浅谈采矿技术的发展.doc

未来采矿技术 随着当今社会的发展，地球上的资源正日益枯竭，要想在几百年之后继续维持人类的正常生活，那么我们就不得不要面对资源短缺这一大难题！对资源需求的增长需要开采更多的矿石。随着时间的流逝，优质矿体已耗竭，开始开发不那么富的矿体。在过去的 70 年中，铜品位持续下降，2003 年，要萃取lt 铜所需的矿石是1950 年的5 倍。技术开发产生了掘进更深的勘探方法，增加了发现更富更深新矿体的概率。这在某种程度上抵消了矿石质量下降的不利因素。但总的来说，陆地矿产资源的逐渐枯竭将成为必然趋势。因此，向陆地低品位矿开采和深部采矿已成为当前采矿业的方向，到海洋采矿，到太空采矿，已被未来学家预测在2l 世纪将要开展的采矿技术。采矿技术的发展趋势：1 采矿设备研究新型的生产率更高的设备是采矿技术进步的标志之一，采矿设备的技术进步是采矿技术进步的支撑条件，今后新型化、大型化、液压化、智能化采矿设备的研制仍然是采矿设备的发展趋势。开采设备大型化是优势资源集中化开采的必然要求，也是简化剥采工程并降低开采成本提高经济效益的重要途径。实践证明，采用大型开采设备可以明显提高矿山产量与经济效益。液压设备将获得更广的应用。在设备大型化的同时，钻孔、铲装设备向着液压化方向发展，国外液压挖掘机使用率已占 26%，液压电铲使用率已占48%，德国O&K 公司RH400 液压挖掘机的斗容达42 m3。液压钻机、液压电铲、液压破岩设备的使用比例将逐步提高。运输设备的连续化是提高运输效率的有效手段。采用连续或半连续开采工艺进行露天矿山剥离 和采矿工程，是国际性发展趋势。陡坡铁路、大倾角运输机、矿用汽车整车提升运输系统等将在不同类型矿山获得开发、应用与完善；露天矿矿用汽车整车提升系统将是值得发展的方向之一，该系统为斜坡提升，按提升方式分两类：一类是借助于外部驱动力的整车卷扬提升系统；另一类是以自卸汽车自身驱动力为主外部驱动力为辅的汽车自驱动+卷扬提升系统。 地下采矿设备地下采矿装备向无轨化、大型化、微型化、液压化、自动化的方向发展。目前，最大的电动铲运机载重量达25t，最大的井下载重汽车载重量达80t。在设备自动化方面，遥控铲运机已应用于采矿生产，为处理小空间和危险部位开采而研制的微型铲运机最小斗容仅0.38 m3。今后井下设备将向着无人驾驶、机器人作业的方向发展。近年来，在凿岩和爆破领域最主要的进步是提高了凿岩速度和凿岩的精确度。实现全液压化是凿岩设备的发展趋势。凿岩设备还将持续向自动化和遥控方向发展。使用自动化遥控设备除可以提高凿岩效率外，由于炮孑L 凿岩精确度的提高，爆破破碎质量也大为提高，同时也显著地提高了凿岩作业的安全。 装备配套，机械化程度高；地下采矿装备从凿岩、装药到装运全程实现机械化配套作业，各种类型的液压钻车、液压凿岩机、柴油或电动及遥控铲运机将得到普遍运用。随着智能化采矿技术的突破和兴起，遥控采矿设备将是今后采矿设备的发展趋势和技术研究方向。 露天采矿工艺从全球矿石生产产量来看，露天采矿是矿山开采最主要的方式，露天与地下矿石产量之比在2000 年前后儿年基本稳定在6：1，其中84%为露天开采矿石产量，而16%为地下开采矿石产量。预计随着浅部资源町供开发量的减少，深部资源勘探技术发展获得更多深部可开采资源，这一比例将会呈逐步减小的趋势。当代露天采矿工艺的技术发展趋势是开采工艺的综合化。采剥工艺的选择，贵在因地制宜。对于范围广阔、能力巨大的大型矿山，针对不同开采深度、不同地段、不同开采对象的特点，采用不同开采工艺，并组成综合工艺，以实现优化开采效果，已成为现代露天矿山的发展趋势。将机械化、自动化、通信、计算机及优化理论等多学科交叉应用，通过研究、开发，实现露天开采生产的自动调度，生产计划和过程的优化，开拓运输系统和采装系统的优化将是露天开采常用的计划、生产管理手段；在未来几年，数字矿山技术将会得到普及。地下开采工艺地下开采虽然产量比例小，但数量多，西方国家有地下矿 365 座，其中多为小型但却高效的矿山。尽管如此，许多地下矿山十分巨大并装备有非常精致的设备和较高的自动化水平。对传统主要采矿方法的不断改进是地下开 采工艺的发展趋势。如大间距集中化无底柱参数的进一步扩展，充填采矿技术中新的充填材料和充填工艺的研究，自然崩落法技术的完善与应用范围的扩展等等；针对特定矿体改进的采矿技术将会不断出现。由于易采资源耗竭，勘探深度的加深，将越来越多地开采深部矿体和难采矿体，深井开采技术、复杂难采矿体开采技术将是今后几年研究的重点，在理论研究和系统开采技术方面都将取得突破。深井开采的岩爆、矿震、冲击地压等动力灾害是深部开采中面临的突出问题，除此之外，安全技术、地质构造、采场布置与采矿方法、降温与通风、采场支护、超深竖井掘进、钢绳提升和无绳提升等都是深部开采面临的关键问题。对此，深部开采岩爆、矿震、冲击地压等动力灾害控制、预报与防治技术，深部开采的采、掘技术，深部开采通风与降温技术将在对正在或逐步进行的深井矿山开采技术研究及理论研究的基础上获得快速发展。难采矿开采面临一系列特殊的技术难题。如松散破碎矿体顶板与围岩稳定性控制技术，流砂含水层覆盖的矿体和大水矿体开采的矿山水治理技术及结合水防治的采矿方法研究，残留矿体开采地压活动的监测、预报和控制技术，三下矿体开采岩层破裂与移动的一体化基础研究等。因为难采矿开采的矿体越来越多，这些技术难题将逐步被解决，将出现一批有代表性的技术成果。 露天转地下开采和露天一地下联合开采技术随着一批露天矿开采结束，相继转入地下开采或露天一地下联合开采，露天转地下开采或露天-地下联合开采技术已落后于生产实际。露天转地下开采技术研究牵涉多方面的技术问题，尤其是存在露天转地下开采的过渡问题、隔离层的开采问题和露天转地下开采或露天一地下联合开采的岩石力学问题。在未来几年，露天转地下开采技术将获得突破。在开采品位不断降低的趋势下，溶浸采矿技术以其能够回收复杂低品位矿石、甚至能够对现堆存的废石、尾矿中的矿物进行回收而将会获得快速发展。溶浸采矿技术是一门边缘交叉学科，目前的基础还较薄弱，需要在散体渗流动力学，高效菌种的培育，强化浸出过程中多因素强关联机制方面进一步开展理论研究。随着溶浸采矿技术的发展，溶浸采矿方法将占有越来越大的比重。智能化采矿,2l 世纪是各种现代技术飞速发展的世纪，数字化、智能化已成为知识经济的重要标志。信息、定位、通讯和自动化技术的迅速发展和应用，深刻地影响和改变着传统矿业沿袭百年的生产工艺和组织管理模式，遥控采矿、无人工作面甚至无人矿井等已在加拿大、瑞典、美国、澳大利亚等国成为现实。加拿大INCO 公司通过地下通讯、地下定位与导航、信息快速处理及过程监控系统，实现了对地下开采装备乃至整个矿山开采系统的遥控操作。智 能化采矿不仅是新技术的应用，而且要开展大量配套技术与设备的开发。智能化采矿的主要技术包括：数字化矿山技术(包括数字地质模型子系统和数字矿床模型子系统；虚拟条件下矿山模拟开采技术；等方面)；露天和地下矿通讯、定位与导航、信息快速处理及过程监控技术；采矿设备的智能控制与控制技术等。智能化采矿技术在采矿技术先进的国家加拿大、瑞典、美国、澳大利亚等国已有了较好的基础，在我国才刚刚起步。该项技术在可预见的未来将迅速发展。 深海采矿技术,深海金属矿产资源的开发，不仅技术难度特别大，而且受各方面的制约。2l 世纪，随着陆地金属矿产资源逐渐枯竭和我国国民经济发展对这些矿产资源需求的日益增加，随着科学技术的进一步发展及国际关系的逐步缓和，深海金属矿产资源开发必将成为一项高产出、高效益的产业。深海开采技术是深海金属矿产资源开发的核心，包括深海矿产的采集、海底软管输送系统、海底矿物制备装载和输配电、从深海将矿物输送到洋面的提升、海面支持以及采矿船动力定位和采矿及输送过程的监测控制。其核心技术是适应海底作业环境回采率高的智能化采集设备，回采过程形态复杂多变的软管输送技术，高效、安全可靠的多相流提升技术和设备，深海开采水下设备吊放回收技术及悬吊采矿系统的起伏摇摆补偿装置，开采过程采矿船、提升管道、采集设备随动定位及作业过程的监测控制，水下大功率高压输配电技术。以上核心技术的开发和完善才能建立完整的深海金属矿产的工业开采系统，使我国成为拥有这一高新技术跻身于首批进行深海金属矿产工业开发的行列。深海采矿技术的开发成功，伴随这个产业形成深海装备制造业和技术配套能力，可使我国参与国际商业竞争成为可能。海洋金属矿产资源的开发涉及海洋、地质、气象、环境、船舶工程、海洋工程、采矿、机械、冶金、材料、电子及自动控制等众多学科，在进行技术准备过程中，将会促进相关的机械工业、造船业、电子技术的进步，使这些行业的加工水平和装备水平匕一个新台阶。例如，深海采矿用作业车可应用于海底电缆铺埋，海上石油开发中的铺管作业等行业；大功率输送泵可为海水温差发电提供技术基础；为