金屬采礦進(jìn)展和實踐

1、、金屬采礦技術(shù)進(jìn)展及其實踐1、前言2、未來金屬采礦的發(fā)展主題3、國內(nèi)外采礦發(fā)展趨勢4、三種主要采礦方法的進(jìn)展情況及深部開采5、高新技術(shù)在金屬采礦中的應(yīng)用6、國內(nèi)外采礦設(shè)備的發(fā)展7、展望主要內(nèi)容2一、前言在人類發(fā)展的長河中，礦業(yè)始終貫穿于整個歷史的發(fā)展過程現(xiàn)代文明源于礦業(yè)；沒有金屬礦業(yè)的發(fā)展，就沒有國家的工業(yè)化和國防的現(xiàn)代化礦業(yè)立于基礎(chǔ)地位；我國金屬礦業(yè)資源緊缺，采礦機(jī)械化和工藝技術(shù)水平相對落后發(fā)展礦業(yè)任重道遠(yuǎn)；要實現(xiàn)傳統(tǒng)礦業(yè)現(xiàn)代化，必須緊緊把握未來礦業(yè)的發(fā)展主題綠色開發(fā)、深部開采、智能（化）采礦。31、金屬礦業(yè)支撐著國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展1）.我國的人均資源消耗強(qiáng)度不斷攀高隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，

2、近十年來，金屬產(chǎn)量大幅增長(見下表)。從1990-2010年，人均GDP增長20.8倍，同期鋼增長8.4倍，十種有色金屬增長7.5倍?？梢哉f，沒有金屬產(chǎn)量的同步增長，就沒有國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。4據(jù)研究，在國家工業(yè)化過程中，隨著人均GDP的增長，人均資源消耗量將呈“S”形曲線變化（如下圖）。我國正處于工業(yè)化全面發(fā)展階段，是人均資源消耗強(qiáng)度增長最快的時期。今后15-25年，我國人均資源的消耗強(qiáng)度將接近或達(dá)到高峰時期。5當(dāng)前，我國金屬消費(fèi)量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，以Cu、Pb、Zn、Al、Ni、Mo六種金屬的人均消費(fèi)量來看，美國的是我國的5.932.4 倍。預(yù)計我國粗鋼、鋁、銅等主要金屬消耗量，將分別

3、于2015年、2020年和2025年才能達(dá)到高峰期（見下表）。62）.我國金屬礦資源短缺形勢嚴(yán)峻我國金屬礦產(chǎn)資探明儲量有54種，占世界總量的12%，但是，我國的人口占世界1/4，人均資源量只有世人均水平的1/3(其中Fe 42.4%，Cu 23.3%，Al 7.3% )。大宗消費(fèi)礦種，如Fe、Cu、Al、Ni、K、P等的對外依存度均在50%以上，有的甚至高達(dá)70-80% 。世界上沒有一個國家的礦產(chǎn)資源能夠自給自足的，所以，發(fā)達(dá)國家長期來實施全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略。世界有4300多家礦業(yè)公司(不包括煤和石油），其中加拿大占全球37%，美國占17%，澳大利亞占9.5%）。我國也不能例外，要實施全球資源戰(zhàn)

4、略，方針是：“積極開展資源外交”，“互利共贏，共同發(fā)展”。73）.我國是金屬礦山的基本狀況我國金屬礦山有9000多座，大體可分為三類：第一類：少數(shù)的現(xiàn)代化礦山。代表著國家礦業(yè)發(fā)展水平，其生產(chǎn)工藝、裝備水平、資源回收和綜合利用程度、礦山數(shù)字化信息系統(tǒng)建設(shè)，基本接近或達(dá)到礦業(yè)發(fā)達(dá)國家的水平。第二類：相當(dāng)數(shù)量的中等技術(shù)水平的中型礦山。機(jī)械化水平為1960-1970年代的水平，資源回收率和綜合利用率程度不一，生態(tài)環(huán)境問題突出，管理水平與國外相差較大。第三類：大量的小型礦山。非機(jī)械化勞動所占比重很大，管理粗放，安全問題、環(huán)境問題、資源浪費(fèi)問題相當(dāng)嚴(yán)重。8由于國家的需求增大和科技的長足進(jìn)步，我國金屬礦床的

5、開采目標(biāo)已逐步擴(kuò)大到五類礦床即：深部礦床、貧礦床、破碎松軟礦床、水體下礦床和高寒地區(qū)礦床，這給礦業(yè)帶來了許許多多重大科技難題。4）. 金屬礦業(yè)發(fā)展的大趨勢現(xiàn)代采礦科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，新的學(xué)術(shù)思想、理論、技術(shù)與工藝不斷涌現(xiàn)，大大拓展了采礦科學(xué)技術(shù)的發(fā)展空間。為了把握礦業(yè)發(fā)展的大趨勢，穩(wěn)步推進(jìn)金屬礦業(yè)現(xiàn)代化，采礦專家提出未來金屬礦業(yè)三大發(fā)展主題：堅持金屬礦業(yè)的發(fā)展道路綠色開發(fā)開拓金屬礦業(yè)的前沿領(lǐng)域深部開采走向金屬礦業(yè)的未來目標(biāo)智能(化)采礦9二、未來金屬采礦的發(fā)展主題1、堅持金屬礦業(yè)的發(fā)展道路綠色開發(fā)1）.可持續(xù)發(fā)展理念的提出20世紀(jì)是人類生產(chǎn)力發(fā)展最快的百年，也是人類對地球破壞最嚴(yán)重的百年，它已動

6、搖著人類生存的根基，促使人們重新審視走過的發(fā)展道路，因此，出現(xiàn)許多具有劃時代意義的研究報告-增長的極限，世界保護(hù)策略等。1972-2002年間，召開了三次國際會議，并分別通過人類環(huán)境行動計劃.21世紀(jì)程和可持續(xù)發(fā)展世界首首腦會議實施計劃三個文件，使人們認(rèn)識到環(huán)境問題的嚴(yán)重性，從而否定了工業(yè)革命以來“高生產(chǎn)、高消費(fèi)、高污染”的道路，推動了傳統(tǒng)生活方式的轉(zhuǎn)變。101987年，世界環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表了報告我們的未來。該報告第一次明確提出了可持續(xù)發(fā)展定義，即“可持續(xù)發(fā)展是既滿足現(xiàn)代人類的需求，又不對后代人滿足其需求的能力構(gòu)成危害的發(fā)展”。2）.“綠色開發(fā)”是可持續(xù)發(fā)展理念的延伸可持續(xù)發(fā)展已成為全球共

7、同的發(fā)展戰(zhàn)略，許多行業(yè)、領(lǐng)域都相繼提出自身的發(fā)展道路，如綠色建筑、綠色產(chǎn)品、綠色化學(xué)、綠色開發(fā)等。在這里，”綠色”體現(xiàn)的理念是資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的和諧?！熬G色開發(fā)”一般的理解：是整合資源經(jīng)濟(jì)與環(huán)境目標(biāo)的開發(fā)過程，在開發(fā)過程中保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)各類資源的可持續(xù)利用。113）. 礦區(qū)資源“綠色開發(fā)” 礦業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)，但也嚴(yán)重破壞環(huán)境采礦活動破壞了大量耕地和建設(shè)用地；采礦誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，造成大量人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失；采礦使礦區(qū)水均衡系統(tǒng)遭受破壞，下游水質(zhì)污染；開采中廢氣.廢渣排放.產(chǎn)生大氣污染和酸雨；采礦破壞地貌景觀，引發(fā)的社會糾紛越來越大。 何謂礦區(qū)資源“綠色開發(fā)”把礦區(qū)的資源與環(huán)境作為一個整體，在充

8、分回收有效利用礦產(chǎn)資源的同時，協(xié)調(diào)地開發(fā)利用礦區(qū)的土地、森林、水等各類資源，實現(xiàn)資源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境協(xié)調(diào)開發(fā)的過程，稱為礦區(qū)資源“綠色開發(fā)” ?！熬G色開發(fā)”的含義拓展了可持續(xù)發(fā)展理念，指明了金屬礦業(yè)的發(fā)展道路，闡明了礦床開采的發(fā)展模式。124）.礦區(qū)資源“綠色開發(fā)”的科技內(nèi)涵 礦產(chǎn)資源的充分開發(fā)與回收我國露天開采的回收率為80-90%，而地下礦山只有50-60 %。地下礦山傳統(tǒng)采用兩步驟回采模式，所留下占礦量40-50% 的礦柱，因未及時回收造成大量資源損失的情況，必須根本上改變。另外，為了資源的高效開發(fā)利用，要大力推進(jìn)采礦工藝技術(shù)的創(chuàng)新?？萍夹枨螅旱叵陆饘俚V連續(xù)開采技術(shù)兩步驟開采資源的整體高效回

9、收技術(shù)開采環(huán)境再造高階段大直徑深孔采礦技術(shù)礦塊自然崩落采礦技術(shù)地下大型無軌采掘設(shè)備制造 采礦充填技術(shù)13 固體廢料產(chǎn)出最小化和資源化我國采掘礦巖總量以每年超過10億噸的速度增長，而礦山90-95% 的礦物在加工過程中被轉(zhuǎn)化為廢料。我國金屬礦業(yè)的廢石、尾砂、廢渣等固體廢物已經(jīng)堆存了180多億噸，占地面積不斷擴(kuò)大。另外，我國貧礦多富礦少、多金屬礦多單一金屬少，廢石、尾礦中還有許多有用組分尚未資源化利用?？萍夹枨螅旱V山無廢開采程度的預(yù)評價開拓與采礦的廢石產(chǎn)出最小化廢石.尾砂不出坑的工藝技術(shù)。深井全尾砂.廢石膠結(jié)充填設(shè)備與工藝礦區(qū)尾礦規(guī)?；C合利用技術(shù)14 礦產(chǎn)資源有價元素的綜合利用我國鐵礦采選回收率

10、為67%，有色行業(yè)為50-60%；此外，廢石和尾礦中的有價元素利用率很低，鐵礦約20 %，有色金屬為30-35 %（國外50%以上）。提高綜合利用率是我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要戰(zhàn)略舉措?？萍夹枨螅簭?fù)雜難處理礦高效選別技術(shù)高選擇性低毒（無毒）選礦藥劑多金屬硫化氧氣混合礦選礦技術(shù)廢石和尾礦中有價元素提取技術(shù)選礦在線檢測分析與集中控制技術(shù)15 環(huán)礦區(qū)的生態(tài)境設(shè)計礦山設(shè)計及礦山生產(chǎn)與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況密切相關(guān)，我們應(yīng)該將礦山的發(fā)展從傳統(tǒng)的“先破壞，后修復(fù)”的被動模式轉(zhuǎn)變?yōu)槌暗?、動態(tài)的、貫穿以開發(fā)全過程的主動模式，因此，礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境設(shè)計顯得十分重要。這對于礦山在生產(chǎn)、流通和消費(fèi)的過程中，

11、能更好地推行減量化、再利用和資源化。 科技需求：礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)規(guī)劃設(shè)計無廢開采的可行性研究礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的源頭保護(hù)與容量評價礦區(qū)各類資源的保護(hù)與利用規(guī)劃礦物資源深加工與產(chǎn)品高值化16 礦區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)與復(fù)墾推行礦山生態(tài)化建設(shè)，就要解決生態(tài)化建設(shè)程度的評價問題。評價要體現(xiàn)質(zhì)量經(jīng)營與生態(tài)經(jīng)營同時并舉和經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會效益相一致原則；要構(gòu)建生態(tài)化礦山的評價體系和礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展評價標(biāo)準(zhǔn)。我國礦區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)嚴(yán)重滯后，礦山廢棄土地的復(fù)墾率只有12%，而發(fā)達(dá)國家高達(dá)70-80% ?？萍夹枨螅旱V山重金屬污染土地生物修復(fù)尾礦壩、排土場災(zāi)害防治與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)酸性廢石堆場復(fù)墾整體性的尾礦、廢石利用技術(shù)礦區(qū)生態(tài)化建

12、設(shè)程度的評價175）.堅持走”綠色開發(fā)”的道路“綠色開發(fā)”的特質(zhì)在于：開采方式科學(xué)化，資源利用高效化，企業(yè)管理規(guī)范化，生產(chǎn)工藝環(huán)保化，礦山環(huán)境生態(tài)化。“綠色開發(fā)”的目標(biāo)在于：資源合理利用、節(jié)能降耗減排、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)區(qū)域和諧發(fā)展。持續(xù)的礦產(chǎn)開發(fā)已給人類生存環(huán)境帶來許多負(fù)面影響。國際潮流需要礦業(yè)走“綠色開發(fā)”的道路；現(xiàn)實國情迫使礦業(yè)走“綠色開發(fā)”道路；社會責(zé)任要求我們走“綠色開發(fā)”的道路。我們必須正視，礦業(yè)是破壞環(huán)境的主要行業(yè)之一， 我們不能再以忽視這一危及人類生存根基的嚴(yán)重問題，必須堅定不移地走“綠色開發(fā)”的道路。186）建設(shè)綠色礦山建設(shè)綠色礦山是新形勢下保證礦業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的必由之路，

13、是實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展、社會和諧的必然選擇。全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（20082015）提出了到2020年綠色礦山格局基本建立的目標(biāo)。 綠色礦山是礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的礦山，應(yīng)該達(dá)到資源利用節(jié)約集約化、開采方式科學(xué)化、企業(yè)管理規(guī)范化、生產(chǎn)工藝環(huán)保化、閉坑礦山生態(tài)化的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。 綠色礦山建設(shè)應(yīng)該遵循科技進(jìn)步、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、不斷提高資源利用水平和環(huán)境保護(hù)水平的理念，包含的內(nèi)容比較寬泛，而不僅僅體現(xiàn)在環(huán)境保護(hù)水平的提高方面，在資源節(jié)約與綜合利用、礦山開發(fā)與社會和諧方面明顯先進(jìn)，而且隨著礦業(yè)發(fā)展和科技進(jìn)步，綠色礦山將被賦予更加豐富的內(nèi)涵。 19綠色礦山建設(shè)在資源利用效率、礦山地質(zhì)環(huán)

14、境保護(hù)和礦區(qū)土地復(fù)墾等方面的要求全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃（20082015） ：在提高資源利用效率方面，提高礦產(chǎn)資源開采回采率和選礦回收率，引導(dǎo)和強(qiáng)制礦山企業(yè)切實提高礦產(chǎn)資源采選水平，探索礦產(chǎn)資源稅費(fèi)征收與儲量消耗掛鉤的政策措施等，促進(jìn)礦產(chǎn)資源節(jié)約開發(fā)；要求企業(yè)加強(qiáng)低品位、共伴生礦產(chǎn)資源的綜合利用，提高資源利用效率；提高礦山固體廢棄物、尾礦資源和廢水利用效率，減少能源消耗和環(huán)境污染；以礦山企業(yè)為主體實施循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范工程，推進(jìn)礦產(chǎn)資源綜合開發(fā)利用。在礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理和礦區(qū)土地復(fù)墾方面，要求新建礦山和生產(chǎn)礦山按照“誰破壞，誰治理”的原則，嚴(yán)格執(zhí)行“三同時”制度，及時履行礦山環(huán)境恢復(fù)治理義務(wù)，并繳納

15、礦山環(huán)境恢復(fù)治理保障金。國土資源行政主管部門加強(qiáng)對采礦權(quán)人履行礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理義務(wù)情況的監(jiān)督檢查，加大礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和治理力度，實施礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理重點工程，重點開展礦山采空區(qū)地面塌陷等環(huán)境問題治理，改善礦區(qū)及周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境。在監(jiān)督管理方面，提出要加強(qiáng)監(jiān)管，對不符合最低開采規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)、資源破壞浪費(fèi)嚴(yán)重的生產(chǎn)礦山進(jìn)行整改聯(lián)合，依法關(guān)閉無證開采、浪費(fèi)資源、不具備安全辦礦條件的礦山企業(yè)。 20國家級綠色礦山基本條件 從依法辦礦、規(guī)范管理、綜合利用、技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)、土地復(fù)墾、社區(qū)和諧、企業(yè)文化九個方面對綠色礦山的基本條件進(jìn)行規(guī)定。 依法辦礦。一是嚴(yán)格遵守礦產(chǎn)資源法等法律法規(guī)，合

16、法經(jīng)營，證照齊全，遵紀(jì)守法。二是礦產(chǎn)資源開發(fā)利用活動符合礦產(chǎn)資源規(guī)劃的要求和規(guī)定，符合國家產(chǎn)業(yè)政策。三是認(rèn)真執(zhí)行礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案、礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案、礦山土地復(fù)墾方案等。四是三年內(nèi)未受到相關(guān)的行政處罰，未發(fā)生嚴(yán)重違法事件。 規(guī)范管理。一是積極加入并自覺遵守綠色礦業(yè)公約，制定有切實可行的綠色礦山建設(shè)規(guī)劃，目標(biāo)明確，措施得當(dāng)，責(zé)任到位，成效顯著。二是具有健全完善的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)、土地復(fù)墾、生態(tài)重建、安全生產(chǎn)等規(guī)章制度和保障措施。三是推行企業(yè)健康、安全、環(huán)保認(rèn)證和產(chǎn)品質(zhì)量體系認(rèn)證，實現(xiàn)礦山管理的科學(xué)化、制度化和規(guī)范化。 21綜合利用。一是按照礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)劃和設(shè)計，較好地

17、完成了資源開發(fā)與綜合利用指標(biāo)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平居國內(nèi)同類礦山先進(jìn)行列。二是資源利用率達(dá)到礦產(chǎn)資源規(guī)劃要求，礦山開發(fā)利用工藝、技術(shù)和設(shè)備符合礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用鼓勵、限制、淘汰技術(shù)目錄的要求，“三率”指標(biāo)達(dá)到或超過國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。三是節(jié)約資源，保護(hù)資源，大力開展礦產(chǎn)資源綜合利用，資源利用達(dá)國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平。技術(shù)創(chuàng)新。一是積極開展科技創(chuàng)新和技術(shù)革新，礦山企業(yè)每年用于科技創(chuàng)新的資金投入不低于礦山企業(yè)總產(chǎn)值的1%。二是不斷改進(jìn)和優(yōu)化工藝流程，淘汰落后工藝與產(chǎn)能，生產(chǎn)技術(shù)居國內(nèi)同類礦山先進(jìn)水平。三是重視科技進(jìn)步。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，礦山企業(yè)的社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益顯著。節(jié)能減排。一是積極開展節(jié)能降耗、節(jié)能減排工作

18、，節(jié)能降耗達(dá)國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。二是采用無廢或少廢工藝，成果突出?！叭龔U”排放達(dá)標(biāo)。礦山選礦廢水重復(fù)利用率達(dá)到90%以上或?qū)崿F(xiàn)零排放，礦山固體廢棄物綜合利用率達(dá)到國內(nèi)同類礦山先進(jìn)水平。 22環(huán)境保護(hù)。一是認(rèn)真落實礦山恢復(fù)治理保證金制度，嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)“三同時”制度，礦區(qū)及周邊自然環(huán)境得到有效保護(hù)。二是制訂礦山環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)方案，目的明確，措施得當(dāng)，礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理水平明顯高于礦產(chǎn)資源規(guī)劃確定的本區(qū)域平均水平。重視礦山地質(zhì)災(zāi)害防治工作，近三年內(nèi)未發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害。三是礦區(qū)環(huán)境優(yōu)美，綠化覆蓋率達(dá)到可綠化區(qū)域面積的80%以上。土地復(fù)墾。一是礦山企業(yè)在礦產(chǎn)資源開發(fā)設(shè)計、開采各階段中，有切實可行的礦

19、山土地保護(hù)和土地復(fù)墾方案與措施，并嚴(yán)格實施。二是堅持“邊開采，邊復(fù)墾”，土地復(fù)墾技術(shù)先進(jìn)，資金到位，對礦山壓占、損毀而可復(fù)墾的土地應(yīng)得到全面復(fù)墾利用，因地制宜，盡可能優(yōu)先復(fù)墾為耕地或農(nóng)用地。社區(qū)和諧。一是履行礦山企業(yè)社會責(zé)任，具有良好的企業(yè)形象。二是礦山在生產(chǎn)過程中，及時調(diào)整影響社區(qū)生活的生產(chǎn)作業(yè)，共同應(yīng)對損害公共利益的重大事件。三是與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)建立磋商和協(xié)作機(jī)制，及時妥善解決各類矛盾，社區(qū)關(guān)系和諧。企業(yè)文化。一是企業(yè)應(yīng)創(chuàng)建有一套符合企業(yè)特點和推進(jìn)實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的企業(yè)文化。二是擁有一個團(tuán)結(jié)戰(zhàn)斗、銳意進(jìn)取、求真務(wù)實的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)班子和一支高素質(zhì)的職工隊伍。三是企業(yè)職工文明建設(shè)和職工技術(shù)培訓(xùn)體系健

20、全，職工物質(zhì)、體育、文化生活豐富。 23綠色礦山“八化”和“32字”標(biāo)準(zhǔn)：綠色礦山建設(shè)應(yīng)從礦山開采合法化、資源利用高效化、開采方式現(xiàn)代化、采礦作業(yè)清潔化、礦山管理規(guī)范化、生產(chǎn)安全標(biāo)準(zhǔn)化、內(nèi)外關(guān)系和諧化、礦區(qū)環(huán)境生態(tài)化等“八化”標(biāo)準(zhǔn)來衡量；綠色礦山建設(shè)是礦山建設(shè)的一次革命，是促進(jìn)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的必由之路。綠色礦山創(chuàng)建應(yīng)達(dá)到的要求 ：“合法采礦、高效利用、科學(xué)開采、清潔生產(chǎn)、規(guī)范管理、安全生產(chǎn)、內(nèi)外和諧、生態(tài)重建”的“32字”標(biāo)準(zhǔn) 242、開拓金屬礦業(yè)的前沿領(lǐng)域深部開采1).深部開采是礦業(yè)發(fā)展的前沿 何謂深部開采學(xué)術(shù)界定地應(yīng)力隨開采深度增加而逐步增大，當(dāng)增大到某一值時，巖爆發(fā)生頻率明顯增加，達(dá)到這一

21、臨界深度時，定義為礦床轉(zhuǎn)入深部開采。一般界定因礦巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)術(shù)表達(dá)有很大的不確定性，因此，一般界定為金屬礦山轉(zhuǎn)入深部開采的深度為800-1000米時。 國內(nèi)大批金屬礦山轉(zhuǎn)入深部開采我國有色系統(tǒng)有1/2的礦山已過渡到深部開采：夾皮溝金礦1600m，會澤鉛鋅礦1360m，紅透山銅礦1300m，冬瓜山銅礦1100m，壽王墳銅礦1000m，弓長嶺鐵1000mm；凡口鉛鋅礦，金川鎳礦，高峰錫礦，湘西金礦等.25 深部開采的金國外有大批屬礦山據(jù)不完全統(tǒng)計，國外非煤礦山中開采深度超過1000m 的礦山有80多座。按開采深度劃分：深度1000-2000m 的60座，2000-3000m的12座，3000m以

22、上的有3座，其中最深的是南非卡里頓維爾金礦，豎井4164m，開采深度已達(dá)3800m 。 深部開采是礦業(yè)發(fā)展的必然近五年來，在我國，實施“深部找礦工程”的215個礦山中，有166個礦山找到了礦，已為國家找到了價值超過1萬億的礦產(chǎn)資源。加拿大已提出要探清埋深3000米的礦床；澳大利亞提出了要實現(xiàn)“玻璃地球”的計劃。262.深部開采的“三高” 特殊環(huán)境礦床深部開采是個特殊的開采環(huán)境高應(yīng)力、高井溫、高井深?！叭摺笔巧罹闹饕聻?zāi)因素：高應(yīng)力(40-80 Mpa以上)可能誘發(fā)巖爆、導(dǎo)致冒頂、采礦方法與支護(hù)技術(shù)不相適應(yīng)，危及作業(yè)安全等；高井溫(30-60)高溫的工作環(huán)境惡劣，人的生理難以承受，還可能導(dǎo)致

23、礦石自燃、炸藥自爆；高井深(1000-5000 m)導(dǎo)致提升.通風(fēng).排水.充填等的困難增加，效率降低，費(fèi)用增大等。深部開采是個特殊的作業(yè)環(huán)境，有許多淺部開采未涉及的問題需要研究。采礦科研工作要逐步轉(zhuǎn)向深部開采，這是前沿的研究領(lǐng)域。273).拓寬深井開采研究的技術(shù)思路長期來，人們把“三高”視為致災(zāi)因素，因此，科研主要集中在研究巖爆機(jī)理.熱害防治.提升自動化等。這無疑是重要課題，但任何事物都有兩面性，“三高”可否利用呢?高應(yīng)力-是否有利于堅硬礦巖的致裂破碎，從而提高破碎質(zhì)量呢？可否用來創(chuàng)造一種高應(yīng)力誘導(dǎo)致裂破碎的連續(xù)采礦法呢？高井溫-深井的溫度上升，是否有利于貧礦原地破碎溶浸采礦？可否將熱能送到地

24、面利用，經(jīng)地面熱交換后再送井下降溫呢？高井深-客觀存在高水頭，可否作為新的動力用于開發(fā)水動力采礦設(shè)備呢？實現(xiàn)礦物水力提升呢？促使人們更堅定地走深井廢石不出坑的無廢開采道路呢？284).深井特殊環(huán)境下采礦的問題 深井高應(yīng)力災(zāi)害與研究狀況關(guān)于高應(yīng)力災(zāi)害在高應(yīng)力環(huán)境下，由于工程擾動，可使軟巖冒落、誘發(fā)硬巖巖爆，其猛烈程度足以造成事故：美國Atlantic礦，1906年發(fā)生一次巖爆，地震強(qiáng)度達(dá)到了里氏3.6級，導(dǎo)致鐵軌彎曲，還誘發(fā)空氣爆炸，導(dǎo)致火災(zāi)；南非有26座深井金礦，據(jù)統(tǒng)計，19941998年間，因沒有與高應(yīng)力環(huán)境相適應(yīng)的采礦工藝技術(shù)，造成重傷礦工13.9萬人，死亡2200人。我國勝利煤礦于193

25、3年出現(xiàn)巖爆問題，目前，紅透山銅礦等20多個礦井也有過發(fā)生巖爆的記錄。關(guān)于高應(yīng)力研究加拿大開展了兩個研究計劃：包括微震監(jiān)測.巖爆預(yù)報.巖爆區(qū)的支護(hù)體系等。29在美國，對巖爆和天然地震信號與核爆信號的差異辯別，進(jìn)行過研究。南非的深井研究計劃取得了許多創(chuàng)新性成果，包括：水壓支柱、水力鉆機(jī)、深井制冷降溫、采場括板運(yùn)輸機(jī)、快速連續(xù)采礦法，還在井下進(jìn)行粗磨浮選，再將富集的細(xì)粒精礦泵送至地表。在我國，開展了千米深井礦山300萬噸級強(qiáng)化開采綜合技術(shù)“九五”科技攻關(guān)；2001年舉辦了深部巖體力學(xué)基礎(chǔ)研究問題香山學(xué)術(shù)會議；2003年啟動了國家自然科學(xué)基金深部巖體力學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究重大項目、2008年深部重大工程

26、災(zāi)害孕育演化機(jī)制與動態(tài)調(diào)控理論973項目立項。我國在巖爆機(jī).預(yù)測.監(jiān)控等方面做了大量研究；一些成果在工程中得到了應(yīng)用。30 熱關(guān)于深井的害問題根據(jù)歐洲對2000m的鉆孔觀測，地溫的梯度大體為3/100m。影響井下溫度的主要熱源有：圍巖散熱、坑內(nèi)熱水放熱、礦巖氧化放熱、機(jī)電設(shè)備放熱，空氣壓縮放熱和人體放熱等。南非的西部礦，井深3300m，井下氣溫達(dá)到50；日本豐羽鉛鋅礦，采深500m，但受裂隙熱水影響，井下氣溫達(dá)到80。在我國，上世紀(jì)90年代已有熱害礦井70個（含臺灣省20個），其中40個煤礦的采掘工作面超過30，最高達(dá)40；金屬礦山有的也達(dá)到了43。31我國安全規(guī)程規(guī)定：井下工作面溫度不得超過

27、26，超過30就必須采取降溫措施。南非設(shè)計礦山降溫系統(tǒng)時，控制礦井溫度在28以內(nèi)。據(jù)南非多年統(tǒng)計，當(dāng)井下作業(yè)面溫度30時，工傷事故不斷上升，見下表：在深井，僅靠通風(fēng)一般達(dá)不到降溫要求，因此，有的采用供水制冷降溫（有井上集中制冷降溫和井上、下聯(lián)合制冷）或地表制冰降溫。實例：南非斯坦總統(tǒng)金礦，井深3200m，原巖溫度高達(dá)63，在地表建立7000千瓦的制冷站，制造100升/秒的冷卻水，為井下空氣降溫，收到很好效果。32 關(guān)于高井深的提升問題開采深度的極限南非德蘭士瓦公司設(shè)計的礦井最大深度為4000m，以此作為開采深度的極限。因為：4000m 深的地壓很大，進(jìn)行采礦爆破后，易集中引發(fā)巖爆，從而可能出現(xiàn)

28、一次能量大釋放的地震事故；4000m 深處的原巖溫度通常達(dá)到45-50，礦井降溫問題非常突出；礦山排水和通風(fēng)也出現(xiàn)許許多多困難。深井提升的經(jīng)濟(jì)合理性問題。因為深井提升的有效載重量將隨深度增加而顯著下降，提升費(fèi)用大幅增加，因此。一段提升一般不超過2000m，當(dāng)達(dá)到2000-4000m井深時，往往就需要采用兩段提升。33深井提升的實例34世界上最大直徑的多繩提升機(jī)德國制造了一臺大型四繩落地式提升機(jī)，摩擦輪直徑達(dá)9米(我國最大是5米)， 箕斗有效載重30噸(我國最大是22噸)， 提升高度1200米，提升速度20米/ 秒(我國最大是11.8米/秒)， 電機(jī)功率23710kw。超千米深井的提升速度一般為

29、15-20米/秒。近年來，我國在深部開采的科研取中得了一些成果，積累了一定的經(jīng)驗。但是，在礦床埋藏深、巖溫高、巖爆傾向大、品位低、開采強(qiáng)度大的條件下，如何實現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、高效、清潔生產(chǎn)，有許多關(guān)鍵技術(shù)有待開展深入系統(tǒng)研究。353、走向金屬礦業(yè)的未來目標(biāo)智能采礦1）.何謂“智能（化）采礦” ？-在礦床開采中，以開采環(huán)境數(shù)字化、采掘裝備智能化、生產(chǎn)過程遙控化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化和經(jīng)營管理信息化為特質(zhì)，以實現(xiàn)安全.高效.經(jīng)濟(jì).環(huán)保為目標(biāo)的采礦工藝過程，稱為智能采礦。用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)礦業(yè)，是國家經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式的重要任務(wù)之一。未來礦山的智能采礦模式，是富有知識經(jīng)濟(jì)時代特點的采礦模式，是礦業(yè)

30、科技創(chuàng)新的方向，是21世紀(jì)礦業(yè)發(fā)展的前瞻性目標(biāo)。它要在聚集相關(guān)學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上才能完成，它是個漸進(jìn)的發(fā)展過程，它的實現(xiàn)將帶來礦業(yè)的根本性變革。362.“智能采礦”的主要科技內(nèi)涵礦床模型與礦床開采設(shè)計數(shù)字礦山軟件金屬礦山采掘、裝載、運(yùn)輸?shù)戎悄茉O(shè)備適應(yīng)智能設(shè)備作業(yè)的高效采礦工藝技術(shù)礦井?dāng)?shù)據(jù)采集、通訊與視頻的傳輸網(wǎng)絡(luò)礦山移動設(shè)備遙控與生產(chǎn)過程智能控制礦山系統(tǒng)智能監(jiān)測與作業(yè)運(yùn)行集中控制礦山生產(chǎn)計劃組織與經(jīng)營管理信息系統(tǒng)3.實現(xiàn)“智能采礦”將帶來的深遠(yuǎn)影響實現(xiàn)采礦作業(yè)室內(nèi)化?？勺畲蟪潭鹊亟鉀Q礦山生產(chǎn)安全問題，特別是金屬礦山轉(zhuǎn)入深部開采的情況下，大批礦工將遠(yuǎn)離高溫.巖爆的惡劣環(huán)境37實現(xiàn)生產(chǎn)過程遙控

31、化。井下工人將大量減少，可大幅地提高勞動生產(chǎn)率，降低井下通風(fēng)降溫費(fèi)用，使企業(yè)的競爭力大幅提升，特別是對深部礦床開采具有重大意義。實現(xiàn)礦床開采規(guī)?；?。采礦過程的智能化程度高，可實現(xiàn)規(guī)?；_采。由于礦山產(chǎn)能可以大幅提升，勞動效率高，成本將大幅下降，低品位礦床有可能得以更充分的利用。實現(xiàn)技術(shù)隊伍知識化。由于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向知識型產(chǎn)業(yè)過渡，職工的技術(shù)素質(zhì)大幅提高，隊伍結(jié)構(gòu)和工資待遇將大大改善，礦工這一弱勢群體的社會地位將發(fā)生根本性變化。推動礦業(yè)的全面升級。可使金屬礦業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，從礦業(yè)大國過渡成為礦業(yè)強(qiáng)國；此外；還將帶動國家的信息產(chǎn)業(yè)，機(jī)械制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸和發(fā)展。384）.國外智能采礦的發(fā)展?fàn)顩r上

32、世紀(jì)90年代，芬蘭.加拿大.瑞典為了取得礦業(yè)競爭優(yōu)勢，先后實施了“智能化礦山”規(guī)劃，后來，南非.澳大利亞.智利.印尼等十多個國也投入了研究。加拿大弗如德.斯大托比(Frood.Stobien)鎳礦，采用智能采礦已有十多年的歷史；智利的埃爾.特尼恩特(er.Teniente)銅礦智能采礦的采區(qū)生產(chǎn)能力為1萬噸/日。下面舉兩個實例： 瑞典基魯納礦（Kiruna）早在1970年，主要運(yùn)輸水平的機(jī)車運(yùn)輸、就在控制室遙控裝載與卸載，實現(xiàn)了機(jī)車運(yùn)輸無人駕駛自動運(yùn)行?，F(xiàn)在井下已采用由控制中心遙控的Simba46W鑿巖臺車、由機(jī)載計算機(jī)與導(dǎo)航系統(tǒng)控制斗容25t的Toro2500Es裝載機(jī)。39 加拿大國際鎳公

33、司（lnco）1996年開始實施了為期五年的采礦自動化計劃。其技術(shù)組成包括五項：先進(jìn)的地下移動計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；采礦過程監(jiān)控與遙控軟件系統(tǒng)；適合遠(yuǎn)程遙控采礦的特殊采礦法；先進(jìn)的智能化采礦設(shè)備；地下鏟運(yùn)機(jī)的自動定位和導(dǎo)航系統(tǒng).到2000年11月，除遙控裝藥以外，該采礦自動化計劃均已完成。應(yīng)用表明，采礦作業(yè)從每天（24小時）一個循環(huán)、提高到三個循環(huán)；采礦勞動生產(chǎn)率從2006年的3350噸/人年，提高到2008年的6350噸/人年。40礦床開采是一個復(fù)雜.多變.信息隱蔽.難以預(yù)測的大系統(tǒng)。因此.在推進(jìn)智能采礦的過程中，從信息采集.傳輸.處理.集成.顯示，到生產(chǎn)過程的自動控制，所涉及領(lǐng)域非常廣泛。因此需要多

34、學(xué)科交叉（包括數(shù)字地質(zhì)學(xué).巖體力學(xué).現(xiàn)代采礦學(xué).機(jī)器人與自動控制.工程管理等），但在這過程中，采礦工作者將始終處于主導(dǎo)地位。我國在智能采礦領(lǐng)域也有長足進(jìn)步。智能采礦不是遙不可及的事！41三、國內(nèi)外采礦發(fā)展趨勢1.國外采礦技術(shù)發(fā)展趨勢為提高勞動生產(chǎn)力、降低成本，采礦設(shè)備大型化、大型無軌設(shè)備和輔助設(shè)備自動化將是21世紀(jì)金屬采礦發(fā)展的目標(biāo)，非炸藥爆破方式破碎礦巖的連續(xù)化開采將取代各種半連續(xù)開采，采礦工藝將逐漸適應(yīng)各礦體特點，巖石力學(xué)將進(jìn)一步發(fā)展，信息等高新技術(shù)將在采礦過程中得到迅速應(yīng)用，礦山采礦系統(tǒng)將向自動化、智能化發(fā)展。近年來，發(fā)達(dá)國家的采礦裝備發(fā)展迅猛，新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，地下采礦裝備發(fā)展尤

35、其迅速，正朝著以下四大方向發(fā)展：421）裝備無軌化、液壓化、自動化程度高 國外目前先進(jìn)的采礦裝備已完全實現(xiàn)了無軌化、液壓化，在自動化方面，已成功地引進(jìn)了無人駕駛、機(jī)器人作業(yè)等新技術(shù)。芬蘭山特維克湯姆洛克公司實現(xiàn)了在危險地區(qū)的機(jī)器自主方式工作為特征的機(jī)器人(自動化)采礦，該公司的鏟運(yùn)機(jī)自動化控制系統(tǒng)已投入市場。從1999年末起開始，瑞典的公司基律納鐵礦的使用第一套真正的自動生產(chǎn)鏟運(yùn)系統(tǒng)2500型鏟運(yùn)機(jī)，在山特維克湯姆洛克公司的新產(chǎn)品中使用了導(dǎo)航軟件包。公司使用的鏟運(yùn)機(jī)是用布置在巷道上的反射條為其自身定位的。2）裝備技術(shù)性能成熟，可靠性高國外礦山企業(yè)往往選用全球知名采礦設(shè)備專業(yè)廠家的產(chǎn)品，如采用世

36、界有名的采礦設(shè)備廠家阿特拉斯公司、瓦格納公司、GHH公司、艾姆科公司產(chǎn)品，這些全球知名廠家產(chǎn)品技術(shù)性能成熟，可靠性高，技術(shù)服務(wù)周到。433）裝備成龍配套，機(jī)械化程度高國外先進(jìn)地下采礦裝備從鑿巖、裝藥到裝運(yùn)全部實現(xiàn)了機(jī)械化配套作業(yè)，各道工序無手工操作，無繁重體力勞動。各種類型的液壓鉆車、液壓鑿巖機(jī)、柴油或電動及遙控鏟運(yùn)機(jī)是極普通的基本裝備。為了適應(yīng)機(jī)械化的成龍配套，裝備大型化、微型化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度高。 4）基本實現(xiàn)集中化、強(qiáng)化開采和規(guī)?；?jīng)營目前以鏟運(yùn)機(jī)為核心的無軌采礦設(shè)備及其工藝、連續(xù)出礦設(shè)備及其工藝是當(dāng)今地下采礦技術(shù)發(fā)展的主流。連續(xù)采礦技術(shù)方面研制了移動式采礦機(jī)；針對薄脈礦開采

37、開發(fā)了聯(lián)合鑿巖臺車；針對深井開采，南非開發(fā)應(yīng)用了利用充填、水力支柱、水射流清理、水力鑿巖、水力提升、無軌采礦設(shè)備和某種通風(fēng)循環(huán)的綜合開采系統(tǒng)；為鑿巖爆破適應(yīng)大規(guī)模分段崩落法和空場采礦法要求，英格索-蘭德公司推出了裝配有水力潛孔沖擊式鑿巖機(jī)的自動遙控鉆機(jī)。國外地下開采礦業(yè)發(fā)達(dá)國家為提高開采強(qiáng)度、加強(qiáng)安全生產(chǎn)、降低成本，采用大結(jié)構(gòu)參數(shù)、先進(jìn)開采設(shè)備及長錨索支護(hù)等綜合技術(shù)措施取得了較好效果，大幅度地提高了采礦生產(chǎn)能力，并充分地回收了有用礦物。442.國內(nèi)采礦技術(shù)發(fā)展趨勢我國地下開采碎石產(chǎn)量日益增多（如鐵礦石已占2530%以上），且開采深度和難度也在逐漸增大，如大水礦體、深部地壓、礦巖破碎、巖爆、富水

38、高溫等技術(shù)難題，特別是在環(huán)保和安全的壓力下，地下開采中“能空則不崩、能崩則不充”的理念，已發(fā)生了變化，使用充填法的鐵礦山也在逐漸增多。另外 連續(xù)開采技術(shù)、自動化開采技術(shù)乃至智能開采技術(shù)也在礦山得到應(yīng)用。隨著地下礦山開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，開采深度的不斷增加，會帶來一系列的技術(shù)難題。連續(xù)開采技術(shù)工藝、自動化開采技術(shù)乃至智能開采技術(shù)是解決這些難題的有效途徑之一。它可以改善井下工人的作業(yè)環(huán)境和工作條件；可以實現(xiàn)礦山機(jī)械化連續(xù)作業(yè)，提高采場的綜合生產(chǎn)能力；可以縮短采場的回采周期，有利于深部地壓的控制和管理；可以實現(xiàn)大規(guī)模、高強(qiáng)度的集中強(qiáng)化開采，降低礦石的開采成本，提高開采的經(jīng)濟(jì)效益等等。45因此，連續(xù)開采

39、、自動化開采乃至智能開采技術(shù)具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。連續(xù)開采、自動化開采乃至智能開采技術(shù)已成為當(dāng)今世界各國研究的熱點和焦點問題。它們在21世紀(jì)礦山向開采深部化、規(guī)模大型化、設(shè)備機(jī)械化、操作自動化、生產(chǎn)連續(xù)化、管理現(xiàn)代化方向發(fā)展具有重大意義。 金屬礦山地下連續(xù)開采是指在礦體、階段或礦塊的回采過程中，穿孔、落礦、出礦、運(yùn)礦、運(yùn)輸和提升等全工藝過程或部分工藝環(huán)節(jié)的不間斷連續(xù)平行作業(yè)。自動化開采則是在機(jī)械化的前提下，進(jìn)行自動控制，而智能開采則是在自動化開采的基礎(chǔ)上，加入了人工智能，它能根據(jù)開采對象和開采條件，采用更節(jié)能、更合理的參數(shù)和最優(yōu)對策，在不同的空間平行作業(yè)，由此組成高效率的采礦機(jī)械化連續(xù)作業(yè)系

40、統(tǒng)。目前，冬瓜山銅礦進(jìn)行了地下連續(xù)開采技術(shù)和工藝的研究，自動化開采和智能開采技術(shù)也在穿孔等環(huán)節(jié)得到應(yīng)用。46四、三種主要采礦方法的進(jìn)展情況及深部開采露天開采： 大型設(shè)備生產(chǎn)能力提高 連續(xù)開采、陡幫開采 爆破技術(shù)逐孔起爆技術(shù)、混裝藥技術(shù)地下開采三種主要采礦方法： 空場采礦法 崩落采礦法 充填采礦法深部開采越來越普遍471.空場采礦法1）VCR 法20世紀(jì)80年代，VCR法 (大直徑深孔球狀藥包后退式崩落采礦法 )首先在我國凡口鉛鋅礦試驗成功。該法與傳統(tǒng)的采礦方法相比，具有采場結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)能力大、機(jī)械化程度高，作業(yè)安全等優(yōu)點。隨后，這一高效率的采礦方法先后在金川有色金屬公司、安慶銅礦、金廠峪金礦

41、和獅子山銅礦等礦山得到推廣應(yīng)用。但是，由于我國地下礦山大部分礦床為中厚礦體，傾角較小，采用VCR法容易造成礦石的損失和貧化，且VCR法需要使用成本較高的高威力炸藥和價格昂貴的高精度深孔鉆機(jī)，致使采礦成本較高；由于VCR法爆破一次崩礦量較少，施工作業(yè)工序較多，每次均需進(jìn)行清孔、堵孔、裝藥、堵塞、聯(lián)線、起爆等。由于上述原因，限制了VCR法在我國黃金和有色金屬礦山的使用范圍。為克服上述問題，自1980 1985年間，在凡口鉛鋅礦又試驗成功了另一種具有代表性的大直徑深孔采礦方案，即階段深孔臺階崩落采礦法。該采礦方法的實質(zhì)是：將露天礦的臺階崩礦技術(shù)應(yīng)用到地下開采中，即在采場的局部面積上，先形成切割槽，然

42、后以這一切割槽為自由面和補(bǔ)償空間，采用大直徑深孔裝藥進(jìn)行全階段高或臺階狀崩礦，崩落的礦石由采場下部的有出礦系統(tǒng)運(yùn)出。該采礦方法的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：礦石回收率為 99.87% ；貧化率為 2.42 % ；采場綜合生產(chǎn)能力為 551.5/ ；采場出礦能力為 163 0/。482）地下金屬采礦連續(xù)化 地下金屬礦山連續(xù)開采主要包括：礦房的連續(xù)回采、礦體 (床 )的連續(xù)開采、礦石的連續(xù)運(yùn)送及全工藝過程的連續(xù)化。即在開采過程中一步化；回采過程中落礦、出礦、礦石運(yùn)搬工藝的連續(xù)作業(yè)化；井下礦石的轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、提升等環(huán)節(jié)礦石的連續(xù)化；掘進(jìn)、落礦、出礦、運(yùn)搬、運(yùn)輸?shù)热に囘^程的連續(xù)化。研究的目的是 ，實現(xiàn)地下金屬

43、礦山名副其實的連續(xù)開采。研究的主要內(nèi)容是達(dá)到上述目標(biāo)的工藝技術(shù)和設(shè)備。目前，這個層次在軟巖礦中的研究和應(yīng)用發(fā)展迅猛，已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)開采全工藝過程的連續(xù)化。在硬巖開采中的研究難度較大 ，但如連續(xù)采礦機(jī)、沖擊式采礦機(jī)、鉆孔射流采礦等已開始投入試驗階段，這一領(lǐng)域具有廣闊的前景，它對于硬巖中實現(xiàn)非爆破采礦具有重大的意義。我國從“六五”“九五”連續(xù) 4個國家五年發(fā)展規(guī)劃中， 連續(xù)開采技術(shù)始終被列為國家重點科技攻關(guān)項目， 投入了大量的人力、物力和財力進(jìn)行理論研究和科學(xué)試驗，并在獅子山銅礦、鳳凰山銅礦、安慶銅礦地下金屬礦山連續(xù)開采技術(shù)的研究中取得了一些成果。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，我國有許多黃金和有色金屬礦

44、山通過技術(shù)改造，大量引進(jìn)了國外先進(jìn)的采、裝、運(yùn)設(shè)備，同時，一批適合我國地下礦山實際情況的先進(jìn)裝運(yùn)設(shè)備研制成功 ，并應(yīng)用于礦山，促使了我國地下礦山的機(jī)械化水平明顯提高。由于采礦作業(yè)機(jī)械化程度的提高，勞動條件大為改善 ，使采礦成本大幅度降低 ，勞動生產(chǎn)率顯著提高。又由于先進(jìn)的自行采、裝、運(yùn)設(shè)備的引進(jìn)和研制 ，新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展 ，促進(jìn)了采礦工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展和變革。493）全面法和房柱法的改進(jìn) 陜西潼關(guān)金礦對小于1.1m緩傾斜礦體采用進(jìn)路兩側(cè)選別全面法，厚度1.12m時采用壁式爆力分采全面法，礦石貧化率降低至11.520.2%，礦塊生產(chǎn)能力達(dá)4550t/工班。牟定銅礦為

45、傾角1020度，平均厚度為7m的緩傾斜礦體，采用中深孔拋擲超前切頂，切頂層高8m，錨桿護(hù)頂，上向中深孔落礦，用F-602拋繩槍掛電耙鋼繩，人員不進(jìn)入采場。該法生產(chǎn)效率高，礦塊生產(chǎn)能力達(dá)464.2t/d，貧化率8.8%。4）留礦法的改進(jìn)江西大吉山鎢礦的機(jī)械化留礦法是留礦法的重要發(fā)展，該法采用天井爬缶掘進(jìn)天井， 裝配式金屬溜井，震動放礦。長梯段淺孔大環(huán)回采。502.崩落采礦法1）無底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化?？v觀我國無底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化過程可以看出，我們一直是在增大結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要是增大分段高度。但是由于我國鑿巖設(shè)備能力的限制，多是采用了分段鑿巖來實現(xiàn)增大一次崩礦量和高端壁放礦。實質(zhì)上這種結(jié)

46、構(gòu)的采掘工程量減少并不多，且由于鑿巖精度，裝藥技術(shù)等諸多因素的影響，高分段并沒有在我國獲得實際應(yīng)用，而加大結(jié)構(gòu)參數(shù)也僅僅是增大到2018結(jié)構(gòu)，所以說，我國無底柱分段崩落法確實面臨著一個如何加大和優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)的問題。為提高礦山生產(chǎn)能力降低礦石成本，無底柱分段崩落法的結(jié)構(gòu)參數(shù)必須加大以實現(xiàn)采掘設(shè)備的大型化。結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的主要方向是增大進(jìn)路間距。增大進(jìn)路間距將大幅度的減少采掘工程量，由于增大進(jìn)路間距具有較強(qiáng)的可操作性，易于推廣應(yīng)用，具有重要的實踐意義。51無底柱分段崩落法也可應(yīng)用于緩傾斜中厚以上礦體（瀘沽鐵礦）但就加強(qiáng)：爆破設(shè)計、施工及爆破質(zhì)量的技術(shù)及管理采切工程質(zhì)量的技術(shù)及管理施加強(qiáng)放礦管理礦山生

47、產(chǎn)及技術(shù)管理522）自然崩落法自然崩落法是一種利用巖石自然應(yīng)力落礦的方法，以其生產(chǎn)能力大、采礦成本低的優(yōu)點，特別適用于礦體厚大、礦化均勻的低品位礦床開采。其基本特征是：在礦塊拉底水平，進(jìn)行一定面積的拉底形成礦石冒落的自由面，用巷道、深孔割幫，削弱礦塊與周圍礦石及圍巖的聯(lián)系，使礦塊內(nèi)的礦石在自重的作用下，隨著礦石的放出而逐漸誘導(dǎo)其自然冒落，直至整個礦塊崩落完結(jié)，在覆蓋巖石下放出全部礦石。533.充填采礦法干式充填是 50年代以前金屬礦山所使用的唯一充填方式。長沙礦山研究院 6 0年代開始研究水力充填技術(shù)，并在凡口鉛鋅礦建成了我國第一個尾砂充填系統(tǒng)。 70年代以來，則在 6 0余座有色、黑色和黃金

48、礦山廣泛推廣應(yīng)用了分級尾砂充填工藝與技術(shù)，使之成為我國礦山充填的一種主要充填方式。90年代，長沙礦山研究院又相繼研究開發(fā)出全尾砂膠結(jié)充填、赤泥膠結(jié)充填、碎石水泥漿膠結(jié)充填和塊石砂漿膠結(jié)充填等新工藝與新技術(shù)。這些充填技術(shù)成果有力地促進(jìn)了充填采礦法的發(fā)展，不斷拓廣充填采礦法的應(yīng)用范圍高濃度全尾砂膠結(jié)充填工藝的特點是以全部尾砂作為充填料，活化攪拌后在高濃度狀態(tài)下輸送到井下采空區(qū) 。54我國金屬礦采礦技術(shù)己取得顯著成就，但總體水平仍然較低，與國際先進(jìn)水平相比存在較大差距。其突出表現(xiàn)是多數(shù)礦山裝備落后、開采規(guī)模小、勞動生產(chǎn)率低、礦山效益差和礦產(chǎn)資源利用率低。因此，礦山的效率和效益、資源保護(hù)性開采和自然環(huán)

49、境保護(hù)，將在 2 1世紀(jì)的一定時期內(nèi)成為我國金屬礦山采礦技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要目標(biāo)。其主要發(fā)展方向則有：機(jī)械化大規(guī)模采礦、深井采礦、溶浸采礦和充填采礦等工藝和技術(shù)。發(fā)展機(jī)械化大規(guī)模采礦以解決礦山裝備落后、開采規(guī)模小和勞動生產(chǎn)率低的問題，包括發(fā)展大型露天采礦裝備和大型地下無軌采礦裝備，以及高階段深孔采礦法、高分段崩落采礦法和自然崩落采礦法等大規(guī)模地下采礦工藝。發(fā)展深井采礦技術(shù)以適應(yīng)礦床開采向深部轉(zhuǎn)移的需要。發(fā)展溶浸采礦是為了適應(yīng)貧礦資源開采的需要，以提高礦山效益。發(fā)展充填采礦技術(shù)則為了充分利用礦產(chǎn)資源，實現(xiàn)資源保護(hù)性開采和有效地保護(hù)環(huán)境。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和采礦技術(shù)條件的進(jìn)一步復(fù)雜化，還將逐步發(fā)展

50、露天地下聯(lián)合采礦技術(shù)、無爆破采礦技術(shù)、自動化采礦技術(shù)和連續(xù)采礦技術(shù)。554.深部開采金屬礦床深部開采的定義，各國不盡相同，我國采礦手冊規(guī)定，開采深度 600900為深部開采，深度大于2000為超深開采（一般界定為金屬礦山轉(zhuǎn)入深部開采的深度為800-1000米時）；而美國則認(rèn)為，所謂深部開采通常解釋為5000英尺以上，即相當(dāng)于1524；南非深部金礦開采，是指平均作業(yè)深度1600。1）.國內(nèi)深部開采現(xiàn)狀我國除1969年閉礦的石嘴子銅礦外，已有一批金屬礦山進(jìn)入深部開采，即垂直開采深度超過600以上。例如紅透山銅礦目前開采已進(jìn)入9001100深度；冬瓜山銅礦礦體埋深達(dá)1000，現(xiàn)建成2條超1000豎井

51、正進(jìn)行深部開采；弓長嶺鐵礦設(shè)計開拓深度-750，距地表達(dá)1000；夾皮溝金礦已有 2個坑口工作深度超過600，其中二道溝坑口工業(yè)礦體延深至1050，湘西金礦開拓38個中段，垂深超過850。此外，還有壽王墳銅礦、凡口鉛鋅礦、金川鎳礦、乳山金礦等許多礦山，陸續(xù)進(jìn)入或?qū)⑦M(jìn)入深部開采。562）.國外深部開采現(xiàn)狀 據(jù)不完全統(tǒng)計（上世紀(jì)末），國外開采超千米深的礦山有80多座，其中最多為南非。南非絕大多數(shù)含金、鈾變質(zhì)礫巖礦床，埋藏深度大都在1000以下。其中，西部深水平金礦，采礦深度達(dá)3582 ；WestDriefovten金礦，礦體賦存于地下600，并一直延伸至4000 ；Witwatesrand金礦開采

52、深度已達(dá)4000礦體延伸6000以下。印度德干高原南端班加羅爾市附近的科拉爾金礦區(qū)，已有錢皮恩里夫、農(nóng)迪德魯格、邁索爾三座金礦采深超2400，其中錢皮恩里夫金礦共開拓112個階段，總深3260。俄羅斯的克里沃羅格鐵礦區(qū)，已有捷爾任斯基、基洛夫、共產(chǎn)國際等8座礦山回采深度超750；采準(zhǔn)深度達(dá)910；開拓深度到1570；將來要達(dá)到20002500。573）. 深部開采技術(shù)掘進(jìn)作業(yè) 豎井掘進(jìn)在南非召開的“豎井開鑿：實踐與未來趨勢”(1989)。研討會上指出，深豎井的形狀以混凝土襯里的圓形取代其它斷面形狀；凈直徑一般69，超過此范圍即被認(rèn)為是太大或太小；混凝土或鋼筋混凝土支護(hù)厚度一般為200。深豎井的

53、施工工序為準(zhǔn)備、開挖井頸及預(yù)鑿、超前鑿巖、下掘、襯里、準(zhǔn)備鋼梁與安裝。國外一般用普通鑿巖爆破方法下掘豎井。南非EastDriefovten金礦豎井凈直徑7. 5，混凝土砌筑。由于水量大采取超前疏干方法排水，先鉆60深孔，排水疏干后，一次掘完50，再探水疏干，并用高壓注漿防水。每班井下約有20人工作，風(fēng)動鑿巖機(jī)鑿巖，大型抓巖機(jī)裝巖，雙吊罐出渣，吊罐高度36。掘進(jìn)時采用6根鉛錘鋼絲繩校正中心。高度機(jī)械化作業(yè)，有水時月成井70，無水時120。此井一次掘到2000，永久支護(hù)離工作面不超過10，此段用錨桿作臨時支護(hù)，南非成井速度最高達(dá)6/。南非西部深水平金礦1號主豎井井深2300，多繩提升，提升能力50

54、萬/月。有些超深井單段鋼絲繩提升深度可達(dá)25002700，鋼絲繩直徑7080，質(zhì)量140以上。南非礦山研究組織協(xié)會提出3500深井單段提升的可行性研究。58平巷掘進(jìn)深部開采在高應(yīng)力狀態(tài)下，于硬巖掘進(jìn)平巷進(jìn)一項既慢而又艱難的工作，主要原因是支護(hù)問題。此時，淺部開采常用的矩形斷面使支護(hù)問題惡化，因為平巷周邊巖石通常處于超出彈性限度的超應(yīng)力中，導(dǎo)致兩盤片落，頂板冒頂，甚至根本無法與臨時的支護(hù)與永久支護(hù)系統(tǒng)配合，南非作為深部開采歷史最悠久、經(jīng)驗最豐富的國家，深部金礦床開采，若滿足人員、材料和礦巖運(yùn)輸以及滿足通風(fēng)風(fēng)量要求，平巷凈斷面積一般為142。在未控制側(cè)墻片落的正方形平巷的高應(yīng)力部位，形成一兩次橫向

55、橢圓形斷面；斷面一旦形成橫向橢圓形，片落即告停止，在這種特定斷面下，首先強(qiáng)調(diào)使用光面爆破技術(shù)；此外，還應(yīng)考慮側(cè)墻的膨脹，并留有余量。但余量應(yīng)盡可能小；掘進(jìn)爆破后，應(yīng)及時進(jìn)行一系列支護(hù)。支護(hù)分臨時支護(hù)與永久支護(hù)：臨時支護(hù)包括實施初噴，噴射混凝土厚度50100，并加 4長錨索支護(hù)，間距10承載力達(dá)784.5一環(huán)用9根，差間距15而錨索承載力需達(dá)1176.8；永久支護(hù)即第二次施噴混凝土，或根據(jù)地質(zhì)條件加金屬網(wǎng)，或采用鋼纖維混凝土支護(hù)，總厚度200。59溜井掘進(jìn)溜井一般使用天井鉆機(jī)完成，也有普通鑿巖爆破法掘進(jìn)的。深部開采中溜井最容易產(chǎn)生的問題是：溜井磨蝕、井壁片落、形成懸頂、礦巖被壓縮等。在Eland

56、srand金礦曾采用兩種溜井襯里方法：裝配式充填混凝土高強(qiáng)度鋼襯里；耐磨安山巖 熔巖 碎石混凝土襯里。前者下放 70萬礦巖后底盤襯里即磨透或脫落；后者下放 160萬廢石后只有少量磨損深部開采溜井關(guān)鍵問題是應(yīng)力誘導(dǎo)的片落，雖然襯里維護(hù)是可行的，但其費(fèi)用比新掘溜井更貴。因此，在選擇溜井位置時應(yīng)要求：盡量布置在高強(qiáng)度，并且地質(zhì)破壞較少的巖層中；與巖層夾角盡可能大；與最大主應(yīng)力盡量平行；如有可能最好布置在應(yīng)力降低區(qū)。60采礦方法國內(nèi)情況20世紀(jì) 6 0年代閉礦的石嘴子銅礦，使用淺孔留礦法，即空場采礦法。根據(jù)回采深度不同，采場結(jié)構(gòu)參數(shù)曾作過幾次較大改變。但這種采礦方法在深部開采中，采場頂板顯著惡化，使用

57、木垛支護(hù)，也難以控制大面積頂板冒落；達(dá)到設(shè)計所要求的回采高度，往往留下很厚的頂柱，作業(yè)時間長，采礦損失、貧化大。后期礦房淺孔留礦法，嗣后尾砂、廢石、水泥膠結(jié)充填；第一步采期礦房小分段中深孔留礦法，嗣后尾砂充填，效果較好。夾皮溝與湘西金礦用干式充填或削壁充填法。 國外實例俄羅斯克里沃羅格鐵礦區(qū)克里卜克內(nèi)西礦，采用下盤巷道放礦的垂直分條分段崩落法；美國加利納銀鉛礦采用充填法；南非西部深水平金礦采用長壁法，但每隔2400需留下44寬連續(xù)礦柱，采場用高濃度尾砂充填；印度科拉爾金礦采用下向分層膠結(jié)充填法。從礦巖開采條件并結(jié)合深部開采情況看，國外絕大多數(shù)礦山均使用充填法。61深部開采特點隨著開采深度增加，

58、構(gòu)造殘余地應(yīng)力增大，最大主應(yīng)力達(dá)150200。隨著采深增大，巖溫越來越熱。印度科拉爾金礦區(qū)1200深，達(dá)49. 8；1800深，達(dá)54.3 ；2000深，達(dá)61.2；3000深，達(dá)69。巖爆頻繁，這是深部開采另一個顯著特點。南非因巖層冒落和巖爆造成的死亡率占總死亡率57%，傷殘率占總傷殘率 27%。地震現(xiàn)象存在，應(yīng)采取預(yù)防性措施深部礦體開采時，作業(yè)面前方則形成高壓應(yīng)力集中區(qū)，后方則形成張力破壞區(qū)。這種應(yīng)力集中容易引發(fā)巖爆。62開采原則開采順序。一般礦床開采順序是自上而下，從淺部向深部發(fā)展。從礦脈排列順序看，也是由上盤向下盤逐漸推進(jìn)。單就一個中段而言，其開采順序大多數(shù)是自下而上。而印度科拉爾金礦

59、區(qū)開采急傾斜連續(xù)薄礦體，在中段采用上行采礦法時，因地應(yīng)力大量積聚而頻繁發(fā)生巖爆，不得不采用下向分層膠結(jié)充填法。沿走向的開采順序有由中央向兩翼、由兩翼向中央及多翼回采幾種方式。根據(jù)深部開采特點，從兩翼向中央開采方式不可取，因為前方形成應(yīng)力集中而使三角區(qū)無法回采，因此，一般采用從中央向兩翼或由一翼向另一翼連續(xù)推進(jìn)的回采方式。 連續(xù)回采。南非深部礦體，一般采用連續(xù)回采方法，但延長超過數(shù)公里時，需每隔一定距離留下050寬的連續(xù)礦柱，并及時采后充填，以防止因地壓增大導(dǎo)致采場閉合。強(qiáng)化開采。深部回采非常強(qiáng)調(diào)強(qiáng)化開采，或采用連續(xù)作業(yè)方式，或提高作業(yè)面推進(jìn)速度。俄羅斯克里沃羅格鐵礦區(qū)自20世紀(jì)60年代至80年

60、代中期，各礦開采深度增加400665，開采面積減少2 8.8%，但作業(yè)集中程度提高10 %，回采作業(yè)面積的生產(chǎn)能力和12 的采礦強(qiáng)度翻了一番，單位面積采礦量增加 13%。這不但使各種技術(shù)指標(biāo)保持穩(wěn)定，也大大提高開采作業(yè)效率。63采場支護(hù)技術(shù)深井采礦方法是深井開采的關(guān)鍵問題之一，直接關(guān)系到深井采礦的成功與否，從國外深井礦山的開采歷史及經(jīng)驗可以看出，空場法、崩落法及充填采礦法都有應(yīng)用。其中一空場法應(yīng)用較多，如房柱法、分段空場法、階段礦房法等，崩落法用的較少，一般用在品位低規(guī)模大的礦山，如美國的圣曼紐爾（San Nanuel）銅礦，開采深度1250m，采用崩落法，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到5.9萬t/d；對于充填