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[關鍵詞]露天金礦 開采技術 損失貧化率
[中圖分類號] F407.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-4-42-2
作為國家稀有的資源財富之一,金礦資源。同時也是一些礦山賴以生存的物質基礎。目前,不少企業開始轉變戰略思想,堅持可持續發展路線。對低品位的礦產無論其開采難度大小與貧富,都兼顧開采,并且在提高回采率方面取得了不錯的效果。這主要得益于很多礦山采用了正確的開采方法,并對采礦過程中的各個環節做好了管理控制。尤其是礦石的損失,以及貧化的管理做得較好。甚至還讓生產技術部門成立了專門的現場管理小組,對采場進行設計、計劃、施工等各環節的有效管理工作,這對礦產資源的充分利用起到了很好的促進作用,既降低了采場礦石的損失率和貧化率,又提高了技術的管理水平。對各類成本的降低起到了很好的作用。
1爛泥溝工程簡述
爛泥溝金礦是中國和澳大利亞共同投資生產的最大金礦,它位于我國貴州省黔西南州境內。經過高新技術探得,爛泥溝的礦產資源總儲量估計為150噸。但是這座資源豐富的微細浸染型金礦品位低,選冶難度大。開采難度大,這主要是其平均品位和邊界品位不高造成的,同時還有其自身地質情況。爛泥溝位于我國貴州省黔西南州境內,這里地質構造復雜,地層巖性發育強烈,易風化。所以,爛泥溝金礦的礦體以及頂底板圍巖,都是以層砂巖和粘土巖為主,如此的構造就容易產生坍塌。礦床周圍巖層產狀不規則,條件比較復雜。而粘土巖由于其斷層破碎帶以及軟弱層對巖體穩定容易產生影響。礦石品位變化屬較均勻型,礦化域厚度變化屬較穩定型。此類屬于工程地質條件簡單―中等的半堅硬軟弱層類礦床。因此,爛泥溝屬于典型的“卡林”型金礦。
一般情況下,貧化、損失的控制和管理均會因為自然條件復雜,品位低、礦體形態不規則而帶來難度。為了控制好損失率與貧化率,爛泥溝開采項目,使用一系列先進的管理與技術,均產生了很好的效果。
2損失率、貧化率及損失、貧化的主要原因
2.1定義
目前,在礦石開采過程中,損失是指那些因為開采技術與礦體本身的自然因素而造成的礦石采出不了,或者是采出后不能用來加工利用的狀況。那么,被開采出來可以加工利用的礦石是可以用來平衡工業儲量中的一部分,就可以產出礦。損失是以損失率作為基本的計算指標。貧化是則以貧化率作為計算標準。貧化是由于在開采中,會因為金屬的流失,廢石混入礦石等情況而使得采出礦石品位降低,在開采過程中會有不同程度的貧化。
2.2損失、貧化的主要原因
以下是礦石開采中產生損失、貧化的主要原因:(1)礦體邊界控制不清楚,剝離廢石時將礦石混入廢石排棄。(2)由于礦體自身的產狀較復雜,礦體的寬度太小,小于設備的最小挖掘寬度,導致無法回采。(3)采場出礦過程中,由于對運礦車輛的監督不到位,礦石未按指定的地方堆存而導致的礦石損失。(4)由于礦化不均勻,礦體中夾石多,且寬度小于2米的無法在采礦中剔除,帶來了礦石的貧化。(5)在臨近礦體邊界處鑿巖爆破時,鉆孔深度未根據礦體的產狀來布置鉆孔位置和深度,爆破后難分裝礦石和巖石,容易帶來礦石的損失和貧化。
3通過生產探礦加強礦石品位控制
臺階開采前必須進行礦體二次編錄,以便摸清礦體形態,及時為采礦提供詳細、準確的地質資料。生產探礦方法在該礦山主要體現為淺孔鉆探礦。在進行鑿巖爆破時,要對鉆孔時排出的巖屑進行地質取樣分析,結合鉆機生產探礦的數據,可使礦體的形態控制更加精確,指導生產的地質數據更可靠。這為降低貧化、損失創造了先決條件。
4采用礦巖分采技術
礦巖分采技術在露天采礦中的應用,可以降低損失率與貧化率,從而充分利用資源。
為了盡量控制礦巖松散方向,一般都采用低臺階,松動爆破的礦巖分采技術。在爛泥溝礦山開采中,剝離廢石的臺階,爆破鉆孔的孔深為10 m,鉆孔直徑為165mm。而在臨近礦體邊界的廢石爆破,鉆孔孔深則為5 m,即本項目采礦臺階為5 m,鉆孔直徑為115mm,并使用反鏟分二層(每層挖2.5 m)鏟裝出礦。這種使用松動爆破技術,采用分臺階采礦,因為臺階較低,且鏟裝操作層薄,能夠有效地控制好損失貧化率。
5采用松動爆破技術
爆破技術人員在做礦體爆破設計時,設計的爆破松散方向是沿礦體走向的,而不是垂直于礦體走向。這種松動爆破技術可以避免礦石爆破以后松散到礦體范圍以外的廢石內。同時,控制爆破裝藥量(主要是單位炸藥消耗量),確保爆破區松動后(膨脹,開裂)不產生飛石,避免礦石損失。為了控制爆破巖石的移動方向,可用鑿巖鉆鉆幾個深3米的孔,插入一個聚乙烯管,孔外預留2米左右,以便爆破監測。另外,在爆破后對其位置進行測量,將測量的結果與聚乙烯管尾的測量結果進行比較,并根據比較結果來斷定是否是橫向運動。同時爆破后,在清理松動礦巖時,地質工作者及地質技術人員應到場監督,指導相關人員使用不同機械進行清理。
6礦塊放線
在進行鑿巖爆破前必須對礦塊進行放線,并標記出礦塊邊界的拐點。這是為了方便地質人員或者地質技術人員用帶子和油漆帶將拐點用線連接起來,以便測量工作需要。如果地質人員想調整礦塊邊界,可以只改變帶子和噴漆線在臺階上的拐點位置。因為礦塊的范圍是不能超過各拐點所圍成的范圍的。所以,為了不像在地圖上的標記那樣處于封閉狀態,在臺階上做放線標記時,帶子和油漆需沿著好的爆破線,且盡量少接近端點。要弄清楚線的哪一側是礦石,并在礦石一側用漆涂上“K”,在廢石一側寫上“Y”。爆破后,盡快圈出礦體范圍。一旦部分標記被填埋或者破壞,必須馬上重新放線做標記。分層鏟裝出礦時,上層2.5m處裝完后,必須對下層重新放線。
7礦石裝運控制
在挖掘礦石或礦巖邊界線附近的礦石時,都應有一個現場管理人員監督挖掘機操作員。如果要超挖礦巖邊界線以外的巖石,在挖掘之前必須要經過地質人員的許可。如果實際開挖線與設計的開挖線不同,現場管理人員需要記錄實際礦體邊界與圖紙上礦體邊界的差異、記錄地質特征。因為這些信息對開采下一個平臺時,應控制的礦巖邊界線是非常重要的。
在運輸車輛出礦坑時,現場管理人員應嚴格檢查車輛所裝礦巖并注明車輛去向。運礦汽車與運巖汽車用工作牌分顏色識別開來,紅色牌為運巖汽車,應往排土場運輸,綠色牌為運礦汽車,應往選礦廠運輸。確保礦巖嚴格的分別開來,有效的控制運輸環節帶來的損失貧化。
關鍵詞:露天礦;采礦方法設計;三維可視化;采剝計劃編制
中圖分類號:F40 文獻標識碼:A
云南思茅山水銅業有限公司是由玉溪礦業有限公司、(香港)勵晶金屬有限公司、云南鼎泰投資有限公司和云南易門經一工貿有限責任公司共同投資重組的一家中外合資公司,目前擁有大平掌銅礦采礦權和大平掌銅多金屬普查、大凹子銅多金屬普查、景谷中合銅多金屬普查三個探礦權,是集探、采、選為一體,以銅、鋅為主的礦產資源開發企業。
2006年以前,大平掌銅礦的采礦設計采用傳統的手工制圖和借助于CAD等作圖軟件形成施工圖形,這些圖形大多局限于二維平面圖形,圖形不夠直觀,信息表達不夠充分,工程量大,需要的專業人數多,而且往往只有少數專業采礦人員才能夠快速清晰地理解。2009年2月份,玉溪礦業公司全面接管云南思茅山水銅業有限公司大平掌銅礦的生產經營權以后,玉溪礦業公司礦山研究院引入MicroMine三維礦業軟件對大平掌銅多金屬礦床進行管理和開采。
MicroMine采用真三維采礦方法設計,生成三維采礦單體實體模型。在三維采礦單體模型的基礎之上,透過礦塊表面直接觀察內部采剝工程布置方式和順序,進行任意剖面圖的剖切,觀察內部構造、局部信息,并自動生成用于生產的二維剖面圖,這種三維可視化方法的實現可以給設計人員提供大量、精確、直觀的圖形數據,從而降低設計人員的勞動強度,提高設計人員的工作效率。MicroMine可在三維實體模型的基礎上計算出采剝工程量、采剝比、礦石量、損失和貧化率、炸藥及爆破器材消耗量等一系列參數,這些資料為后期采剝計劃的編制和生產過程控制提供了可靠的依據。
利用Micromine三維礦業軟件對大平掌銅礦管理規范及流程具體分測、地、采三個部分,第一部分礦山工程測量數據采集、數據處理,第二部分礦山地質模型的更新,第三部分露天礦山采礦設計。
1工程概況
大平掌銅礦是一座以銅為主,并伴生鋅、金、銀,鐵等多種金屬元素的中大型露采礦山。采區出露地層主要為上泥盆統-下石炭統大凹子組(DCd)的第一段(DCd1)頂部和第二段(DCd2)。大凹子組第一段頂部為塊狀硫化物及放射蟲硅質巖、硅質凝灰巖,是礦區v1礦體的產出層位,其下部被次火山巖流紋斑巖侵入,礦區V2礦體即產于流紋斑巖。大凹子組第二段出露于礦區中部,巖性為灰綠色英安巖。礦區總體為一北西走向的背斜構造,由于受斷裂、斜長花崗斑巖及流紋斑巖侵入破壞,背斜形態不完整。采區出露斷層較多,但多為小斷層,對礦體影響不大。只有2-12線之間發育較好的縱段斷層和4-6線處發育橫斷層對V1礦體有一定影響,但錯距都不大只有20米。大平掌銅多金屬礦產于大凹子組凝灰巖和流紋巖中,礦區圈出兩個礦體,兩者的地質特征有明顯差異。V1礦體由塊狀硫化物礦石組成,呈不規則的透鏡狀或構造塊體,分布在V2礦體及流紋巖之上,與下伏V2礦體不完全重疊,與頂板英安巖之間常見凝灰巖,接觸面呈波狀。V2礦體由細脈狀和浸染狀礦石組成,產于流紋斑巖頂部流紋巖中,連續分布,中部厚邊部薄,餅狀透鏡狀。兩個礦體分布于19至20勘探線間,走向北西,向北東波狀緩傾斜,傾角10°-25°,局部大于35°。礦體總體長2000米,寬100-670米,埋深從地表到280米標高,礦體厚度2-50米。V1礦體主要由7個礦體構成,V2礦體主要由4個礦體構成。本研究中采礦設計的單于0-10線1095m標高以上的礦體。
2三維可視化采礦模型建立
2.1數據收集及準備工作
2.1.1數據收集
設計前,主要應收集的資料有測量人員審定后提供最新的采場現狀圖;地質人員審定后提供的0-10線范圍1095m以上各標高礦置及V1、V2礦體的礦量與品位。
2.1.2準備工作
設計資料的準備工作是一個十分重要的過程,它是進行采礦單體設計的基礎,包括建立采剝工程實體模型和需要計算儲量部分的塊段模型,另外還要根據礦體的形態和圍巖的性質確定出采礦方法和各個技術參數。根據礦體的實際情況,本設計范圍內采用的采礦方法及開采方式為露天臺階式采礦。
2.2地表模型的更新
地表模型是建立三維地質實體模型的重要組成部分,建立好地表模型,可以在宏觀上對礦區所在位置在宏觀上有個完整的認識。
大平掌銅礦的地表模型一般每個月更新一次。根據測量人員提供的測量數據,在AutoCAD中連成地形線,然后導人Micromine軟件中進行高程賦值,把與上一個月地表重復的部分替代,再用創建DTM指令生成最新的數字地表模型(如圖1)。地表模型一般由若干地形線和散點生成,在Micromine中,系統根據每個點的坐標值,將所有點(線亦由散點組成)聯成若干相鄰的三角面,然后形成一個隨著地面起伏變化的單層模型。
圖1更新后的地表模型
2.3礦塊模型的更新
創建一個線框,把所有礦體包含于其中,用更新后的地質模型與新創建的線框進行布爾運算(表面下的實體),再通過線框賦值即可得到新的礦塊模型(如圖2)。
圖2更新后的礦塊模型
2.4露天坑模型的建立
根據玉溪礦業礦山研究院提供的《大平掌礦露天開采境界優化及露天開采設計》及礦體地質特征和開采的經濟技術條件確定本設計中主要設計參數為:(1)工作臺階高度10m;(2)工作平臺寬度12.5m;(3)安全清掃平臺寬度30m;(4)運輸線路寬度為15m,坡度為8%;(5)運輸公路的最小轉彎半徑為15m;(6)臺階坡面角75°。依據思茅山水銅業有限公司當期的生產經營目標,結合生產作業設備的實際情況,確定當期生產露天坑的最小底寬,按照上述的參數設置,然后在三維圖形環境下生成露天坑模型(如圖3)。
圖3露天坑模型
露天坑模型建立以后,通過布爾運算(表面上的實體)再用線框賦值即可得到露天坑內當期計劃開采的礦體。
2.5爆破設計
采礦設計中,爆破設計是十分重要的組成部分,三維可視化設計可以為爆破施工提供最直接的設計圖紙和技術文件,露天礦爆破設計主要分為礦巖爆破設計和圍巖爆破設計。鉆孔主要分淺孔、中深孔和深孔3類。爆破設計中需要的炮孔設計參數包括鉆機類型和爆破范圍、作業高度,最小孔底距,炸藥種類、裝藥方法,裝藥密度、炮孔間距和排距等,炮孔的布置形式主要有矩形布孔和菱形布孔2大類型。大平掌礦山主要布孔方式為菱形布孔。
根據礦山以往的經驗和礦體地質特征確定各爆破參數后,在Micromine三維軟件露天爆破設計中對各臺階進行布孔,計算裝藥量。
2.6設計結果輸出
設計結果包括各臺階圍巖量、礦石量、各種金屬的品位、剝采比、礦石的損失貧化、炸藥和爆破器材的消耗量等(如表1、表2)。
2.7采剝計劃的編制
編制露天礦采剝計劃是當前采礦工程中不可或缺的環節。以Micromine三維礦業軟件為平臺,依據原始地質資料建立礦山的礦體、地表模型,結合該礦當前生產的實際數據,進行露采坑設計,并在此基礎上系統能夠對采剝順序計劃自動優化,同時在技術人員的參與下手工編制采剝計劃,運用三維可視化技術可得到較滿意的露天境界殼,并且有效的指導露天礦山分期開采或中長期采剝計劃的編制,為采剝生產計劃優化工作提供了切實可行的新途徑,提高了礦山生產效率,達到迅速開展工作的目的。
Micromine三維礦業軟件,可以從時間上再現露天礦的過去、現在與將來。生產的過程是不斷改變三維實體現狀模型圖的過程,如果把每次采剝作業的實體臺賬進行保留,就可以查看過去任意時刻的采場狀態,同樣也可以將編好的計劃運用到模型中,三維表現每年的采出量及采出后的模型狀態。在計算方面不再采用各種幾何公式,而是依賴實體的布爾運算,從而更精確和更方便。
大平掌銅礦現所有的采剝作業都在山坡進行,因此快速準確的驗收計算成為首要的問題,引進Micromine以后,在實體模型的基礎上通過各種布爾運算,使驗收計量變得非常方便和準確,同時更直觀的反應了采剝狀態,為生產作業計劃提供了有利的保證。Micromine帶來了測量驗收與采剝計劃作業形式的變化,所有計算結果都是三維狀態下的三維實體,無論是速度和效果,都是原有基礎上一次質的飛躍。比如在模型圖上編制十二五采剝計劃,可以直觀反映五年后的采場規劃圖和真實再現每年的變化效果,結果非常直觀。
2.8剖面查看及圖紙輸出
建立在真三維模型基礎之上的采礦設計內部工程任意方位察看,與傳統設計相比更加直觀化、形象化、真實化,對從本質上了解各個采剝工程的空間結構、采準順序,起到了不可替代的作用。根據真三維礦塊及內部實體工程模型,截取任意位置、方向、比例的平面圖和剖面圖,與傳統圖紙進行成功轉化,形成平面圖,在此基礎上進行施工指導、生產進度計劃編制,為礦山的可行性研究和初步設計提供工具和優化方案的選擇,同時為礦山的生產調度及其控制提供空間定位和基礎模型,并最終服務于整個生產過程。
3Micromine露天境界優化功能
確定最優露天開采境界是露天礦設計的一個重要步驟,它的目標是實現礦山生產利潤最大化。傳統的人工境界優化方法是通過逐漸增大境界尺寸來計算平均剝采比和境界剝采比,當境界剝采比等于經濟合理剝采比且平均剝采比小于經濟合理剝采比時,即認為該境界為最優境界??梢钥闯?,這種方法確定一個境界需要耗費大量的人力和時間,而且很難找到真正意義上的最優境界。同時,最終境界的設計往往是在礦山投產前完成,而最終境界的形成是在礦山開采十幾年或幾十年后,并且由于技術進步和市場行情、礦山生產成本和產品銷售價格影響,礦山的開采壽命也相應地發生很大的變化,因此必須每隔幾年應用當時的經濟技術參數對最終境界進行重新優化。隨著科學的發展和技術的進步,國內外大中型露天礦已將邊坡與開采境界的優化方法由過去的傳統手工方法變為借助計算機的動態優化方法,實現了三維可視化礦床模擬技術和露天境界優化方法的結合,使這一問題得到了很好的解決。
大平掌銅礦露天境界優化是委托玉溪礦業公司礦山研究院進行設計的,在當期的生產過程中還沒對原有境界進行再優化。故本次工程實例只著重介紹了Micromine的露天開采設計及編制進度計劃功能。對于它的露天境界優化功能及品味控制功能不再詳細介紹。
Micromine三維礦業軟件系統以其先進的三維可視化技術建立大平掌銅礦露天礦山工程的三維可視化模型,另外還提供儲量計算、品位估值等功能,大平掌銅礦安排生產計劃、實時調度監控等工作提供了一個新的技術支持。新技術的廣泛應用,不僅可提高礦山管理者、設計者的能力,而且還可節約資源,加速產業在國際市場的競爭力,促進國內礦山產業更好與國際接軌。
Micromine三維礦業軟件在大平掌銅礦的運用,是大平掌銅礦走向“數字化礦山”標志。采礦設計三維實體模型是“數字礦山”的基礎,也是它的核心內容之一。三維開采設計可視化對大平掌礦山的計劃編制和生產具有非常巨大的意義,同時。三維采礦設計建摸技術可以使礦山的管理、技術人員和工人能夠對采用的采礦方法、采礦過程等獲得更加深入的認識和理解,并便于預先發現問題、制措施。同時,Micromine三維礦業軟件的引入,為大平掌銅礦實現數字化建設的目標奠定了堅實的基礎。
參考文獻
[1]章林,李家泉,代碧波,等.三維實體建摸技術在露天礦設計中的應用[J].中國礦業,2008(17):163—164.
[2]龔元祥,王李管,賈明濤,等.金川礦區復雜地質體三維可視化[Z].
關鍵詞:可行性研究 采空區測量 采空區處理 爆破 干磁選
一、總論
新疆鄯善縣紅云灘西礦是新疆寶地礦業有限責任公司鄯善分公司屬下一中下型磁鐵礦山。礦山在上世紀90年代曾進行過小規模露采,2001年轉為井下采礦,由于井下礦體賦存條件差、礦脈非常不穩定,開采難度大,損失貧化率高,生產能力僅在10萬噸/年。2006年在地下開采時利用3000余米坑道鉆進行了探礦增儲工作,在距地表90米以上增加地質儲量至500余萬噸,礦體分布為大小不同的透鏡體,品位較低。礦山地處新疆東部戈壁灘上,總的地貌為―由北、北東向南、向西傾斜之緩地帶,海拔在1334~1368m之間,地勢北高南低,相對高差34m,屬淺切割程度的低中山區。礦體呈層狀產出,礦體平均厚度為14m,礦體傾角平均為72°,礦體埋藏較淺,在地表均有出露。礦區第四系不發育,多為基巖露布,礦石堅硬,圍巖硬度中等,礦區水文地質條件簡單,適于露天開采。為更充分的利用這不可再生的寶貴資源,經過可行性研究,在安全和經濟上是有保障的,決定由現在的地下開采轉為露天開采。
二、可行性研究
礦山經過探礦增儲后,由遼寧鞍山設計院做出可行性研究,報告說明礦山由地下轉露天開采,在采深90米的條件下,境界內磁鐵礦資源量(332+333):396.93萬t,生產剝采比為2.67t/t,根據近年鐵礦市場行情分析,從經濟上是合理的。但由于礦山處于東疆戈壁灘上,水資源匱乏,針對采出的低品位礦石的可選性,礦山在北京礦業研究總院做了干磁選實驗,礦石的可選性較好,在礦山上進行干磁選,可提高原礦品味10%左右,尾礦品位在13%左右,在東疆戈壁灘上無水的情況下,此方案是非常經濟的。由于是地下開采轉露天開采,原有井下采空區是正常生產最大的安全隱患,在露天開采的前期處理地下采空區是保證安全的前提,在經過技術的充分論證后,采空區是可以很好的處理的,此后決定由地下開采轉為露天開采。
三、采空區測量
從2001年礦山開始地下采礦,井下一中段有大小采空區22個,一中段距地表50米,地下采空區總暴露面積約2000m2,在露天開采之前,必須對井下采空區進行詳細的描述并處理。采空區測量是為安全、高效、全面處理采空區提供理論依據和技術支持,而對采空區頂板的控制程度是成功處理采空區的關鍵環節。
本次測量主要是對地下采空區進行補充測量,準確的描述采空區形態,為前期處理采空區提供技術基礎。為了詳細描述采空區,購置拓撲康免棱鏡全站儀一臺對采空區進行了補充測量。測量采用極坐標支導線的方法控制采空區的頂板及輪廓,測量控制網度達到了3m×3m,礦山技術人員共耗時6個月對井下所有采空區進行了測量,并將數據成圖,形成測量報告,為采空區處理提供了基礎,但由于個別采空區由于采礦年限較長,空區已無法測量,無法描述頂板情況,只對空區輪廓進行描述,處理空區時只能根據老資料采用探孔控制頂板,采用“邊探邊布置鉆孔”的方法控制空區頂板,將安全風險降到最底。
四、采空區處理
采空區的處理主要是以爆破的方式強制放塌采空區頂柱,防止人員、設備在其上方行走而造成塌陷事故。
礦山井下存在的采空區頂柱厚度不等,薄的距地面10米左右,厚的30m左右。為了使轉型順利,能夠安全的進行露天生產,查看多方面資料,確定了人員、設備在空區上行駛的安全厚度,經研究決定,在露天開采水平面20米以內的采空區一旦暴露即進行爆理。在地表需處理的空區頂柱厚度均在10米以上,頂柱的穩定情況較好,礦山現有的兩臺穿孔設備重量分別為10噸和14噸,經過對礦山以往力學資料的查看,礦巖硬度的普氏系數在10-12,已開采兩年的采場沒有任何冒頂跡象,且頂板非常完整,應當具備在頂部穿孔的條件,最后礦山決定采用地表中深孔微差爆理空區頂柱。
1、穿孔階段
由于地下轉露天開采,可借鑒的經驗不多,采空區處理更是第一次,之前井下采礦使用淺孔留礦法,個別采場留有底部結構,爆破后還應使漏斗等出礦結構完整充填,為避免出現架橋現象,對爆破后的巖石粒度也提出了很高的要求。為解決這一難題,礦山所有技術人員一起商量研討對策,研究爆破方案。經研究決定,爆破網絡為2.5m×2.5m。
在穿孔的過程中,為檢驗測量對采場頂板控制時可能存在誤差,穿孔時補充了部分探孔,探孔直接從地表將空區穿透。在處理首采區(1000左右)時,分地段補充了約10個探孔,所有探孔均與測量吻合。至此,可以肯定的說,穿孔工作非常成功,為爆破提供了很好的基礎。
2、爆破階段
由于之前礦山是由小露天采坑與井下采空區結合,所以一部分空區頂柱具有好的側向爆破自由面,而其余部分頂柱則只有以空區為下部自由面。所以,不同的空區在爆破網絡上擁有不同的方式。
此次處理采空區頂柱的目的有兩個:一是放踏,二是充填。礦山已形成的采空區有以下特點:一、采場底部結構不一致。多數采場為平底結構的留礦法采場,個別采場下部留有較高的放礦漏斗,斗徑約為兩米。二、礦山整體的節理、裂隙、斷層均較發育。要想使下部漏斗充分填充,在網絡上的選擇是至關重要的。
根據相鄰礦山以往露采的經驗,礦石和巖石的爆破參數是不一致的,礦山現有的兩臺阿特拉斯液壓鉆機穿孔孔徑均為90mm,最終礦山根據經驗對比,將網絡參數取為孔排距均為2.5m,將爆破后的巖石粒度減到最小,并以采空區頂板為自由面,炮后向下沉降。
空區頂板就井下觀察沒有出現過冒頂,但根據之前采礦總結的經驗,所有采場結束回采均是因為出現緩傾斜較厚的廢石夾干,而在礦巖交接處的地方基本存在斷層破碎帶。由于受斷層的影響,在空區頂板預留底部抵抗過大,容易造成頂柱下部大塊率過高,大塊在下部漏斗處架橋,難以保證將來人員設備的安全;預留底部抵抗過小,容易造成“沖炮”現象,無法保證爆破效果。最后礦山利用局部探眼控制,廢石夾干一般為5米厚(斷層距空區頂板約5米),所以將空底預留在夾干中間,抵抗最好,所以底部抵抗取2.5米。
在爆破范圍內的最東邊,由于靠近最終境界,為了更好的控制邊坡及后沖,最外一排孔采用小孔距(1米),并采用不耦合裝藥結構,實施光面爆破。
爆破網絡的確定直接關系到爆破的成敗,以及日后生產的安全問題。空區放踏之后,沒有可靠的辦法能夠檢查效果,所以此次爆破就必須一次成功。首先要保證頂柱完全放踏,其次還要保證放踏后沒有盲瞎炮。為實現這一目的,就目前的起爆器材來看,導爆索為最安全可靠的。網絡連接時,孔內為導爆索起爆炸藥,孔外利用毫秒延期導爆管雷管控制延期。
在起爆順序上,由于頂柱的厚度不均勻,所以首先起爆較薄的弱面,在控制微差的過程中,最先起爆弱面較之后起爆斷面超前4個段別,可以形成弱面拉槽的效果,使爆破效果更好。
3、爆破總結
礦山按照上述爆破方案成功實施爆破后,基本達到了設計的預期目的。根據充填后的效果可以判斷,充填較為密實。從目前生產近兩年的效果判斷,采空區的爆破及充填是成功的。
五、地下開采轉露天開采的意義
將采礦方法由地下開采轉為露天開采,充分回收利用了不可再生的寶貴資源,提高回采率,降低生產成本,擴大生產能力,安全風險大大降低,企業每年可增加生產值4000萬元以上。
2007-2009年產生的經濟效益情況
1、地下開采轉露天開采,提高回采率20%,多回收礦石10.04萬噸,增加收入2901.3萬元,獲得利潤205萬元。
2、低品位礦石回收利用,回收利用低品位鐵礦石27.72萬噸,增加收入3556.8萬元,獲得利潤322萬元。
3、難選礦(氧化礦)回收利用,回收利用難選礦(氧化礦)32.03萬噸,增加收入6828.6萬元,獲得利潤576萬元。
【關鍵詞】金屬礦山;非金屬礦山;開采回采率;影響因素
隨著我國礦產資源存儲量的急劇減少,如何更加有效的利用好現有的資源已經變成了新的課題。礦山資源開采使用水平的一個重要衡量指標就是礦山開采回采率。礦產資源的有限性、不可再生性與社會發展和人民生活對于礦產資源的依賴性形成了一個矛盾體,如果人們不科學的進行礦產的開采和使用,那么礦產資源的短缺形式會愈演愈烈。
1、礦山開采回采率影響因素分析
1.1 回采率的影響因素分析
第一,礦山地質條件、結構特點是影響回采率的主要因素。如果礦山的資源以建材、冶金輔料以及直接利用型的非金屬礦產為主,那么對礦石的質量要求相對較低;整個礦體的厚度較大并且沒有夾層,表面僅有少量的覆蓋物;大部分的巖石質地堅硬、穩定性高,例如白云巖和石灰巖等,這類礦山貧化現象少、貧化率也比較低,所以理論上的回采率很高,平均水平能達到97%以上。特別是石灰巖的分布很廣,巖體很厚且呈狀態,在開采中造成的損失很小,一般都具有很高的采礦回采率。
相反的礦山狀況則會造成回采率很低的情況。需要進行選礦和二次加工的資源,由于受到技術指標和裝備的影響,造成礦石貧化率程度較高,容易導致采礦回采率較低??偟膩碚f,有良好的地質勘測做保證,礦山資源的利用程度就越高,只要實際變化和設計保持一致,就能夠保證采礦回采率。
第二,采礦工藝和方法的選用會直接影響到回采率。同落后的開采方式和工藝相比,成熟的礦山開采會帶來更高的回采率。一般來說,根據礦產要求以及開采規模可以將非金屬礦產非為四大類,其中各種類的回采率之間也存在著差異。最為普遍的采礦方式是采用自上而下的方式,在水平方向上進行分層,在高臺段進行分臺階的推進式采礦法,這種方式在小型礦山中應用較廣,采用的采礦工藝也比較簡單,以淺孔爆破、手持式鑿巖機鉆孔、自卸汽車運輸等為主要的開采方式,對礦山造成的傷害小,當然回采率會比較高。大中型非金屬礦山適合采用方向上自上而下,水平方向上分層的臺階式采礦方式,相適應的采礦工藝是潛孔穿孔、挖掘機采礦、自卸車運輸的方式,回采率也是比較高的。
第三,生產規模的大小與回采率成正比。正常情況下,生產規模越大,資源開采回采率也就越高。究其原因,規模大的開采工作會有水平較高的技術設備進行支持,在采礦方法、生產管理、考核體系等方面也比較先進,制度的完善會帶來更高的回采率。相反,一些規模小的開采方,往往沒有詳實的開采計劃,為了追求眼前的利益而亂采亂挖,會對礦山造成嚴重的破壞,降低采礦回采率。
第四,礦產本身的價值也是回采率的影響因素。礦產的價值不是一成不變的,隨著時間的改變會出現不同程度的波動,當然價值高的礦產更能夠得到開采方的重視,回采率也就會隨之升高。價值低的礦產被主動回收的機會很小,自然回采率也會降低。
1.2 不同開采方式下礦山開采回采率影響因素的具體分析
我們知道,按照開采方式的不同可以將礦山開采分為露天開采和地下開采兩種,我們分別就兩種不同的方式來進行分析。
露天開采條件下,金屬礦石的損失主要是由于地質條件以及開采和管理方式的綜合作用造成的。其產生原因主要有以下幾點,第一是對于礦產地質條件的勘測,一旦地質勘測不充分,沒有進行深入的研究,就不能夠制定出最好的開采方案,導致露天境界圈的設定不符合實際情況,進而造成一些礦體被排除在外,影響回采率;第二是實行開采的工藝,因為露天圈定境界參數的錯誤,例如路面寬度不合理、坡角不準確等,會造成邊坡上三角礦過多的問題;第三是開采技術的選用,尤其是在地勢復雜、含有夾層的地段,如果在橫向或者縱向上選用了不合適的采剝方式會直接導致回采率的降低。第四是采礦工組的管理,如果在地測中不能及時的完成樣本的采集和分析,就會影響到露天采礦工作的進一步開展,整體管理的不善會直接造成采礦的損失。
在地下開采中,回采率的首要影響因素就是礦床的賦存條件,金屬礦體本身的厚度、形態、穩定性以及傾角等因素存在著很大的變化,在選擇采礦方法的時候要考慮到這些因素,而方法的選用會最終影響回采率的高低。在厚度方面,較薄的厚度往往回采率更高;在形態方面,越是簡單的形態回采率越低;在巖體傾角方面,越是水平的礦產回采率越高;在穩定層度方面來看,頂地板的穩定程度越高回采率也就越高,不穩定的礦床也會造成回采率的降低。其次,采礦方法的選用也至關重要,一定要在實際勘測的基礎上進行采礦方法的選擇,不同賦存條件的礦體適應的采礦方式也是不同的,只有合理選用采礦方式才能提高回采率。再次,生產規模的大小也會對回采率造成影響,越是大型的礦山,開采的管理工作就越規范,技術設備也更加先進,這也直接造成了回采率的升高。
2、提高礦山開采回采率的措施建議
第一,提高珍惜資源的意識。回采率的提高歸根到底是倡導對礦產資源的珍惜,政府可以制定礦產資源補償費用的征收制度,對礦山企業開采回采率進行考核,努力促進資源回采率的上升,建立起一種讓礦山開采企業更加注重資源的珍惜、節約和合理利用的發展新機制。
第二,通過獎勵措施刺激企業提高回采率的積極性。我國國土資源以及財政的相關部門已經出臺了政策,獎勵對于礦山資源實行節約和合理利用的企業,給予資金來扶植礦產資源的回采率、綜合利用率的提高。
第三,注重前期礦山的地質勘查工作。對于企業儲量加大核查的力度,對于新辦的礦山要求其勘測程度一定要在詳查以上,對于礦體的賦存規律、空間形態都要進行詳細的勘測,并制定出合理的開采方案為礦產資源的有效利用提供保證。
第四,改進開采技術、加強礦山管理。引導礦山企業根據自身的實際情況進行開采技術和工藝的創新,通過更加成熟和科學的方式來進行礦產資源的利用。開采過程的順利實現離不開良好的生產管理,只有建立健全管理制度,才能夠系統的對實際情況進行勘測以及指導,管理部門要做到及時總結經驗教訓,并應用新的方式和手段來指導礦山開采工作。
3、小結
綜上所述,礦山開采回采率受礦山結構條件、開采工藝、生產規模和礦產價值等因素的影響,我們要想提高開采回采率,不僅要加強對礦山的勘測,還要在開采的工藝和技術方面進行創新,并通過科學的礦山開采管理模式來實現礦產資源的最有效利用。
參考文獻
關鍵詞:金屬礦山,地下采礦,技術,應用
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A
引言:我國金屬礦產資源豐富,地下金屬礦山在我國礦山資源中占有重要地位。隨著科學技術的發展,國內地下采礦技術發展很快,很多采礦新技術、新工藝在地下礦山得到了應用。國內一些礦山和一批先進的采礦工藝技術,己步入世界先進水平的行列。國內地下金屬礦山采礦技術的發展,主要表現在采用各種采礦方法的比重和回采工藝技術有了很大的變化,均沿著高效率、高回采率和機械化、半自動化的方向發展,采場生產能力和勞動生產率有了較大的提高,損失、貧化指標大幅度降低。
1、地下金屬礦山采礦工藝技術及應用
1.1 空場采礦法
空場采礦法將礦塊劃分為礦房和礦柱進行回采,順序是先開采礦房后開采礦柱,在礦柱和圍巖的支撐下對礦房進行回采,開采時,既不崩落圍巖也不充填采空區,待礦房開采后及時對礦柱進行回采并對采空區進行處理。比較典型的為:(1)大直徑深孔采礦法,20世紀80年代,大直徑深孔采礦法首先在我國凡口鉛鋅礦實驗成功。隨后,這一高效率的采礦方法先后在金川有色金屬公司、安慶銅礦、金廠峪金礦和獅子山銅礦等礦山得到推廣應用。1980一1985年間,在凡口鉛鋅礦又試驗成功了另一種具有代表性的大直徑深孔采礦方案,即階段深孔崩落采礦法。該采礦方法的實質是:將露天礦的臺階崩礦技術應用到地下采礦中,即在采礦的局部面積上,先形成切割槽,然后以這一切割槽為自由面和補償空間采用大直徑深孔裝藥進行全階段高或臺階狀崩礦,崩落的礦石由場下部的出礦系統運出。(2)地下金屬礦山采礦連續化。地下金屬礦山連續開采主要包括:礦房的連續回采、礦體(床)的連續開采、礦石的連續運送及全工藝過程的連續化。即在開采過程中一步化;回采過程中落礦、出礦、礦石運搬工藝的連續作業化;井下礦石的轉載、運輸、提升等環節礦石的連續化;掘進、落礦、出礦、運搬、運輸等全工藝過程的連續化。我國在獅子山銅礦、鳳凰山銅礦、安慶銅礦地下金屬礦山連續開采技術的研究中取得了一些成果。
1.2 崩落采礦法
崩落采礦法是我國金屬礦山地下采礦常用的方法,崩落采礦法隨回采工作面的推進,崩落圍巖,在覆蓋巖塊下出礦,崩落采礦法在我國礦山應用很廣,采出的礦石量占地下采出礦石總量的35%。崩落采礦法常用的方法有:(1)無底柱分段崩落法。無底柱分段崩落法于20世紀60年代末由瑞典引進,并在大廟鐵礦實驗成功。我國無底柱分段崩落法面臨著一個如何加大和優化結構參數的問題。結構參數優化的主要方向是增大進路間距。增大進路間距將大幅度地減少采掘工程量,僅梅山鐵礦將15mx巧m結構改為巧mx20m結構參數,將減少采掘工作量25%,同時增大了一次崩礦量,提高采礦強度,降低礦石成本,提高礦一山的經濟效益。由于增大進路間距具有較強的可操作性,易于推廣應用,目前程潮、桃沖、板石溝、北銘河等礦山都應用了該技術,具有重要的實踐意義。(2)自然崩落法。自然崩落法是一種利用巖石自然應力落礦的方法,具有生產能力大、采礦成本低的優點,特別適用于礦體厚大、礦化均勻易于自然崩落的低品位礦床開采。其應用原理是在礦塊大面積拉底后,破壞了礦塊內礦體的應力平衡,引起應力重新分布,必然形成新的自然平衡拱,拱內礦石因受重力作用而周期性脫落。銅礦峪礦自1993年應用此法獲得成功后,在礦石含銅品位僅在0.67%的條件下,使礦山結束了長期虧損的局面,并于1999年達到400萬口a的生產規模,是建礦以來的5-6倍。
1.3充填采礦法與支柱采礦法
充填采礦法是隨著回采工作面的推進,逐步充填采空區的采礦方法,按礦塊結構和工作面推進方向的不同,可分為單層充填采礦法、上向分層充填采礦法、下向分層充填采礦法和分采充填采礦法;根據充填料的來源!種類和充填方式等的不同,又可分為干式充填采礦法、水力充填采礦法、膠結充填采礦法、選別充填采礦法和支柱充填采礦法等;充填采礦法是地下開采中礦石損失與貧化最低的采礦方法,充填體能控制采場地壓與圍巖崩落,防止地表下沉,并為回采工作創造安全和方便的條件,有時還用來預防礦石的自燃,充填法主要應用于圍巖不穩固或圍巖與礦體均不穩固的有色金屬富礦或貴金屬、稀有金屬礦床,隨著無軌設備,高分層落礦及充填系統自動化等技術的應用,逐步降低采礦成本和提高生產能力,使充填采礦法具有了廣闊的應用前景。我國先后采用干式、分級尾砂膠結、全尾砂膠結、碎石水泥漿膠結等新工藝與新技術。最近,我國成功地試驗了一批具有世界先進技術水平的充填采礦工藝。具有代表性的是:高水全尾砂速凝固化膠結充填新工藝、高濃度全尾砂自流輸送及泵壓輸送充填新工藝、粗粒級水砂充填新工藝。膏體泵送充填工藝與技術等。其中1994年在金川鎳礦建成了我國第1個膏體泵送充填系統,1999年又在銅綠山礦建成了第2個膏體泵送充填系統。
2、地下金屬礦山采礦技術研究方向
2.1采用更大和更可靠的采礦設備提高生產率
在過去的30-40年間,采礦技術是遵循著進化而非改革的途徑發展起來的。除此之外,在上個世紀60年代的后期,在地下礦山開始推行了無軌采礦技術,新近的趨勢是發展了采礦設備的自動化和遙控技術。
2.2監控、自動化和遙控
當前采礦方法日益成熟,長壁法采礦的實例就在某種程度上很好的說明了在線設備監控的重要性,然而,這只是監控系統在礦業中應用的一例。在礦業中其它已得到廣泛應用的監控系統有環境監控系統和地震監控系統,這些監控系統的應用己成為許多深部開采的礦山所具有的標準特點。迄今為止,采礦系統仍是以要求保證礦工在完成各種地下開挖工程中作業安全為基礎,這種要求對采礦系統起著重要的制約作用。
2.3數字礦業化
數字礦業是數字地球在礦業中的應用。數字礦業一方面是礦山的信息化,它涉及到礦山信息化工作的方方面面;另一方面數字礦山是以空間信息為基礎的礦山信息系統體系。礦山信息系統體系是指相互聯系的大量礦山信息系統和空間信息系統,虛擬現實系統等的有機結合體。
2.4地下開采露天化
毫無疑問,露天開采的優勢遠大于地下開采。在進行露天開采礦山中,將原屬于地下開采的部分轉為露天開采,其意義不言而喻。欲實現之,不外乎是安全和經營成本,如采用可降低生產成本的運輸方式,采用能實現安全生產的遙控設備。
2.5開采智能自動化
在目前我國金屬礦山地下采礦技術的發展來看,要實現全面采礦的自動化,目前尚有較大的困難。但局部裝備實現遙控系統,進行遙控開采,將是易事。遙控開采系統投資少、技術含量高。其實質即將以上設備的執行機構做一些改裝,把原模擬量變為數字量,以便能用計算機進行控制。其次,每臺設備上安裝攝像頭,能全方位地了解設備周圍的生產環境,以便能使控制者在遠距離的屏幕上進行操作控制。執行機構的數字化能保證用人的遙控操作來代替原作業者的手動操作,而可視化數據將使遙控操作者有身臨其境的感覺。
結語
安全高效的地下采礦技術的重要性日顯突出,金屬礦開采技術的高低直接影響到我國國防安全,金屬礦開采技術的迅速發展,將會大大促進國民經濟的健康發展,推動我國全面小康社會的建設。
參考文獻:
[1]周愛民.我國有色金屬采礦技術回顧與展望[J].中國有色金屬學報,1996.
[2]周愛民.21世紀初我國金屬采礦五大對策[J].中國科協第14次青年科學家論壇報告文集,1996.
關鍵字:礦山復墾;方案編制;損毀分析;技術方法
中圖分類號:D912.3文獻標識碼:A
一、引言
礦山土地復墾方案是對擬采礦山開采結束后進行復墾的預期規劃,其主要內容就是對礦山開采損毀土地的預測并將預測結果作為復墾的適宜性評價、工程技術措施選取的依據,使實施復墾后的土地達到可供利用的狀態。因此,復墾方案對損毀土地的預測的合理與準確與否成為評判方案優劣的關鍵一環。
礦山生產建設活動損毀土地類型主要包括挖損土地(露天采場和取土場等)、塌陷土地、壓占土地(排土場、廢石場、矸石場、尾礦庫、赤泥堆等)。在方案中應詳細說明礦山生產建設過程中可能導致土地損毀的生產建設工藝及流程,損毀分析應緊扣礦山工藝流程,詳盡預測每個環節損毀土地的可能性。
對于露天開采礦山,需說明開采工藝及設備、開拓運輸方案、總平面布置、露天采場的設計參數、采區劃分及開采順序、開采進度計劃、露天采場的采剝工程量、剝離物排棄工藝、排土場參數和排土場排土計劃等。附露天開采進度計劃及剝離量、排土場排棄計劃表、排土場參數表、采區劃分、開采順序和采掘進度圖。對于井下開采礦山,應說明礦層賦存情況,包括礦層走向、傾向、傾角、埋深、厚度、儲量等。附各可采礦層底板等高線及儲量估算圖。另外,還需明確礦井開拓方式、水平劃分、采區劃分、采礦方法、頂板管理方法、工作面布置、開采時序等。
礦山土地復墾方案中土地損毀分析主要包括已損毀土地現狀分析和擬損毀土地預測分析兩個部分,下面就礦山土地復墾方案編制中如何進行土地損毀分析作一些探討。
二、已損毀土地現狀
說明已損毀土地復墾情況,包括復墾面積、范圍、復墾方向及復墾效果,分析已損毀土地被重復損毀的可能性。
對于露天開采礦山應分別針對露天采場、塌陷地、排土場(廢石場)、尾礦庫(含赤泥堆場)、溶浸場、表土堆場、地表錯動范圍、污染場地等說明土地損毀狀況;對于井下開采礦山還需要分析已損毀土地被重復損毀的可能性以及已損毀土地已復墾情況。
三、擬損毀土地的預測
隨著礦業活動的推進,根據礦山的后期建設方案,依據項目或工程類型、生產建設方式、地形地貌特征等,確定擬損毀土地的預測方法,預測擬損毀土地的方式、面積、程度。生產服務年限較長的需要分時段和區段預測土地損毀的方式、類型、面積和程度,并結合對土地利用的影響進行土地損毀程度分級,分級應參考國家和地方相關部門規定的劃分標準,也可結合類比確定。
擬損毀土地預測過程:
礦山土地擬損毀評價實際上是礦山開發活動引起的礦山土地質量變化程度的評價。其步驟分為四步:首先劃分土地評價單元;然后選擇評價因子,根據不同的損毀類型選擇恰當的評價因子;第三確定評價因子的等級;最后按照設定的標準評判某一地塊對于礦山開采活動的損毀程度。
1、評價單元的劃分
評價單元是指在一定區域內土地質量以及復墾利用方向和改良途徑基本一致的土地。根據礦山開采過程中對土地可能造成損毀的環節、順序、破壞方式,將項目區域劃分為若干預測單元,預測單元的劃分,應遵循如下原則:①地形地貌及土地利用現狀相似原則,②工程破壞、占壓土地方式一致性原則,③原始土地立地條件相似性原則,④復墾方向一致性原則,⑤便于復墾措施統籌安排、劃分區段整體性原則。
土地評價單元是土地復墾評價對象的最小單位,劃分方法主要有以下幾種:采用土壤發生學分類的某一級(如耕地采用土種)作為評價單元;采用土地類型作為評價單元;按耕作地塊作為評價單元。
2、評價因素選擇
(1)選擇原則
由于影響土地分級的因素很多,應視具體情況選出有關的主導因素(必選因素)和非主導因素(選擇因素)參加評分,以提高對被損毀土地評價的準確性。確定主導因素的基本原則是:影響大,對分級具有重要作用;覆蓋面廣,要求參評因素對一定類型礦山土地單元都有一定影響,否則容易產生不均衡現象,不能真實反映礦山土地的差別,不能進行有效的對比,反映出土地質量的差異。土地分級的實質就是要揭示土地等級質量的差異性,如果參評因素不能達到這一目標,即使重要性再大,也會失掉現實意義;因素指標值有較大的變化范圍。因素、因子的資料容易取得,避免人為意志的干擾。
(2)壓占區土地復墾評價因素選擇
礦山露天開采的采場和井下開采引起的地表塌陷等僅占礦山開采損毀土地的一部分,除此之外,礦山廢棄物占用大量土地,一般占全礦用地的80%左右。礦山廢棄物對土地的損毀形式主要是堆積如山的廢棄物改變了原來土地的地表形態,廢棄物含有大量有害元素,廢棄物與原土地相比有機質含量下降,以及廢棄物被雨水沖刷,形成泥石流等地質災害。礦山壓占地損毀程度評價影響因素為壓占面積、邊坡坡度、堆土高度及破壞土層厚度等。
(3)挖損區土地復墾評價因素選擇
露天采礦是將礦藏上的覆蓋物(包括巖石、土壤)全部剝離后再采礦,故比地下開采對土地的損毀更嚴重。采礦時要挖礦坑,一方面造成局部土地的挖損,另一方面更破壞了礦區更大面積的地質穩定性和地下水平衡系統,會導致更大面積的地下水位下降、土地干早和地面沉降。所以礦山挖掘使原始地貌發生很大的變化,它對土地的影響可從地表變形、土地剖面及礦坑水文地質特征的變化等因素來研究。
(4)塌陷區土地復墾評價因素選擇
人類為了從地下掘取礦產資源,運用各種手段、方式和工藝進行地下采礦,這就損毀了地下各種地質體的原始賦存狀態及其相互關系,改變了礦區附近的地球物理場及地球化學背景,也改變了地下巖石自身的力學性質和各地質體之間的力學平衡狀態。地下采空區上部的巖石在重力、應力作用下,便會發生冒落,使地面出現裂縫、塌陷,造成地表土地的損毀。對于塌陷地來講,其主導因素有塌陷深度、塌陷地的水文地質條件和塌陷地穩定性等條件。
3、評價因素等級標準
根據《中華人民共和國土地管理法》和國務院頒布的《土地復墾條例》,一般礦山土地損毀程度評價等級數確定為3級標準,分別定為:一級(輕度損毀)、二級(中度損毀)、三級(重度損毀)。各評價因素的具體等級標準目前國內外尚無精確的劃分值,一般根據我省各礦山損毀因素的調查統計情況,參考各相關學科的實際經驗數據,以下為常用土地損毀程度分級參考標準(任何一項指標達到相應標準即認為土地損毀達到該損毀等級):
壓占土地損毀分級參考標準
注:表中附加傾斜指受礦層沉陷影響而增加的傾斜(坡度)。
4、確定土地擬損毀程度
礦山壓占損毀主要是排土場、尾礦庫、表土堆場等對礦山的壓占損毀,分析壓占損毀程度時應依據礦山開采進度,排土場、尾礦庫、表土堆場等的堆排工藝及設計參數,預測堆場邊坡、臺階、頂面的表面積和形成時序。露天采場挖損區土地損毀預測可根據露天采場設計參數、地表境界線、采取劃分和工作線推進方向,采用圖形疊加法、調查法、類比法與趨勢外推相結合的方法,分時段預測土地損毀的方式、面積、程度。在土地復墾方案服務年限內閉坑的,應說明遺留礦坑的面積、位置、深度、最終平臺寬度、臺階坡面角、臺階高度等。塌陷區損毀土地預測應根據礦層賦存、采礦方法、頂板管理方法、工藝流程、地形地貌、區域自然特征等,采用經驗法、理論模型法、影響函數法、概率積分法等方法預測不同時段損毀土地的地類、面積、程度等。
根據不同土地損毀類型的預測結果,按照設定的標準評判某一地塊對于礦山開采活動的損毀程度,確定評價地塊所占的評價等級以及大致的復墾方向,并為土地適宜性評價提供依據。
關鍵詞:采礦工藝;采礦作業;特點
中圖分類號:TD43文獻標識碼: A
引言
隨著社會的發展,采礦的工藝技術也需要不斷改進才能做到與時俱進。為了提高資源的利用率,采礦企業必須提高采礦作業中的工藝技術,這樣也符合國家可持續經濟發展的要求,礦產資源一般都是經過幾千年的積累沉淀埋在地表之下的,對資源的開采需要很多機械設備、專業技術,需要很多的人力物力。
一、采礦作業的特點
采礦作業具有一定的特殊性,也具有一定的危險性。采礦人員比較具有專業的技術,才能保證采礦作業的正確性與合理性,而且操作的規范性關系采礦工人員的生命安全。在采礦作業前,采礦人員必須對工作性質以及采礦作業的特點有所了解,這樣才能避免安全事故的發生。
1、采礦對象的特點
采礦作業的主要對象是地表下的礦產資源,這些資源都是自然界的產物,而且分布的區域具有一定規律,采礦作業必須首先通過專業的機器確實這些資源的位置,然后在礦產資源附近進行采礦作業。所以,采礦區域的工作位置是由資源的位置決定的。另外,這些資源都是不可再生的資源,需要經過幾千年的沉淀才能再次形成,所以,采礦企業一定要開采有度,不能浪費這些資源。
2、礦產品質的特點
在采礦作業時,一般隨著時間的推移,越往后的采礦作業越難,這主要是因為礦產資源的開采環境變得惡劣,所用到的技術也越復雜,而且礦產的品質也不如剛開采時好。這些礦產資源一般含有大量雜質,使得礦石貧化,這也影響了采礦的質量。在采礦作業進行到最后階段時,由于采礦條件極度惡劣,有時會出現無法開采的情況,嚴重影響企業的經濟效益[1]。
3、采礦人員與設備具有流動性
采礦作業時,隨著采礦進度的改變,所用到的采礦工藝技術以及設備都需要改變,而且隨著采礦作業的深入,采礦的難度也越來越大,礦產的位置也在隨之變化,所以,采礦人員以及采礦設備必須隨著礦產的位置不斷轉移。采礦的步驟包括挖掘、開采和回采,這三個工序所用的技術各有不同,而且需要互相配合,開采時需要遵循一定的順序與原則。
4、采礦工程的特點
采礦工程一般工期比較長,而且具有一定的復雜性。礦產資源的分布不是很均勻,而且有的礦產蘊藏的比較深,儀器不容易探測到。礦產的分布不同,品質也有所差異,而且在開采的過程中,還有發生一些特殊的情況,具有多變性。這項工程是一項投資花費比較大的工程,而且具有一定的投資風險。
二、采礦工藝技術在采礦作業中的應用分析
1、機械化開采技術
機械化方法開采是當前我國礦產資源開采中應用最為廣泛的方法。機械化的開采方法能夠分為兩大類,分別是露天開采和地下開采。露天開采的原理是將礦體表層覆蓋的巖土層崩落或剝離,而后按照從上到下的順序進行開采。露天開采的礦產資源大部分于地表上,十分有利于機械化的開采方法,不僅采礦作業的安全系數較高,且相其礦石貧化率低、礦石損失率小、開采成本費用更少。在進行地下礦產資源開采時,若是遇上礦體賦存深度深、厚度小、巖土剝離量大的情況,其經濟效益必定會遠低于露天開采。近年來,隨著環保、節能理念的提出,在地下采礦作業中所采用的采礦工藝技術也逐漸向這方面發展,尾砂膠結充填采礦法就是現階段地下采礦作業中最為常用的采礦工藝技術,該工藝技術能夠有效處理尾礦污染,進一步保護采礦區域的環境[2]。
2、加固巖石技術
錨桿支護可作用在巖石表面2m~3m處,在深入的地方便無法起到加固作用,10m~20m可運用錨索進行具體研究,對巖體進行大范圍地加固。向破損的巖石或流砂中注漿,可以產生加固作用,從而使得井巷可以順利通過。在上下盤圍巖和頂部采場,這種技術能夠使不穩定和不規則的巖石,變得穩定并加固,其在采礦工作中運用十分廣泛。
3、填充技術
填充采礦技術是一種人工支護采礦技術,其原理是緊隨回采工作面進行推進,同時將填充材料輸送給已經采空的區域,從而使得回采作業得到充填體的保護,以此確保采礦的安全、效率以及經濟效益。填充采礦技術屬于新型采礦技術,主要適用于深度較深的礦井,具有適應性強、采礦效率高、開采安全性好等特點。因此,在實際應用過程中,作為采礦作業人員應切實掌握填充采礦技術的特點和原理,才能確保應用成效的提升。
4、特殊采礦技術
不同地質、地層的礦產資源,所選用的采礦方法也不盡相同,在一些特殊情況下應針對情況采取特殊的采礦方法,例如物理化學采礦、海洋采礦等。其中物理化學采礦主要是利用溶浸液溶解出礦體中的有用成分,并將這些有用成分從地下舉升到地面,而后采取相應的方法進行提取。物理化學采礦法具有投資小、效益高、工作條件好的特點,但是也存在一定的局限,即只能適用于銅、鈾等金屬礦物以及鹽、堿、硫等。除了陸地中蘊藏各種礦產資源外,在濱海大陸架上和海洋底同樣蘊藏豐富的礦產資源,但是由于海洋采礦具有投資大、見效慢、工作條件差、危險系數高的特點,因而,海洋采礦法應用極少。這也是目前我國主要在陸地進行開采的主要原因,但是隨著資源的不斷開采,未來在海洋中加強礦產資源的開發將成為必然趨勢,因而作為采礦企業必須緊密結合時展的需要,切實掌握各種特殊采礦技術,才能更好地確保采礦作業安全進行[3]。
三、綠色采礦工藝技術的發展前景
科學的進步和時代的發展,給采礦工程帶來了廣闊的開發前景,采礦工藝技術也在不斷地進步,而綠色開采技術逐漸走入人們視野,并在中國礦產開發事業中占據重要地位。目前中國進行開采工作時,所運用的技術很多涉及綠色開采,例如三下采煤與減沉技術、保水開采技術、潔凈煤技術、煤炭地下氣化技術等,這些技術在采礦工程中得到了有效利用,并得到了較好的成果。由此看來,在中國采礦工程的工作進展中,采取綠色開采技術是十分必要的,并有著一定優勢,可更有效地對礦產資源進行開采,促進中國礦產企業的經濟增長,并為中國國民生產總值的提升做出貢獻,同時促進了可持續發展進程。
但從如今礦產企業來看,在其進行礦產開采過程中,綠色開采技術還不夠完善,并相對缺乏,因此需要國家相關部門能對這些情況進行統一管理,并對一些違反規定的礦產企業進行處理,如大量私采、濫采等行為。把綠色開采技術賦予一定法律力度,可以讓其在相應的經濟現狀下,能夠順利實施,取得良好效果,同時礦產企業也要吸取國外的優秀思想,引進其先進設備,加強交流,并對企業員工提升培訓力度,廣泛運用綠色開采技術,推進中國礦產事業的長期發展。
四、結束語
綜上所述,礦產企業具有特殊性,其工作性質具有一定的危險性,所以提高采礦工藝技術,也是保證員工生命、企業財產安全的有效措施。雖然我國的煤礦資源豐富,但是隨著開采企業的增多,礦產的資源的數量正在減少,采礦的難度正在逐漸增大,我們只有不斷的改進采礦工藝技術,針對不同的礦產開采條件選擇合理、科學的工藝技術,這樣才能提高礦產的質量,降低采礦的成本,提高采礦企業的效率與效益。
參考文獻:
[1]馬君.試論采礦工藝技術在采礦作業中的應用[J].科技致富向導,2013(18):275+303.
【關鍵詞】:井下采礦安全生產檢測方法
中圖分類號: TD43 文獻標識碼: A
【正文】:
前言:
礦產資源為人類生存與社會發展的根本,為重要的生產力因素之一,在我國國民經濟的發展期間,具有特別重要的作用。有關統計資料表明,世界大多數的工業原料和能源均為礦產資源的物質原料?,F在,礦產資源已經轉變成一個國家經濟發展的根本條件和經濟實力的關鍵標志。
一、井下采礦現狀
礦產資源的開發與利用,有著關鍵的功能,能夠促使國民經濟的發展,提升國民效益?,F在我國的礦產資源開發,通常為經由露天開采和露天與地下開采結合的手段。露天開采的方法,需礦產具有一定的條件。比方說,通常的開采深度為100―150米,一旦開采程度太深,開采技術便無法實現開采的需要,而且將增大經濟成本。所以,雖然露天開采投產迅速,具有優異的貧損指數,然而在初期期間,建設投資非常少,然而卻獲得深度約束,需要進行地下開采。
雖然地下開采的產量比例非常小,然而數量卻相對特別多。由于社會經濟的發展與科學技術的進步,一步步地對一般的采礦方法作相關改進,以滿足新的社會經濟發展需要。例如,進一步擴展間距較大的集中化無底柱參數;在充填采礦過程中,應用新的充填材料和工藝;完善自然崩落技術,并擴展它的應用范圍等。對于易采資源耗竭,勘探深度加深狀況,實現開采技術與復雜的礦體開采技術的突破。
而在金屬礦井方面,國內金屬礦山井下開采因為工作條件不好,環境比較差,勞動強度高,作業人員素質較差,安全管理與事故預防沒有目標、沒有措施,在一定程度上干擾了礦山的安全生產.在礦山生產期間,出現事故的重要因素有:爆炸事故、炮煙中毒、車輛傷害、機暴傷害以及墜井等。
二、井下采礦安全生產評價
1安全生產評價的重要性
井下采礦也屬于地下礦產開采的一種,生產安全問題也很突出。井下采礦的生產期間將產出不同的有毒、有害氣體、廢渣、放射性物質、廢水與噪聲等污染,將出現水、冒頂以及火災等危害與設備事故。因為不同的礦床性質和類型,地質情況也存在不同的差異,開采條件也隨之變化,所以生產模式具有不固定性。由于井下這些客觀狀況的變化,在開發生產期間將出現不同的狀況。井下采礦開發生產期間,必須從地面向地下進行井巷的開掘,屬于地下作業,具有繁雜的自然條件,需要礦井通風,具有煤塵、瓦斯、頂板以及火等災害。
(1)礦井通風的重要性。因為井下采礦屬于地下作業,所以井下會進入地面空氣,摻入有害的煤塵和氣體。而且,因為地熱作用,人體和設備的散熱,會蒸發水分,造成井下空氣的濕度和溫度變化,形成不良的氣候條件。不良的氣候條件將對井下采礦作業產生不良影響,因此需要對礦井進行通風。
(2)煤塵和瓦斯災害。井下采礦的生產作業過程中,因為一定的原因,會形成不利的條件,造成煤礦瓦斯和煤塵的產生。如果煤塵和瓦斯同時產生,經過一定的條件作用,會發生煤礦爆炸事件,造成嚴重的人員傷亡和財產損失。長時間的煤塵吸入,會使采礦人員患上砂肺病,危害采礦人員的身體健康,嚴重的會影響生命安全。
(3)頂板災害、水災和火災。礦產資源的井下采掘,如果礦山層的壓力過大,就會造成頂板垮落。頂板的管理工作出現問題,會發生頂板事故,造成人員傷亡,影響采礦工作的進度,減少了礦產資源的經濟利益。一旦礦井發生水災和火災,不僅會損失礦產資源,打亂工作秩序,還會增加人員的傷亡,造成更大的經濟損失。
2安全生產評價的制定和實施
安全評價是對井下采礦不同方面的問題進行評價,根據上述的礦井生產安全災害,制定安全生產評價標準,實現對安全管理工作的綜合評價,保證井下采礦的安全生產工作。安全評價的內容應該經過考察和衡量,可以對井下采礦生產中的事故預防工作,作出真實的反映。通過對井下采礦安全生產事故預防工作的安全評價,推動采礦工作的安全生產。安全生產評價的方法,必須要簡單,而且要容易執行,便于推廣。
(1)實現安全生產評價的規范化。為了對非煤礦地下開采的安全生產條件作出嚴格的規范,做好煤礦安全生產的評價工作,實現安全生產評價的標準化和規范化,所以在制定煤礦的安全生產評價方法過程中,一定有遵守相關的法律和法規的制定。例如,《中華人民共和國安全生產法》和《中華人民共和國礦山安全法》等。
(2)符合井下采礦特點。煤礦的安全生產評價,應該根據煤礦的不同條件,結合企業的獨立生產系統和井下采礦的實際情況,制定符合井下采礦特點和要求的安全現狀評價和專項評價。例如,有些地下開采的安全生產評價,不適合液態或者氣態的礦產資源開采的安全生產評價。
(3)采用合適的評價方法。安全生產的評價方法分為定性和定量兩種。定性評價的方法包括安全檢查表、指數評價、綜合評價和預先危險性分析等。定量評價是通過精確的數字方法算出事故的發生概率,和預期安全指標進行比較,評價安全生產水平,包括可靠性、事故樹、致命度分析和概率風險評價等。井下采礦在生產過程中,應該根據實際的工作情況,采用合適的評價方法,保證安全生產的順利進行。
3、金屬礦山井下開采
安全評價方案的擬定由國內金屬礦山井下開采的工藝來說,評價能夠由鑿巖爆破、鏟裝、運輸、提升等工藝流程開始,對評價工作的順利開展有很大的幫助。因為地質條件的差異,采礦方法有很多種,人員素質的差別,一旦采用“危險指數評價法”,就牽涉到的定量數據非常多,而部分危險物質的危險指數又不易確定。所以,選用“系統安全評價技術”非常符合國內金屬礦山的現實清況.
所以,在日本的“六階段評價法”和美國的“三階段評價法”的基礎上,根據我國機械、和冶金行業的安全評價措施,制定出國內金屬礦山井下開采的“四階段評價法,’,就是安全檢查表,故障類型影響分析,故障樹、事件樹分析和綜合安全管理與風險評價。
此手段為在一般的安全檢查的前提下,對金屬礦山井下開采的重要工藝和輔助設施與綜合安全管理作出檢查表式的評價。參考礦山現有采礦設備與操作崗位的狀況,運用故障種類影響分析的手段做相關分析。
三、井下采礦安全生產檢測
我國的井下采礦生產方法比較落后,生產水平也較低,所以整體的安全生產水平有待提高。對井下采礦的安全生產進行檢測,可以有效的提高安全生產的水平,保證安全生產的質量。
1提高設備安全操作意識。一部分煤礦企業為了節約生產成本,購買的設備缺乏安全說明和操作指南,存在盲目使用的現象。如果設備的操作人員不理解設備的安全性能和操作規范,造成設備的超載使用,或者違規操作,就會造成安全事故。例如,電線和線圈的,缺乏保險閘等現象,都會造成安全隱患,影響安全生產的進行。因此,在進行井下采礦安全生產檢測過程中,要提高采礦人員的設備安全操作意識,避免設備事故造成的安全隱患。
2實現安全生產管理。井下采礦安全生產的檢測,對采礦工作的設備、環境和條件等進行了檢測,保證了采礦安全生產的進行。安全生產的管理,需要對生產設備和操作人員進行監督和控制,及時了解采礦工作的生產進度,發現生產過程中的安全隱患,有效的避免安全事故的發生。
3提高采礦人員專業水平。我國煤礦企業的設備管理和安全監測人員,大部分都缺乏實際的操作,不能實現對采礦工作是設備、環境、條件和影響因素的安全性能檢查,造成安全事故隱患的發生,影響安全生產工作的進行。提高采礦工作人員的專業水平,可以有效的解決這一現象,做好井下采礦安全生產的檢測工作,實現礦產的安全生產。
【結語】:對井下采礦工作進行監測、預報與控制,一步步的解決礦產開采中的技術難題,才可以實現礦產資源的開發與利用,確保井下采礦安全生產的順利進行,提升經濟效益,有助于我國采礦工作的進行,推動國民經濟的發展。
【參考文獻】:[1]奚俊,舒繼森,郭冰冰.淺談煤礦安全評價[J].露天采礦技術,2008,32(02):51-52.
關鍵詞:礦山建設;地質災害;危險性評估
Abstract: The danger of geological hazard assessment is to assess the risk of geological disaster that may trigger or exacerbate and project. Itself may suffer on the adjacent area of engineering construction site and may endanger the safety of the engineering construction and has the important guiding significance for engineering construction. This paper takes a quarry geological disaster in mine construction hazard prediction assessment as an example.Keywords: Construction of the mine; geological hazard; risk assessment
一、評估級別的確定
某采石場為露天開采,開采深度+102~+40米,面積0.0678km2,生產能力為5萬m3/年,為小型礦山,屬于一般礦山建設項目。
評估區不良地質現象不發育;地貌類型簡單,地形較平坦;地層簡單,巖性簡單;地質構造簡單;水文地質條件簡單;破壞地質環境的人類工程活動不強烈。綜合判定評估區地質環境條件復雜程度為簡單。
根據地質環境復雜分類和建設項目重要性分類,按建設用地地質災害危險性評估分級標準,確定該項目地質災害危險性評估級別為三級。
露天采區
二、地質環境條件
1、地形地貌
礦區為丘陵地貌,山勢總體較平緩,地形起伏不大,一般海拔標高為127~75m,相對高差52m,山坡坡度10~15°。地表植被不發育,基巖處巖性主要為混合花崗巖。
礦區地貌單元類型單一,微地貌形態較簡單,地貌條件簡單。
2、地層巖性
區內出露地層建平群大營子組、瓦子峪組巖性為:混合巖、混合花崗巖、片麻巖、混合片麻巖等。
巖體走向北西~南東,傾向北東,傾角10°~20°不等。
評估區地層巖性條件較簡單。
3、構造與地震
(1)、構造
該區大地構造位置位于中朝準地臺,燕山臺褶帶,遼西臺陷、北鎮凸起,朝陽穹褶斷束的東南邊緣地帶。太古代混合巖、混合花崗巖為構造基底,其北側為次級構造單元阜新——義縣盆地,南部與綏中凸起相鄰。
(2)、地震
根據國家質量技術監督局的1/400萬《中國地震動參數區劃圖》(GB1836—2001)劃分確定評估區地震基本烈度為Ⅵ度,屬于輕微地震破壞區。
4、水文地質條件
礦區為丘陵地貌,基巖構成小山丘,最高標高127m、最低標高75m,沖溝不發育,礦區內無河流及其它地表水體,第四系厚度0~2.00m左右。大氣降水大部分沿地表斜坡自然排泄,少部分通過巖石風化裂隙垂直滲透補給地下。
該礦床沖水因素主要為基巖裂隙水,但因其本身基巖裂隙不發育,為弱含水層,且其附近無與之聯系的大型儲水構造及地表水體,與第四系孔隙潛水水力聯系較小,故含水量較小。
區內水文地質條件較簡單。
5、工程地質條件
該礦混合花崗巖質地堅硬,結構致密,可劈性好。主要物理參數:抗壓強度90mpa;容重2.63T/m3;抗折強度>60kg/dm2;吸水率<0.8%;膨脹系數<7×10-6。該礦區所采混合花崗巖大部分地表,受風化作用較強,局部巖石較破碎,穩定性較差,開采過程中易發生崩塌、滑坡等不良工程地質現象。但是其新鮮巖石穩固性好。露天開采過程中,應及時清理維護邊幫及主采面。開采時,以邊坡角不大于50度為宜。
礦區工程地質條件較簡單。
6、人類工程活動的影響
該礦山為老礦山,現已形成露天礦坑,混合花崗巖開采破壞了原生態地形地貌。礦山范圍內及周邊沒有居民居住。礦區周圍其它人類工程活動較頻繁。
三、地質災害危險性評估
1、地質災害危險性現狀評估
該礦山現狀條件下無地質災害發生。露天采場局部存在不穩定邊坡,掌子面坡角較大,容易出現崩塌地質災害。礦區內無地表水,無廢石堆。沒有形成滑坡、泥石流的物源。經調查,礦區內至今未發生過崩塌、泥石流等地質災害。
地質災害危險性現狀評估的級別為較輕。
2、地質災害危險性預測評估
(1)、工程建設可能引發、加劇地質災害評估
預測礦區內礦山建設可能誘發的地質災害類型為露天采區邊坡崩塌。
露天采區局部巖石松散,存在不穩定邊坡,隨著開采深度加深,邊坡高差加大,掌子面坡度變陡,遇強降雨或受外力影響,極易發生崩塌事故,使采礦人員和工程機械受到損失。危害程度中等。
(2)、工程建設本身遭受地質災害危險性預測
通過對露天礦區建設規模、礦床開采方法、開采規模、礦床開采技術條件和所在地區水文氣象因素的分析,依據地質災害危險性分級表,確定露天采礦工程、采礦作業人員、采礦設備、運輸設備遭受邊坡坍塌的危險性為中等。
(3)、建設用地適宜性評估
評估區地質災害對工程建設影響較小,礦山建設引發遭受的地質災害危險性中等。所以建設場地適宜性評估結論為:適宜工程建設。
四、結論及建議
1、結論:評估區在開采建設過程中引發巖體崩塌等地質災害的危險性中等,工程建設本身遭受地質災害危險性預小,適宜工程建設。
2、建議:
在開采過程中嚴格按開發利用方案所設計的采礦方法、工藝要求進行開采,嚴密監測及防范,對邊坡及時清理放頂,降低發生邊坡崩塌地質災害的可能性。在露天采區范圍外設立警示標志牌,防止人畜跌落發生危險。
參考文獻:
[1] 國土資源部國土資發[2004]69號文件《國土資源部關于加強地質災害危險性評估的通知》及附件:地質災害危險性評估技術要求
[2]《地質災害防治條例》(國務院第394號令)