磷礦屬于不可再生資源，隨著不斷開發(fā)和利用，我國儲存量逐漸減少，當前，我國富礦儲量越來越少，其占有量不到總儲量的十分之一。在前期磷礦開發(fā)利用時，大都不重視中低品位資源的利用，大量的不可再生磷礦資源被浪費。隨著磷礦的價值不斷提高，磷礦企業(yè)應(yīng)積極探索和研究充填技術(shù)在磷礦開采企業(yè)的運用，貴州開磷集團采用磷石膏、水泥、粉煤灰等充填體對采空區(qū)頂板巖體的支撐，提高了資源回收率，也減少磷石膏和廢石占用大量的耕地和對周圍環(huán)境的污染。

結(jié)語：

總而言之，井下開采作業(yè)是一項系統(tǒng)性、復(fù)雜性、危險性較高的工程，在追求經(jīng)濟效益的同時，相關(guān)企業(yè)要結(jié)合開采區(qū)域的實際情況，靈活選擇合理的開采技術(shù)，同時秉著技術(shù)、效益、成本相協(xié)調(diào)的原則，引領(lǐng)開采技術(shù)朝著更加機械化、自動化與安全化的方向發(fā)展。

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