采矿方法的创新与应用

郭良金

摘 要:采矿具有非常重要的地位和作用,采矿方法的创新是促进采矿工业健康发展的重要驱动力。我国在空场采矿法、崩落采矿法、充填采矿法和原地溶浸采矿法等方面取得了不错的成绩。

关键词:采矿采矿方法创新应用

中图分类号:TD802 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(a)-0023-01

采矿主要是为人们的生产和生活提供必要的矿产资源,具有非常重要的地位和作用。随着当今科学技术和社会经济的发展,新技术、新工艺和新设备层出不穷,促使采矿方法也有了新的变化和进步。现今有很多的采矿方法,我们需要结合地质的条件和要求,创造性地提出可行的采矿方法。采矿方法的创新,倡导科学采矿,这是对采矿工业发展规律认识的深化,是促进采矿工业健康发展的重要驱动力。自20世纪70年代开始,我国就结合矿山开展了非常多的采矿方法的试验研究,取得了不错的成绩。

1 空场采矿法

空场采矿法,主要是指在回采的过程中,采空区始终是空着的,主要是依靠一些不规则矿柱或者人工支柱进行支撑。使用这种采矿方法,必然要对矿石和围岩的稳固性提出较高的要求,否则就有可能出现意外情况,造成一定的经济损失。这就要求,在最终确定使用空场采矿法之前,一定要提高矿床地质资料的准确性与完整性,对矿山地质条件进行非常深入的研究,有充分的把握或者实验成功以后才能最终选定采矿方法。

空场采矿法具有很多的优点,比如大采场、空场、深孔、阶段出矿等等,可以在其中直接使用大型的装载运输设备,使得采矿的强度得到大幅度的提高,从而使得出矿的成本相对地降低下来。因此,空场采矿法在地下采矿过程中,利用率非常高,尤其是在如加拿大、南非等国家和地区有着绝对的优势。

空场采矿法在我国矿业应用的开先河之作,就是20世纪50年代首次在华铜铜矿试用中深孔分段空场法。空场采矿方法真正成为矿山的重要采矿方法,最主要的原因是因为大直径深孔采矿法在凡口铅锌矿的试验成功、推广应用,实现了高效率、高效益的采矿。

2 崩落采矿法

崩落采矿法适用于采场结构非常简单,是单步骤、按一定的顺序进行连续回采,不需要将采区划分为矿房和矿柱两步骤回采。崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理,也就是说,在矿石采出的同时或者稍后,有计划地强制或者自然崩落矿体上部的围岩,用来充填采空区。当然,前提必须是上部的地表允许崩落,没有水体和流沙,不会造成太大损失。这样,采用崩落采矿法,一来可以避免回采矿柱,以免影响工作人员的人身安全和遗留矿石的损失,二来可以避免处理采空区,节约了生产成本,提高了采矿效率。因此,崩落采矿法在矿业生产实践中,使用比较广泛。崩落采矿法最主要的有以下几种:

(1)有底柱分段崩落法:矿房留有底柱,将整个开采过程划分为若干个分段,自上而下地逐段地进行回采,底柱随同下一分段的矿石一起采出。顶部的围岩应自然崩落,如若不能自行崩落,应及时进行强制崩落,或者用充填料进行充填。

(2)无底柱分段崩落法:使用这种采矿方法,简化了采区的结构,取消了结构复杂的底柱,增大了进路间距,提高了工人的劳动生产率,降低了成本,提高了采矿的强度。因此,它是一种非常安全、高效的采矿方法,在实际应用中所占据的比例非常高。

(3)阶段崩落法:阶段崩落法与分段崩落法非常接近,不同之处就在于阶段底部布置底部结构。根据围岩落矿方式的不同,阶段崩落法分为阶段自然崩落法和阶段强制崩落法两种。

3 充填采矿法

现在各地经常出现由于采矿出现的地表下沉、地面陷落等现象。因此,需要在采矿作业后,对采空区进行充填,以防止地表下沉或者上部围岩的崩落。这种用充填料对采空区进行逐步充填的采矿方法,就是充填采矿法。它可以实现机械化和设备大型化,不但能够防止围岩崩落和地表下沉,还能够为回采工作创造一定的便利条件,并能够预防因自燃性矿石而引起的火灾等。随着绿色开采、生态矿山概念的不断推广,充填技术逐步趋于成熟,使得我国采矿工业的局面得到了改善,一些采礦沉陷区得到了有效的治理。根据充填料的不同和输送充填料的方式不同,充填采矿法可以分为以下三种:

(1)干式充填采矿法:这是一种最早的充填采矿方法,利用地面或井下的干式充填料(砂石、废石等等,要求有一定强度、化学性质稳定),随着回采工作的进行,自下而上地逐层充填采空区。干式充填采矿法,可以维护围岩,也可以形成继续上采的工作平台。但是随着充填技术的日益进步,干式充填法暴露出了越来越多的缺点,比如生产率较低、矿石贫化率高、充填时间长等,在实践中的使用率逐年下降。

(2)水力充填采矿法:将碎石砂石、炉渣、尾砂等混合水,借助管道输送到井下,作为充填料对采空区进行充填。充填水从矿房渗透出经滤水井流出,充填料则留下来充填采空区。充填料尽可能地选取加工运输比较方便、价格比较便宜的材料,争取做到就地取材,同时充填料还应该不溶于水,颗粒度不能过大或过小。随着采矿技术的发展,可以实现低浓度泵压或自流输送的水力充填采矿。

(3)胶结充填采矿法:在水力充填采矿法的基础上,为了更好地解决回采矿柱和防止地表下沉,创设了胶结充填采矿法。采用胶结充填采矿法,将采区划分为矿房和矿柱,开采后用胶结充填料充填形成人工矿柱,再回采矿柱。胶结充填料主要包括骨料和胶结剂两部分,骨料一般采用废石、尾砂、碎石、混凝土等。随着材料科学的不断进步、充填采矿工艺和技术的日益成熟,胶结充填料品种更加多样化,尽量减少废料,提高了废石和尾矿的利用率,实现全尾矿充填、高浓度尾矿料的制备和输送、高分层充填采矿、高阶段大直径深孔崩矿嗣后充填法工艺、盘区机械化充填等工艺和技术的重大进展。

4 原地溶浸采矿法

原地溶浸采矿法俗称溶浸采矿,是一种不需要将矿石采出地表而是直接从地下提取金属的采矿方法。原地溶浸采矿法需要将采、选、冶技术结合起来,先根据某些矿物的物理化学性质,选择相应的特殊溶浸剂,再利用钻孔将溶浸剂注入矿体(层)中进行化学反应,将固态的矿物转化为液态或气态,并通过钻孔将其提取出来,争取以较低的成本进行开采。这样,利用原地溶浸法,有了其它采矿方法所不可能有的优点,将矿石留在地下,地表上没有废石和尾砂,不但可以节省投资的成本,确保了采矿工人的安全,最大的优势就是能够最大限度地保护环境,不破坏矿区的植被。

综上所述,新技术、新工艺和新设备,促进了采矿方法产生了创新的需求。我们需要综合考虑矿山的各种开采技术条件,在创新中促转变,在转变中促发展,选择具有较好的可行性、安全性和经济性的采矿方法,为国家经济社会的可持续发展做出应有的贡献。

参考文献

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