金属矿采矿方法

1、国际采矿技术的发展与展望分享,转载复制地址,转发到微博转载自J.C.DUAN 2011年03月31日12:35阅读（14）评论（1）分类：个人日 记,举报,字体：中小一中一大一1机械化、自动化与遥控采矿地下矿山向着机械化、自动化、大型化发展。日前世界上地下矿山都在追求安全、高效 开采，所以机械化水平、自动化水平不断在提高。以瑞典基鲁纳铁矿为例，设计年产量达到 3000万t,1974年曾达到2450万t，以后因销售不畅，年产量维持在1500万-1800万t/a， 最近回到3000多万t的年产量。基鲁纳铁矿开采使用大规格分段崩落法，分段高度由开始的12m，到20世纪90年代分 段高度增加到28.5

2、-30m ,同采使用Atlas copco生产的simba w469型遥控凿岩台车，孔径 150mm最大孔深55m，该车利用测光系统进行准确的三维定位，该台车无人驾驶,24小时持 续作业，年崩矿量可达300万t。同采凿岩还采用高压水力潜孔冲击式钻机，由G-Drill公司开发，此类钻机工作环境好、 无油雾，几乎没有液压油的泄漏，与液压凿岩机相比，其钻杆费用低，它用短的旋转头取代 孔外的重型液压凿岩机，其凿岩速度几乎与孔深没有关系，而液压凿岩机是随炮孔加深而显 著降低凿岩速度，高压水力潜孔冲击钻机凿岩速度快、钻孔非常直。此种钻机孔径为115mm， 大规格分段崩落法对采矿破碎的块度和重力放矿的基本要

3、求是精度极高的凿岩技术，水力与 潜孔冲击钻机其有这种能力。扇形孔排间距（抵抗线）3.0-3.5m，一排孔崩矿量在 10000-14000t。对于大直径（115mm）深孔（40-50m）装药，要求炸药粘度高。现在所有向上孔都装填可用 泵送的乳化炸药，由于此类炸药有抗水性，可比以前更有效地使用预装药，即使有水的区段 也是如此，从环境来看，由于返药量减少，这种方式优于铵油炸药装药。炸药分配和装药系 统包括运输车、地下储药仓和7台装药车，用于掘进和同采装药，炮孔偏斜要进行准确的测 量，爆破质量要进行监测，特别是在多裂隙和多孔洞岩石中，钻孔作业更需注意，要严格要 求。装载采用电动铲运机，775m水平使用

4、过芬兰Tamrock公司的Toro 510E型铲运机，载 重15t，单台能力为320t/h。1045m水平用Tamrock公司新开发的Toro 2500E铲运机，斗 容25t，单台能力为500t/h,每周平均出矿3.0万至3.5万t。这种铲运机无废气排放、低 噪音、粉尘少、轮胎寿命长，便于集中维修。基鲁纳铁矿现在采场凿岩和装运都已实现自动化作业，凿岩台车和铲运机都已实现无人 驾驶，在主运输水平，1980年有轨运输线的机车和车辆组成的列车运行就已无人驾驶。1 045m 水平是KUJ 2000工程，配备的设备是全新的，矿山的目标一是大规模;二是高度自动化;LKAB 公司拥有5台掘进台车和5台撬渣台

5、车，设备型号与过去使用的相同，遥控凿岩车完全是新 的8-9台;装载用全自动和遥控的Toro2500E铲运机8-10台；有轨运输系统不增加新机车和 车辆，是775m水平原用的，经人修后转到1 045m水平使用。井下人员共有500人，主要从事掘进、采场凿岩和装运作业。井下作业有的实现了遥控、车 辆无人驾驶。井下矿连续生产，由井下提升的原矿，原则上白天送到选厂处理，中间无贮矿 场。井下的劳动生产率，若按年产3000万t原矿，工作人员500人计算，则井下人员平均 劳动生产率为60000t/a。国外矿山在地下铲运机、井下矿用自卸汽车和井下钻机的应用上发展非常快，成效显著。地下铲运机。铲运机是井下采矿主导

6、设备。国外铲运机的载重能力大，整机性能、可靠性、 生产效率、舒适度和自动化程度都很高。最近Tamrock公司生产了最大载重25 t的电动铲 运机和载重10 t、16t的新型柴油铲运机，不仅工作安全可靠，生产效率高,而且还可在温度 55C左右的条件下工作。井下矿用自卸汽车。在采矿业发达的国家如瑞典、美国、德国、芬兰、加拿大,地下矿 山已广泛推广应用无轨化采矿技术。这些国家使用铲运机、井下矿用自卸汽车等井下无轨运 输设备的出矿量已占总出矿量的80% 85%。一般日产10003000 t的地下矿采用20 35 t 矿用汽车，日产1500040000 t则采用4560 t的汽车，20 t以下的井下矿用

7、自卸汽车则很 少采用。现在瑞典已开始用120 t的7轴大型卡车，取代45 t和65 t卡车。(3)井下钻机。目前，国外采矿业比较发达的国家基本上实现了中深孔全液压化、深孔大直径 高气压化。全液压钻进技术正向大直径深孔方向发展。具有全液压钻进和高气压潜孔钻进技 术优点的水力潜孔钻机，前几年在南非已投入使用，并取得前所未有的经济技术效果。国外地 下钻机在完善机械、液压技术的同时大量引入了自动控制、程序控制以及无线遥控技术大 大改善了操作环境，提高了设备作业效率。2机械化连续采矿技术 随着大型采矿装备的不断研制成功和推广使用，采矿作业也不断朝着大参数、大采场、高阶 段、连续作业的方向发展。在上世纪8

8、0年代以来的近30多年里，各种无轨设备的研制和推 广不仅使得凿岩、铲装、运输等主要工序配备了功能齐全的无轨设备，而且几乎所有的辅助 作业也逐步实现了机械化。机械化作业效率高、机动性强、产能大的特点，为连续采矿技术 的实现创造了条件；同时，机械化也必须通过连续化生产才能充分发挥其高效高产的优势。 连续采矿技术的实质是以整个矿段作为大型采场，在上下连续的多个矿段分别平行进行采 切、回采、充填工序，采矿作业分工序在不同的空间和时序上平行进行，但整体向前连续推 进。采矿界早在上世纪60年代就开始了连续采矿技术方面的研究，在连续硬岩切割采矿机 研制、振动放矿技术与设备研究、带式运输机研制等方面取得了一些

9、重要成果，并成功进行 了工程化应用。目前业内研究的重点在于连续硬岩切割采矿机，其机型由于使用的切割刀盘 价格昂贵且寿命短，使生产成本极高而工作效率难以提高。同时，机体庞大也是一个问题， 限制了其在形态复杂的矿体和薄矿体中的应用。此外，要想真正实现连续采矿的高效高产， 除了采场作业的连续生产之外，提升系统、外部运输系统和管理调度系统的优化配套也是必 不可少的。目前连续采矿技术在国内外的发展从工艺技术、设备配套、控制技术等方面均日 臻成熟，已经开始进入推广使用阶段。3溶浸技术应用日益广泛日前在同收低品位铜、金矿石、铀矿等已广泛采用溶浸技术，在溶浸技术中有原地浸出、 堆浸和原地破碎浸出三人类。美国、

10、前苏联、加拿人、法国、南非、葡萄牙、澳大利亚都先后利用溶浸技术开采低品 位的铜、油、钻、镍、铜等有色、稀有金属原生矿和氧化矿石。这些国家的0.15%-0.45%低 品位铜矿石，2%以上的铜氧化矿石和0.02%-0.1%的铀矿石基本上都采用堆浸和原地爆破浸 出同收。美国采用原地爆破浸出铜的矿山就有20多个。如内华达州的迈克矿，亚利桑那州的佐 尼亚铜矿口产铜均在2.2t以上，蒙人那州的巴特矿和铜皇后分矿产铜金属为10.9-14.97t， 美国溶浸铜产量占总产量的20%以上，黄金产量超过30%,铀产量绝大部分也来自溶浸采矿。 俄罗斯乌拉克矿区红石矿堆浸和原地爆破浸出的铀金属产量占总产量的40%-60

11、%。在80年代中期澳大利亚的芒特艾萨矿就在露天边坡的爆堆上试用浸出法生产铜，还 有澳人利亚北部马莫斯矿采用井下原地浸出方法。马莫斯矿是一个已闭坑的铜矿，最早由西 班牙人开采,1977年9月以后闭坑，1981年曾恢复生产，后因储量少再度放弃开采80年代 中期澳人利亚采用由地表打钻孔，向井下注水，然后由井下抽取地下水，反复进行，当分析 铜粒子达到一定浓度时，抽出地下水，在地表修建了多个人塑料布铺垫的池子中浓缩，将浓 缩液苯取用电极法生产电解铜。在铜和金的浸出技术口益完善的情况下，近几年镍的浸出技术也有了长足的发展，澳人 利亚泰坦公司在西澳的科拉查地区的Radio Hill lode镍矿进行细菌浸出

12、试验，该试验利用 镍矿产出的贫硫化铜镍矿石，采用破碎、堆放、喷洒菌种，通风、浸出，用浸出液电极法生 产铜、镍。用该技术浸出铜、镍，浸出率都达到80%以上。4深部开采技术 随着资源量不断的减少，日前采矿的深度越来越深，采深到1000m以下，带来了许多在浅部 采矿没遇到的困难和问题，如通风和岩爆问题。由于矿体埋藏太深，井下岩石温度会升高（澳 大利亚的芒特艾萨34m水平岩石温度达64C），深部岩石压力加大，深部地区岩爆也可能 发生，给开采带来许多意想不到的困难。深井采矿，技术界尚无明确的、统一的概念，一般认为，由于矿床埋藏较深而使生产过程出 现一些在一般矿床开采时不曾遇到的技术难题时的矿山生产，即为

13、深井采矿。但是，深与浅， 难与易是相对的，随着采掘技术和矿山机械设备性能的发展和提高，开采深藏矿床的矿山越 来越多，开采深度越来越大，原来认为是深的，现在就不再属深，原来是难的，现在也不再 困难或许正因深浅难以划分，故人们没有去探讨确定深井采矿的统一概念。但随着矿山开采 深度增加，地压增大，岩温增高，矿山的提升、排水、支护、通风等方面的困难也随着增大， 因而要求采矿工艺技术和机械设备能适应这种变化。我国现阶段的非煤矿山的开采深度一般 都不超过700-800m，但近年已有一些埋藏深度达1000m左右的矿床正在开发，铜陵有色金 属公司所属的冬瓜山铜矿床、金川二矿区850m水平就属于其中。日前国内通

14、常将深度超过 1000m的矿山称为深井采矿，进路充填采矿法是深部采矿的一种有效的方法，在金川镍矿、 新城金矿均有成功应用。5矿山环保工作与综合治理在国外尤其是发达国家，对矿山环境都采用综合治理的措施，对矿山排出的废水、废气、 废渣及粉尘、噪音等均有严格的技术标准，许多低品位的矿山，因环保治理费用太大，而无 法建设和投产。尤其是固体废料的治理，对废弃的尾矿坝一般都采用覆盖的方式，上部再种 上植物，对矿山的废石场甚至边坡均采用土层覆盖，再种上植物，在巴西的一些露天矿是采 取在覆盖层上种麦子的办法。日前国外还强调建立无废料矿山和洁净矿山，德国鲁尔工业区瓦尔斯姆煤矿就是成功的例 子，用洗煤厂的煤泥和煤

15、发电燃烧后的煤灰和破碎后的井下废石加人水泥经活化搅拌，用 PM泵打到井下充填空区，矿山不向外排任何固体废料。我国南京栖霞山锌硼矿业有限公司 和苏州吴县铜矿等也都基本上是无废料矿山，实现绿色采矿。实现绿色采矿，有3种途径：建立无(低)废采矿工艺，即尽可能少地采出废石或直接在原地回收有用成分。如采用地下 溶浸、溶化、熔炼、地下气化等物理、化学工艺开采方法，这类工艺可减少矿物资源采掘量, 从而减少废料产生量。采矿废料的综合利用。如用作生产建筑材料,筑路、充填采空区、土地复垦和贫瘠土地改 良，回收有用成分,生产矿物化肥，用作其它工业部门的原料或添加剂等。将采矿与选矿过程中的废料全部或部分堆置(贮存)在

16、井下矿房或露天采场的采空区以供 将来利用。采矿无废料工艺技术在前苏联、德国、加拿大、美国等国家均得以应用。如前苏联亚美尼亚 黄金生产联合公司在井下硐室中建设选矿站,原矿直接运到井下选矿站的矿仓贮存候选，选 矿厂的尾矿经脱水和借助化学材料混合后直接用管道输送到采空区充填一步骤矿房的充填 体为胶结充填，二步骤矿房的充填料不固结。节约了大量的矿石运输费用和尾矿返回到井下 采空区的充填费用，净化了地表的环境。德国格隆德矿的膏体泵送全尾矿充填技术、加拿大的多姆金矿经高效脱水后的高浓度尾矿充填技术均是采矿无废料生产工艺的成功应用实例。6充填采矿技术应用日趋广泛据报道，南非1985年因岩爆和冒落事故伤亡工人

17、有311人，因此国际上对如何解决这 个问题，进行了反思，普遍认为充填是有效的措施之一。根据情况不同可采用不同的充填料。区域性支护:用优质的刚性充填料，减少弹性体 积闭合和产生岩爆的危害。岩层控制:对充填料质量要求不严格，但要求大范围充填，且 充填后不应收缩。多矿脉采矿:对充填料的要求是较低的应力状态下，充填料应是刚性的， 以便使岩层变形位移保持最小。环境控制:为保证封闭住上盘以免风流通过采空区，要求 充填料不收缩，进行大面积充填。减少废石提升:在井下制备和破碎废石做充填料，从而 提高效益。日前充填要考虑的问题:要集中力量形成实用而可靠的系统。要研究和开发有效的充 填技术，使充填作业和采矿作业循

18、环有效的结合，要重视充填系统的管理工作。研究可使 现有系统达到优化设计的技术，研究构成优质充填料的粒级分布，研究在水力旋流器和破碎 方面已有所改进的充填料制备工艺流程，研究用于优化充填料的输送技术如压力损失、磨损、 腐蚀，以优化充填系统总体设计。加强对充填料的制备、输送、充放和受载变形过程的定 量认识，为安全、稳定、高效的采矿奠定基础。日前国际上用的充填工艺有:水砂充填、干式充填、高水固体充填、胶结充填。胶结充 填又分为:分段尾砂水力充填（高浓度自流输送）、其他充填料水力充填（高浓度自流输送）、 全尾砂膏体自流充填及全尾砂膏体泵送充填。目前国际上推荐的是全尾砂膏体泵送充填。国外实践经验证明膏体

19、充填在采场充填效率和管道输送上优于高浓度充填，但含集料的 膏体充填料方案有很大的技术风险性。加拿大应用贮仓技术制备膏体充填料方面已取得突破 性进展。此外，如制备膏体的深浓密机系统、高速高剪力胶体搅拌机、控制粘度条件下高浓 度膏体的制品、管流对隔墙造成的破坏机理、井下充填料分配系统的优化以及膏体充填体的 物理力学特性的研究等都取得了重要进展，相应地还出现了专门的高浓度膏体充填公司为矿 山提供服务的膏体充填技术公司。日前，加拿大已有12座矿山应用高浓度膏体充填，南非和澳大利亚也有新建的膏体充 填系统投产。新的充填工艺将可以更好地满足保护资源、保护环境、提高效益、保证矿山发 展的要求。充填采矿在21世纪的矿业发展中将有更加广泛的前景。7结束语关于国外矿山的采矿技术发展趋势除了前述的几个方面以外，还有自然崩落采矿技术 日趋完善，应用也在不断扩大，另外