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地下金屬礦山采礦技術(shù)進(jìn)展及研究方向

2020-12-10 04:58曹貞兵
中國金屬通報 2020年13期
關(guān)鍵詞:金屬礦礦山金屬

曹貞兵

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司,云南 曲靖 655000)

金屬礦是我國開采最多的一類礦山之一,人們生活質(zhì)量的提升帶動著對金屬制品需求量的增加,以至于需要加大對我國地下金屬礦山的開采,但是在開采過程中破壞了地表環(huán)境,施工周圍的植物也遭到破壞,使得我們的自然環(huán)境逐漸處于一種不平衡的狀態(tài);雖然金屬礦資源被大量開發(fā),但實際上有很多都是沒有被利用到的因此就會浪費(fèi)掉。筆者認(rèn)為無論是自然環(huán)境遭到破壞還是金屬礦資源的大量浪費(fèi),其根本原因還是在于開采技術(shù)的不完善,所以為了能夠減少金屬礦資源的浪費(fèi)、增加有效利用率。為了改善自然環(huán)境,我們需要從傳統(tǒng)的開采技術(shù)出發(fā)對其改進(jìn)并創(chuàng)新,以達(dá)最優(yōu)目的。

1 有關(guān)地下金屬礦山開采過程中的各類技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 有關(guān)露天開采的現(xiàn)狀

1.1.1 有關(guān)分期開采的分析

分期采礦技術(shù)是露天開采技術(shù)中最常見的一種,一般來說應(yīng)用這種技術(shù)的開采環(huán)境旨在開采量較大的狀況下,分期開采可以有效提升開采效率,相對一次性開采而言其占有剝采比小的優(yōu)勢,從資金投入上得到一定減少進(jìn)而可以提升前期的開采收益,由于投入小那么其風(fēng)險也會相對較小。露天開采無論是在國內(nèi)還是國外都是一種比較常用的一種開采方式,在我國有許多大型的金屬礦山也使用這種技術(shù)進(jìn)行開采。

1.1.2 關(guān)于陡幫開采的分析

陡幫開采的提出相對來說比較早,最早是在20 世紀(jì)的六七十年代由一名蘇聯(lián)教授提出的,而我國也是在同個時間段進(jìn)行了相關(guān)開采技術(shù)的探討分析,經(jīng)過我國專家對其的長時間研究也是小有所得,在我國當(dāng)前階段的金屬礦開采中有時也會應(yīng)用到這種技術(shù),其優(yōu)勢在于工程量不大、施工周期也沒有很長,一般這種技術(shù)被應(yīng)用在像我國弓長嶺金屬礦這樣處于比較惡劣、海拔高、地勢險的地方。

1.1.3 關(guān)于高臺階開采的分析

我國整體地勢呈臺階狀分布,從西到東依次遞減,正因如此處于兩節(jié)地勢交接處的金屬礦山開采難度更大、環(huán)境更加惡劣、地勢更加險峻,所以我國針對這一現(xiàn)狀也開始對高臺階開采技術(shù)進(jìn)行深入了解并逐漸運(yùn)用到這種狀況下的礦山開采中,其主要開采設(shè)備是以露天開采設(shè)備為主,在我國不斷研究下也對其開采設(shè)備做出不斷地改進(jìn),進(jìn)而才使得我國在高臺階開采技術(shù)上也取得了最大高度達(dá)1400 多米的成就。

1.2 有關(guān)地下開采技術(shù)的現(xiàn)狀

有關(guān)金屬礦開采技術(shù)的大部分作業(yè)都在露天進(jìn)行,但隨著技術(shù)的改進(jìn)和時代、環(huán)境的發(fā)展,為了保護(hù)環(huán)境也逐漸從地上轉(zhuǎn)入地下進(jìn)行,以下是我們對有關(guān)一些地下開采技術(shù)的現(xiàn)狀分析。

1.2.1 關(guān)于空場采礦的分析

這種開采技術(shù)在有關(guān)金屬礦開采中的應(yīng)用也比較多,尤其是在有色金屬和黃金開采中,但是這種開采技術(shù)也有一定的局限性,比如對開采地區(qū)周圍的環(huán)境有一定要求,這種技術(shù)多被應(yīng)用在巖石多且穩(wěn)固的礦山開采中而且對淺部開采有一定的成效,如果向下深部開采可能就會產(chǎn)生一定困難;另外這種開采技術(shù)也不是沒有優(yōu)勢的,這種技術(shù)前期的資金投入不會很高,其建設(shè)施工的時間也沒有很長,生產(chǎn)率相對其他開采技術(shù)來說也比較高。

1.2.2 關(guān)于崩落采礦的分析

分段崩落采礦是整個技術(shù)中應(yīng)用相對比較廣泛的一種地下金屬礦開采技術(shù),這種技術(shù)主要被用于有色金屬的開采中,在有色金屬開采中運(yùn)用這種開采技術(shù)的金屬種類也不少且占比總體來說也很大,我國目前一直致力于對這種開采技術(shù)的研究,已經(jīng)研究出來了無底注分段崩落開采技術(shù),同時也在我國許多金屬礦山開采中被應(yīng)用,相關(guān)研究部門也以這些應(yīng)用為基礎(chǔ)進(jìn)行對該技術(shù)的進(jìn)一步研究于改良。針對無底柱分段崩落開采技術(shù),在國外的相關(guān)專業(yè)公司中會被廣泛應(yīng)用,比如瑞典的LK 公司,這種開采方式是將自動化與機(jī)械化緊密結(jié)合起來,其產(chǎn)生的目的也是為了能夠與露天采礦技術(shù)進(jìn)行競爭,維持地下礦其經(jīng)濟(jì)有利的生產(chǎn)能力,迫使該公司采用大量崩礦分段崩落采礦法,通稱為深孔崩礦采礦法,是地下礦的生產(chǎn)率可以得到很大的提升,該公司也對其他方面進(jìn)行了研究,比如巖石力學(xué)研究、計算機(jī)模擬和數(shù)據(jù)處理等,其目的都是為了能夠?qū)υ摷夹g(shù)進(jìn)行深層研究與開發(fā)、創(chuàng)新。

1.2.3 關(guān)于充填采礦的分析

地下開采的難度相對較大,在平常所開采的金屬礦山中許多所處位置的地勢都不是很平坦,加上礦山周圍的巖石、碎石的不穩(wěn)定,在對礦山的回采過程中都因為這些原因造成坍塌事故的發(fā)生,所以充填開采技術(shù)就是因此而生的。充填開采技術(shù)對于整個地下開采中的回采環(huán)節(jié)來說是重要的一部分,充填法在國外相關(guān)項目開采中的應(yīng)用率還是比較高的,甚至在二十世紀(jì)的七八十年代其應(yīng)用比例達(dá)到百分之三千以上,隨著時代發(fā)展和開采技術(shù)的創(chuàng)新就目前來說利用充填法的材料也是越來越多,干式到水式再到現(xiàn)在的膏體、膠體充填是一個發(fā)展的全過程。該開采技術(shù)的優(yōu)勢在于施工方式多樣,可以根據(jù)不同情況進(jìn)行填充。

1.2.4 關(guān)于露天改地下開采的分析

雖然露天和地下是兩種傳統(tǒng)且常見的金屬礦開采方向,但是隨著開采技術(shù)的不斷發(fā)展,我們也將二者結(jié)合起來采用一種新的結(jié)合技術(shù)來進(jìn)行開采,我國的有關(guān)部門因此也做出了一些調(diào)查研究,探訪國內(nèi)國外的相關(guān)技術(shù)專家并對這種結(jié)合技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),當(dāng)前這種技術(shù)也被應(yīng)用到許多大型礦上開采中。

1.3 采礦設(shè)備進(jìn)展

世界上先進(jìn)的地下礦山開采技術(shù)在各個方面都有創(chuàng)新,采用膠輪設(shè)備向大型化發(fā)展,向無軌化、大型化、液壓化、自動化發(fā)展。目前我國對于不同采礦技術(shù)的采礦設(shè)備有穿孔設(shè)備、裝運(yùn)設(shè)備、輔助設(shè)備等。目前我國對該方面的創(chuàng)新與發(fā)展還是比較重視,所以可以考慮向這些方面進(jìn)行發(fā)展。

2 關(guān)于出現(xiàn)在金屬礦開采中的問題

雖然相關(guān)開采技術(shù)得到了改進(jìn)與發(fā)展,同時也被應(yīng)用到實際開采中去,但實際在其應(yīng)用期間出現(xiàn)了許多問題,我們對其也作出了一些總結(jié)得出了這些問題:①我國地域遼闊,金屬資源豐富,但是貧富礦差距較大,相關(guān)礦山資源利用率不高加上對其資源的過度開采和浪費(fèi)。②雖然目前來看我國的相關(guān)開采技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的很好了,但是有些技術(shù)不能被全國普及,所以在我國許多地方的開采技術(shù)相對來說比較落后,進(jìn)而導(dǎo)致該地的開采率低、資源有效利用率也不高。③由于長時間的過度開采對我國的自然環(huán)境造成了很大的破壞,地下開采有時也會影響到地下水的純凈度。④隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速提升導(dǎo)致人們對金屬制品的需求量大幅度上升,所以許多相關(guān)的金屬礦開采企業(yè)過度消費(fèi)自然資源為滿足人民需求,雖然能對我國經(jīng)濟(jì)的提升帶來一點(diǎn)好處,久而久之就會反其道而行就不利于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,而開采技術(shù)水平在一時間也很難再次得到提升。

3 關(guān)于地下金屬礦開采技術(shù)發(fā)展方向的研究

雖然我國作出了有關(guān)傳統(tǒng)開采技術(shù)的創(chuàng)新,但還沒有達(dá)到理想的目標(biāo),對于未來的礦山開采技術(shù)發(fā)展還有很大的進(jìn)步空間,我們將從其發(fā)展方向作出一些總結(jié)。

3.1 信息化開采技術(shù)

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動著AI 技術(shù)的發(fā)展,在礦山開采設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)也未嘗不可,通過對設(shè)備的改進(jìn),將設(shè)備制造的更精細(xì)化使得在開采過程中的每一個環(huán)節(jié)都可以變得更加精細(xì)化,使每一個開采的重要點(diǎn)都可以關(guān)注到,使得增加更大的開采效益和資源利用率;另外,AI 技術(shù)由總控臺圈圈控制,通過機(jī)器設(shè)備控制整個開采工程,可以有效實現(xiàn)無人化、智能化的開采技術(shù)創(chuàng)新。

3.2 大規(guī)模開采模式

一般來說,我國的金屬礦山開采模式都不會小,因為就目前我國人群對金屬制品的消費(fèi)量及需求量來看就需要大規(guī)模的開采,十多年來我國金屬礦山在崩落采礦技術(shù)方面的發(fā)展主要體現(xiàn)在高分段大間距的無底柱分段崩落法和無軌出礦的高階段自然崩落法,而近年來分段高度和階段高度不斷加大,也正因如此大規(guī)模開采技術(shù)也將成為一種開采發(fā)展趨勢而且也會融入更多信息化、科技化、自動化的因素來進(jìn)行。

3.3 無廢開采方向的發(fā)展

近年來由于對自然資源的大量開采給自然制造了許多廢物、污染物,進(jìn)而是我們生活的環(huán)境受到威脅,而改進(jìn)這一現(xiàn)象也將成為未來我國礦山開采技術(shù)上的一種發(fā)展趨勢,我國提出的“金山銀山就是綠水青山”也正是我們要順應(yīng)的一個理念,所以未來將以改進(jìn)技術(shù)為前提、創(chuàng)造出無廢開采為目標(biāo)進(jìn)行,以促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)與自然的和諧,營造出一個人與自然雙和諧的社會環(huán)境。為了順應(yīng)我國生態(tài)文明新理念,無廢開采技術(shù)也將成為二十一世紀(jì)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要研究課題之一。

3.4 關(guān)于地下金屬礦山采礦技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

未來與創(chuàng)新是當(dāng)前我國整體發(fā)展的一個大方向,所以在采礦技術(shù)上也應(yīng)該有一定的創(chuàng)新,筆者認(rèn)為有關(guān)金屬礦采礦技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)該是科技創(chuàng)新,所以對于技術(shù)創(chuàng)新要順應(yīng)當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向進(jìn)行,創(chuàng)新意識在該產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也有很大的作用。金屬礦開挖產(chǎn)業(yè)作為當(dāng)前比較特殊的一門新型產(chǎn)業(yè),其特殊性和新穎程度就決定了其需要多年才能找到適合自己發(fā)展的方向并建立起一個目標(biāo),由于采礦技術(shù)的傳統(tǒng)性,這就使我們在技術(shù)開發(fā)與創(chuàng)新上需要下足了功夫。就現(xiàn)代化設(shè)施的應(yīng)用避免了采礦行業(yè),需要不斷引進(jìn)專業(yè)人員并進(jìn)行有效創(chuàng)新意識的培養(yǎng),當(dāng)然創(chuàng)新意識的培養(yǎng)并不是一朝一夕就能完成的,因此為了能夠保證創(chuàng)新技術(shù)與時代的相融合,我們需要找到新的創(chuàng)新方法。

3.5 有關(guān)無軌采礦方面的發(fā)展

技術(shù)創(chuàng)新也需要有設(shè)備創(chuàng)新來輔助完成,無軌采礦技術(shù)是當(dāng)前該行業(yè)研究的一個重點(diǎn),由于無軌采礦可以不受空間限制進(jìn)行作業(yè)。目前有關(guān)無軌采礦設(shè)備的研究與開發(fā)已經(jīng)加快了進(jìn)度,該設(shè)備用深孔鉆探機(jī)和刮板全,震動對金礦進(jìn)行開采,同時利用輔助機(jī)械不斷挖掘和開采,這樣不僅加快了采礦的速度,還提高了工作效率,自動化和半自動化的功能是大型無軌采礦設(shè)備的主要特點(diǎn),也是采礦過程中必須用到的一種工具。礦用激光測量儀可實現(xiàn)微機(jī)控制的鑿巖機(jī),可自動去除高性能連續(xù)荷載,自卸車運(yùn)輸和微機(jī)控制刮板,以此來實現(xiàn)自動化方向發(fā)展,已明確其主要發(fā)展方向。

4 結(jié)語

隨著我國的不斷進(jìn)步,在礦山開采技術(shù)上的改進(jìn)也需要跟上時代的腳步,雖然當(dāng)前我們的生活質(zhì)量有所提升但也要保證開采時能夠保護(hù)到自然,避免對資源的濫采和過度浪費(fèi),所以我國相關(guān)部門要以提升金屬礦資源的利用率為目標(biāo)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)升級,以確保能夠得到更好的回報。

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