几种采矿工艺应用实例分析

2015-02-24梅世洲

现代矿业 2015年6期

关键词：矿块底柱空场

梅世洲

(大冶有色设计研究院有限公司)

·实用技术·

几种采矿工艺应用实例分析

梅世洲

(大冶有色设计研究院有限公司)

随着采矿工艺的发展日渐成熟，在矿山中得到了广泛应用。通过对充填法、空场法、溶浸、崩落法等几类工艺进行分析，并结合应用实例给出了进一步发展的建议，为进一步优化采矿工艺，提高采矿效率提供参考。

采矿工艺应用现状注意点

在采矿作业过程中引入先进的采矿工艺有助于提高采矿工作效率。结合实例，对几类采矿工艺的应用现状进行分析，为提高采矿效率提供借鉴。

1 采矿工艺应用实例分析

1.1 充填法

充填采矿法可以分为干式充填法、水砂充填法以及胶结充填法[1]。总体来说，充填采矿法经历了由干式充填到水砂充填(最初的水砂充填不含胶结剂)再到胶结充填的发展历程。随着充填采矿法的不断发展，充填体的浓度越来越高，现今高浓度的膏体充填与似膏体充填即是最好的体现。在采空区充填的过程中，采用成型的填充物对地压实施管理，可有效控制围岩崩落和地表下沉，不但能够效保障回采过程的安全，而且还能有效防止矿石自燃。目前，吕沟煤矿矿井生产能力约为45万t/a，采用的是斜井片盘开拓，主要对六2、七4煤层进行开采。该矿井-245 m水平以浅资源已经接近枯竭，而-245 m水平以深至井田深部边界面积约3.8 km2，地质储量约1 054万t。其中，六2煤层约547万t，七4煤层约507万t，基本上全部被村庄煤柱所占压。由于深部村庄的分布较广，且煤层较薄，如果以搬迁村庄的方式实现回采作业，经济上显然不可行。通过采用超高水材料、矸石等固体废弃物复合充填技术，不仅解决了困扰多年的难题(吕沟矿村庄下压煤开采难度较大)，并且也提高了煤炭资源的采出率，有效保护了地表建筑物的安全，真正的实现了村庄不搬迁情况下的安全采煤以及固体废弃物的资源化利用。

1.2 空场法

空场采矿法则是将矿块分为矿柱和矿房，对两者实施单独回采，在程序上通常要先采矿房，后采矿柱[2]。通常采用散空方法，借助矿柱和围岩有效提升矿房的强度，完成矿房开采。在开采矿柱的过程中，应全面处理采空区，为了有效改善回采的作业条件，还应对矿房进行充填处理，并借助合适的采矿工艺对矿柱实施回采。一般情况下，回采矿柱与采空区处理是同时进行的，在很多情况下，为了改善矿柱回采条件，可事先对矿房进行充填，然后再采用其他方法回采矿柱。另外，在回采过程中，采场主要依靠永久矿柱或暂留的矿柱来实现自然支撑，有时也以人工矿柱来实现支撑。分段空场法在漂塘钨矿使用了多年，截至1998年底，共计开采了50个矿块，并在开采过程中进行了113次大爆破，总崩矿量为160万t，耗药量为472 t。矿块实际生产能力为200 t/d，采矿效率为 181 t/台(83.1 t/(工·班))，大块产出率为10%～15%，实际采矿成本为4.2元/t。在分段空场法应用过程中，漂塘钨矿场主要在3个方面进行了改进：①孔网参数优化；②改矿块底部结构为电耙出矿形式；③改中深孔拉垂直走向立槽为沿走向浅孔留矿法拉立槽。该煤矿采矿工艺改进以后，矿块的生产能力有效提高了33%，并且使得大块产出率降低到15%以下，采切工程量得到了实质性的减少。同时，100多次大爆破基本都具备了准点性、安全性，效果良好。

1.3 崩落法

崩落采矿法可以分为分层崩落法、壁式崩落法、阶段崩落法、有底柱分段崩落法以及无底柱分段崩落法[3]。具体的操作流程则为：结合回采工作面的逐渐推进，对围岩实施有计划性和有针对性的崩落，同时强化落实采空区的填充工作，从而有效实现崩落围岩的地压管理。喀拉通克铜镍矿富矿带为碎裂结构，矿体的稳固性较差，根据喀拉通克铜镍矿场的实际情况，采用最多的是无底柱崩落法。无底柱崩落法的应用具有以下特点：①崩落采场的尺寸较小，采场顶板的暴露面积始终较小，有利于对顶板的整体控制；②由于喀拉通克铜镍矿场为顶部尖灭矿体，通过采用无底柱崩落法，可以利用原有巷道布置采切工程，实现后退式落矿，在不分层的情况下能够完成一次回采；③无底柱崩落法不留间柱与底柱，有利于回采富矿。

1.4 溶浸法

在采矿作业里运用溶浸采矿工艺，实质上是采用化学采矿技术，根据矿产的化学特性与物理特性往矿层里注进相应的溶浸液，通过化学反应合理选择矿石里浸出的有价值成分，将浸出的有价值成分由固态转变成液态并进行回收，最终实现矿石的有效开采，该工艺属于现代化的先进采矿工艺范畴[4]。相对于传统开采方法而言，溶浸采矿技术最大的优点在于能够实现对低品位矿石的经济性、合理性处理，甚至可以处理表外矿石、废石、残矿等。因此，溶浸采矿工艺对于低品位矿产资源的开发、尾矿资源的二次开发以及资源的综合利用等方面具有明显的优势。由于丰山铜矿的选矿成本和能力的限制，要求入选品位不得低于0.4%。通过采用堆浸溶浸法，对品位在0.4%左右及0.1%以上的低品位矿石进行回采，有效处理了该矿未采低品位矿石以及露天坑堆积矿石约8万t，铜金属合计约200 t。按照80%的选矿回收率与90%的回采率计算，该部分依旧存在150余t铜的经济价值，并且采用溶浸法采铜的电解铜成本始终保持在1万元左右，极大的降低了生产成本。此外，针对高品位的金属矿(尤其是富含金、银、钼等贵金属的斑铜矿、黄铜矿)，溶浸法也具有较好的应用前景。

2 建议

(1)有效落实采矿安全保障。全面掌握采矿作业过程各种质量安全因素，落实相应安全管理工作，在确保采矿质量的基础上尽量采用先进的采矿工艺，实现机械化操作，有效减少人员伤亡以及各类安全事故的发生概率。除此之外，矿山企业在全面落实采矿安全保障工作和防范措施同时，应始终坚持绿色环保和生态低碳的采矿原则，在采矿作业过程中加强环境保护工作，为矿山企业的可持续发展奠定基础。

(2)有效处理采空区。采用空场采矿工艺时，切勿急于对出现的采空区进行处理，首先应做好围岩以及矿石的稳固工作。通常将崩落采矿工艺应用于开采容易崩落的围岩以及允许塌陷的地表矿体，此外，应结合矿体及围岩实际情况选用适当的回采方法。在运用充填采矿工艺时，应紧密结合矿块结构以及回采工作面的具体推进方向，采取适当的充填方式如胶结填充、向下层的干式水力填充等。在运用溶浸采矿工艺时，应注重具体的浸出地点及方式，准确把握从地表到原地或者是将原地矿石破碎后再浸出的方式[4]。

(3)注重改进采矿工艺。在科学技术不断提升以及采矿工艺不断改进的背景下，对于爆破的方法进行了更为深入的探索，如在地质条件较为复杂的环境下，通过采用“药壶爆破”以及“增大炮孔临近系数”等爆破方法，不仅提高了矿山的经济效益，而且使得刨煤机装置实现了3 m/s以上的切割速度，切割的功率也达到了400 kW以上，刨煤机的每刀切深提高到250 mm，极大的提高了煤炭开采的效率。此外，应不断优化井下供电系统，在实现井下供电系统合理布局的同时，大幅度减少电路损耗，降低矿山生产成本。

(4)推进绿色采矿工艺的研究与利用。就绿色采矿工艺的研究现状来看，目前我国已经取得了一些成果，如煤与瓦斯共采技术、保水开采技术、减沉技术、煤炭地下气化技术以及洁净煤技术等，该类技术已在很多大型煤矿得到了成功应用。但不可否认的是，现有的绿色采矿技术依旧存在着诸多不足，仍需要加以深入研究。此外，针对滥采、私采等违规采矿行为，相关部门应不断加大打击力度，并制定和完善相应的法律、法规，促进绿色开采工艺的大规模推广运用。