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金属矿山开采方法选择与影响因素分析

2021-01-06廖永斌

世界有色金属 2021年6期
关键词:采空区矿石矿体

廖永斌

(江西漂塘钨业有限公司,江西 赣州 341515)

科学合理的开采技术方法直接决定了矿山开采的经济效益,并影响着矿山开采的安全、高产、高效,由于现阶段的金属矿山施工环境复杂,开采难度较高,必须要深入分析影响其开采质量的诸多因素,有针对性的选择合适的开采方法,避免延误施工进度或者造成金属矿产资源的浪费。

1 金属矿山采矿现状

(1)缺少优质矿源。现阶段全世界都处于能源资源紧缺的状态下,我国虽然地域辽阔,矿种资源丰富,但是前期的过度开采也给金属矿山造成了较大的压力,导致我国如今正缺少优质矿源,尤其是大型的金属矿源比较少,且金属矿产存在着整体耗费严重的问题,导致开采质量低下。

(2)采矿技术落后。我国各地区的经济发展水平并不平衡,因此在金属矿产资源的开发过程中所投入的财力以及技术条件等也存在较大的差异,与此同时,某一地区金属矿产资源的多少也会影响其采矿技术,就目前来看,我国部分偏远地区由于技术落后导致的开采质量问题屡见不鲜,直接影响了金属矿产资源的利用效果。

(3)环境破坏严重。矿产资源在开发过程中都会产生不同程度的环境破坏问题,对于金属矿产的开采来说,其如果存在操作不当的问题就有可能会导致采矿地区出现坍塌,从而造成严重的环境破坏[1]。这主要是因为采矿企业以及相关环境保护人员在采矿期间没有从其长远发展的角度着手进行环境保护,使得大自然遭受到严重的破坏,甚至会影响社会的和谐发展。

2 金属矿山开采方法

2.1 露天开采

露天开采用于埋藏较浅的矿藏中,在其实际应用中需要剥离矿体上方的大量岩土并将矿体揭露出来,因此在实际作业中需要重点关注矿藏的剥采比,当其小于或者等于经济剥采比就可以使用露天开采方法,具体包括以下几种。

(1)露天陡帮开采。露天陡帮开采的理论最初源于前苏联学者,主要就是通过控制暂不工作台阶数,并缩短不工作台阶的宽度的方式来降低控制剥岩工作帮上的台阶占平盘的宽度,从而实现剥岩工作帮角度的增大,调整了矿境界内采矿提与剥岩两者之间的关系,平衡了生产剥采比,其具有基建剥岩量小、投资少、基建周期短、投产早、达产快等优点。

(2)高台阶开采。在露天开采时,相关技术人员会将矿岩按照厚度划分成水平分层,然后再采用下行式从上层逐渐向下层开采的方式,由于其在立体空间中会形成一个阶梯,按照其高度又可以分为缓台阶和高台阶,其中高台阶是当前露天金属矿产中常见的一种,其高度在40m~50m之间,开采效益也比较好,具有辅助作业少、主要作业集中、运输线路简单、生产效率高、经济效益好等诸多优点[2]。目前,我国的机械化水平越来越高,各种先进信息技术以及机械技术的应用大大提高了开采工作的自动化、智能化水平,因此高台阶开采技术的应用也有了坚实的技术和装备保障,开采水平也因此得到了大幅度的提升。

(3)间接-连续开采。间接-连续开采指的是生产过程中一部分工艺间断,一部分工艺连续的开采方法,其综合了各自的优势,实际作用中能够借助汽车运输和胶带机运输的优点,即采用电铲装载矿石,然后汽车运输到胶带机站,经过破碎后再由胶带机统一集中运输离开采场。这一开采方法的机械化程度更高,因此生产效率也比较高,具有较好的经济效益。

2.2 地下开采

当前我国的金属矿藏开发难度逐渐加大,主要表现在开采规模的扩大以及开采深度的加深,一些露天开采资源更是逐渐消失,在这种情况下,采矿企业也开始寻求先进的地下开采方法,具体包括以下几种。

(1)空场采矿法。空场采矿法指的是在回采的过程中需要在原有的基础上将采场一分为二,按照矿房和矿柱的顺序逐一进行操作。在其实际操作过程中可以按照回采操作以及框壁构造分为全面开采、阶段性开采以及房柱开采几种类型。该方法是我国矿山地下开采过程中技术较为成熟的一种方法,机械化程度也比较高,具有成本低、生产率高等诸多优点,但是对于环境的要求比较高,只适用于矿石以及围岩相对稳定的环境中。

(2)崩落采矿法。崩落采矿法主要是利用回采中崩落的无价值的矿石及岩石来充填采空区,以此来达到管理开采地压的目的,而且随着工作面的不断推进,可以逐步崩落围岩充填采空区,因此在一些围岩易崩落、地表允许塌陷的矿体中可以应用这一方法。在实际应用过程中,采矿技术人员应该提前制定防范,预期规划步骤,以便降低安全事故发生的概率,在作业中一旦将围岩崩落就需要第一时间运输矿石将采空区填满,并且对围岩做好支护工作,确保安全生产。

(3)充填采矿法。在金属矿产的开采过程中,原本的采空区极易可能会因为围岩崩落导致塌陷,这时候就需要使用充填法,在采空区中填入填充料,给予围岩支撑,防止采空区崩落,从而保证开采过程的安全与高效。该方法在一些开采条件相对复杂的矿藏中可以得到有效应用,比如受到外界水源、火灾以及交通等因素干扰严重等地区,并且具有环境污染较小的优点。在充填采矿法的应用中还根据填充料运输方式以及材料的不同分为三种类型,一是干式充填,使用的填充料一般是砂石材料,但是成本高,操作也比较复杂;二是水力充填,主要是将填充料与水拌和而形成砂浆后用泵压实现砂浆填充料向采空区的运送,凝固后的轻度比较高,安全性更好;三是胶结充填,体是指在将碎石、砂子、石灰以及水泥混合起来之后,利用管道将其送到采空区中,这一方法比较常用,效率更高且方便操作。

(4)化学采矿法。化学采矿法指的是通过分析矿物的物理化学性质,向矿体中注相应化学溶侵液,通过矿物与溶侵液的化学反应,使矿石中的=有价值成分由固态转换成液态,再进行回收的方法。在实际使用中需要严格分析矿石的性质,针对性的选择溶侵液,从而保证开采质量。

(5)深井开采。深井开采往往用于深度超过1000m的矿藏中,实际作用中需要重点考虑并处理相关高低压与矿井高温等问题,严格控制好运输以及开采场地地压等问题。

3 影响金属矿山开采方法选择的因素

3.1 地质因素

(1)埋藏深度。矿体的埋藏深度首先决定了采用露天开采发还是地下开采法,一般埋藏较浅选用露天开采方法,其投入少,开采安全性高;而埋藏过深就需要选用地下开采方法,在准确测量矿山地压的基础上选择合适的低下开采方法,需要注意的是,如果埋藏神速超过500m不宜采用空场法。

(2)矿体倾角、厚度和形状。一般情况下,如果矿藏矿体厚度小,埋藏深度又深,剥采比大就需要使用低下开采方法,而矿体厚度大,埋藏深度较浅,剥采比小就可以使用露天开采方法。同时,矿体倾角则会影响矿山巷道布置及运输方式,相关技术人员需要经过严格计算后进行布置,保证开采过程的安全可靠。

(3)围岩力学性质。围岩力学性质指的是围岩稳定性和地应力环境,其中围岩稳定性比较好的时候可以采用空场法,不好的则需要按照情况使用合理的开采方法。而地应力环境则是技术人员布置开采巷道的主要依据。

(4)矿体条件。矿体自身的条件也会影响开采方法,一般经济不可行的矿体则不易于开采,经济可行的也会因为不同的开采方法体现出不同的经济效益。

(5)自燃倾向。一些自燃的矿体会影响开采工人的生命安全,因此应该适当地选择开采方法,比如含硫度高的矿石禁止使用崩落法进行开采。

3.2 矿体种类及质量因素

(1)矿体种类。金属矿产种类丰富,可分为黑色金属矿、有色金属矿和贵金属矿,比如铁矿属于黑色金属矿,其价值不高,如果地质条件复杂,开采难度高,其往往会失去开采价值。再比如钨矿属于贵金属矿藏,其在冶金和金属材料领域中属高熔点稀有金属或称难熔稀有金属,应用价值较高,开采价值也比较高。

(2)矿体质量。矿体质量也会影响开采方法的选择,如果是杂质含量高、选冶难度大的矿藏,其开采价值也会比较低,但如果是紧俏程度高的矿藏则需要选择合适的开采方法进行开采。

3.3 环境及外在因素

矿产资源的开采过程中会对当地的自然环境造成严重的负面影响,比如地表水流失、地下水污染、废弃物污染等等。因此在选择开采方法的时候需要根据当地环境以及矿产资源的实际情况合理选择。

3.4 经济因素

经济效益是决定企业是否投资该矿石开采的主要依据,同时不同的开采方法也会影响矿藏的价值,因此需要开率此次开采过程中,需要重点考虑矿山的储量、生产能力、矿石损失率和贫化率、人工、设备和材料成本等经济效益指标等等各方面。

4 结语

综上所述,金属矿产的开采与我国现代社会的生产息息相关,其开采方法的选择更是与其开采质量息息相关。通过上述分析可以明确影响金属矿山开采方法选择的因素有地质因素、矿体种类及质量因素、环境及外在因素以及经济因素等,因此采矿企业在开采之前有必要详细分析待开采矿体的矿石种类、矿石含量、矿石质量、地质条件等因素,结合当地的政策、企业的投资能力、经济可行性分析和环境可行性分析等选择科学合理的开采方法,以此来提高金属矿产资源开发的安全、高效以及经济性。

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