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[摘要]:随着全球性科学技术的突飞猛进,国内外采矿技术也发展很快,很多采矿新技术、 新工艺在矿山得到了应用。国内一批先进的采矿工艺技术,己步入世界先进水平的行列,借鉴、吸收国内外的采矿新技术,利用现代科学技术,改造传统矿业,必将对我国矿产资源的开发产生积極的推动作用,使我国露天采矿技术水平迅速提高,有力地促进了露天采矿业的发展。
[关键词]:露天采矿 采矿技术 采矿工艺
中图分类号:TD164 文献标识码:TD 文章编号:1009-914X(2012)32- 0040 -01
1、露天开采技术与装备
1.1高阶段大直径深孔嗣后充填采矿技术。大直径深孔采矿由高效率的落矿技术与阶段嗣后充填工艺相结合,既发挥了充填采矿法的优点,又能实现高效率、大规模地下采矿。在我国某地成功采用120m 高阶段大直径深孔采矿工艺。该采矿工艺采用了大孔距小抵抗线爆破、小断面VCR法掏槽、倒梯段侧向崩矿、水孔排水气囊和水孔装药工艺,很好地解决了大直径深孔爆破中的技术难题。通过铲运机平底出矿,遥控铲运机回收残矿,采空区嗣后高浓度尾砂胶结充填等工艺的集成,使采场综合生产能力达到1039t/d,大量出矿期间平均生产能力达2418t/d、采矿工效67t/工班,主要技术经济指标接近国外先进水平。
1.2陡帮开采。我国大部分大型露天矿已进入深凹开采,采场作业条件逐年劣化,采运设备陈旧老化,效率降低。因此要想从根本上改变矿业面貌,提升整体生产能力,必须依靠科学技术,提高科技贡献率,增强工企业活力,以求得发展。该技术具有初期剥离量小,基建工程量少,建设周期短和最终边坡暴露时间短等优点。
1.3高台阶采矿。随着露天开采设备大型化的发展,国外一些矿山研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研究起步较晚采用高台阶开采的露天矿不多,台阶高度最大也只有14m~15m。近几年来,我国大型露天矿装备水平有了很大提高,采10m3以上的大型挖掘设备逐渐增多,为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证。
1.4 装备大型化。随着高新技术特别是微电子技术的进一步扩大应用,大功率柴油机和大规格轮胎相继研制成功,为装载设备大型化发展创造了条件。在 21 世纪必将会有采用先进技术特别是高科技微电子控制系统的、更加灵活可靠的、造价较低的更大型装载设备登上露天开采的舞台。
1.4.1 矿用电铲。国外液压电铲的应用在不断扩大(占26%),电动铲仍占绝对优势(占 48%)。斗容以16.8、21、30、38、43m3 为主。国内重点露天矿主要以电铲为主,斗容最大为16.8m3。
1.4.2 露天矿用汽车。目前国外大型矿山,无论是液力机械传动的、还是交流驱动的电动轮汽车,其载重量大多为 240t、320t、150t。我国大型露天矿山汽车的最大载重量也达到 120t、170t。
1.4.3 矿用电机车。目前国外露天采矿场使用电机车运输的国家主要是原独联体的一些国家,这些国家深凹露天矿电机车一般是直流电机或交流电机驱动的联动机组,粘重一般为300t以上,最大粘重为480t。国内电机车一般为直流电机驱动,粘重一般为150t。
1.4.4 大倾角运输机。大倾角运输技术在露天矿山运输中具有明显的优越性。美国、前苏联、瑞典德国、英国等都进行了这方面的研究,如美国大陆公司研制了由2条胶带组成的夹持式大倾角运输机瑞典斯维特拉公司研制了带横隔板的波浪挡边大倾角运输机和由2 条胶带牵引的袋式大倾角运输机英国休伍德公司研制了链板与胶带组合的大倾角运输机等。
这些运输机都实现了>30°的大倾角连续运输。前南斯拉夫麦依丹佩克铜矿因采用了大陆公司的大倾角运输系统,使采场内的汽车用量减少3,运距缩短 4km,其中35km是连续陡坡,大幅度降低了运输成本,每年可节省1200 万美元。但这些大倾角运输机在矿山的应用实例很少,我国与澳大利亚西澳矿业学院合作开展了具有自己特色的大倾角运输技术的研究工作,建成一座 6m 多高的试验模型机,取得了很好的效果。
2、爆破技术
爆破作业是矿山生产的重要工序。控制爆破技术广泛应用挤压、微差爆破、孔内微差爆破大爆区微差爆破等技术,解决了难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。新型炸药以及爆破器材不断问世:铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、爆药雷管、电子雷管、 塑料导爆系统、气爆系统等新型爆破器材的使用对提高爆破精度、改善爆破质量、加强爆破安全等都有重大的影响。
2.1 微差爆破。露天矿目前采用塑料导爆管非电起爆系统大区微差爆破技术。大区微差爆破一般1星期只需爆破1次,可满足采矿和剥离的需要,但受作业条件的限制,平时只搞小规模爆破,满足1台电铲2~3天的采剥量即可。爆破所用炸药为水胶炸药和2#岩石炸药。 水胶炸药防水性能好,安全稳定,敏感性比 2#岩石药差,孔内积水装水胶炸药,无水时装岩石炸药。装药方式为连续装药。由于水胶炸药价格大幅度上涨,袋装乳化炸药,在一定程度上降低了炸药价格上涨造成的成本提高的幅度。引爆器材为非电系统塑料导爆管,具有传爆稳定,抗杂散电流、静电、射频电,抗水性能好的优点。导爆管与雷管、联接传爆元件、 引爆元件组成导爆管非电起爆系统。起爆形式采用大孔距小抵抗线起爆形式,孔内微差,孔外分区(规模较大时采用),排间微差时间控制在45ms左右,这样可以较好地破碎岩石,降低爆破震动效应。炮孔充填用牙轮钻屑,充填深度6m左右。
2.2二次破碎。采用YT-25型和7655 型凿岩机打眼,2#岩石炸药爆破,由于该矿大块产出率小,所以一般实行集中二次破碎, 8#电雷管瞬发引爆。
2.3预裂爆破。为了减轻爆破震动对边坡的影响,并保证每个台阶坡面平整,临近边坡采用预裂爆破。用现有的牙轮钻机在每个平盘的境界线的坡底线打垂直孔孔深为台阶高度,孔距2.5m~3.5m,空气间隔不偶合袋装乳化炸药,导爆索捆扎药卷同段微差导爆管起爆。
3、排土技术
排土技术是露天采矿过程中必不可少的生产工序,它不仅关系生产规模的扩大,而且体现着运输和排土的技术经济效果。排土方式取决于开拓运输方式,而排土场的稳定性及病害治理则是排土场能否长久使用的关键。矿采用汽车—推土机排土方式,该方式具有机动灵活、 爬坡能力大等优点,适用于任何地形条件,可堆置山坡形和平原形排土场,即高台阶和多台阶排土场且排土线路建设快、投资少、容易维护,其排土工艺和土场技术管理也比较简单。在排土过程中,该矿采用灵活机动的排土方法,有单台阶排土,高差达80m 以上的,也有多台阶分层排土,每层 20m~30m不等。按每个土场布置一台堆土机配合汽车排土作业。排土运距最长的3.6km,最短的也有2.4km,排土量近几年在7Mt~8Mt以上,最大高差达130m以上线路坡度达 8%。露天矿排土技术与排土场治理发展趋势有3个方面,一是采用高效率的排土工艺,提高排土强度;二是增加单位面积的排土容量,提高堆置高度,减少排土场占地;三是排土场复垦,减少环境污染。
4、结语
我国采矿技术取得了显著成就,但总体水平仍然较低,在以后一定时期内采矿技术的主要发展方向为:机械化大规模采矿、无底柱分段崩落法和充填采矿等技术。随着科学技术的进步和采矿技术条件的进一步复杂化,还将逐步发展露天地下联合采矿技术、无爆破采矿技术、自动化采矿技术和连续采矿技术。采矿科学技术依然按照其自然发展规律进行着,某些成熟的技术和新的理念已初露端倪,将对采矿技术带来巨大的影响。
参考文献:
[1]玉子庆,蔡汉迁,等.大矿房空场法回采的设计与实践[J].矿业研究与开发,2004.
[2]孙豁然,刘炜.我国煤矿采矿技术回顾与展望[J].煤矿山,2006.
作者简介:王世勤,男,汉,1982年4月出生,安徽太和人,主要从事非煤矿山采矿、安全生产管理工作。
[关键词]:露天采矿 采矿技术 采矿工艺
中图分类号:TD164 文献标识码:TD 文章编号:1009-914X(2012)32- 0040 -01
1、露天开采技术与装备
1.1高阶段大直径深孔嗣后充填采矿技术。大直径深孔采矿由高效率的落矿技术与阶段嗣后充填工艺相结合,既发挥了充填采矿法的优点,又能实现高效率、大规模地下采矿。在我国某地成功采用120m 高阶段大直径深孔采矿工艺。该采矿工艺采用了大孔距小抵抗线爆破、小断面VCR法掏槽、倒梯段侧向崩矿、水孔排水气囊和水孔装药工艺,很好地解决了大直径深孔爆破中的技术难题。通过铲运机平底出矿,遥控铲运机回收残矿,采空区嗣后高浓度尾砂胶结充填等工艺的集成,使采场综合生产能力达到1039t/d,大量出矿期间平均生产能力达2418t/d、采矿工效67t/工班,主要技术经济指标接近国外先进水平。
1.2陡帮开采。我国大部分大型露天矿已进入深凹开采,采场作业条件逐年劣化,采运设备陈旧老化,效率降低。因此要想从根本上改变矿业面貌,提升整体生产能力,必须依靠科学技术,提高科技贡献率,增强工企业活力,以求得发展。该技术具有初期剥离量小,基建工程量少,建设周期短和最终边坡暴露时间短等优点。
1.3高台阶采矿。随着露天开采设备大型化的发展,国外一些矿山研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研究起步较晚采用高台阶开采的露天矿不多,台阶高度最大也只有14m~15m。近几年来,我国大型露天矿装备水平有了很大提高,采10m3以上的大型挖掘设备逐渐增多,为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证。
1.4 装备大型化。随着高新技术特别是微电子技术的进一步扩大应用,大功率柴油机和大规格轮胎相继研制成功,为装载设备大型化发展创造了条件。在 21 世纪必将会有采用先进技术特别是高科技微电子控制系统的、更加灵活可靠的、造价较低的更大型装载设备登上露天开采的舞台。
1.4.1 矿用电铲。国外液压电铲的应用在不断扩大(占26%),电动铲仍占绝对优势(占 48%)。斗容以16.8、21、30、38、43m3 为主。国内重点露天矿主要以电铲为主,斗容最大为16.8m3。
1.4.2 露天矿用汽车。目前国外大型矿山,无论是液力机械传动的、还是交流驱动的电动轮汽车,其载重量大多为 240t、320t、150t。我国大型露天矿山汽车的最大载重量也达到 120t、170t。
1.4.3 矿用电机车。目前国外露天采矿场使用电机车运输的国家主要是原独联体的一些国家,这些国家深凹露天矿电机车一般是直流电机或交流电机驱动的联动机组,粘重一般为300t以上,最大粘重为480t。国内电机车一般为直流电机驱动,粘重一般为150t。
1.4.4 大倾角运输机。大倾角运输技术在露天矿山运输中具有明显的优越性。美国、前苏联、瑞典德国、英国等都进行了这方面的研究,如美国大陆公司研制了由2条胶带组成的夹持式大倾角运输机瑞典斯维特拉公司研制了带横隔板的波浪挡边大倾角运输机和由2 条胶带牵引的袋式大倾角运输机英国休伍德公司研制了链板与胶带组合的大倾角运输机等。
这些运输机都实现了>30°的大倾角连续运输。前南斯拉夫麦依丹佩克铜矿因采用了大陆公司的大倾角运输系统,使采场内的汽车用量减少3,运距缩短 4km,其中35km是连续陡坡,大幅度降低了运输成本,每年可节省1200 万美元。但这些大倾角运输机在矿山的应用实例很少,我国与澳大利亚西澳矿业学院合作开展了具有自己特色的大倾角运输技术的研究工作,建成一座 6m 多高的试验模型机,取得了很好的效果。
2、爆破技术
爆破作业是矿山生产的重要工序。控制爆破技术广泛应用挤压、微差爆破、孔内微差爆破大爆区微差爆破等技术,解决了难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。新型炸药以及爆破器材不断问世:铵油炸药及各种衍生含水炸药、防水浆状炸药、爆药雷管、电子雷管、 塑料导爆系统、气爆系统等新型爆破器材的使用对提高爆破精度、改善爆破质量、加强爆破安全等都有重大的影响。
2.1 微差爆破。露天矿目前采用塑料导爆管非电起爆系统大区微差爆破技术。大区微差爆破一般1星期只需爆破1次,可满足采矿和剥离的需要,但受作业条件的限制,平时只搞小规模爆破,满足1台电铲2~3天的采剥量即可。爆破所用炸药为水胶炸药和2#岩石炸药。 水胶炸药防水性能好,安全稳定,敏感性比 2#岩石药差,孔内积水装水胶炸药,无水时装岩石炸药。装药方式为连续装药。由于水胶炸药价格大幅度上涨,袋装乳化炸药,在一定程度上降低了炸药价格上涨造成的成本提高的幅度。引爆器材为非电系统塑料导爆管,具有传爆稳定,抗杂散电流、静电、射频电,抗水性能好的优点。导爆管与雷管、联接传爆元件、 引爆元件组成导爆管非电起爆系统。起爆形式采用大孔距小抵抗线起爆形式,孔内微差,孔外分区(规模较大时采用),排间微差时间控制在45ms左右,这样可以较好地破碎岩石,降低爆破震动效应。炮孔充填用牙轮钻屑,充填深度6m左右。
2.2二次破碎。采用YT-25型和7655 型凿岩机打眼,2#岩石炸药爆破,由于该矿大块产出率小,所以一般实行集中二次破碎, 8#电雷管瞬发引爆。
2.3预裂爆破。为了减轻爆破震动对边坡的影响,并保证每个台阶坡面平整,临近边坡采用预裂爆破。用现有的牙轮钻机在每个平盘的境界线的坡底线打垂直孔孔深为台阶高度,孔距2.5m~3.5m,空气间隔不偶合袋装乳化炸药,导爆索捆扎药卷同段微差导爆管起爆。
3、排土技术
排土技术是露天采矿过程中必不可少的生产工序,它不仅关系生产规模的扩大,而且体现着运输和排土的技术经济效果。排土方式取决于开拓运输方式,而排土场的稳定性及病害治理则是排土场能否长久使用的关键。矿采用汽车—推土机排土方式,该方式具有机动灵活、 爬坡能力大等优点,适用于任何地形条件,可堆置山坡形和平原形排土场,即高台阶和多台阶排土场且排土线路建设快、投资少、容易维护,其排土工艺和土场技术管理也比较简单。在排土过程中,该矿采用灵活机动的排土方法,有单台阶排土,高差达80m 以上的,也有多台阶分层排土,每层 20m~30m不等。按每个土场布置一台堆土机配合汽车排土作业。排土运距最长的3.6km,最短的也有2.4km,排土量近几年在7Mt~8Mt以上,最大高差达130m以上线路坡度达 8%。露天矿排土技术与排土场治理发展趋势有3个方面,一是采用高效率的排土工艺,提高排土强度;二是增加单位面积的排土容量,提高堆置高度,减少排土场占地;三是排土场复垦,减少环境污染。
4、结语
我国采矿技术取得了显著成就,但总体水平仍然较低,在以后一定时期内采矿技术的主要发展方向为:机械化大规模采矿、无底柱分段崩落法和充填采矿等技术。随着科学技术的进步和采矿技术条件的进一步复杂化,还将逐步发展露天地下联合采矿技术、无爆破采矿技术、自动化采矿技术和连续采矿技术。采矿科学技术依然按照其自然发展规律进行着,某些成熟的技术和新的理念已初露端倪,将对采矿技术带来巨大的影响。
参考文献:
[1]玉子庆,蔡汉迁,等.大矿房空场法回采的设计与实践[J].矿业研究与开发,2004.
[2]孙豁然,刘炜.我国煤矿采矿技术回顾与展望[J].煤矿山,2006.
作者简介:王世勤,男,汉,1982年4月出生,安徽太和人,主要从事非煤矿山采矿、安全生产管理工作。