未來采礦發(fā)展的六大趨勢

隨著工業(yè)的發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，目前不管是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家都把占有資源、開發(fā)資源作為戰(zhàn)略性措施來考慮。因此，礦業(yè)開發(fā)涌現(xiàn)了大量高效、安全、低成本的采礦技術和方法，需緊跟先進技術的步伐，開發(fā)好資源。

（一）地下礦山的智能化

目前世界上地下礦山都在追求高效、安全，所以機械化水平、自動化水平不斷提高。

以瑞典基律納鐵礦為例?；杉{鐵礦以產(chǎn)高品位（含鐵率超過70%）鐵礦石著名，是目前世界上最大的鐵礦山之一。其鐵礦開采已有70多年的歷史，現(xiàn)已由露天開采轉(zhuǎn)為地下開采?；杉{鐵礦智能化主要得益于大型機械設備、智能遙控系統(tǒng)的投入使用，以及現(xiàn)代化的管理體系，高度自動化和智能化的礦山系統(tǒng)和設備是確保安全高效開采的關鍵。

1）開拓。基律納鐵礦采用豎井＋斜坡道聯(lián)合開拓，礦山有3條豎井，用于通風、礦石和廢石的提升，人員、設備和材料主要用無軌設備從斜坡道運送。主提升豎井位于礦體的下盤，到目前為止，采掘面和主運輸系統(tǒng)已經(jīng)下移了6次，目前的主要運輸水平在1045m水平。

2）鉆孔裝藥及爆破。巷道掘進采用鑿巖臺車，臺車裝有三維電子測定儀，可實現(xiàn)鉆孔精確定位。采場鑿巖采用瑞典阿特拉斯公司生產(chǎn)的SimbaW469型遙控鑿巖臺車，孔徑150mm，最大孔深55m，該車采用激光系統(tǒng)進行準確定位，無人駕駛，可24h連續(xù)循環(huán)作業(yè)。年崩礦量可達300萬t。

3）礦石遠程裝載和運輸與提升。基律納鐵礦采場鑿巖、裝運和提升都已實現(xiàn)智能化和自動化作業(yè)，鑿巖臺車和鏟運機都已實現(xiàn)無人駕駛。礦石裝載采用Toro2500E型遙控鏟運機，單臺效率為500t/h。井下運輸系統(tǒng)有膠帶運輸和有軌自動運輸2種類型。有軌自動運輸一般由8列礦車組成，礦車為連續(xù)裝、卸載的自動化底卸車，膠帶輸送機自動將礦石從破碎站運送到計量裝置中，與豎井箕斗完成裝載和卸礦，整個過程均為遠程控制。

4）遙控混凝土噴射技術及支護加固技術。巷道支護采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護，由遙控混凝土噴射機完成，錨桿和鋼筋網(wǎng)安裝使用錨桿臺車。

（二）溶浸技術應用日益廣泛

目前，在回收低品位銅、金礦石、鈾礦等已廣泛采用溶浸技術，在溶浸技術中有原地浸出、堆浸和原地破碎浸出3大類。

美國、加拿大、澳大利亞等國家處理0.15%~0.45%低品位銅礦石，2%以上的銅氧化礦石和0.02%~0.1%的鈾礦石基本上都采用堆浸和原地爆破浸出回收。

以美國為例，美國采用原地爆破浸出銅的礦山就有20多個。例如：內(nèi)華達州的邁克礦，亞利桑那州的佐尼亞銅礦日產(chǎn)銅均在2.2t以上，蒙大那州的巴特礦和銅皇后分礦日產(chǎn)銅金屬為10.9~14.97t，美國溶浸銅產(chǎn)量占總產(chǎn)量的20%以上，黃金產(chǎn)量超過30%，鈾產(chǎn)量絕大部分也來自溶浸采礦。

（三）深井開采技術

隨著資源量的不斷減少，目前采礦的深度越來越深，采深到1000m以下，帶來了許多在淺部采礦沒遇到的困難和問題，如地壓增大，巖溫增高，同時，提升、排水、支護、通風等方面的困難也隨著增大。

深井礦山常見問題：

1）提升能力。開采深度增大，首先碰到的就是礦井的提升能力問題，目前的提升機一次提升最大高度已超過2000m，如加拿大某一次提升的最深礦井已深達2172m，南非某金礦的一條豎井己深達2310.4m。目前，提升設備能力已完全能滿足大型深井礦山的要求。

2）巖溫和通風降溫。礦山開采深度增大,巖溫也隨之增高,如日本豐羽銅鋅礦在-600m水平(大約距地表1200m左右)巖層溫度已超過100℃，但世界許多國家規(guī)定井下溫度不能超過28℃。深井礦山普遍采用加大井下通風風量和對井下空氣進行冷卻降溫，即采用風冷和水冷2種方式，二者中選用其一還是二者兼之，除了設法降低氣溫的同時，也要重視減少井下機械設備的散熱量、井下柴油設備的散熱和井下制冷設備本身的散熱問題。

3）地壓管理和采礦方法。一般深井礦山都要建立一套完整的地壓測量和監(jiān)控系統(tǒng)，它直接關系到采礦生產(chǎn)能否順利進行和生產(chǎn)成本的高低。巖爆是深井采礦中碰到的突出問題，為了預測巖爆，許多礦山都在井下安裝了微震監(jiān)控裝置，例如美國日照銀礦就在2254m水平安裝了微震監(jiān)控裝置，進行24h監(jiān)控。

4）自燃自爆。深井開采還會還到由于礦石溫度開高，造成硫化礦石自燃和在裝填炸藥時自爆的現(xiàn)象，也要引起足夠的重視。

我國現(xiàn)階段的非煤礦山的開采深度一般都不超過700~800m，但近年已有一些埋藏深度達1000m左右的礦床正在開發(fā)，銅陵有色金屬公司所屬的冬瓜山銅礦床、金川二礦區(qū)就包含于其中。

（四）礦山環(huán)保工作

在國外尤其是發(fā)達國家，對礦山環(huán)境都采用綜合治理的措施。對礦山排出的廢水、廢氣、廢渣及粉塵、噪聲等均有嚴格的技術標準，許多低品位的礦山，因環(huán)保治理費用太大，而無法建設和投產(chǎn)。

目前，國外還強調(diào)建立無廢料礦山和清潔礦山，德國魯爾工業(yè)區(qū)瓦爾斯姆煤礦就是成功的例子，用洗煤廠的煤泥和煤發(fā)電燃燒后的煤灰和破碎后的井下廢石加入水泥經(jīng)活化攪拌，用PM泵輸送到井下充填空區(qū)，礦山不向外排任何固體廢料。

（五）充填采礦技術

根據(jù)情況不同，采用不同的充填料：

1）區(qū)域性支護。需采用優(yōu)質(zhì)的剛性充填料，減少彈性體積閉合和產(chǎn)生巖爆的危害。

2）巖層控制。對充填料質(zhì)量要求不嚴格，但要求大范充填，且充填后不應收縮。

3）多礦脈采礦。對充填料的要求是較低的應力狀態(tài)下，充填料應是剛性的，以便使巖層變形位移保持最小。

4）環(huán)境控利。為保證封閉住上盤以免風流通過采空區(qū)，要求充填料不收縮，進行大面積充填

5）減少廢石提升。在井下制備和破碎廢石做充填料,從而提高效益。

目前充填要考慮的問題：

1）要集中力量形成實用而可靠的系統(tǒng)。要研究和開發(fā)有效的充填技術，使充填作業(yè)和采礦作業(yè)循環(huán)有效結(jié)合。要重視充填系統(tǒng)的管理工作。

2）研究可使現(xiàn)有系統(tǒng)達到優(yōu)化設計的技術，研究構成優(yōu)質(zhì)充填料的粒級分布，研究在水力旋流器和破碎方面已有所改進的充填料制備工藝流程，研究用于優(yōu)化充填料的輸送技術如壓力損失、磨損、腐蝕以優(yōu)化充填系統(tǒng)總體設計。

3）加強對充填料的制備、輸送、充放和受載變形過程的定量認識，為安全、穩(wěn)定、高效的采礦奠定基礎。目前國際上用的充填工藝有：水砂充填、干式充填、高水固體充填、膠結(jié)充填。膠結(jié)充填又分為：分段尾砂水力充填(高濃度自溜輸送)、其他充填料水力充填(高濃度自溜輸送)、全尾砂膏體自溜充填及全尾砂膏體泵送充填。目前國際上推薦的是全尾砂膏體泵送充填。

目前，加拿大已有12座礦山應用高濃度膏體充填，南非和澳大利亞也有新建的膏體充填系統(tǒng)投產(chǎn)。新的充填工藝將可以更好地滿足保護資源、保護環(huán)境、提高效益、保證礦山發(fā)展的要求。充填采礦在21世紀的礦業(yè)發(fā)展中將有更加廣泛的前景。

（六）大洋多金屬核采礦

多金屬結(jié)核賦存于3000~5000m左右深的海底．要開采就必須要有可行的采礦方法。因此，世界各國均把發(fā)展可靠的采礦方法放在優(yōu)先位置，并對此進行了大量的試驗研究，有的甚至還進行了深海中間采礦試驗。從20世紀60年代末至今，國際上已開發(fā)和試驗了的大洋采礦方法主要分為連續(xù)鏈斗(CLB)采礦方法、海底遙控車采礦方法及流體提升采礦方法3類。

1）連續(xù)鏈斗(CLB)采礦方法。該方法是日本人于1967年提出的。該方法較簡單，主要由采礦船、拖纜、索斗和牽引船組成。按一定間隔，把索斗系于拖纜上并放人海底，拖纜在牽引船的搬運下帶著索斗做下行、鏟取和上行動作，這種無級繩式循環(huán)運轉(zhuǎn)就構成了連續(xù)采集環(huán)路。CLB的主要特點是能適應水深的變化保持正常作業(yè)。但CLB法的產(chǎn)量只能達100t/d．遠達不到工業(yè)開采的要求。因此，CLB采礦法于70年代末被放棄。

2）海底遙控車采礦方法。該方法主要是由法國人提出的。海底遙控車為無人駕駛潛水采礦車，主要由集礦機構、自行推進、浮力控制和壓載4大系統(tǒng)組成。在海面母船的監(jiān)控下，采礦車按照指令潛入海底采集結(jié)核，裝滿結(jié)核后浮出水面并到母船接受倉卸下結(jié)核，海面母船通?？煽刂茢?shù)臺采礦車同時作業(yè)。該方法采礦系統(tǒng)投資大，產(chǎn)品價值不高，在幾十年內(nèi)沒有經(jīng)濟效益情況下，法國大洋結(jié)核研究開發(fā)協(xié)會已于1983年停止研究，但這種采礦車的采運原理被視為有前途的采集技術。

3）流體提升采礦方法。目前國際上較為認可的是流體提升式采礦方法，且最具有工業(yè)應用前景。該方法是當采礦船到達采區(qū)后，將集礦機和提升管接好并逐步放人海船集礦機用于采集海底沉積物中的結(jié)核并進行初步處理，以水力或氣力提升方式使管內(nèi)的水以足夠的速度向上運動，將結(jié)核輸送到海面采礦船上。

隨著21世紀人類開發(fā)利用海洋的到來，大洋采礦技術顯得尤為重要。現(xiàn)代高新技術的發(fā)展為大洋資源開發(fā)鋪設了橋梁，它的形成和發(fā)展將對世界海洋經(jīng)濟、文化及人類海洋意識產(chǎn)生積極深遠的影響。

關于國外礦山的采礦技術發(fā)展趨勢除了前述的6個方面以外，還有自然崩落采礦技術日趨完善，應用也在不斷擴大，另外在鑿巖爆破方面也有大量的新技術涌現(xiàn)，礦山巖石力學與工程已經(jīng)作為一個獨立的學科。在礦山的建設和生產(chǎn)中發(fā)揮越來越大的作用。