几种先进的采矿技术.doc

几种先进的采矿技术及其应用薛飞（淮南矿业集团地质勘探工程处安徽淮南232052）摘要：随着社会的日益发展，各种能源在日常生活中的需求日益增多，这就带动了各种产业的兴起和发展，采矿产业也随之发展壮大，采矿产业的发展需要日益进步的采矿技术为之服务，只有更好的掌握采矿技术，才能使采矿产业更好更快的发展。文章介绍分析外国的先进采矿企业的前沿采矿技术，从而推动我国采矿产业的发展。关键词：采矿产业；采矿技术；国外采矿产业；国外采矿技术随着工业的发展。对矿物资源的需求在不断的增加，目前不管是发达国家和发展中国家都把占有资源、开发资源做为战略性措施来考虑，因此在开采上涌现了大量的高效、安全、低成本的采矿技术和方法，需紧跟先进技术的步伐，开发好资源。下面就几个国家的先进的采矿企业运用了哪些先进的、跟紧时代发展的采矿技术进行阐述。1加拿大诺兰达公司先进采矿技术诺兰达公司正在依靠技术进步，使其未来的地下硬岩矿山在全世界具有竞争力。作为这项承诺的证据，该公司已投入1 900万美元巨资进行扩充，以实现其蒙特利尔郊外的诺兰达技术中心（NTC）的现代化。约有50位工程师在变革矿体开采方式的设计项目中工作。1901年创办舶这座技术中心存本国拥有200名研究人员，从事林业、制造业、能源和冶金方面的研究。采矿技术组在1984年还处在十分不完善的阶段，当时诺兰达决定加紧采矿工艺的研究研究解决加拿大井下生产的难题，而不依赖引进技术。当1991年2月CMJ参观该中心时发现，诺兰达公司的决定已得到了很好的回报，年青研究人员组成的朝气勃勃的小组正同时开展几个项目的研究，并已为井下操作人员提供了有效实用的机械。他们的成功正是由于他们进行了很好的研究，取得了很多的采矿技术研究成果。11等离子爆破技术按照Jacques Nantel拥有14名研究人员的环境和采矿实验室主任的说法，唯一最为刺激的项目是研究一种“无杂散电流、无干扰的”使用电能丽非化学能的爆破硬岩的方法，如果该项目成功地运用到凿岩爆破装载的连续采矿机上，就可能从根本上改变矿体开采方式。为使这种装置成为矿工实际可用的机器，其操作费用必须低廉，根据现场试验结果，每立方米矿岩消耗019048kWh的电能，据此可估算能量费用。应用等离子体爆破技术，完成一次爆破所用的电能相当于家庭用的阴离子发生器5min消耗的电能。NTC同凿岩设备厂家洽商，要设计和制造兼备凿岩和爆破两种功能的机器，以便用于地面筑路工程中破碎大砾石和地下矿山破碎大块。Nantel当时说：“一年半以内，我们差不多就应制造出这样的机器”。该研究中心的长期目标是研制一种地下硬岩矿山用的能以每班200t的速度进行凿岩、爆破和装岩的连续采矿机。Nantel当时表明，这项研究可能须5年时间。但是，这种机器不仅能使采矿成本减少到10美元t左右，而且岩层支护费用也会明显减少，因为围岩的爆破事故（超挖）肯定受到限制。在等离子体爆破技术仍处于研究阶段韵时候，NTC在常规爆破孜术方面也取得了明显的进展。研究中心已研究出几种机具，目前已被矿山设计工程师用于改善地下采场的爆破设计。爆破研究组已研制出一种以Autoead为基础的软件用于炮孔设计和布置，一种独特的炮孔测量装置帮助设计师测定偏斜孔的精确位置，以及一种简单的但却很精密的“近区”（“near field”）振动监测装置，可帮助设计师评价爆破方案（安太略省卡纳塔的Instantel公司已在销售这种装置）。12自动操纵技术改善诺兰达地下矿山的安全性和工作条件及降低生产成本的诺兰迭目标的关键是设计地下矿山重型设备的自动化程序。NTC自动化小组已经成功地证实自动亿遥控的装载机的构想，这是最终将导致地面控制装载机的程序的开端。与总部设在蒙特利尔的加拿大自动化和采矿机器人中心（CanadinaCentce for Automation andRobotics in Mining（CCARM）合作研制的计算机系统于1990年在Nority矿赛地进行了装载机的转向，减速和制动等控制程序主任Andre Piche说：“这种系统的优点是一名在操作室内的矿工能同时观察2台或多台装载机，操纵室几乎段有噪音、烟雾和尘埃。他仅在机器进入装载作业循环时，才参与机器的操作。”这种系统明显地减少了许多当时操纵装载机的矿工所面临的顶板危险问题。13遥控控制技术把装载机发生的信号传送到远处控制室的视频传输系统能提供可见的反馈信息。遥控装置现已普遍用在放矿点操作工的视线范围内，这种新系统使控制作业完垒地实现遥控。NTC希望研制一种易于从装载机移到卡革上和易于编制出实现各种作业循环的程序，以满足不同矿山的特殊需要的系统。Piche当时说样机应在1992年制造出，下一步将是把操作者挪到地表这是NTC通讯小组的主要研究目标。为了把握正确的研究方向，由诺兰达各生产部的电气和采矿工程师组成一个12人的委员会，他们确认了几种过程控制和必要的信息，结台工程师们可行的技术知识来设计新系统。委员会下一步将评价那些将过程信息和声波通讯系统结合起来的方法，以避免重返。研究小组通过评价井下现有通讯系统和改进NTC设计系统的技术参数。1991初，在安大略省萨德伯里市鹰桥镍公司所属的斯特拉斯康纳矿进行了几种类型的传输电缆、频带宽配置试验，整个系统大约用了三年时间投入使用。另扑，NTC与安大略省斯卡伯勒市VLF电磁系统公司合作，研究VLF磁波报警系统和分页装置。第一台样机的现场试验工作当时在萨斯喀彻温省的诺兰达公司加拿大中心钾盐矿开始。通过这些年的研究，已经完成了真正的遥控控制技术。2瑞典阿特拉斯柯普科公司采矿技术1992年6月，在瑞典吕勒奥大学召开的第二届国际矿山机械化和自动化会议。为采矿工程师、研究工作者及矿山经理们全面了解矿山自动化和遥控技术水平提供了良机由于矿山生产者经常受到来自低成本同行的压力，提高劳动生产率巳成为当务之急。自动化可以提高劳动生产率，因为工人工间休息和进餐都不必停机。例如，使用塔姆鲁克Data Solo自动钻机凿岩，司机开孔后就能离开，让钻机自动钻进到预定深度，退钎、卸钎和储杆全部实现自动化。分段崩落法、分段空场法和VCR法等大规模采矿法的普遍使用，促进了30m和30m以上深孔钻机的发展。钻机制造厂家认为，在深孔钻机上应用自动控制技术，可按设计精确布孔，从而获得最佳的爆破效果。此外，因激光导向的计算机控制的钻机无需在工作面标明深孔位置，所以钻机定位工作循环时间都较短。阿特拉斯柯普科公司RHS钻机控制系统将机械化装卸钎杆的优点与遥控工作台安全性结合起来，所以工人可以避开凿岩溅水和粉尘。RHS系统与BAK17深孔钻机结合可实现凿岩自动化。电子控制装置可实现“软启动”凿岩，减少钻机和钻杆上的初始液压冲击，接设计顺序开始平稳凿岩，经常测量钎杆的扭矩和压力，并根据不同的岩石条件及时调整压力和扭矩。阿特拉斯柯普科公司的研究表明：孔内实际凿岩时间只占凿岩工作班的25甚至更低。由于无人操作的钻机提高了孔内实际凿岩时间，遥控技术又把工人从繁重的体力劳动中解脱出来，从而可能提高劳动生产率。3澳大利亚生物采矿技术澳大利亚联邦科学工业研究局（CSIRO）目前正在研究开发生物采矿技术。所谓的“生物采矿技术”就是利用微生物来将如铜、金、铅、锌、镍、银等金属从它们的矿石中提取出来。生物科技已经在保健和农业方面做出了巨大贡献，如果生物采矿技术能够取得成功，这将是生物技术的又一应用，并且也将是矿业界的一场革命。目前，生物处理技术在黄金和铜的提纯中已经开始使用，但这一用途和所要开发的生物采矿技术比起来就算不上什么了。生物采矿技术就是要把适合和微生物或虫子放到地底下，用它们来开采矿产和能源；用它们来开采的金属将会更便宜、更环保；而且用它们还能开采很多目前的技术开采不了的矿藏。适合于生物采矿技术的微生物是一些在地球上生活最久的生命，它们大约已经存在了30亿年了。早在人类出现以前，这些微生物就拥有了能够适应极端恶劣的本领，例如高温、高压、高盐度、高酸性的环境等等；同时，它们还能够以硫磺或其化合物来维生。CSIRO的科学家搜集这些微生物的场所主要在火山的附近，因为那里有高温并含有丰富的矿藏的水，而在这种水中就生存着所要寻找的微生物。这些微生物可以在其自身的新陈代谢过程中把金属矿石加以提炼和净化。例如，有的微生物可以吞进金属矿石中化合物，而排出纯净的金属；而有的微生物的排泄则可以将金属从其混合物中过滤出来。从观察中可以发现，越是在高温下生活的微生物，它们“工作”的越快，因为高温环境可以加快它们的新陈代谢过程。从目前的生物采矿技术来看，微生物提取的速度要比传统方法慢，但成本要低，而且环保和节省能源。一些主要的国际采矿业公司已经开始使用生物处理技术来从金属矿石的废料中提取残存的金属。如果使用传统采矿技术，这些残存的金属是无法产生经济效益的。而采用生物采矿技术就意味着，不仅仅高品质的矿藏是有价值的，即使低含量的矿藏一样可以通过该技术来发挥效益；甚至人们可以让微生物在地下进行“工作”，然后仅仅把提炼好的金属传送到地表。CSIRO认为对于澳大利亚来说，生物采矿技术是一个意义深远的工作，因为澳大利亚最大最好的矿产资源正在逐渐减少，而在过去十多年里还没有发现任何世界级的新矿藏。如果生物采矿技术能够早日用于实际开采，那么它可以使澳大利亚的矿藏的使用期限延长数百年。4结语通过对国外采矿