基于铜镍矿采矿方法优化及应用研究

2021-11-24巴朕杰

商品与质量 2021年22期

巴朕杰

新疆有色金属工业（集团）全鑫建设有限公司新疆乌鲁木齐 830013

作为国家一种重要的矿产资源，铜镍矿在工业应用上的作用非常重要，因此，必须要将铜镍矿资源开采重视起来，然而，随着开采工作的进一步深入，现存铜镍矿资源越来越少，为保障后世子孙对于铜镍矿资源的利用需求，当下就迫切需要通过不断优化铜镍矿采矿方法，确保矿产资源的最大化利用率。学者周礼[1]根据黄山南铜镍矿矿山开采技术条件，通过相关开采技术比较，初步选择了大直径深孔阶段空场胶结充填采矿法，实践证明这一选择非常合理。李海峰[2]以金川铜镍矿为研究对象，通过对矿区矿床地质、水文地质条件的分析，确定了适合该铜镍矿矿产资源开采的技术方法，充填采矿法，受到企业的一致肯定。笔者通过查阅相关文献，先介绍了常用铜镍矿地下采矿方法，并对这些方法的应用情况进行了分析，希望能为同类矿山企业提供帮助。

1 常用铜镍矿地下采矿方法介绍

1.1 空场开采法

所谓空场开采法就是在铜镍矿开采作业中，开采人员运用一定的技术措施对采空区进行一定量的留存，但在留存时，必须保证采空区保持空场状态，以便后续进行回采。在使用该方法时，首先要综合分析矿壁情况，并找准核心，然后再运用科学的方法回采，最通用的开采工艺技术有房柱开采法、阶段开采法和全面开采法三种。

1.2 崩落开采法

崩落开采法就是在铜镍矿开采过程中利用矿区围岩崩落的方式进行，这一开采方法不仅能最大限度地保障开采人员的人身安全，还能够合理地控制低压。在应用崩落开采法采掘铜镍矿产资源时，首先要了解该开采方法的技术特点。崩落开采法所涉足内容较多，因此，分段崩落是最为合理的方式。在崩落过程中，不仅仅只局限于矿产资源的崩落，还要对矿区周围的围岩进行崩落，同时，还必须对采空区进行充填，以免随着崩落范围的进一步扩大，造成采空区顶板冒落。在对采空区进行填充时，必须要结合实际进行整体控制，否则会导致铜镍矿地下开采安全事故的出现，因此，在崩落、填充过程中一定要做到谨小慎微，毕竟安全大于一切。

1.3 填充采矿法

填充采矿法一般应用在恐采取回采过程中。随着铜镍矿回采工作的不断深入，采空区范围进一步扩大，为实现开采工作的顺利进行，有必要使用填充料进行采空区的填充。在填充采空区时，首先需要使用填充料、矿柱和人工加固体系进行加固，确保采矿区的稳定性，以防止采空区的塌陷[3]。与此同时，还要对价值较高的铜镍矿区进行开采，否则就会造成矿产资源的巨大浪费。

2 铜镍矿采矿方法选择原则

结合铜镍矿体赋存特点、开采技术条件，及国内外同类型矿体开采现状和发展趋势，总结出铜镍矿采矿方法选择时必须要遵循以下5项原则。

（1）所选择的采矿方法必须要具备良好的开采条件，同时还要具备较高的安全性，保障开采人员及开采设备的安全。

（2）所选择的采矿方法在具体应用中能够实现保护性开采，即在不破坏周边低品位矿体基础上顺利采掘。

（3）所选择的采矿方法符合可持续发展理念，即能够在保障出矿品味的基础上延长矿山服务年限，避免出现采矿损失贫化现象。

（4）所选择的采矿方法在应对矿岩稳固性、矿体产状变化等情况时具有较强的适应性。

（5）所选择的采矿方法生产能力必须足够大，一般能够满足60万t/a的生产规模即可，生产能力小于此规模的方法即可摒弃。

3 铜镍矿采矿方法优化及应用

尽管我国铜镍矿矿体数量较多，但很多矿体的整体位较低。通常情况下，我们会选择Ni边界品位≥0.4%的矿体进行开采，对于Ni边界品位＜0.4%的低品位矿体进行保护，实现低品位矿体的开采工程和技术条件不被破坏。

崩落采矿法可实现矿石回采与上盘围岩崩落工作同时进行，但这一方法会对周边低品位矿体开采技术条件带来巨大破坏，对于整个矿产资源来说，无疑是一种浪费，造成大量矿产资源无法被回收利用。另外，崩落采矿法本身所赋予的采矿损失贫化指标就很难被控制在理想状态之中。例如，我们黄山南铜镍矿开采作业中就运用的是此种方法，统计结果表明这种方法所造成采矿损失率和矿石贫化率达到了20%-40%。再者，崩落采矿法仅适用于单中段生产中，是无法满足60万t/a生产能力的。

运用空场采矿法进行铜镍矿矿产采掘时，所面临的最大技术难题是矿柱回收和空区处理。一般的，在回收矿柱时，常运用空场崩落方式进行回采，很容易造成采矿损失贫化增大，但是，如果将采空区进行封闭，又会对矿区稳定性带来不利影响，无法保障矿区的安全；若选择将采空区进行崩落，不仅会耗费大量的资金，还会对周边低品位矿体及后续开采条件造成破坏。例如，获各琦铜矿、四川鑫源矿业公司等在矿山初期都采用空场采矿法，都出现了不同程度的采矿损失贫化大、技术经济指标差、矿柱回收难度大等问题。

在铜镍矿采空区回采过程中，充填采矿法是被认为是最有效的一种方法，因为这一方法不仅具备较高安全性，还能实现采矿损失贫化的有效控制，最大限度低实现矿产资源回收，延长服务年限。随着开采作业的进一步深入，为保障采空区上覆岩层不会出现垮塌现象，必须要及时处理采空区，对低品位矿体开采技术条件进行有效的保护，可通过“保护性”开采方法的应用实现多中段同时生产，确保矿山出产能力。通过上述比较可知，除吨矿完全成本外，较空场采矿法与崩落采矿法，充填采矿法具有非常明显的应用优势。