鐵礦采礦工藝技術(shù)探討

孔磊 楊宇

摘要：創(chuàng)新鐵礦采礦工藝技術(shù)，不僅能夠滿足我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對礦產(chǎn)的需要，還能夠保證礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展。所以，不斷積極優(yōu)化和完善鐵礦采礦工藝技術(shù)，有利于改善生產(chǎn)安全條件，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：鐵礦;采礦工藝技術(shù);探索

一、前言

在進行鐵礦采礦時，會受到地域，技術(shù)，氣候等因素的影響，通過鐵礦開采實踐得知，對于傾斜或者是緩傾斜中厚高硫礦床的開采，應(yīng)選用爆力運搬分段空場嗣后一次充填采礦法進行開采，能夠有效提升采場的生產(chǎn)能力，降低采場的損失貧化率。另外，合采礦塊淺孔留礦法、鉆孔水利采礦技術(shù)等也是現(xiàn)代采礦常用方法。

二、地下鐵礦資源開采的設(shè)備選擇

在進行鐵礦開采中通常會有兩種作業(yè)形式，一種是地下采礦，一種是露天采礦。這兩種采礦形式因為受到地質(zhì)，地形，氣候，環(huán)境的影響，所需要的技術(shù)設(shè)備和開采方法也會不同。在進行地下鐵礦開采時，要綜合考慮回采率，勞動生產(chǎn)率，成本安全和生態(tài)環(huán)境等問題。地下礦產(chǎn)開采設(shè)備為了更加適應(yīng)地下礦產(chǎn)開采的需要，微型化地下礦產(chǎn)開采設(shè)備，大型化地下礦產(chǎn)開采設(shè)備，自動化以及無軌化地下礦產(chǎn)開采設(shè)備應(yīng)運而生。微型化地下礦產(chǎn)開采設(shè)備能夠適應(yīng)小空間、小容量的地下礦產(chǎn)開采，相較于大型化地下礦產(chǎn)開采設(shè)備，它更加靈活和方便。在地下礦產(chǎn)開采中常見的大型化地下礦產(chǎn)開采設(shè)備有井下載重汽車，電動鏟運機等，如圖1所示左為井下載重汽車右為電動鏟運機，井下載重汽車最大可容納80噸的礦產(chǎn)承載量，而電動鏟運機最高可載重25噸，是大型地下礦井開采中的常用大型設(shè)備。采用自動化和無軌化地下礦產(chǎn)開采設(shè)備，不僅節(jié)省了企業(yè)資源，也大大解放了人力，提高了采礦人員工作環(huán)境的安全性。

隨著科技的發(fā)展，我國的采礦設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)機械化鑿巖、機械化爆破的功能。比如，在地下鐵礦開采時，前期的鑿巖、裝巖，到后期的裝運，已經(jīng)實現(xiàn)了全過程機械化操作。這意味著井下開采的安全性得到了充分的提升，并且在推動我國地下礦產(chǎn)開采工作中起到了積極作用[1]。

三、鐵礦資源開采的工藝技術(shù)研究

（一）新型地下礦產(chǎn)開采工藝技術(shù)

在地下礦產(chǎn)資源開采中，礦產(chǎn)的回采率、勞動生產(chǎn)率、成本、安全和生態(tài)環(huán)境等方面，是在地下礦產(chǎn)開采中的考慮因素，所以，在進行地下礦產(chǎn)開采技術(shù)選擇時，也要以滿足以上生產(chǎn)問題作為創(chuàng)新方法和選擇方法的前提，并且也要不斷結(jié)合礦產(chǎn)地的地質(zhì)條件，氣候環(huán)境等因素，“因地制宜”的進行開采。比如，鉆孔水利采礦技術(shù)是地下采礦工作中常用到的采礦方法，鉆孔水利采礦主要是用高壓水射流通過礦層的鉆孔，對礦層進行破碎，然后再利用提升設(shè)備將礦漿輸送到地面完成開采工作[2]。鉆孔水利采礦技術(shù)的應(yīng)用，不僅讓采礦人員無需進入到礦井下操作，并且開采的深度也得到了提升，相較于傳統(tǒng)的地下礦井開采技術(shù)，鉆孔水利開采減少了前期建設(shè)的投資、時間、成本，大大地提升了安全度，降低了勞動強度和對環(huán)境的污染，在瓦斯富集、地下水豐富的礦區(qū)尤為適用鉆孔水力采礦技術(shù)。鉆孔水利采礦技術(shù)不僅適用于地下鐵礦的開采，對于鈦鋯、海蘭柱石、褐煤、含金砂、建筑砂、磷灰?guī)r、黏土鈾等礦產(chǎn)開采也同樣適用[3]。

（二）充填采礦法

我國現(xiàn)階段地下礦山開采工作中除了會使用鉆孔水利采礦技術(shù)，還會使用充填采礦法，這也是現(xiàn)代礦采工藝中使用較為普遍的一種方法。充填技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地減少對土地資源的破壞，并解決固體礦山垃圾隨意堆放的問題，充填技術(shù)在現(xiàn)代礦山開采中具有重要作用。將固定廢料進行回填不僅能夠消除地表下沉的問題，還能夠在一定程度上降低固體廢料的排放率，改善礦區(qū)環(huán)境。在進行鐵礦開采的過程中，利用回填技術(shù)在一定程度上還能擴大鐵礦的開采范圍。除了將開采廢料進行回填，膠結(jié)充填在現(xiàn)代采礦技術(shù)中的應(yīng)用也較為廣泛，它能夠有效地礦體的穩(wěn)固性，尤其適用于復(fù)合礦體，能夠最大限度的保護礦區(qū)綜合環(huán)境，提高出礦品位。比如，新疆哈密的阿拉塔格鐵礦因為其地質(zhì)條件復(fù)雜，含硫量高，并且隨著開采礦體的坡角逐漸變緩，礦山的厚度也漸漸變薄，傳統(tǒng)的合采礦塊淺孔硫礦法已經(jīng)不適用于鐵礦的開采，技術(shù)人員根據(jù)阿拉塔格鐵礦的實際情況和礦產(chǎn)環(huán)境，選擇了爆力運搬后一次充填法進行后續(xù)的開采。爆力運搬后一次充填法是適用于坡度較小，坡體厚度較薄的礦山開采方法，通過爆力運搬后一次充填法能夠有效地降低采切比和采礦的成本，并且縮短采礦作業(yè)的時間，提高采礦單位的經(jīng)濟效益和工作效率。隨著社會發(fā)展的需要采礦的深度在不斷地增加，這就會導(dǎo)致采場內(nèi)的地溫、地壓也隨之增大，有可能會出現(xiàn)采場突變，采場失穩(wěn)的風(fēng)險發(fā)生，所以在開采時就要采用充填法進行，尤其是對于高應(yīng)力礦區(qū)采用充填法能夠有效地解決采場應(yīng)力不均衡的問題。對于采場礦床較深，處于水下、建筑物下或者是構(gòu)筑物下的礦床，甚至是有自燃傾向的礦床都可以利用充填法進行開采[4]。

（三）空場采礦法，崩落采礦法

空場采礦法通常分為兩種形式，一種是VCR法，另一種是連續(xù)開采法。VCR法是通過將采場的局部面積進行切割分槽，然后裝入大直徑深孔炸藥進行爆破，爆破后的礦石在有采場的下部運出礦場的方法進行作業(yè)。而連續(xù)開采法是通過對礦房、礦體連續(xù)開采，并對礦石進行連續(xù)續(xù)運送，使得整個礦產(chǎn)采礦工藝過程更為連續(xù)化的工作方法。崩落采礦法分為無底柱分段崩落法和自然崩落法。在選擇無底柱分段崩落法時，要注意增大進路間距，才能取得良好的采礦效果。自然崩落法是通過破壞礦塊內(nèi)的應(yīng)力平衡，使得礦區(qū)內(nèi)的礦石受到重力作用而產(chǎn)生崩落的方法。自然崩落法具有生產(chǎn)能力大，采礦成本低的優(yōu)點，在現(xiàn)代采礦工藝中應(yīng)用較為廣泛[5]。

（四）溶浸采礦技術(shù)

溶浸采礦技術(shù)的出現(xiàn)能夠有效地減少低品位礦床的開采成本，提高采礦單位的經(jīng)濟效益，溶浸采礦技術(shù)的發(fā)明對于地下礦區(qū)的開采有著重大的推動作用，它不僅能夠減少和免去采礦工程中的開拓、剝離、采掘、搬運等工作內(nèi)容，還能夠讓選冶工藝更加簡單、高效、便捷。溶浸采礦技術(shù)的核心是運用化學(xué)手段實現(xiàn)低成本開采礦床的目的，它通過將化學(xué)劑注入礦層內(nèi)使得地下礦床內(nèi)的有用礦物由固態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)或氣態(tài)，然后采礦人員再進行有效的回收完成對地下礦床的開采工作。溶浸采礦技術(shù)也分為許多種方法，比如，地表堆浸法，原地浸出法，細菌化學(xué)采礦法等，地表堆浸法主要適用于地下殘留礦石、礦體、礦柱又或者是化學(xué)成分較為復(fù)雜，并且含有有害物質(zhì)的低品位礦區(qū)的處理，必要時還可將松動爆破與之進行結(jié)合，加強地表堆浸法的實施效果。原地浸出法主要包含兩種方式，一種是地下就地破碎進出法，另一種是地下原地鉆孔進出法。地下就地破碎進出法主要是通過爆破的方式形成礦堆，然后再將溶浸液均勻的布撒在礦堆上，從而實現(xiàn)金屬物質(zhì)的開采，而原地鉆孔溶浸采礦方法主要是通過對礦區(qū)內(nèi)的礦層進行鉆孔并注入溶浸液達到開采的目的。細菌化學(xué)采礦法主要是利用微生物及微生物的代謝產(chǎn)物對金屬礦區(qū)內(nèi)的礦物進行氧化、還原、溶解、吸附、吸收等工作達到開采的目的。在實際應(yīng)用中，溶浸采礦技術(shù)不僅可以對鐵礦進行開采和處理，還能夠?qū)︺~礦、鈾礦、金礦、銀礦、錳礦、鉛礦、鋅礦、鎳礦、鉻礦、汞礦、砷礦等20多種金屬礦進行有效的開采和處理，大大加強了我國采礦業(yè)的發(fā)展[6]。

（五）無人化采礦技術(shù)

無人化采礦技術(shù)是目前采礦行業(yè)內(nèi)正在研發(fā)的技術(shù)，也是未來采礦行業(yè)的發(fā)展方向。無人化采礦技術(shù)的應(yīng)用能夠大大的降低人力的需要，并且能夠為地下采礦的大型設(shè)備提供智能化、遙控化和自動化的發(fā)展需求。因為礦業(yè)開采深度的加大，地壓、高溫、提升、回采、排水、通風(fēng)、環(huán)境保護等工作內(nèi)容都將面臨嚴峻的考驗，這也為我國的礦業(yè)開采技術(shù)帶來了難題。為了能夠有效地應(yīng)對這些技術(shù)情況、生產(chǎn)工具就需要不斷的革新，加大了企業(yè)的資金投入。而采用無人化采礦技術(shù)不僅能夠大大降低生產(chǎn)工具的更新周期，而且也為采礦單位減少了資金投入有利于提高企業(yè)效益。無人化采礦技術(shù)雖然是正在形成的技術(shù)，但在現(xiàn)在礦區(qū)部分作業(yè)中也得到了廣泛地應(yīng)用，比如，地下礦鉆機的鉆頭定位、鉆頭的鉆進速度控制、壓力控制、鉆孔深度的控制等工作內(nèi)容均是應(yīng)用了無人化采礦技術(shù)。未來在無人化采礦技術(shù)的研究中，還將會繼續(xù)擴大無人化技術(shù)的應(yīng)用范圍，不斷提升地下礦井開采的質(zhì)量和經(jīng)濟效益，加大采礦行業(yè)的發(fā)展和市場前景，爭取實現(xiàn)全自動化礦井作業(yè)的目標[7]。

（六）無廢開采技術(shù)的應(yīng)用

在進行無廢開采時要遵循最大限度減少廢料產(chǎn)出，減少廢石排放提高礦區(qū)資源的綜合利用率，達到綠色開采無廢開采可持續(xù)發(fā)展的目的為主要原則。減少尾礦量，減少廢石量的產(chǎn)出，利用尾礦和廢石當做建筑材料或者是充填材料，是無廢開采技術(shù)的主要核心內(nèi)容。比如：將礦山在掘進和剝離過程中產(chǎn)生的廢石用于道路的鋪設(shè)和建筑房屋的應(yīng)用。

四、采礦過程中的事故預(yù)防

在進行礦井開采作業(yè)時，常常會發(fā)生冒頂片幫事故、墜井事故、溜礦井、放礦漏斗卡礦事故。在預(yù)防和處理冒頂片幫事故時，要對采礦地的礦床地質(zhì)進行詳細的勘察和了解，并通過合理的采礦方法選擇和采礦現(xiàn)場布置，減少和預(yù)防冒頂片幫事故的發(fā)生概率。

（一）冒頂片幫事故

是采礦作業(yè)中最常見的事故，所以，要不斷提高作業(yè)人員的思想安全意識，嚴格按照采礦流程規(guī)范進行工作，加強對現(xiàn)場頂板的管理，確保采場頂板沒有松動的現(xiàn)象。

（二）墜井事故

通常會發(fā)生在天井和溜井中，這是因為工作人員進出礦場途中會經(jīng)常路過天井和溜井，導(dǎo)致天井和溜井墜井事故頻發(fā)。所以，為防止墜井事故的發(fā)生，應(yīng)設(shè)立安全標志，防護欄桿等安全設(shè)施，加強對工作人員的安全管理，有助于減少和避免墜井事故的發(fā)生。天井內(nèi)要搭設(shè)梯子、扶手，搭設(shè)距離為3到4米為一層平臺，溜井上方除了要設(shè)置警示標牌和照明設(shè)施，還要在溜井口留有人行通道、圍欄和鏈條，保障人員安全。

（三）處理溜礦井、放礦漏斗卡礦的問題

要確保溜井的坡道沒有死彎，并且確保溜井內(nèi)沒有雜物、鋼管、木材的堆放，在雨天要減少礦產(chǎn)儲存量。礦漏斗卡礦可以選用撬棍撬動或者是爆破震動的方式，在選用爆破震動方式時要注意炸藥的用量，以震動為目的，而不是為了起到爆破的作用，以上兩種方法能夠有效地解決礦漏洞堵塞問題[8]。

五、結(jié)語

在進行礦產(chǎn)開采時對于礦產(chǎn)埋藏較深的礦區(qū)，需要使用地下開采方法，要注意開采的安全性以及降低對地下礦區(qū)的破壞程度。在傳統(tǒng)地下開采中通常會使用充填采礦法，空場采礦法和崩落采礦法，隨著時代的進步鉆孔水力采礦技術(shù)的出現(xiàn)不僅能夠深入地下開采范圍，并完美地解決了人力在井下的操作，在進行礦區(qū)開采時，開采單位應(yīng)根據(jù)礦區(qū)的實際需求和條件進行方法的選擇。

參考文獻：

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