采礦方法的創新與應用

郭良金

摘 要:采礦具有非常重要的地位和作用,采礦方法的創新是促進采礦工業健康發展的重要驅動力。我國在空場采礦法、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的成績。

關鍵詞:采礦采礦方法創新應用

中圖分類號:TD802 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0023-01

采礦主要是為人們的生產和生活提供必要的礦產資源,具有非常重要的地位和作用。隨著當今科學技術和社會經濟的發展,新技術、新工藝和新設備層出不窮,促使采礦方法也有了新的變化和進步?，F今有很多的采礦方法,我們需要結合地質的條件和要求,創造性地提出可行的采礦方法。采礦方法的創新,倡導科學采礦,這是對采礦工業發展規律認識的深化,是促進采礦工業健康發展的重要驅動力。自20世紀70年代開始,我國就結合礦山開展了非常多的采礦方法的試驗研究,取得了不錯的成績。

1 空場采礦法

空場采礦法,主要是指在回采的過程中,采空區始終是空著的,主要是依靠一些不規則礦柱或者人工支柱進行支撐。使用這種采礦方法,必然要對礦石和圍巖的穩固性提出較高的要求,否則就有可能出現意外情況,造成一定的經濟損失。這就要求,在最終確定使用空場采礦法之前,一定要提高礦床地質資料的準確性與完整性,對礦山地質條件進行非常深入的研究,有充分的把握或者實驗成功以后才能最終選定采礦方法。

空場采礦法具有很多的優點,比如大采場、空場、深孔、階段出礦等等,可以在其中直接使用大型的裝載運輸設備,使得采礦的強度得到大幅度的提高,從而使得出礦的成本相對地降低下來。因此,空場采礦法在地下采礦過程中,利用率非常高,尤其是在如加拿大、南非等國家和地區有著絕對的優勢。

空場采礦法在我國礦業應用的開先河之作,就是20世紀50年代首次在華銅銅礦試用中深孔分段空場法?？請霾傻V方法真正成為礦山的重要采礦方法,最主要的原因是因為大直徑深孔采礦法在凡口鉛鋅礦的試驗成功、推廣應用,實現了高效率、高效益的采礦。

2 崩落采礦法

崩落采礦法適用于采場結構非常簡單,是單步驟、按一定的順序進行連續回采,不需要將采區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現地壓管理,也就是說,在礦石采出的同時或者稍后,有計劃地強制或者自然崩落礦體上部的圍巖,用來充填采空區。當然,前提必須是上部的地表允許崩落,沒有水體和流沙,不會造成太大損失。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,節約了生產成本,提高了采礦效率。因此,崩落采礦法在礦業生產實踐中,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,將整個開采過程劃分為若干個分段,自上而下地逐段地進行回采,底柱隨同下一分段的礦石一起采出。頂部的圍巖應自然崩落,如若不能自行崩落,應及時進行強制崩落,或者用充填料進行充填。

(2)無底柱分段崩落法:使用這種采礦方法,簡化了采區的結構,取消了結構復雜的底柱,增大了進路間距,提高了工人的勞動生產率,降低了成本,提高了采礦的強度。因此,它是一種非常安全、高效的采礦方法,在實際應用中所占據的比例非常高。

(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構。根據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制崩落法兩種。

3 充填采礦法

現在各地經常出現由于采礦出現的地表下沉、地面陷落等現象。因此,需要在采礦作業后,對采空區進行充填,以防止地表下沉或者上部圍巖的崩落。這種用充填料對采空區進行逐步充填的采礦方法,就是充填采礦法。它可以實現機械化和設備大型化,不但能夠防止圍巖崩落和地表下沉,還能夠為回采工作創造一定的便利條件,并能夠預防因自燃性礦石而引起的火災等。隨著綠色開采、生態礦山概念的不斷推廣,充填技術逐步趨于成熟,使得我國采礦工業的局面得到了改善,一些采礦沉陷區得到了有效的治理。根據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,要求有一定強度、化學性質穩定),隨著回采工作的進行,自下而上地逐層充填采空區。干式充填采礦法,可以維護圍巖,也可以形成繼續上采的工作平臺。但是隨著充填技術的日益進步,干式充填法暴露出了越來越多的缺點,比如生產率較低、礦石貧化率高、充填時間長等,在實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,作為充填料對采空區進行充填。充填水從礦房滲透出經濾水井流出,充填料則留下來充填采空區。充填料盡可能地選取加工運輸比較方便、價格比較便宜的材料,爭取做到就地取材,同時充填料還應該不溶于水,顆粒度不能過大或過小。隨著采礦技術的發展,可以實現低濃度泵壓或自流輸送的水力充填采礦。

(3)膠結充填采礦法:在水力充填采礦法的基礎上,為了更好地解決回采礦柱和防止地表下沉,創設了膠結充填采礦法。采用膠結充填采礦法,將采區劃分為礦房和礦柱,開采后用膠結充填料充填形成人工礦柱,再回采礦柱。膠結充填料主要包括骨料和膠結劑兩部分,骨料一般采用廢石、尾砂、碎石、混凝土等。隨著材料科學的不斷進步、充填采礦工藝和技術的日益成熟,膠結充填料品種更加多樣化,盡量減少廢料,提高了廢石和尾礦的利用率,實現全尾礦充填、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、盤區機械化充填等工藝和技術的重大進展。

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、冶技術結合起來,先根據某些礦物的物理化學性質,選擇相應的特殊溶浸劑,再利用鉆孔將溶浸劑注入礦體(層)中進行化學反應,將固態的礦物轉化為液態或氣態,并通過鉆孔將其提取出來,爭取以較低的成本進行開采。這樣,利用原地溶浸法,有了其它采礦方法所不可能有的優點,將礦石留在地下,地表上沒有廢石和尾砂,不但可以節省投資的成本,確保了采礦工人的安全,最大的優勢就是能夠最大限度地保護環境,不破壞礦區的植被。

綜上所述,新技術、新工藝和新設備,促進了采礦方法產生了創新的需求。我們需要綜合考慮礦山的各種開采技術條件,在創新中促轉變,在轉變中促發展,選擇具有較好的可行性、安全性和經濟性的采礦方法,為國家經濟社會的可持續發展做出應有的貢獻。

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