金属采矿新工艺.ppt

金属采矿新工艺金属采矿新工艺宋卫东教授宋卫东教授#金属矿山采矿技术发展趋势金属矿山采矿技术发展趋势复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望 地下金属矿山开采技术新进展地下金属矿山开采技术新进展 露天金属矿山开采技术新进展露天金属矿山开采技术新进展 目录目录#1 露天金属矿山开采技术新进展露天金属矿山开采技术新进展 20世纪世纪40、50年代以来，露天开采在采掘工年代以来，露天开采在采掘工业中一直占有主导地位。业中一直占有主导地位。2000年全世界露天采矿年全世界露天采矿总量达总量达280亿亿t，占采出矿石总量的，占采出矿石总量的80%以上，目以上，目前，我国铁矿石产量的前，我国铁矿石产量的90%是用露天开采的。是用露天开采的。图图1为深部露天矿开采图。为深部露天矿开采图。图图1 深部露天矿开采图深部露天矿开采图#1 露天金属矿山开采技术新进展露天金属矿山开采技术新进展露天开采技术露天开采技术间断间断连续开连续开采采露天露天陡帮陡帮开采开采穿爆穿爆技术技术露天采露天采矿装备矿装备高台阶高台阶采矿采矿#1 露天金属矿山开采技术新进展露天金属矿山开采技术新进展 1.11.1露天陡帮开采露天陡帮开采 上世纪上世纪6060年代前苏联学者提出陡帮开采理论。年代前苏联学者提出陡帮开采理论。自自7070年代以来，我国金属矿山开始进行陡帮开采年代以来，我国金属矿山开始进行陡帮开采工艺的试验研究。工艺的试验研究。“八五八五”期间，陡帮开采被列期间，陡帮开采被列入国家科技攻关项目，并在南非露天矿开展了大入国家科技攻关项目，并在南非露天矿开展了大规模的工业试验，为大中型露天矿的技术改造和规模的工业试验，为大中型露天矿的技术改造和新建、扩建提供了实践经验。陡帮开采初期剥离新建、扩建提供了实践经验。陡帮开采初期剥离量小、基建工程量少、建设周期短，现已在我国量小、基建工程量少、建设周期短，现已在我国大冶铁矿、金堆城、紫金山、眼前山等露天金属大冶铁矿、金堆城、紫金山、眼前山等露天金属矿山得到推广应用。矿山得到推广应用。#1 露天金属矿山开采技术新进展露天金属矿山开采技术新进展1.21.2间断间断连续开采连续开采 间断间断连续开采工艺是在工作面用电铲装载连续开采工艺是在工作面用电铲装载矿石，经汽车运输和破碎机破碎后，用胶带运输矿石，经汽车运输和破碎机破碎后，用胶带运输机将矿石运出采场。该工艺有利于发挥汽车和胶机将矿石运出采场。该工艺有利于发挥汽车和胶带机的优点，适合于深凹露天矿开采。自带机的优点，适合于深凹露天矿开采。自20世纪世纪80年代开始，我国先后在大孤山、东鞍山等铁矿年代开始，我国先后在大孤山、东鞍山等铁矿和德兴铜矿应用该开采工艺。和德兴铜矿应用该开采工艺。1997年齐大山铁年齐大山铁矿通过引进，建成了采场内可移动式矿岩破碎矿通过引进，建成了采场内可移动式矿岩破碎胶带运输系统，标志着我国深凹露天矿开采工艺胶带运输系统，标志着我国深凹露天矿开采工艺进入了世界先进水平。进入了世界先进水平。#1 露天金属矿山开采技术新进展露天金属矿山开采技术新进展1.3 高台阶采矿高台阶采矿 随着露天开采设备大型化，国外一些矿山随着露天开采设备大型化，国外一些矿山研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研究起步较晚，采用高台阶开采的露采技术的研究起步较晚，采用高台阶开采的露天矿不多，台阶高度最大也只有天矿不多，台阶高度最大也只有1415m。近。近几年来我国大型露天铁矿装备水平有了很大提几年来我国大型露天铁矿装备水平有了很大提高，采用高，采用10m3以上的大型挖掘设备逐渐增多，以上的大型挖掘设备逐渐增多，为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证。保证。#1 露天金属矿山开采技术新进展露天金属矿山开采技术新进展1.4露天采矿装备露天采矿装备 我国露天矿山从装备水平看，大致可分为我国露天矿山从装备水平看，大致可分为3种类型：种类型：小型矿山装备单一、小型，不配套，小型矿山装备单一、小型，不配套，一些工序至今仍采用手工体力劳动；一些工序至今仍采用手工体力劳动；中型及中型及个别大型矿山机械化程度较高，但设备陈旧落个别大型矿山机械化程度较高，但设备陈旧落后，效率不高；后，效率不高；少数大型矿山采用进口或国少数大型矿山采用进口或国产的现代装备，如牙轮钻机、电动轮汽车、大产的现代装备，如牙轮钻机、电动轮汽车、大斗容挖掘机、大功率推土机等，配套组成高效斗容挖掘机、大功率推土机等，配套组成高效率生产作业线。率生产作业线。#1 露天金属矿山开采技术新进展露天金属矿山开采技术新进展1.5穿爆技术穿爆技术 我国露天矿目前主要采用潜孔钻和牙轮钻我国露天矿目前主要采用潜孔钻和牙轮钻钻凿炮孔进行爆破。应用挤压爆破、微差爆破、钻凿炮孔进行爆破。应用挤压爆破、微差爆破、孔内微差爆破、大爆区微差爆破等技术，解决孔内微差爆破、大爆区微差爆破等技术，解决了难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。了难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振问题。#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿地下金属矿山采矿技术山采矿技术新进展新进展原地溶浸采矿工艺原地溶浸采矿工艺 无废开采技术无废开采技术 金属矿连续开采技术金属矿连续开采技术 大规模采矿技术大规模采矿技术胶结充填采矿技术胶结充填采矿技术 深井采矿技术深井采矿技术#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展2.1无废开采技术无废开采技术 采矿工业在为国民经济建设提供原材料的同采矿工业在为国民经济建设提供原材料的同时也会扰动环境、破坏生态和浪费资源，并已时也会扰动环境、破坏生态和浪费资源，并已成为全球性的严峻问题。成为全球性的严峻问题。无废开采由于不产生废弃物，充分利用矿产无废开采由于不产生废弃物，充分利用矿产资源，提高企业的经济效益，避免废弃物对环资源，提高企业的经济效益，避免废弃物对环境造成污染和危害，已成为国内外采矿的主要境造成污染和危害，已成为国内外采矿的主要发展方向。发展方向。南京铅锌银矿成为我国有色矿山第一个无废南京铅锌银矿成为我国有色矿山第一个无废开采的矿山开采的矿山,铜绿山矿的深部地下开采也将实现铜绿山矿的深部地下开采也将实现无废开采。冬瓜山铜矿和会泽铅锌矿的深部开无废开采。冬瓜山铜矿和会泽铅锌矿的深部开采正按无废开采模式进行设计和建设。采正按无废开采模式进行设计和建设。#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展无废开采模式遵循原则无废开采模式遵循原则1矿床无废开采模式矿床无废开采模式遵从工业生态学观遵从工业生态学观点点,以采矿活动为中以采矿活动为中心心,将矿山人文、生将矿山人文、生态、资源和经济环态、资源和经济环境相互联系起来境相互联系起来,构构成一个有机工业系成一个有机工业系统统 3在采矿活动结束在采矿活动结束后后,通过最小的末通过最小的末端治理使矿山工端治理使矿山工程与生态环境融程与生态环境融为一个整体为一个整体 2在采矿过程中在采矿过程中,以以最小的排放量获最小的排放量获取最大资源量和取最大资源量和企业经济效益企业经济效益#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展 矿床开采给矿产资源和生态环境带来的负面效应主要矿床开采给矿产资源和生态环境带来的负面效应主要有有4大危害源大危害源:资源损失、地表塌陷、排放废石、排放尾砂资源损失、地表塌陷、排放废石、排放尾砂(赤泥赤泥)。无废开采模式将结合矿床开采工艺控制和消除危。无废开采模式将结合矿床开采工艺控制和消除危害源害源(见图见图2)图图2矿床开采危害源控制流程矿床开采危害源控制流程#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展无废开采主要进行以下几个方面的工作无废开采主要进行以下几个方面的工作 1 1回收难开采的低品位矿石或表外矿、回收难开采的低品位矿石或表外矿、矿床中伴生组份，综合利用采矿废矿床中伴生组份，综合利用采矿废石和尾矿石和尾矿 2 2废石和尾矿用作建筑材料，一些废石和尾矿用作建筑材料，一些矿山将某些添加剂加入尾砂来制矿山将某些添加剂加入尾砂来制作瓷砖，废石直接作为筑路材料作瓷砖，废石直接作为筑路材料 3 3废石和尾矿用作充填材料，特别是废石和尾矿用作充填材料，特别是块石胶结充填和膏体全尾砂充填技块石胶结充填和膏体全尾砂充填技术的发展大大提高了废石和尾矿的术的发展大大提高了废石和尾矿的利用率利用率#2.2 2.2 胶结充填采矿技术胶结充填采矿技术充填采矿工艺对充填采矿工艺对于提高矿产资源于提高矿产资源的回采率和保护的回采率和保护地表不受破坏具地表不受破坏具有十分显著的效有十分显著的效果果但如何使充填采矿但如何使充填采矿工艺与矿床开采条工艺与矿床开采条件有效匹配件有效匹配,实现实现高效率、高产能高效率、高产能,并且降低采矿成本并且降低采矿成本,一直是个难题一直是个难题,制制约了充填采矿工艺约了充填采矿工艺的推广应用的推广应用随着高分层充填随着高分层充填采矿、分段充填采矿、分段充填采矿和阶段深孔采矿和阶段深孔采矿嗣后充填等采矿嗣后充填等工艺和技术取得工艺和技术取得重大进展重大进展,有力促有力促进了充填采矿法进了充填采矿法的推广应用的推广应用2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展盘区高分层充填采矿技术盘区高分层充填采矿技术 分层充填采矿工艺应用范围较广分层充填采矿工艺应用范围较广,但分层但分层高度一般在高度一般在2 23 m3 m左右左右,使得分层采矿法的生使得分层采矿法的生产能力和生产效率较低。成功应用于凡口矿的产能力和生产效率较低。成功应用于凡口矿的高分层充填采矿工艺的分层高达到高分层充填采矿工艺的分层高达到4.54.55m,5m,为为应用大型无轨采矿设备创造了条件应用大型无轨采矿设备创造了条件,标准盘区标准盘区(3(3个采场个采场)的生产能力达到的生产能力达到840t/d,840t/d,显著提高了显著提高了生产能力和生产效率。生产能力和生产效率。#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展 盘区机械化高分层充填采矿法沿矿体走向盘区机械化高分层充填采矿法沿矿体走向布置采矿盘区布置采矿盘区(见图见图3),盘区内划分为矿房、矿盘区内划分为矿房、矿柱采场。一步骤回采矿房柱采场。一步骤回采矿房,采后尾砂胶结充填采后尾砂胶结充填;二步骤回采矿柱二步骤回采矿柱,采后尾砂充填。通过无轨机械采后尾砂充填。通过无轨机械化上向凿岩采矿工艺、分层采场一次微差爆破化上向凿岩采矿工艺、分层采场一次微差爆破与界面控制爆破技术与界面控制爆破技术,凿岩、装药、运料、撬毛、凿岩、装药、运料、撬毛、顶板管理、出矿和二次破碎全盘大型无轨机械顶板管理、出矿和二次破碎全盘大型无轨机械化配套作业化配套作业,实现分层充填采矿法集中强化采矿。实现分层充填采矿法集中强化采矿。#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展图图3盘区机械化高分层充填采矿法盘区机械化高分层充填采矿法#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展分段充填采矿技术分段充填采矿技术 充填采矿法通常采用分层回采方式充填采矿法通常采用分层回采方式,但下向分但下向分层法的充填成本高层法的充填成本高,而上向分层法要求矿体稳固性而上向分层法要求矿体稳固性较好。分段充填法将暴露面积较大的分层采场转较好。分段充填法将暴露面积较大的分层采场转变为椭圆状多边形断面结构变为椭圆状多边形断面结构,大幅度缩小了采场暴大幅度缩小了采场暴露面积露面积,因而可以在矿体不太稳固的条件下实行高因而可以在矿体不太稳固的条件下实行高效率充填采矿。效率充填采矿。该工艺可以实现无矿柱连续开采该工艺可以实现无矿柱连续开采,可以在难采可以在难采矿体条件下实现安全、高效、低耗采矿。矿体条件下实现安全、高效、低耗采矿。#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展 分段充填采矿法结合丰山铜矿开发成功分段充填采矿法结合丰山铜矿开发成功,将将采矿中段划分成分段采矿中段划分成分段,在各分段布置采场单元进在各分段布置采场单元进行采、出、充作业行采、出、充作业(见图见图4)。分段采场垂直矿体。分段采场垂直矿体走向布置走向布置,可在中段内呈梯状多分段布置采场。可在中段内呈梯状多分段布置采场。回采与充填作业在分段采场内按采矿步距交替回采与充填作业在分段采场内按采矿步距交替进行。在巷道内进行凿岩、出矿和充填作业进行。在巷道内进行凿岩、出矿和充填作业;上上向中深孔挤压充填体爆破向中深孔挤压充填体爆破,形成采空区后立即进形成采空区后立即进行胶结充填。台车凿岩、铲运机出矿和运料充行胶结充填。台车凿岩、铲运机出矿和运料充填填,推卸式铲运机充填接顶推卸式铲运机充填接顶,实现采、出、充作实现采、出、充作业全盘无轨机械化业全盘无轨机械化。#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展图图4分段胶结充填采矿法方案分段胶结充填采矿法方案#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展高阶段大直径深孔嗣后充填采矿技术高阶段大直径深孔嗣后充填采矿技术 大直径深孔采矿由高效率的落矿技术与阶大直径深孔采矿由高效率的落矿技术与阶段嗣后充填工艺相结合段嗣后充填工艺相结合,既发挥了充填采矿法的既发挥了充填采矿法的优点优点,又能实现高效率、大规模地下采矿。又能实现高效率、大规模地下采矿。在安庆铜矿成功采用在安庆铜矿成功采用120m高阶段大直径深高阶段大直径深孔采矿工艺。该采矿工艺采用了大孔距小抵抗孔采矿工艺。该采矿工艺采用了大孔距小抵抗线爆破、小断面线爆破、小断面VCR法掏槽、倒梯段侧向崩矿、法掏槽、倒梯段侧向崩矿、水孔排水气囊和水孔装药工艺水孔排水气囊和水孔装药工艺,很好地解决了大很好地解决了大直径深孔爆破中的技术难题。直径深孔爆破中的技术难题。#2.3 深井采矿技术深井采矿技术 金属矿山正在逐步进入深井开采金属矿山正在逐步进入深井开采,红透山铜红透山铜矿、冬瓜山铜矿、凡口铅锌矿和金川镍矿等矿矿、冬瓜山铜矿、凡口铅锌矿和金川镍矿等矿山的开采深度已接近或超过山的开采深度已接近或超过1000m。深部开采。深部开采存在着高地应力、高井温等特殊的开采技术条存在着高地应力、高井温等特殊的开采技术条件件,使采矿作业遇到了一系列技术难题。使采矿作业遇到了一系列技术难题。高地应力还往往引发采场冒顶坍塌、巷道高地应力还往往引发采场冒顶坍塌、巷道失稳和岩爆灾害失稳和岩爆灾害,严重威胁人员、设备安全严重威胁人员、设备安全;井井下高温损害工人健康下高温损害工人健康,降低劳动效率降低劳动效率,急剧增加急剧增加通风成本。通风成本。2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展#全尾砂充填技术#尾砂粉煤灰贮槽分配箱选厂尾砂脱泥分配采 场旋流器旋流器油隔离泵 搅拌槽真空带式过滤机双轴叶式搅拌机双螺旋搅拌输送机KSP140-HDR液压活塞泵KOS2170 活塞泵细砂仓水泥仓水泥活化搅拌机排污口水尾矿坝浓密机泵泵送充填工送充填工艺艺#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展矿山安全保障技术矿山安全保障技术深部开采条件深部开采条件重构理论与技术重构理论与技术深井采矿技术深井采矿技术 开采条件重构开采条件重构是指通过一定的技是指通过一定的技术和工程改造原有术和工程改造原有开采技术条件开采技术条件,创造创造合适的开采环境合适的开采环境,使使之有利于采用高效之有利于采用高效的采矿工艺和实现的采矿工艺和实现安全生产。安全生产。深部开采安全保深部开采安全保障理论与技术是针对障理论与技术是针对深部矿床开采条件深部矿床开采条件,以保障安全生产为目以保障安全生产为目标的关于开采环境评标的关于开采环境评价、矿山地压监测、价、矿山地压监测、地压灾害预报及防治地压灾害预报及防治的理论与技术。的理论与技术。#2.4 大规模采矿技术大规模采矿技术 VCR法、分段崩落法以及阶段崩落法、分段法、分段崩落法以及阶段崩落法、分段空场法、阶段空场法及其嗣后充填法都属于大规空场法、阶段空场法及其嗣后充填法都属于大规模开采方法。模开采方法。大规模采矿技术的核心是大直径深孔崩矿技术。大规模采矿技术的核心是大直径深孔崩矿技术。我国我国20世纪世纪60年代开始使用分段崩落法，年代开始使用分段崩落法，80年代年代分段崩落法已成为金属矿山的主要采矿方法，无分段崩落法已成为金属矿山的主要采矿方法，无底柱分段崩落法得到广泛应用。底柱分段崩落法得到广泛应用。2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展 （1）简化分段崩落法、大直径深孔空场法）简化分段崩落法、大直径深孔空场法底部结构，增大结构参数以及采用低贫化放矿底部结构，增大结构参数以及采用低贫化放矿或无贫化放矿理论来改变典型的分段崩落法布或无贫化放矿理论来改变典型的分段崩落法布置方案和传统的漏斗放矿理论。置方案和传统的漏斗放矿理论。增大结构参数将大幅度地减少采掘工程量，增大结构参数将大幅度地减少采掘工程量，增大了一次崩矿量，提高采矿强度，降低矿石增大了一次崩矿量，提高采矿强度，降低矿石成本，提高矿山的经济效益。由于增大进路间成本，提高矿山的经济效益。由于增大进路间距具有较强的可操作性，易于推广应用。目前距具有较强的可操作性，易于推广应用。目前程潮、桃冲、板石沟、北铭河等矿山都应用了程潮、桃冲、板石沟、北铭河等矿山都应用了该技术，具有重要的实践意义。该技术，具有重要的实践意义。#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展 （2）设设备备的的液液压压化化、大大型型化化、自自动动化化。大大直直径径深深孔孔落落矿矿空空场场法法大大孔孔径径高高压压潜潜孔孔钻钻机机、装装药药台台车车、高高精精度度控控制制爆爆破破器器材材、移移动动式式液液压压破破碎碎机机、遥遥控控铲铲运运机机、皮皮带带运运输输机机及及大大型型地地下下矿矿运输汽车等在很多大型矿山都得到了应用。运输汽车等在很多大型矿山都得到了应用。#2.5 金属矿连续开采技术金属矿连续开采技术 金属矿连续开采是以间断金属矿连续开采是以间断连续崩矿为基连续崩矿为基础，以连续出矿、运矿设备为主体的连续开采础，以连续出矿、运矿设备为主体的连续开采作业线。作业线。我国在我国在“七五七五”、“八五八五”、“九五九五”期期间，在铜陵研究探索区域连续大量采矿工艺技间，在铜陵研究探索区域连续大量采矿工艺技术，提出以矿段为回采单元的连续大量采矿工术，提出以矿段为回采单元的连续大量采矿工艺模式，即艺模式，即“无间柱连续大量采矿无间柱连续大量采矿”技术。技术。2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展矿房的连续回采即回采过程中落矿、出矿、矿房的连续回采即回采过程中落矿、出矿、矿石运搬工艺的连续作业化矿石运搬工艺的连续作业化1矿体（床）的连续开采掘进、落矿、出矿、矿体（床）的连续开采掘进、落矿、出矿、运搬、运输等全工艺过程的连续化运搬、运输等全工艺过程的连续化2矿石的连续运送及全工艺过程的连续化即矿石的连续运送及全工艺过程的连续化即井下矿石的转载、运输、提升等环节矿石井下矿石的转载、运输、提升等环节矿石的连续化的连续化3地下金属矿山连续开采主要包括：地下金属矿山连续开采主要包括：#2.6 原地溶浸采矿原地溶浸采矿 地下溶浸采矿经过多年研究与工业试验地下溶浸采矿经过多年研究与工业试验,已已在多家矿山得到应用在多家矿山得到应用,使我国地下溶浸采矿技术使我国地下溶浸采矿技术进入了工业应用阶段。进入了工业应用阶段。针对铜矿峪铜矿的氧化矿针对铜矿峪铜矿的氧化矿,成功地实现了成功地实现了3.5万万t铜矿石的原地溶浸采矿铜矿石的原地溶浸采矿,开发形成了开发形成了“孔孔网布液网布液,静态渗流静态渗流,注浆封底注浆封底,综合回收综合回收”的一套的一套技术技术,取得就地浸出的重大突破取得就地浸出的重大突破,填补了我国地填补了我国地下溶浸采矿技术的空白。下溶浸采矿技术的空白。2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展#2 地下金属矿山采矿技术新进展地下金属矿山采矿技术新进展 在武山铜矿进行的钻孔原地溶浸采矿试验在武山铜矿进行的钻孔原地溶浸采矿试验,其试验矿块矿量其试验矿块矿量1.5万万t,平均品位平均品位1.2%,氧化率氧化率63%。注液孔间距。注液孔间距68m,经过经过5a的系统试验的系统试验,探索了适应于原地钻孔浸出的生产工艺与技术探索了适应于原地钻孔浸出的生产工艺与技术参数。钻孔浸出指标为参数。钻孔浸出指标为:浸出液浓度浸出液浓度2.5g/l,浸出浸出率率68%,集液率集液率85%,萃取率萃取率95%,电积率电积率98%,综综合回收率合回收率53.8%。该技术的试验成功。该技术的试验成功,使该矿列使该矿列为表外矿的为表外矿的400多万多万t氧化矿能够得到利用氧化矿能够得到利用,从而从而扩大了可采资源量。扩大了可采资源量。#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望 我我国国的的矿矿山山开开采采以以地地下下开开采采为为主主。据据对对1173家家国国有有大大中中型型矿矿山山调调查查，地地下下开开采采矿矿山山数数量量占占68.89%。目目前前，我我国国已已查查明明铁铁矿矿产产地地1834处处，累累计计探探明明铁铁矿矿石石储储量量504.78亿亿t，扣扣除除历历年年来来的的开开采采和和损损失失，尚尚有有保保有有储储量量443.47亿亿t。2003年年全全国国地地下下铁铁矿矿石石产产量量4430万万t/a，其其中中难难采采铁铁矿矿石石产产量量1500万万t/a，占占总总产产量量的的34%。据据统统计计，我我国国尚尚有有各各类类地地下下复复杂杂难难采采铁铁矿矿石石储储量量约约85亿亿t，上上述述总总储储量量中中属属形形态态复复杂杂多多变变型型和和矿矿岩岩不不稳稳固固型型的的储储量量占占大大多多数数。在在16座座重点铁矿山中，属难采矿山的占重点铁矿山中，属难采矿山的占1/3。#3.1 目前难采矿体的类型与特点目前难采矿体的类型与特点20世纪世纪80年代以来年代以来,矿产资源的消耗量增加，矿产资源的消耗量增加，同时我国采矿技术也得到提高同时我国采矿技术也得到提高,以前认为不能以前认为不能开采的、开采价值不高的矿体纷纷上马开采开采的、开采价值不高的矿体纷纷上马开采 部分部分20世纪六、七十年代建设的矿山相继进入世纪六、七十年代建设的矿山相继进入深部开采深部开采,部分露天开采矿山转入地下开采部分露天开采矿山转入地下开采 一些国有矿山周边民采乱采滥挖留下了大量一些国有矿山周边民采乱采滥挖留下了大量的不明采空区的不明采空区,成为影响矿山安全生产的最成为影响矿山安全生产的最主要的危害源之一主要的危害源之一 带来开采中出带来开采中出现一些新的技现一些新的技术难题术难题,出现新出现新的复杂难采矿的复杂难采矿体。体。3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望新的复杂难采矿体主要有：新的复杂难采矿体主要有：1厚大第四系厚大第四系(含流沙层含流沙层)下矿床下矿床2大水矿床或河床下矿床大水矿床或河床下矿床3深井矿床深井矿床4采空区环境中的残留矿体采空区环境中的残留矿体5矿矿(岩岩)松软破碎矿体松软破碎矿体6露天转地下开采的矿体露天转地下开采的矿体#3.2复杂难采矿体开采中存在的主要问题复杂难采矿体开采中存在的主要问题开采方法问题开采方法问题 由于矿床赋存条件复杂由于矿床赋存条件复杂,矿体开采受多种因矿体开采受多种因素限制素限制,边界条件多边界条件多,可供选择的采矿方法受到可供选择的采矿方法受到限制限制,采矿效果较差。采矿效果较差。地压灾害问题地压灾害问题 复杂难采矿体地压环境一般比较复杂复杂难采矿体地压环境一般比较复杂,特别特别是深井矿床是深井矿床,采场地压、区域地压等变化强烈采场地压、区域地压等变化强烈,经常发生局部或区域性的地压灾害经常发生局部或区域性的地压灾害,致使岩层控致使岩层控制及采空区处理困难制及采空区处理困难,甚至某些矿山因大规模的甚至某些矿山因大规模的地压活动影响地表建构筑物的安全。地压活动影响地表建构筑物的安全。3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望开采顺序及采场结构参数开采顺序及采场结构参数 由于该类型矿体开采工程地质环境较由于该类型矿体开采工程地质环境较差差,在采场布置方式、采场参数选择上较在采场布置方式、采场参数选择上较为困难为困难,致使矿石开采效果指标较差致使矿石开采效果指标较差;并可并可能由此而造成矿山地质灾害事故的发生。能由此而造成矿山地质灾害事故的发生。#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望资源利用效果不理想资源利用效果不理想 由于目前该类矿体开采没有较为成熟、可由于目前该类矿体开采没有较为成熟、可行的技术行的技术,开采时造成了大量的矿产资源浪费开采时造成了大量的矿产资源浪费,而且该类矿体一旦进行了开采并造成资源丢弃而且该类矿体一旦进行了开采并造成资源丢弃后后,基本上无法再进行回收基本上无法再进行回收,其资源的损失将是其资源的损失将是永久性的。永久性的。边坡及地压问题边坡及地压问题 露天开采留下的高大边坡以及露天转地下露天开采留下的高大边坡以及露天转地下开采衔接时出现的边坡稳定性、巷道地压问题开采衔接时出现的边坡稳定性、巷道地压问题以及暂留底柱的稳定性问题。以及暂留底柱的稳定性问题。#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望地下水灾害问题地下水灾害问题 我国矿山地下水灾害非常严重我国矿山地下水灾害非常严重,其主要表现形式为突其主要表现形式为突水淹井、海水入侵、地下水水位下降、产生井下泥石水淹井、海水入侵、地下水水位下降、产生井下泥石流等。流等。地表塌陷危害性问题地表塌陷危害性问题 松软破碎矿体开采松软破碎矿体开采,最终将形成采空区影响到地表最终将形成采空区影响到地表的破坏。如程潮铁矿东区自的破坏。如程潮铁矿东区自1958年基建以来年基建以来,受地下开受地下开采及地下水疏干等因素的影响采及地下水疏干等因素的影响,在地表已产生十几个塌在地表已产生十几个塌陷坑和错动区陷坑和错动区;鲁中冶金矿业集团公司的小官庄铁矿因鲁中冶金矿业集团公司的小官庄铁矿因井下开采引起地表塌陷变形井下开采引起地表塌陷变形,导致主副井井筒变形影响导致主副井井筒变形影响正常生产正常生产。#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望对地质和自然环境的破坏日趋严重对地质和自然环境的破坏日趋严重 采矿形成大量的采空区采矿形成大量的采空区,如不及时进行充填如不及时进行充填,可可造成地表塌陷、山体崩塌造成地表塌陷、山体崩塌,财产和生命遭受损失财产和生命遭受损失;采矿导致区域性水位下降采矿导致区域性水位下降,地表水和地下水动地表水和地下水动态平衡系统遭到破坏态平衡系统遭到破坏,以致水源枯竭和河水断流以致水源枯竭和河水断流,地地表沉降表沉降,对人们的生活和农业生产造成不良影响对人们的生活和农业生产造成不良影响;自自然景观、地形地貌、土地山林也受到破坏。然景观、地形地貌、土地山林也受到破坏。此外此外,废石与尾矿堆置需要投入大量的建设资废石与尾矿堆置需要投入大量的建设资金和运营费用金和运营费用,使矿山企业经济效益下降。使矿山企业经济效益下降。#3.3复杂难采矿体开采技术现状与发展趋势复杂难采矿体开采技术现状与发展趋势深井岩爆发生机理与防治技术深井岩爆发生机理与防治技术深井岩爆发生机理与防治技术深井岩爆发生机理与防治技术 地表沉降、塌陷防治技术地表沉降、塌陷防治技术地表沉降、塌陷防治技术地表沉降、塌陷防治技术 地下水灾害防治技术地下水灾害防治技术地下水灾害防治技术地下水灾害防治技术 露天转地下开采技术露天转地下开采技术露天转地下开采技术露天转地下开采技术 12343复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望深井岩爆发生机理与防治技术深井岩爆发生机理与防治技术 在岩爆发生机理研究方面在岩爆发生机理研究方面,国内外着重对岩石国内外着重对岩石的岩爆特性和产生岩爆的应力条件进行了较多的的岩爆特性和产生岩爆的应力条件进行了较多的研究研究,并取得了一系列成果。并取得了一系列成果。通过实验室试验通过实验室试验,从微观结构上和声发射特征从微观结构上和声发射特征等方面可以判定岩石是否具有岩爆性质等方面可以判定岩石是否具有岩爆性质,并划定岩并划定岩爆可能性等级。结合岩石所处的应力状态爆可能性等级。结合岩石所处的应力状态,判定岩判定岩石是否会发生岩爆。石是否会发生岩爆。#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望 在岩爆防治工程应用方面在岩爆防治工程应用方面,主要对采矿引起主要对采矿引起的应力集中和能量聚积原因的应力集中和能量聚积原因,以及如何防止应力以及如何防止应力在局部高度集中和阻止岩爆发生在局部高度集中和阻止岩爆发生,开展了初步的开展了初步的探索和实践。如优化采矿顺序和采场结构形式探索和实践。如优化采矿顺序和采场结构形式防止围岩岩体和待采矿体中出现大的应力集中防止围岩岩体和待采矿体中出现大的应力集中,采用充填方法充填采空区缓和应力集中程度和采用充填方法充填采空区缓和应力集中程度和岩爆造成人员伤害。岩爆造成人员伤害。#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望地表沉降、塌陷防治技术地表沉降、塌陷防治技术 采矿引起的地表沉降塌陷主要是由于采空采矿引起的地表沉降塌陷主要是由于采空区塌陷造成的。金属矿山矿体开采多属于非充区塌陷造成的。金属矿山矿体开采多属于非充分开采分开采,地质条件复杂多变地质条件复杂多变,地表沉降、塌陷多地表沉降、塌陷多具有局部性、突然性、随机性具有局部性、突然性、随机性,规律性较差。规律性较差。对崩落采矿引起的地表沉降对崩落采矿引起的地表沉降,着重研究了地着重研究了地表沉降随地下采矿的推进、扩展而发展变化的表沉降随地下采矿的推进、扩展而发展变化的规律规律,以及沉降量与采矿下降延深的关系以及沉降量与采矿下降延深的关系,预测预测未来采矿形成的地表沉降范围等未来采矿形成的地表沉降范围等;#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望 对空场法采矿形成采空区而引起的对空场法采矿形成采空区而引起的地表沉降地表沉降,着重对采矿可能引起的地表沉着重对采矿可能引起的地表沉降动态进行监测、预警降动态进行监测、预警,防止突然垮冒危防止突然垮冒危及地表人员与设施安全。研究手段主要及地表人员与设施安全。研究手段主要有地表水准测量、数值模拟计算分析、有地表水准测量、数值模拟计算分析、室内物理模型试验、经验类比等。室内物理模型试验、经验类比等。#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望地下水灾害防治技术地下水灾害防治技术 地地下下采采矿矿引引起起的的地地下下水水灾灾害害,包包括括地地下下突突水水和和地地下下水水位位下下降降两两个个方方面面,以以及及由由此此造造成成的的淹淹井井和和井井下下泥泥石石流流事事故故、地地表表沉沉降降塌塌陷陷和和地地表表生生态态破坏等。破坏等。例例如如,1994年年底底铜铜陵陵冬冬瓜瓜山山铜铜矿矿井井筒筒在在施施工工中中多多次次被被突突水水淹淹井井;2000年年广广西西南南丹丹矿矿发发生生特特大大突突水水事事故故;山山东东莱莱芜芜矿矿谷谷家家台台二二矿矿区区1999年年发发生生的的特特大大井井下下涌涌水水事事故故;湖湖北北程程潮潮铁铁矿矿、江江苏梅山铁矿曾多次发生井下泥石流事故苏梅山铁矿曾多次发生井下泥石流事故;等等。等等。#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望AA采矿过程中地下水的运采矿过程中地下水的运移规律和突水机理研究移规律和突水机理研究 BB工作面及矿井涌水量预测工作面及矿井涌水量预测 C C老窿与岩溶水探测设备与技术老窿与岩溶水探测设备与技术 DD裂隙或构造带涌水通道堵截技术及材料裂隙或构造带涌水通道堵截技术及材料 国内外在地下国内外在地下水灾害领域的水灾害领域的研究工作主要研究工作主要有：有：#3复杂难采矿体开采技术现状及展望复杂难采矿体开采技术现状及展望露天转地下开采技术露天转地下开采技术 露天转地下开采是一项庞大而复杂的系统工程露天转地下开采是一项庞大而复杂的系统工程,实践表明实践表明,各矿山在各矿山在实施这一工程时有许多共同的安全问题和采矿技术问题。实施这一工程时有许多共同的安全问题和采矿技术问题。1露天爆破对地下井巷和采场工程的影响露天爆破对地下井巷和采场工程的影响,以及地下开采对上部露天边坡的影响以及地下开采对上部露天边坡的影响 2过渡时期的地下工程作业影响露天作业的正常进行和安全生产过渡时期的地下工程作业影响露天作业的正常进行和安全生产,露天坑底与地下采场之间留有必要的境界顶柱和矿房间矿柱露天坑底与地下采场之间留有必要的境界顶柱和矿房间矿柱 3通过监测掌握地下采空区上覆岩层的破坏机制和移动规律通过监测掌握地下采空区上覆岩层的破坏机制和移动规律,确保露天边坡和生产作业的安全确保露天边坡和生产作业的安全 4露天采场积水涌入井下露天采场积水涌入井下,在地下与露天沟通的井巷或在地下与露天沟通的井巷或采空场要采取防水措施采空场要采取防水措施,防止泥沙水突然涌入井下防止泥沙水突然涌入井下#4 金属矿山采矿技术发展趋势金属矿山采矿技术发展趋势 人人类类进进入入21世世纪纪以以来来，采采矿矿科科学学技技术术依依然然按按照照其其自自然然发发展展规规律律进进行行着着，某某些些成成熟熟的的技技术术和和新新的的理理念念已已初初露露端端倪倪，可可能能对对21世世纪纪的的中中期期采矿技术带来巨大的影响。采矿技术带来巨大的影响。4.1 采矿设备大型化、自动化和智能化采矿设备大型化、自动化和智能化 采采矿矿设设备备发发展展的的总总趋趋势势是是采采矿矿设设备备的的愈愈加加完完善善和和更更加加可可靠靠，生生产产率率在在不不断断提提高高。采采矿矿装装备备的的发发展展特特征征是是设设备备成成龙龙配配套套，机机械械化化程程度度高高；装装备备无无轨轨化化、液液压压化化、自自动动化化程程度度高高；装装备备技技术术成成熟熟，已已成成功功地地引引进进了了无无人人驾驾驶驶、机机器器人人作作业等新技术。业等新技术。#4 金属矿山采矿技术发展趋势金属矿山采矿技术发展趋势4.2凿岩、爆破发展趋势凿岩、爆破发展趋势 近近年年来来，在在凿凿岩岩和和爆爆破破领领域域最最主主要要的的进进步步是是提提高高了了凿凿岩岩速速度度和和凿凿岩岩的的精精确确度度，并并且且开开发发了了可可由由用用户户设设计计和和现现场场加加工工的的炸炸药药。凿凿岩岩设设备备将将持持续续向向自自动动化化和和遥遥控控方方向向发发展展。使使用用自自动动化化遥遥控控设设备备除除可可以以提提高高凿凿岩岩效效率率外外，由由于于炮炮孔孔凿凿岩岩精精确确度度的的提提高高，爆爆破破破破碎碎质质量量也也大大为为提提高高，同时也显著地提高凿岩作业的安全。同时也显著地提高凿岩作业的安全。#4 金属矿山采矿技术发展趋势金属矿山采矿技术发展趋势4.3 生产安全不断提高，采矿系统日趋完善生产安全不断提高，采矿系统日趋完善 完善采场结构参数。根据完善采场结构参数。根据采矿装备状况和开采技术采矿装备状况和开采技术条件，逐步扩大采场结构条件，逐步扩大采场结构参数，提高采矿强度，降参数，提高采矿强度，降低单位采切工程量和矿石低单位采切工程量和矿石损失贫化指标，提高矿山损失贫化指标，提高矿山的经济效益。的经济效益。开采监控手段现代化。信开采监控手段现代化。信息、定位、通讯和自动化息、定位、通讯和自动化技术的迅速发展和应用，技术的迅速发展和应用，深刻地影响和改变着传统深刻地影响和改变着传统的采矿工业，通过对采场的采矿工业，通过对采