露天采矿工艺研究

[摘要]我国作为世界上为数不多的矿石资源大国之一，各种矿产资源非常丰富，但是技术工艺和设备对于矿山的开采效率造成了很大的限制。加大对露天采矿工艺技术的研究力度，针对不同的矿山情况，正确选择采矿工艺对于提高我国矿产资源的开采水平具有重要意义。因此，本文就露天采矿工艺技术、未来的发展方向，以及露天采矿工艺效果的评价展开了讨论研究。

[关键词]露天采矿；采矿工艺；工艺效果；能量消耗

我国经济正在迅猛发展，现代科学技术的不断发展，中国的采矿技术以及采矿设备也随之不断提高，矿产量也得到了明显的提高。良好的露天采矿技术对于采矿行业的发展有着重要的影响作用。

一、露天采矿工艺技术

1）开采工艺

（1）陡帮开采技术

陡帮开采技术的特点是开采初期剥离量相对较小、基础设施的建设周期短、工程量小、边坡暴露时间短等，对于我国现阶段的露天矿区开采非常适用。

（2）高台阶采矿技术

由于我国在该技术方面的研究较晚，目前应用的露天矿区并不多，台阶高度最大也只有14m-15m，但随着露天采掘设备的逐步向大型化发展，高台阶采矿技术的研究力度也在不断加大。近几年，斗容超过10m3以上的大型挖掘设备的增多，为高台采矿技术提供了有利的技术保障。

（3）胶结充填采矿技术

胶结充填采矿技术的优点是能够显著的提高矿产资源的回收率，并且可以有效的降低地表破坏率，同时可以实现露天矿山多次回采，因此一直是采矿行业优先选用的方法。但是其缺点也十分明显，该技术效率发挥受到矿床的生产条件的限制。而随着高分层充填、分段充填以及阶段深孔嗣后充填等技术的进展，胶结充填采矿技术也在不断突破。

2）穿孔工艺

穿孔技术按能量或钻进的利用方式来分，可以分为热力破碎穿孔和机械破碎穿孔两种方法，穿孔设备一般有钢绳式冲击钻、火钻、凿岩台车等。此外，超声波穿孔、化学穿孔以及高压水力穿孔新型钻机也正在开发之中。

3）爆破技术

爆破技术是矿山生产过程中不可缺少的一部分。其中微孔爆破技术、孔内微差爆破技术的推广应用，很好的解决了露天采掘过程中难爆岩层的破碎块度、爆破减震等问题。现在各种新型的炸药、爆破器材等也在不断地提高爆破效率和质量、以及作业的安全性等。微差爆破技术。目前我国很多露天矿区采用的爆破技术是塑料导爆管非电爆系统大区微差爆破技术。虽然受到作业条件的限制，通常进行的是小规模的爆破作业，但是也能满足1台电铲大约2-3d的采剥量。预裂爆破技术。在临近边坡的位置应用预裂爆破技术可以很大程度减轻爆破时震动效应对边坡的影响，保障每一个台阶坡面的平整度。二次破碎。二次破碎即是采用凿岩机进行打眼，采用岩石炸药进行爆破，为了提升矿的大块产出率，就可以采用集中二次破碎的方式，利用电雷管进行瞬间的引爆。

4）排土技术

在进行露天采矿作业时，排土效率的高低直接影响生产规模，并且同时也会影响经济效益。一般情况来说，排土方式是根据开拓运输方式来选择的，而影响其使用时间的是排土场结构的稳定性。汽车-排土机的排土方式以其机动灵活、爬坡能力强，适应地形丰富、成本低、易于维护等优点被大部分矿山所选用。

5）防排水技术

因为露天采矿的生产作业均是在露天进行的，为了保证能够在汛期也正常作业，相应的防排水技术非常重要。防排水除了能够在汛期时保证作业的安全性，同时也能防止地表水的流入，降低排水量和矿石的含水量。该技术主要是通过设置截水沟、防洪堤，以及进行河流改道等措施来进行拦截和疏导。

二、露天采矿工艺的发展方向

目前我国的露天采矿工艺技术已经日趋成熟，但是在设备上却相对落后。因此，我国露天采矿的主要发展方向是加大在露天采矿设备方面的研发力度。现在露天采矿设备的发展方向是，大型化、自动化和智能化。

1）车载监控系统

车载监控设备的功能是监控设备的运行状态，为设备维护提供相应的信息。对于大型露天采矿设备增设报警监控功能，可以实现对设备的运行状态进行实时监控，在设备出现问题时第一时间通知维护人员进行维护处理，降低对设备的损耗，减少设备的维护成本。

2）高坡位移监测

高坡位移监测是通过GPS卫星定位系统实现的，其可以连续通过无线通信网络向采场办公室的计算机传送边坡的移动数据，并对数据进行存储和运算分析，帮助准确了解采场内各处边坡的稳定情况，并提供报警功能。

3）加大设备的环保力度

对于能源短缺和环境问题严峻的当下，采矿设备的能耗和对环境的污染情况越来越受到设备设计人员的重视。在未来的露天采矿设备的设计中，长寿命、低能耗、低环境负荷材料等都是应该遵循的设计原则。

三、露天采矿工艺效果的评价

在目前这个能源短缺日益严重的当下，露天矿生产能量的评估根本上是对能量消耗的评估。其中能量消耗包括有生产能量消耗和非生产能量消耗。生产能量消耗是指产品在生产过程中消耗的自有能量；非生产能量消耗则是包括有人的劳动能力、材料设备中的能力、以及环境的损失和消耗等。可以按照能容量来评价露天采矿工艺及组织效果，其中露天矿生产能容量的计算公式可以表示为：

（1）

式中：Es——一定时期内主要生产过程消耗的自有能量

Em——同一时期内消耗的材料与设备中的物化能量；

Ep——同一时期内消耗的人的能量值；

Ew——由于利用土地和污染环境所造成消耗与损失的当量能量；

Dt——同一时期内生产的成品数量。

能量在一段时期内都是由极限价格决定的，可以依据价格将一种形式的能量换算成极限价格的当量。而为了露天矿生产的目的而进行的工作过程就是载能体以消耗能量为代价实现的。对于自有能量的消耗，在露天矿生产过程中，是不存在的。其中对于人消耗的能量是难以测定，甚至是不可能测定的，所以这里可以以货币标准来获得人消耗劳动能量的相对值。材料和设备中的物化能量和购买材料和设备的价格是一样的，可以直接通过折旧率和消耗率转移到单位产品中，也可以通过货币标准得到物化能量的当量。

用货币标准表示单位成品的能耗费用，可以用下面的公式得到：

C=vp（2）

式中：C——单位成品能耗费用；

V——单位能容量；

P——单位能耗价格。

露天矿工艺及组织的选择可以分为以下几个步骤进行：首先是在考虑影响工作能耗的各项因素的基础上提出若干工艺及组织方案；然后得到所有工艺环节的全部单位换算耗能费用；接着确定一个工艺系统的总能耗单位经费；最后根据露天采矿效果的整体指标进行比较筛选。

四、结束语

随着我国经济的飞速增长，采矿业也在突飞猛进的发展。就目前的情况来看，我国的采矿技术已经接近世界先进水平，但是我国的采矿业机械化程度较低，设备发展还是相对落后，在一定程度上，存在着一定的安全隐患。

参考文献

[1]池洪斌.露天采矿技术及发展方向探讨[J].中国新技术新产品，2011（04）.

[2]黄埋坚.露天采矿技术的现状研究[J].科技资讯，2008（18）.

作者简介

龙继云（1963——）性别：男籍贯：云南省个旧市，工作单位：云锡元江镍业有限责任公司安定镍矿，学历：大专，职称：采矿工程师