我国金属矿山露天采矿技术进展及发展趋势

张亮 张陶

沈阳宇坤工程技术有限公司

我国金属矿山露天采矿技术进展及发展趋势

张亮 张陶

沈阳宇坤工程技术有限公司

随着国民经济的持续快速发展，金属矿山面临着资源需求继续增长、环境保护要求不断提高的形势，金属矿山的技术进步要以发展循环经济为主线，在金属矿产资源的高效开发和合理利用技术方面取得更大发展。

金属矿山 露天采矿技术 探测技术

目前,我国大多数矿山如铜陵狮子山铜矿、河南栾川钼矿和广东大宝山矿等都或多或少存在采空区安全隐患,严重影响了井下或露天开采的正常生产。部分有色金属矿山利用地采转露采的开采方法进行隐患资源的复采,随着露天开采层面的逐年下降,采场距离原地采遗留深部大采空区和采空区群越来越近,施工安全问题越来越突出,为了实现遗留采空区治理与隐患资源开采协同作业,需要对采空区进行探测和处理。关于采空区的探测,西方发达国家以物探为主、钻探为辅,而我国目前以钻探为主、物探为辅。物探方法通常分为重力法、电磁法、地震法和发射性勘探等4大类。

一、我国有色金属矿山采矿技术现状

随着全球对环境保护的要求越来越高，国外在合理利用矿产资源、注意环保方面做出了一系列科学研究的努力工作，目前对尾矿的处置方法除了传统的工程建设、建筑材料和土壤改良剂外，还包括：采用无废料开采技术，将尾矿用于充填采空区；尾矿深海排放；采用露天采坑排放尾矿等处置方式。这几种方式不仅能够有效利用矿产资源，节省成本的投入，提高企业的经济效益，而且不用对自然环境造成污染。正是因为如此，在很多国家已经得以极其广泛的应用。地下金属矿山无废开采技术是最近才开发出来的一项科技新成果，非常符合国家产业政策和发展方向。它包括全尾矿充填技术、高浓度尾矿料的制备与输送技术、采矿工艺与方法等，所使用的是较低废石产出率的采矿新技术以及用全尾矿对采空区实施充填，因此务必要有安全保护措施的前提下进行操作，鉴于此，推出全新的采切上程布置形式，通过地压监测、数值模拟和物理模拟等方法进行试验的系统研究，对采场和采空区围岩稳定性进行明确判断，确保采矿和空区充填的绝对安全。露天转地下联合采矿法是在露天地下联合开采中衍生出来的一种新型采矿方法。在采准、切割和回采中，将露天采矿技术和地下采矿技术进行有效结合。事实证明，这种采矿方法比联合开采在工艺技术的结合程度方面显得更紧密。露天转地下开采过程中，主要应结合矿体赋存的特点、露大边坡地压情况和露天坑底留设境界矿柱与否等情况。

二、露天采矿技术发展前景和趋势

露天开采具有开采规模大、基建时间短、机械化程度高、生产效率高和作业条件好等优点，在矿产资源开发中，只要矿床赋存条件适合，一般优先采用露天开采方式。目前，我国已有部分露天矿山进入极深部开采阶段，取得了一定经验，也存在一定问题。首先，开采工艺向连续化、集约化发展。传统的露天开采是矿岩爆破后，在工作面用铲装设备装载到运输工具（汽车或铁路），然后运输到目的地。几十年来，露天开采技术不断发展，开采装备日趋大型化，国内露天矿山的挖掘设备斗容达到15m3以上，大型运输设备——电动轮汽车载重吨位达到154t以上，极大提高了矿山产能，但是，随着石油等主要原材料价格的不断上涨和CPI物价指数的高攀，矿山开采成本直线上升；随着露天矿山深凹开采条件日益恶化，矿山运输距离增加，运输效率降低，运输能耗加大，矿场内环境污染加剧等诸多问题制约着我国露天开采技术的发展。因此，需要从露天采矿工艺源头探寻新型采矿技术方法与配套装备，解决矿山高成本、高污染、高能耗问题。大型露天矿集约化、连续化开采技术将转变矿山运输理念，摈弃移动式运输工具传统观念，发展露天开采传输式物流新观念，创新露天开采技术理论，实践建立露天采场工作面矿石装载—破碎—输送的集中化开采系统。这将是一个全面提高矿山开采技术水平，实现高效、环保、节能目标的新型露天采矿方法，是未来大型露天矿山技术发展的趋势。其次，装备水平向大型化、智能化发展。回顾采矿历史，露天采矿的发展主要就是通过采矿设备的进步而实现的，在过去的20多年里，采矿设备大型化的趋势十分明显，特别是没有作业空间限制的露天矿设备，工作质量达数百上千吨乃至数千吨的设备种类繁多。采矿装备水平的快速发展，极大地改变了采矿方法和工艺，推动了采矿技术的发展。国外大型露天矿最高年产矿石量已达到4000万t～5000万t，普遍采用10m3以上斗容的电铲和载重170t以上的卡车，最大电铲斗容达到43m3，卡车载重已达240tt，爆破炮孔直径目前已普遍向400～440mm发展，每次爆破规模保持在60万t～100万t；台阶高度普遍达到15m以上，个别达到20m。而我国最大的露天矿（单一采场）年产仅为800万t～1200万t铁矿石，电铲斗容多数为4～10m3，卡车载重大多在25～75t。实践证明，应用大型装备实现大规模的矿山生产，必然会给企业带来高的效益。最后，大型极深部露天矿山开采技术将得到发展。

三、结语

随着我国基础设施的不断完善及国民经济的快速发展，人们对矿产资源的需求也越来越大，尤其是近几年来，国内那些开采条件好、矿产质量上乘的矿床几乎都被投入了开采，而那些矿石质量低劣、水文条件比较复杂、主矿体开采后的残留体（包括民采后空区间矿体）等难采的矿床的开采也慢慢地引起大家的重视，就目前而言，由于还未找到切实可行的综合开采技术，再加上这类矿山的开采成本比常规的开采高出许多，并且这些耗费大量人力物力财力所开发出来的资源使用起来也经常无法达到理想的效果，结果就导致本来就非常缺少的资源被进一步的开采，久而久之，就很容易造成各种事故的经常发生（例如坍塌事故时有发生）。对于完全没有井采资料的盲空区,宜首先采用多种物探手段进行宏观的综合分析,确立存在盲空区的可疑区域;再通过不同深度和孔网密度的探孔进行物探空区的钻探确认,探明盲空区的具体位置和形状并合理处置,才能确保采矿施工安全。

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