1.深井采矿方法介绍
深井采矿法主要是指对深度大于800米的矿山进行采矿活动的方法。与浅深井和中深井相比,深井采矿方法面临着许多问题,如技术、经济和安全问题。与浅层开采方法相比,深部开采方法基本相同,包括充填法、露天开采法和坍塌法。但是,在开采过程中,必须根据深部开采的特点,如结构参数、开采步骤和开采方法,进行合理的调整。
目前,考虑到深井矿山的独特性,回填采矿法的使用是最常见的。深部开采具有以下几个比较特征:①地压高,原岩应力大,开采压力显现强,岩石塑性高;②地面温度很大,一般来说,地面温度和深度之间存在线性关系。其增长率可以用温度梯度(℃/hm,hm=100m)来表示。当地质环境不同时,地面温度梯度也会不同。一般情况下,方程为4℃/hm。气体浓度较高,在一些含气矿井中,在深部开采过程中,气体排放的绝对量会随着挖掘深度的增加而增加。瓦斯突出的发生频率较高,瓦斯涌出量也较大。
2.深井采矿技术在有色金属矿体中的作用
2.1高地应力卸载
在深部开采中,高地应力现象是影响开采顺利进行的一个重要因素,必须高度重视。在矿体开采规划中,应采取弱化采场布局的方法,积极整合和调整岩石应力布局,确保应力集中位置由浅向深转移。为了实现这一目标,技术人员需要根据实际情况对需要承受应力载荷的岩块进行合理调整,确保其处于三维应力状态,防止应力过度累积并对岩体造成破坏,同时也显著提高了岩体本身的承力水平。此外,技术人员还需要采取科学规范的措施和手段,将岩层承受的载荷和应力转移到深井岩石上,降低岩层承受的压力,从而满足高地应力卸载的基本需求。
2.2确保结构可靠性
深部开采方法可基于相关的钢纤维混凝土支护,以确保隧道结构的可靠性,确保生产安全。一般来说,钢纤维混凝土支护方法通常用于基础条件良好但混凝土结构开始开裂的地区。经过适当的处理,可以提高混凝土骨架的强度和韧性,解决深部开采中的高应力岩爆问题。在使用钢纤维混凝土支护方法支撑和处理混凝土结构时,需要许多机械设备,如混凝土搅拌机、运输机械和混凝土喷射工作台,以提高工作面的稳定性,管理危险岩石松动,确保生产安全。
3种有色金属矿深部开采方法介绍
3.1常用方法
(1) 深井充填采矿法。这种方法最早出现在英国,随后在中国被积极引入。目前,它被广泛用于有色金属开采。深井充填采矿法的应用过程选择胶结材料作为充填材料。经过多年的发展,材料的应用量和标准一再提高,以满足大规模有色金属开采的要求。经常使用全尾矿进行填充,可以提高材料的固结性能,避免脱水和浓缩问题,并显著降低采矿成本。它还改善了采矿阶段的深井工作环境,使矿工能够在安全的作业环境中工作,进一步降低了井下各种安全事故的发生率。因此,该技术在深部矿山应用中具有重要价值,要求有色金属开采单位在后期开采过程中积极利用该方法提取金属资源。在实际使用中,矿工需要根据矿井结构的走向确定需要挖掘的矿块,并设置预留值为6米的中间矿柱和底矿柱。开采高度应保持在2米左右,并根据确定的比例划分矿块。在作业中,隧道、填充井和其他作业区域的运输应有效连接,以提高渗透过程中的工作效率。在爆破过程中,应在爆破区域周围安装雷管、凿岩机和其他设备。
(2) 面板室立柱法。板房柱法是目前的一种先进技术,使用时应在作业现场建立采矿室进行采矿作业。在建造采矿室时,需要根据深部矿井的方向进行合理的划分,以便于在该位置形成矿柱和采矿室。在采矿阶段,有必要确保矿区不会被处置。然后,应对作业范围顶部和底部表面的矿层进行检查。如果矿石具有一定的稳定性作用,顶板和底板的质地较硬,顶部位置形成厚岩层,则只能开始采矿工作。采用盘室柱法时,矿井中柱支护性能很强,井底作业相对安全,可以有效减少采前准备任务。金属开采产量很大,但在开采时,必须掌握全潜孔顶板切割对开采效率的严重影响。
(3) 其他技术。①隧道中的围岩支护方法和有色金属矿体的深部开采有很高的文献综述,因为井底矿石坍塌和坠落导致的采矿事故率很高。因此,要求矿山企业在底部开采安全的基础上,对已开挖的矿山巷道进行围岩支护处置,以确保围岩的可靠性,避免开采过程中出现岩层松动、落石等现象。因此,巷道围岩支护方法是当前矿山开挖所需的一项关键技术。矿山企业需要提前配备锚杆和桁架来支撑巷道内部,并依靠锚杆的支撑来管理围岩的变形,从而显著提高矿柱的承载力,确保地下工作的安全。②高空应力卸载法是指在开采过程中削弱采场上的局部区域,并根据高海拔地形的特点调整开采顺序。然后,检查岩石应力状况。如果满足规定的分布条件,则需要进行应力传递。这将集中在井口的应力迅速转移到矿井深井,防止了井口应力集中导致的采矿效率低。③当矿工在高温高压井底挖掘有色金属时,废热通风方法往往会导致安全问题,这可能会导致矿工严重伤亡。因此,矿山企业必须重视井下温度的控制,采用排热通风的方法,确保井下开采的工作温度适宜。在调整温度时,操作员应分析大气岩石热交替的机制,并监测井底开采环境中的温度状况。只有这样,才能使用先进的通风设施来调节井底温度,确保温度降至安全开采的标准范围;也可以使用隔热效果好的支护材料,并将其设置在地下隧道的岩石表面。这种材料导热系数低,在深井岩层中使用时可以有效避免高温散射,确保井底温度合适。④安全保障方法涉及在采矿过程中对岩石进行爆破,部门爆破的质量极易受到各种因素的影响,这些因素会导致爆破事故。因此,矿山企业应采用低压微震检测方法、岩石可靠性检测方法等方法来检测岩石和矿石的可靠状况,确保爆破顺序能够正常应用,防止爆破过程中发生事故。
3.2技术应用要点
在使用上述技术的过程中,运营商应了解应用的要点,以确保技术应用的价值得以实现。
首先,管理废物是有色金属采矿的一种常见做法,在有色金属采矿中,通常采用低废物控制方法来管理生产能力废物,使从采矿中获得的所有资源都能在需要时使用。通常,对于一些低品位的矿山,会选择传统的采矿方法来挖掘资源。然而,由于缺乏先进的采矿技术,资源消耗严重,最终开采的资源量远低于预期。为了降低资源消耗,矿山企业可以采用原地破碎浸出法开采有色金属。该方法可以对指定的矿块进行标准化,在使用钻探机械时具有较高的精度。它可以科学地管理浸出液和矿块,最终的低废物管理效果良好。
其次,管理岩爆问题。在开采过程中,由于岩体内部应力的变化,会出现突发岩爆问题,破碎的岩石会散开坍塌,对井底矿工的安全构成重大威胁。这种情况的发生率很低,但一旦发生,就没有模式可循,后果严重。这需要矿山企业工作团队的重视,进一步探索岩爆问题,并采取科学的措施来管理这一问题的突然发生。治理岩爆问题的常用方法是深入探究岩爆问题产生的原因、表现和后果,掌握引起岩爆问题发生的深井压力、地形等条件,有效规避开采过程中的各种因素。例如,采矿地压方法和岩爆问题预测方法可以用于探测工作环境。基于测量的岩体声发射参数,可以科学地预测将发生的风险情况。此外,有必要做好地下隧道的内部支撑和保护工作。支护锚杆安装在指定位置后,操作人员应检查支护效果,确定隧道围岩相对可靠,岩爆造成的破坏最小。基于支撑结构,可以挖掘有色金属。还可以根据调查矿山的地质和地压信息预测和模拟岩爆问题,明确这些问题将影响的位置,并改进受影响区域的基本结构和布局。对于引发岩爆问题的开采顺序,必须在降低风险的基础上进行修订。
4结论
综上所述,尽管目前国内矿山深部采矿方法取得了良好的效果,但在具体应用中仍存在许多缺陷和问题,需要对相关技术进行深入探索。近年来,随着工业化的推进,社会对有色金属资源的需求逐渐增加,有色金属矿体的深部开采方法也面临诸多挑战。对此,技术人员需要深入挖掘深部开采技术,在现有技术基础上进行创新,在保证深部开采安全的同时,不断提高深部开采效率,为时代进步提供大量优质资源。
参考文献:
1.张世兵. 深井采矿技术及其在有色金属矿山的应用[J]. 矿业工程, 2018, 30(2): 45-49.
2.章华升. 高地应力环境下深井开采技术研究[J]. 采矿与安全工程, 2019, 36(1): 112-117.