山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿261441
摘要：矿业持续稳定的发展,是一个国家国民经济发展的保障。因此,在全球科技日新月异迅猛发展的今天,国内外采矿技术也快速发展,取得了巨大成就,科技是矿业发展的强大引擎,是矿业经济增长的关键。及时借鉴、吸收国内外的采矿新技术,利用现代科学技术,改造传统矿业,必将对我国冶金矿产资源的开发产生积极的推动作用。
关键词：采矿技术；采矿设备；矿产资源；采矿模式
引言
总体看,发达国家的地下采矿装备的发展方向主要有三:个方向：一是装备无轨化、液压化、自动化程度高。先进的采矿装备己完全实现了无轨化、液压化。并采用了无人驾驶、机器人作业等新技术。二是装备技术性能成熟,可靠性高。国外矿山企业往往选用全球知名采矿设备专业厂家的产品,如采用世界有名的采矿设备厂家阿特拉斯公司、瓦格纳公司。
1.采矿技术高效化和实用化
1.1露天矿开采工艺更加成熟,运输方式多样化、高效化
(1)国内外露天矿采剥方法的进展大致相同。多为陡帮开采,如组合台阶开采,高台阶、倾斜分条开采以及横采横扩等。同时采用分期开采、分区开采,尽可能地缩短建设周期,提高了矿山企业的经济效益。
(2)可移式破碎站。可移式破碎站是汽车、破碎机和胶带运输机组成的间断连续运输工艺的核心技术装备之一。这些年,大型移动破碎机组的研制与开发取得了迅速发展。国外大型露天矿间断-连续运输也多采用可移式破碎站,如美国的西雅里塔铜钼矿,加拿大的兰德瓦利铜矿,乌克兰的中部采选公司1号露天矿等。
1.2地下矿采矿方法结构参数大型化,采矿作业的高效化
目前国内外金属矿山使用的采矿方法主要为:崩落法、空场法和充填法。黑色金属矿山大都是崩落法,其次是空场法。
崩落法的主要发展方向是结构参数大型化。设备大型化、电动化、液压化,为结构参数大型化提供了先决条件。国外瑞典的基鲁纳铁矿分段高度×进路间距达30ｍ×30ｍ。国内梅山铁矿也正在进行加大结构参数的研究,并且付诸实施,分段高度×进路间距由原来的10ｍ×10ｍ扩大到目前的15ｍ×15ｍ、15ｍ×20ｍ,采矿效率明显提高。
由于矿山设备逐步大型化和智能化,大直径深孔落矿空场法、机械化充填法也朝着高阶段、大采场,一步骤回采和采准切割合二为一的方向发展。随着大量落矿采矿技术的发展,装载机-移动式破碎机-胶带运输机和连续装载机-胶带运输机的间断连续采矿系统也在地下矿山逐步得到应用。
1.3废开采技术
无(低)废开采技术是最大限度地降低废物采出量,或是采出的废物得到充分利用的一种理想状态下的开采技术。
通过对矿床综合开发理论与实践的分析,采矿科技人员提出建立无生态危害的无(低)废采矿系统的3种途径:
(1)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。
(2)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。
(3)将采矿与选矿过程中的废料全部或部分堆置(贮存)在井下矿房或露天采场的采空区以供将来利用。姑山铁矿一方面进行边坡稳定性研究,尽量提高边坡角,尽可能少地采出废石量,另一方面将采出的废石代替粘土,烧制建筑用砖,采出的片石作为建筑石料,选矿尾矿按不同粒级,用作各种建筑石料,基本做到了少废或无废。
1.4矿山的数字化、智能化与无人化采矿
21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的采矿工业,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。自动化调度系统、采矿设备的自动化控制、智能化全球定位系统等现代技术也已在一些矿山得到推广应用,并取得了很好效果。但总体水平同国外发达国家相比,差距还很大。
2我国黑色金属矿产资源开发利用模式的探讨
以高技术、新工艺、新材料、大设备来装备矿山是今后矿业发展的大趋势。自控技术、传感技术、计算机技术等高新技术应用于大型设备、成套设备来控制、监测、管理矿山生产已成必然。同时,一些虽算不上高新技术,但却很适用,能给矿山带来很好效益的技术也将会受到矿山的欢迎。为此,我国黑色金属矿山应从我国的实际国情出发,制定出适合我国冶金矿产资源特点的资源开发模式。
2.1加强露天矿采矿技术攻关,提高矿山开采强度
(1)以爆代破,降低矿石的破碎成本。在矿石爆破过程中,以选矿最终产品成本最低为目标,适当增加炸药单耗,优化穿爆参数,提高矿石的破碎粒度,减少矿石粗破功耗,使采选的系统效果达到最优。该问题的关键是各工序优化数学模型的建立。
(2)根据不同的矿体赋存条件,采用与其相适应的陡帮开采形式、方法以及与其相适应的工艺技术。在矿山总体规划中,只要可能就应积极采用分期开采技术,其分期过渡方法及其保证措施、合理的分期形式、间隔时间等技术应根据矿山的具体条件,深入研究,充分论证,以最大限度地减缓剥离高峰时期的剥岩量,调整和均衡各个时期的运输量,使运输系统在其合理应用范围内发挥最大潜力和效益。
(3)建立快速、准确、自动化的数据采集处理系统。软件的运行和作用的发挥都离不开数据,数据是构成数字矿山的核心,是实现智能化矿山的关键。该核心管理着各类为矿业工程、生产、安全、经营、管理、决策等服务的各类专业数据和应用模型。过去所有自动化效果不理想的重要原因就是因为数据未能做到快速、准确地采集和自动化处理。
2.2努力发展矿山智能化采矿
矿山智能化主要指的是在矿山数字化的基础上,实现采矿及有关设备的智能化,即采矿决策过程高度可靠、准确。根据国外先进经验,要实现智能化采矿必须做好以下工作:
(1)逐步建立矿山智能化体系。网络、相关软件、矿山数据和模型以及调度优化和全球卫星定位系统(ＧＰＳ)技术,构成了矿山生产智能化采矿系统。对露天矿来说,有效地、动态地监测、调度和管理设备,协调好人员与设备、设备与设备、设备与生产的关系,是实现智能化采矿目标的重要内容。而对不能利用卫星信号定位和导航的地下矿井,人们开发了由露泄式同轴电缆、分布式天线转发器和无线电组成的地下矿山通信系统。对井下设备,利用陀螺定向和磁电子指南针配合过程控制和定位软件,实现其定位与导航,或利用激光导航系统进行导航。
(2)加快发展智能采矿机器人系统技术。在矿山自动化方面,要突破过去采矿机器人的个体行为方式,从采矿设备系统与整个作业流程中的自动控制、协调、适应、保护、调整、修复甚至再生的角度,去研究和设计新一代智能化采矿机器人系统。矿山的数字化、智能化的研究将以单台设备的遥控化和智能化为基础,逐步发展形成矿山系统的智能化。国外智能化技术的广泛应用及其所产生的社会经济效益的示范作用,将对那些有远见的矿山企业家产生巨大的影响,从而促进我国智能化矿山的早日实现。
2.3建设生态矿山,实现矿山的可持续发展
矿业生态是从生态的角度把握矿业的发展方向,使人类的矿业活动不再破坏生物圈的生态平衡,而逐步与生物圈之间达到协调和适应。矿业开采应把恢复自然环境和生态发展作为矿业生产的重要组成部分,达到与自然的某些和谐,确保中国矿业的可持续发展。这就要求我们必须建立既有利于矿业经济的发展,又符合生态平衡原理的矿业发展思路。
结语:
总体来看,我国采矿技术已经接近或达到了国际水平。差距主要体现在设备方面,不管是露天矿还是地下矿这方面的差距都很大,这是制约我国采矿进步的关键技术因素。缩小这方面的差距,一方面要通过“引进、消化、吸收、创新、提高”来发展我国的矿山设备,另一方面,要加大科技投入,加强技术创新,努力创造具有自主知识产权的新设备、新产品,着力于自身创新能力的增强。充分利用后发优势,实现矿山行业跨越式发展。
参考文献:
[1]王运敏.朱家包包铁40%坡铁路参数的确定.金属矿山,2003(6):1～3
[2江鹏飞,胡福祥,蔡鸿起,等.矿山陡坡铁路受力分析的有限方法.金属矿山,2003(4):14～16