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中图分类号:TD853 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)04(a)-0000-00
1引言
随着科学技术的不断进步和社会经济的飞速发展,我国地下矿山开采技术也在飞速发展,矿山开采技术的提高主要是提高矿山开采的效率以及矿山开采的质量,提升矿山的生产能力从而提升企业的经济效益。本文主要对当下常用的开采技术进行了一系列的分析,希望本文的分析可以为开采技术的提升提供一定的帮助。
2矿山开采技术
2.1空场采矿法
20世纪80年代, VCR采矿方法在铅锌矿试验成功,之后我国便将这一方法成功运用到铜矿、金矿等矿山的开采,由于该种采矿方法开采效率较高,所以依次在我国的安庆铜矿、金长峪金矿以及狮子山铜矿等矿山公司得到了广泛应用。
1980年到1985年之间,我国又进行了阶段台阶采矿方法的试验,该方法主要是将露天矿的采矿技术运用到了地下矿山的开采之中。具体开采的方法是:1)在矿山开采区的表面进行割槽,之后将这一割槽作为补偿空间和自由面;2)利用大直径深孔的爆破技术进行全阶段或台阶崩落;3)最后在采矿场的下部将崩落的矿石运出即可。
提高矿山开采产量的一大关键因素就是实现地下矿山的连续开采。地下矿山的连续开采指的是所有的矿山开采工艺都能实现连续化,主要的连续化开采工艺包括三个方面,一是做到矿床的不间断开采,二是实现矿石的不间断运输,三是矿房可进行连续回采。为此,我国在“六五”和“八五”期间就对连续开采工艺方面做了大量的技术研究,并针对研究的连续开采工艺作了大量的现场试验,并将这些开采工艺成功运用到了我国许多矿山中,且这些运用都取得较好的结果,开采产量都得到了不同程度的增长。
2.2崩落采矿技术
2.2.1无底柱崩落采矿法
无底柱崩落采矿法在近几年才开始在我国流行运用起来。目前,无底柱崩落采矿法的推广应用面临着两大主要问题,一是怎么加大断面的问题,二是怎么优化结构布置参数的问题。优化结构参数就是为了使进路间距增加,以此来使采掘工程量极大的降低,优化结构参数来加大进路间距的操作性较强,易于实现。当前,在我国的许多矿山中都运用了优化结构参数技术,如:桃冲、程潮、板石沟以及北铭河等矿山,该技术的使用使得这些地区的矿山开采环境得到了极大的改善。尤其是针对一些低贫化放矿或无贫化放矿工序,通常为了保证矿岩的纯度以及维系矿石截面的完整性,一般的操作工序是:在放矿过程中一旦矿岩界面正常到达出矿口时就停止操作,这样可以在极大程度上提高矿岩的纯度,减少矿岩的混杂性。目前,伴随无底柱分段崩落技术的推广和运用,不仅极大地减少岩石混入,降低贫化,还提高了有关企业的经济利益。
2.2.2自然崩落法
自然崩落法与无底柱崩落采矿法技术不同。自然崩落法已在我国地下矿山采矿中得到了广泛的运用。自然崩落法的应用原理主要是:破坏地下矿山的矿块内的应力平衡,导致矿块大面积拉低,从而会造成应力集中或应力分布不均匀,最后起到矿山开采的作用。自然崩落法的优点是运作成本降低,开采速度快、采矿产量大等。这种方法主要适合于一些矿体厚大、矿化均匀且易于自然崩落的低品位的矿床。
2.3充填采矿法
运用充填采矿法的两大要素是机械设备的大型化以及机械化。在我国曾一次运用过水泥碎石胶结充填、干式胶结充填、分级胶结充填、尾矿胶结充填等充填技术和工艺。目前,我国又研究出了更为先进的充填开采工艺,如:粗粒级水砂充填新工艺、高水全尾砂速凝固化胶结充填新工艺、膏体泵送充填工艺、高浓度全尾砂自流输送及泵压输送充填新工艺等,这些工艺在世界都具有领先地位。在充填技术方面,最具有领先地位的就是胶结性充填,从开始运用的尾砂胶结充填工艺发展到了高浓度胶结物充填技术以及目前比较流行的不收缩、不脱水的沙胶充填技术。同时,矿石的回采工艺以及阶段全高开采工艺也得到了很大的进步,从开始的分层开采、分段开采,已经发展大了如今的了大孔落矿开采,改良采场的布置参数,通过对充填系统实行自动化控制来对采区进行机械化充填开采。特别是最新研究的泵送胶结膏体充填工艺,不仅开采的工作效率得到了大幅度的提升,同时充填开采工艺也实现了高效开采。
2.4地下无废开采法
地下无废开采法在推出不久就得到了各大矿山的广泛的应用。地下无废开采技术可以充分的运用矿产资源,从而为企业赢得最高的经济效益,并能有效的防止对自然环境造成破坏和污染,这正是目前我国矿山产业的发展方向,同时这也成为是我国矿山开采首选的技术方法。地下无废开采法主要包含:全尾矿充填技术以及高浓度尾矿料的制备与输送等,这些技术目前已经在美国、德国、俄罗斯等发达国家已经得到了广泛的推广和应用。
3地下矿山开采的趋势
3.1矿山设备的机械化、自动化、高效化
随着科学技术的不断进步以及能源需求的不断增加,矿山开采技术也在进行不断的进步和发展。目前来看,矿山设备的机械化、自动化、高效化、智能化将是未来矿山开采技术发展的大趋势。当前对于井巷钻进机械、大孔穿爆设备、连续采矿、振动出矿及与之相配的辅助机械、中深孔全液压凿岩机具以及铲运机为主体的装运设备等的研究也在积极进行着。
3.2矿山开采深井化
随着矿山开采力度的不断增加,矿山开采的深度也在逐渐增加。通常深度超过千米的矿井称为深井矿,在这些深井矿中进行矿石开采,难度较大,经常会出现技术难题。随着开采深度的增加,岩层温度与岩层地压也在不断的升高和增加,矿山的支护与排水也遇到了较大的困难,这些现象和难题都要求我们要不断改进地下矿山开采设备与开采工艺。
3.3矿山的环境治理
矿山开采技术的高速发展,也给我们带来了很多环境方面的问题。矿山开采带来的废水、粉尘、矸石等都会对自然环境造成很大的危害,所以在矿山进行开采后一定要进行绿化处理,如:针对废石山、尾矿要进行覆盖,在覆盖层上面再种植绿色植物。在外来发展中要争取做到无废物矿山和无矸石矿山,并对一些品位差、治理成本过高的矿山进行标准管理。
3.4地下残留矿工艺
地下矿山开采中,采矿效率和采矿质量是提升采矿工艺的两大要素。随着采矿行业的不断发展,无序开采的现象在不断的增加,不仅占用了国家资源也造成了很大程度的资源浪费。所以在以后的发展中,将着重研究地下残留矿体工艺,来提高矿产开采效率,充分回收有限的矿产资源对日后的矿山开采行业具有重要的意义。
4结束语
随着科学技术水平和国民经济水平的不断提升,人们对能源需求在不断的增加,同时也使得矿山开采行不断的发展和壮大,其中地下矿山开采技术得到了飞速发展。矿山开采技术的提升主要是为了提升矿山开采效率、矿山开采的质量以及提升矿山开采的生产能力。本文主要介绍了近几年来的矿山开采技术的现状,并且对未来矿山开采的趋势进行了一系列的探讨,希望本文的研究可以为矿山开采行业的发展提供一定的帮助。
参考文献:
[1]李红零,吴仲雄.我国金属矿开采技术发展趋势[J]有色金属(矿山部分),2009(01).
[2]刘同有.国际采矿技术发展的趋势[J].中国矿山工程,2005,34(1)
[3]]刘春渡,孙光华.李富平l我国地下矿山采矿技术发展及趋势[J].河北理工大
【关键词】GPS技术;矿山开采沉陷区;数据测量;监测网
随着经济的快速发展,GPS技术日益成熟,其应用范围越来越广泛,特别是在大地测量、工程测量、地壳形变测量等多个领域内,GPS技术起着至关重要的地位。近些年来,矿山在开采的过程中,其采空区沉陷现象较为普遍,影响矿山开采的正常进行,鉴于此状,各个企业开始着手于这一方便的研究,目前已经形成一定的检测方法。通过建立GPS监测网,可以有效检测煤矿开采所引起的地表沉陷及建筑物的破坏情况,从而得出采空区表面的移动规律,有针对性的进行“三下”的采煤工作,同时,该技术通过监测点的数据监测和分析,可以有效的规避沉陷造成的损失,有力保障了矿山安全生产顺利进行。
一、对矿山开采区进行检测的主要数据
矿山的开采是一个长期的过程,在这个过程中,采空区的面积会越来越大,井下的岩体的移动和破坏会越来越严重,长时间的积累对地表产生塌陷的现象,使得原来的地表标高沉降,形成的沉陷区域改变了原来的地表形态。我们在进行地表形态的计量时,一般多采用下沉、水平移动、倾斜、曲率、水平变形四个指标。这里的下沉说的是地表在垂直方向的下降,其下降量就是要检测的数据,下降量指未产生沉陷之前的量和沉陷后两者之间的差值,通常我们会用w表示。换句话就是两次测量间在垂直方向上的数据差。水平位移是指地表在下沉的过程中,会产生水平上的移动,我们在测量时通过某一监测点的校对。在测量时取其水平上的不同位置,然后通过两次的测量取得的数据差,我们通常用u表示。倾斜主要说的是地表塌陷中产生的坡度,指的是检测相邻点在垂直方向的下沉差和其水平方向的移动距离的比值。曲率指的是地表的检测相邻线段的倾斜差与两线段中点的水平距离的比值,我们通常用来表示观测现断面上的弯曲程度。水平变形用来说明检测两点之间的水平移动差与两点的水平距离的比值,我们一般用ε表示。
此外,我们在进行采空区的地表形态变化的检测时,主要还用坐标、高程、距离和裂缝量来进行表示地表形态的变化。通过大量的测量工作,主要进行下列数据的计算:测点的下沉w和下沉速度v;测点的水平移动u和点间的水平变形测点在垂直面内的移动向量W;测点在平面上的移动向量U,空间的移动向量Uw和坐标方位角α;这上述数据的计算过程中,通过绘图软件,利用这些数据形成下列较为常用的地形图:观测区域地形图;观测线地质断面图;观测线垂直下沉曲线图;观测点水平移动与水平变形曲线图;观测点在垂直面内的移动向量图。
二、矿山开采沉陷的监测
1、建立有效的GPS监测网
用传统的方法对矿山开采的沉陷区进行数据检测,其程序复杂,数据的有效性、科学性存在误差,不能很好的满足矿山开采沉陷预测的工作需要。GPS矿山监测网的建立大大改善了这一现状。GPS监测网的建立,可以及时有效的监测地表、道路、建筑物及构建物等出现的位置变化,采用工程测量的仪器进行实际的数据测量,从大量的数据中进行矿山采空区沉陷的预测工作,大大提高了矿山采空区陷预测的准确性。
2、GPS监测网的监测工作
我们进行实地的数据监测,首要任务就是确立一个基准点,该基准点将作为今后进行数据测量的参考点,在具体的选择过程中,基准点一般设在开采沉陷区的外边,这样可以保证基准点的恒久性,就是这样的三四个基准点都成了监测网。接着确立相应的监测点,监测点的坐标要作为今后进行数据测量的基准,其设立也要位于采空沉陷区的外面,此外,监测点最好位于观察线的两边,只有严格按照相关的规定进行监测点的确立,才能保证监测的精准性,下一步进行GPS布网方案的确立,我们可以在已有的控制网和地形图资料中,进行分析,然后进行实地斟查,结合矿山的实际情况设计布网方案。最后依据已设计的方案在图上设计出一个图形结构较强的网,采用静态作业模式进行监测网的监测。这里需要注意的是,进行测量前要进行监测网的复测,确保每个基准点的可靠性,发现有变动的,要进行重新测量,确立监测点坐标,同时要进行参考数据的更新,采用最新的观测坐标进行计算各观测点的坐标和移动变形值。
在做好前期的准备工作后,进行实际的观测点测量,按照相应的测量要求进行沉陷区域的观测点测量,这需要测定一个观测线交点或某一个控制点的平面坐标和高程。做好观测站与地面控制网连测后,可以进行最初的全面测量。为了测量数据的正确性,在沉陷区域内也设有观测点,该点主要测量地表沉陷的移动变形值,这样的观测点设立较为容易,不用考虑点位通视,这样观测线就可穿过障碍物进行数据采集,大大提高了监测的可靠性和精度。
通过两次的数据测量,可以得出各点移动变形值和计算各种岩移参数的基础数据,在数据测量的方法上,可采用双基准快速静态的测量,分为采动前和采动稳定后测量,采动过程的测量一般可以采用间断式观测模式进行数据检测,具体的监测时间可以依据卫星状况而定,将测得的数据经过基线软件处理,得出一个三维图标,该图标以监测点为固定点,这样很容易得出各点的坐标,这时可以和采动前的数据进行联合,通过相应的系统误差模拟和改正,消除不同时间内观测的系统误差,从而更有效的计算出各点的移动位移情况。
3、GPS监测网所得数据的综合处理
GPS数据处理的流程一般为数据采集、数据传输、预处理、基线解算、GPS网平差五个步骤,其中数据预处理是进行原始数据的粗加工,将原始数据标准化。这里最为复杂的是基线解算,该过程主要是对观测值残差的分析和基线长度的解算与精度分析,最后对基线向量环闭合进行计算和检核。GPS网平差主要借助于软件进行,可分为六个步骤:提取基线向量、构建GPS基线向量网、三维无约束平差、约束平差、联合平差、质量分析与控制。软件对数据处理分为两方面:一是处理GPS原始数据得出同步观测网的基线解,二是对同步网进行整体平差和分析,得出GPS的整体解。
4、开采沉陷区的预测分析
对GPS移动观测线上的点,可依据各期的观测数据计算下沉量,然后按照开采沉陷定量评估指标参数解算相应的量,从而绘制出下沉—时间关系图。这时在进行相邻点下沉量计算地表倾斜、曲率和水平变形就容易很多。在进行采空区沉陷和变形预测时,可在监测网上设立专门的监测工作点,实时监测下沉量和变形参数,可以及时有效的反映出是否达到沉陷与变形临界点,及时做出沉陷和变形的预测报告。
[关键词]矿山开采 监测 测绘技术 方法
[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-3-262-1
经济的发展对资源的要求提高,而科技进步则为这种要求的实现提供了支持。测绘技术就是在矿藏资源需求加大的背景下推广开来,为矿山开采的安全和科学提供了良好的技术保障。在经济收益的引诱下,破坏性开采和非法开采的行为屡见不鲜,矿山开采的事故也频频见诸报端,两相对比,更加凸显出测绘技术在矿山开采中的重要性。
1矿山开采监测概述
1.1基本内涵
所谓矿山开采监测,就是指一种方法和手段,专门针对矿产资源的开采、因矿产开采引起的地质环境问题和矿山的开采安全性三个方面进行监测,以便为政府的矿山管理工作提供辅助,对矿山开采的各种安全和环境问题进行有效预警。
1.2基本内容
矿山开采监测涉及面较广,因此包含的内容也较为丰富,概括而言,主要有以下几个方面。
1.2.1地质环境
矿山的开采对地质环境的影响显而易见,也是难以回避的。地下开采会导致地下出现大规模的采空区,对岩层和地下水系统造成破坏,进而产生岩体裂变、地面塌陷以及海水入侵等多种地质灾害。另一反面,露天的开采也有破坏性,缓坡和塌方就是最为常见的重力地质灾害,不仅破坏了自然地质的原貌,更是导致自然的生态功能趋于退化。因此,对于地质环境的检测主要集中在矿山开采可能引发的地质灾害的实时监测,及其对生态环境的影响检测两个方面。前者主要关注泥石流、滑坡和地表塌陷等问题,后者则将焦点放在土地沙化和水土流失上,共同保障矿山开采的生态性。
1.2.2开采安全
经济的发展既是矿山开采业大发展的强大动力,也是各种开采事故的重要诱因。因为我国的矿山开采业在技术上较为落后,又缺少相对有序的管理,一直就存在非法采矿屡禁不止,同时采矿隐患颇多、环境恶化。这些都对我国矿山的安全生产极为不利。综上所述析,在矿山的安全监测上,应该采取系统化全方位的监测方法。目前,主要的监测集中在顶板安全的监测、井下围岩变形情况的监测、铁路下开采的监测以及尾矿坝的监测等等。
2矿山开采监测中的测绘技术应用
对于矿山开采的监测主要集中在地质环境和开采的安全性上,本文围绕两个核心方面的测绘技术加以分析。
2.1监测地质环境
2.1.1滑坡的监测技术
滑坡是矿山开采中最为常见的灾害性事故,当前对于缓坡的监测主要有大地测量法、GPS测量法和近景摄影测量法三种。首先第一种大地测量法是最为核心的手段,大地测量网的选择既要考虑现实的地质因素,有需要结合滑坡的规模、范围以及通视条件等进行综合的考量,基本的大地测量网有放射型、方格型、十字型和任意形。在监测的周期上,通常有正常监测和特殊监测两种,前者是15天或者一个月,而后者则主要集中在灾害频发或偶发的时期,例如汛期和雨季,以及地层变形加剧的时期。
2.1.2水土流失的监测技术
本项监测的对象是土壤的侵蚀情况和水土的保持状况。首先,在土壤的侵蚀监测中,主要的监测可能集中在土壤及其母质被侵蚀、搬运和沉积的过程,以及土壤被侵蚀的现状。其次,水土保持的监测中,水土流失智力的质量和效益则是主要的监测内容。具体到监测方法,遥感监测、调查监测和地面监测都是常见的方法。
2.1.3矿区环境的监测技术
矿区环境的监测因各个矿山的地质环境不同而各异,大体上包括矿山可能遭受某种地质灾害的可能性和危险性、矿业活动对本地地质环境可能的消极影响以及某种矿山建设行为或者生产活动是否适宜等等。从检测的对象来分,本项监测涉及矿山建设和生产活动对土地资源、地下水资源、本区地质地貌等方面,内容较为细致和复杂,难度也较大。。
2.2监测矿山安全
2.2.1地表移动的监测技术
对地表移动情况加以监测,必须首先选择和设置观测站,保障所获资料和信息的可靠与有效。在观测站地点的选择上,主要考虑观测目的、整体采掘计划,保证观测站的稳定性。观测站的分类,以时间为标准,可以分为初期的观测站和后期的观测站两种。前者的选择条件:地势平坦,没有地质构造的破坏,矿体的厚度变化较小;后者则应设置在较为复杂的地点,同时需要考虑的因素也更多。。
2.2.2对矿压的监测技术
实现矿压监测,主要目的是了解工作面的前方的支撑压力分布情况和影响范围,获悉工作面后放的压力的变化趋势。此外,了解在距离工作面多远距离,矿区压力才能稳定也是重要目的。当然,矿压的影响甚为广泛,监测的任务也就远不止于此。具体到矿压的监测技术,最为常见的有活柱下缩量、支柱荷载、支架外载以及顶板下沉等,能够保证矿区压力的稳定和安全。
2.2.3对地面建筑破坏性的监测技术
在矿山开采中,遇到无法移动建筑物,就必须考虑对建筑物可能的破坏性,监测自然不可避免。在此类监测中,观测点的设置有建筑物观测点和地表观测点两大类。实际监测中,有需要根据建筑物本身的情况,分析其构造和特性,从内部结构到地下管道和内部设备全方位加以观测。观测的进度分为距离测量和高程测量两种。。
3结束语
尽管我国的矿业在过去十多年取得了长足进步,发生了重大变革,又迎来了良好的发展机遇期,但是因为技术和设备落后,更重要的是检测观念不足,我国的矿山开采监测的测量技术并不能完全满足矿山开采的实际需要。在矿山的开采中,核心问题就是安全,现代化的测绘技术就是保障矿区建设和生产安全的一大法宝,必须加以重视,并有意识地强化和发展测绘技术,适应建设资源节约型、环境友好型社会的现实需要。
参考文献
[1]陈雅丽.浅论矿山开采监测实践中的测绘技术[J].科技化生活.2011(09).
关键词:采矿;技术;工艺
中图分类号:TD8文献标识码: A
引言
近年来地下矿山开采规模的不断扩大、开采深度的不断增加,会带来一系列的技术难题。随着有利于露天开采的资源不断消失,加之严重的生态环境问题与市场问题,地下连续开采技术工艺是解决这些难题的有效途径之一。它可以改善井下工人的作业环境和工作条件;可以实现矿山机械化连续作业,提高采场的综合生产能力;可以缩短采场的回采周期,有利于深部低压的控制和管理;可以实现大规模、高强度的集中强化开采,降低矿石的开采成本,提高开采的经济效益等等。地下开采的优点不仅表现在具有较高的质量,而且还可以使矿山占用的面积成倍的减少。
1.常见金属矿山地下开采采矿方法
采矿方法指的是如何通过安全、经济的手段把位于矿块、矿柱以及矿房内的矿石开采出来的方法,主要包括对矿块进行的采准切割、矿石的回采以及对采空区的处理等多个方面的工作。
依照在对矿石进行回采过程中对采场进行管理的方法的差异,金属与非金属矿山的地下开采方法基本有以下几种类型。
1.1空场采矿法。这种采矿方法的主要特点就是在进行回采的过程当中,对采空区采用暂时留存或者是永久留存的矿柱进行技术性的支撑加固,采空区始终处于一种空着的状态。根据矿壁与矿块表现出来的实际结构差异以及进行回采作业的工作特点,该采矿法又能够划分成全面采矿方法、阶段性矿房采矿方法以及房柱采矿方法。
1.2崩落采矿法。这种采矿方法是通过崩落围岩的办法来使地压管理得到实现的采矿方法,也就是在崩落矿石的过程中,通过强制或者是自然的方式把围岩崩落以用来填充采空区域,通过这种方法来实现对地压的管理与控制。该采矿方法的特点就是在矿石陆续采出之后,通过有计划、有步骤的方式利用崩落的矿体中存在的上下盘岩石以及覆盖岩层来对采空区进行合理的填充,通过这种方法及时地实现对采空区地压的控制,妥善地处理好采空区,通常情况下是在矿体围岩处于一种不稳定的状态、地表情况可以承受陷落的情况下采用该种采矿方法。具体的方法包括单层、分层、分段以及阶段性崩落法。
1.3留矿采矿法。这种采矿方法是把采下的很大一部分矿石暂时留存在矿房中,采矿工人以矿石堆为作业地点进行工作,主要的开采对象是矿石及其围岩都比较稳定的中厚与急倾斜薄矿体。该采矿方法的特点就是在进行回采的过程当中,在采空区的位置暂时放置一些开采出来的矿石,借助这些矿石配合采空区的矿柱对采空区形成支撑作用,通常是在矿石条件比较稳定,不容易出现氧化、自燃以及粘连现象,且矿体的围岩情况比较稳定的情况下采用。
1.4充填采矿法。这种采矿方法是在回采工作面逐步进行推进的过程中,通过填充料对矿体采空区域进行填充的一种采矿方法。它的主要特点是进行回采的过程中,矿体采空区域依靠其内部填充的充填材料、支柱以及两者配合而出现的人工支撑体对采空区进行支撑。这种采矿方法通常应用于开发具有较高价值矿石、具有较高回收率要求的矿石、能够较方便的获取充填料、地表不能够出现陷落情况以及地质情况较为复杂特殊的矿体。
从具体的统计数据来看,目前铁矿山地下开采主要仍把崩落采矿法作为主要的采矿方法,有色金属与黄金矿体的地下开采则以充填采矿法以及空场采矿法作为主要方法。
2.金属矿地下连续开采工艺
金属矿连续开采工艺根据矿岩情况或开采方式不同,分为三种工艺流程。
2.1在对大块矿岩开采时,为提高开采的效率,连续进行落矿、出矿、运输等工艺的回采施工。回采时采用前进式推进顺序,施工过程中不留矿柱。采用这种连续开采的工艺可提高开采效率,经济适用,方便矿块的控制管理和采矿设备调配,将来发展潜力很大。
2.2在对地下矿石进行后处理时,采用专门的运输机连续进行矿石的出矿、转运、提升等工艺的施工。使地下矿石开采、运送达到一体化。采用这种工艺可以加快开采速度,近几年来,该工艺应用较广。
3.金属矿山地下连续开采的问题及处理措施
我国自90年代以后,随着科学技术的不断发展,在地下连续开采技术研究方面取得了重大的突破,多项地下连续开采技术已经应用在矿山中。同世界先进国家相比,仍有一定的差距。目前矿山开采中还存在某些问题急需解决。有的矿山在采矿时,将采矿分为矿石和矿柱两个步骤,将收矿柱放在开采矿石后面。这种采矿方法存在如下不足之处:矿柱质量难以保证,所留矿柱截面形态各异,抗压强度低,易产生破坏。矿柱回收结果不理想,能正常回收的矿柱较少,不但浪费了资源,而且降低了采矿效率,延长了采矿作业时间,对地下采矿的经济效益产生很大影响。并且由于采矿步骤多,在管理上也产生许多困难。
为了解决上述问题,有关专家不懈的努力,研究出地下连续开采无矿柱法。这种地下连续采矿施工方法如下:将步骤划分成矿段,不留矿柱,回采单元用矿段表示,采用将切割槽割在矿段中部,并把振动机布置在结构底部出矿的方法。矿石由振动车搬运,连续进行出矿、运矿的作业。崩矿过程中及时进行回填,平行进行采切、回采、充填的作业,使采矿工作连续不间断的施工。地下连续无矿柱采矿的实施,表明我国地下金属矿开采技术进入一个新的层次。使矿柱回收困难的问题得到很好的解决,加快了采矿的时间,避免了国家资源的浪费,提高了地下采矿的经济效益。
4.地下连续采矿技术的应用
新疆某铁矿年产矿石能力20万吨。矿区属丘陵地带,气候干燥,夏季雨水较多,年平均降雨量1732.6毫米,冬季气温较低区域内未有大的河流,矿区地震烈度为6度。经勘察矿区深层土质为岩石,浅层为砂砾层。矿床为缓倾斜矿床,矿体为脉状矿体。地下开采的日产量为3000吨。采用地下连续开采方案,用胶带运输机连续运输,地下开采按由上往下的顺序开采。 将整个矿块划分为一个回采单元,矿块厚度即采场宽,相互采场之间不留矿柱,依次连续的进行采切、回采、充填三大工序,回采不允许在同一分层上进行,要分层进行,不同时进行相邻采场的采切。为避免开采时破坏四周土的应力,出现应力集中现象,影响围岩稳定,产生地面塌陷,设计对采空区采用非胶结充填方式处理,可以消除塌陷的危险。这种充填方式工程量较大,生产效率低,回采操作不便。后经专家研究决定,采用连续帷幕随时充填技术。该充填工艺施工时不留矿柱,开采各工序连接紧密,连续性好,而且作为支护的可压缩金属支座支护能力好。确保了采矿的安全,为出矿、转运和充填提供了方便。能对采空区进行及时迅速的回填。此采矿技术开采时采用将整体矿脉一体推进方式。主要的采切工程有:底盘转运巷道、切割巷、出矿漏斗及切割天井。地下连续采矿技术将回填空区用矿岩分离出的废石回填,采用了先进的矿浆输送方式。将深孔连续采矿技术、矿岩分离技术、矿浆输送技术等工艺与技术综合起来应用,实现了回采的高效率,经验证经济效益和社会效益良好。
综上所述,随着社会的发展,我国的采矿技术也不断进步。其中金属矿地下连续开采的技术已经接近世界先进水平,基本实现了金属矿地下连续开采的连续化和机械化。如何使我国的金属矿地下连续开采技术取得更大的进步,研究出更先进的金属矿地下连续开采技术,仍是广大矿业技术人员今后的努力目标。
参考文献
[1]徐东升,戴兴国,廖国燕.金属矿地下连续开采技术探讨.中国矿山工程[J].2007(04)
[关键字]数据挖掘 矿山勘探开采 数据库
[中图分类号] TD8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-165-1
矿山勘探开采在多年的作业中积存下来了大量的数据,怎样运用这些数据,成为技术难题。然而,数据挖掘技术解决了这一难题。数据挖掘技术能够对这些积存的数据进行深层次的挖掘,从这些数据中提取有关于矿山勘探的信息,作为以后勘探开采的依据。
1对数据挖掘的简单介绍
何为数据挖掘,数据挖掘是数据的管理技术,它以固定的数据库为基础,从数据库中进行信息的提取。数据挖掘可以从这些复杂的、无序的数据中找到隐藏着的,但对企业有用的潜在的信息。不过数据挖掘所提取的这些信息是以固定的模式、规律、概念、规则等形式表现出来的。这些信息可以预测发展的趋势,对企业非常重要。
数据挖掘是一个多步骤的处理过程,它的工作原理包括七部:(1)明确目标。在繁多复杂的领域中,确定一个领域,查看其应有的知识与目标。(2)范围的界定。在众多的数据集中选择一个或多个作为目标,聚焦检测这个目标[1]。(3)预处理数据。预处理就是简单的计算时间的顺序和数据的变化流程,摒弃没有联系的数据,隔离那些空白数据。(4)数据转换。在维变换方法的指导下,及时迅速的找到需要的数据,把要用到的变量精确。(5)利用数据挖掘的计算模式。在汇总、分类、回归、聚类等数据挖掘的模式中,选择需要的计算,搜索目标模式。(6)解释成果,用原理表现出来。去除与要找的模式没有关联的,剩余所需解释的模式,利用处理系统,分析解释,然后明理成文。(7)寻找需求的信息。把挖掘出来的粗糙的信息分析证明它们的用途。也就是去伪存真的过程。
数据挖掘技术的功能有两类:(1)描述。对选定的数据进行微量的刻画,获取有用的资料。(2)预测。把刻画的信息根据历史的资料和经验进行推测。数据挖掘技术有着广泛的应用和推广范围,在我们日常生活的周围都可一看到,如气象的预报,在经济方面,对于风险的分析,成本的控制等。数据挖掘技术的核心已经发展了数十年,把它用在矿山勘探开采上会取得不错的成绩。
2数据挖掘技术的应用,提高矿山勘探的开采
在地质勘探的数据库中,有着众多的资料和数据,而系统的核心部分是数据库,数据库由大量的相互联系的专业数据库组成。数据库的设计结构应该严格按照设计的基本原理和矿山勘探开采的相关标准。
2.1数据库中关于井的一些相关数据
(1)录井数据。录井数据主要由岩屑录井、岩心录井、井壁取心等基础信息所组成。(2)地层数据。地层的基础信息组成地层数据。常见的地层数据有:岩性的、有关年代历史的、化学生物的等。(3)流体分析。数据分析在矿山勘探的水流的相关分析。有关水测量的详细记录[2]。(4)岩性数据。岩石物理的构造(位置分布和矿物成分)是该数据的主要内容。(5)钻井、测井数据。主要包括钻井、测井的一些基本的相关数据。
2.2矿山勘探数据库有关地震的一些数据类型
(1)二维地震的数据。由叠前叠后的地震道,二维导航,原始地震的数据信息。
(2)三维地震数据。与二维的地震数据一样,只不过包括的是三维的信息。
2.3数据技术在勘探中的数据加载类型
(1)井数据类型。主要是大块数据与非大块数据组成。像资源库中的曲线测井等属于大块井数据。而典型的非大块井数据包括生产信息和探井信息。
(2)地震数据。要对不同阶段的信息处理,包括叠前和叠后。采集、处理和解释所处阶段不同相应的数据格式也会有所差异。
2.4相关的实物资源的数据
主要包括资源开发过程中涉及到的种种索引和各个类别的信息。矿山勘探开采中的数据数量多而复杂,关乎到勘探的各个环节,每个细节的数据都极为丰富,因而,对这些矿山数据的技术分析要求程度非常高,同时还需要具备严密的精度,保证挖掘出来的数据准确的反应矿山勘探开采的真实信息[3]。矿山勘探开采所关联的数据繁多而琐碎,地貌的性质及矿山的地物在矿山系统中的运作都是可变的。不是固定的,所以在数据挖掘中增加了难度。
在对矿山勘探开采的某个具体的系统分析时,往往很大程度会受到实际环境和需要的影响,所以,在结构和系统的模块的构架的结果会出项很大的不同。不过,从理论上来讲,数据挖掘技术的功能有着一定的共性。首先,要对基础的数据进行简单的预处理,这些数据必须来源于数据库或者专门的知识库。其次,经过预处理的数据,会被数据挖掘引擎再进行加工处理,从而达到数据处理的标准。最后,从中筛选信息。
矿山勘探开采的系统的数据库,是进行数据分析的主要资料。其内容关乎到作业过程中的历史数据。一般而言,矿山勘探开采中的业务数据库,是数据挖掘技术挖掘的主要对象。业务库中的相关资料经过抽取,在进行加工,筛选。都会将其存放到数据仓库中,同时,还要对这些数据的质量和时效进行维护与管理[4]。在维护和管理中,就会出现意想不到的问题,因此要特别注意这个过程的存储。
在矿山勘探开采业,其知识库里往往存储了一些相关的业务经验,主要和以前的开采及出现的重大问题有关联。这些经验可以和数据挖掘技术挖掘出来的信息,作对比,从而筛选出有用的信息,过滤出知识模型计算出来的结果。另外数据库中还应该存放着数据挖掘技术分析提取的知识和信息,这样可以供下次类似事件的分析和处理。这些资料可以单独存放于模型库中,模型库可以对各种实施方法的汇总及模型实现程序的保存。可以实现数据的挖掘和后处理。对矿山勘探开采的发展有很大的经验提供。
3结束语
目前,矿山勘探开采已经形成了集勘探、数据库、管理和数据分析技术于一体的综合性质的行业体系。这和数据挖掘技术的运用是分不开的。数据挖掘技术在矿山勘探开采中的运用,极大的提高了勘探开采的速度和质量。其中,得益于矿山勘探开采的数据的真实可靠。有了数据挖掘技术,矿山勘探开采将会更快更好的发展下去。
参考文献
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[2]欧凤霞,王宗殿.基于关联规则的数据挖掘技术在中医诊断中的应用[J].河南工程学院学报(自然科学版).2011(02):78-79.
关键词:金矿矿山;安全;管理问题;防护措施
1强化金矿矿山采矿安全管理工作的必要性
目前,我国关于金矿矿山安全开采工作的法律体系不健全,缺乏有效的监督管理机制,很多采矿企业没有认识到安全管理的重要性,安全投入的力度不足,强化金矿矿山安全开采管理工作是非常有必要。
2金矿矿山采矿安全管理问题的原因分析
金矿矿山开采过程存在很多安全问题,不仅影响采矿员工的生命安全,更威胁到企业的经济效益和发展。为了不影响金矿矿山正常开采,现分析导致其发生安全问题的原因。
2.1企业没有正确认识矿山开采安全的重要性
在矿山开采过程员工的安全必须放在第一位,但是企业没有认识到矿山开采的重要性,在工程实际开采过程没有严格遵守规章制度;有的甚至为追求经济效益最大化,擅自更改安全措施,导致安全事故的发生,无法保证矿山开采员工的生命安全。
2.2安全管理工作不到位,局限在制度层面
虽然,我国已经颁布了一些与金矿矿山开采的安全管理有关的法律法规,明确指出矿山开采必须遵守的条例,如《矿山安全法》等,但是在具体的矿山开采过程没有按照规律规定的去做,于是法律制度没有真正发挥作用,导致出现许多安全事故。
2.3安全责任没有真正落实
矿山开采过程出现的员工生命安全问题与员工自身的安全意识不强有关,但与矿山开采过程缺乏明确的安全责任制以及有效的安全监管有关。矿山开采人员的安全意识不强,操作不规范造成安全问题的发生;或者有的矿山开采企业安全责任标准不明确,安全监管人员的工作不到位,没有及时发现并处理这些不规范操作或不满足规定的安全措施,增加了矿山开采过程安全隐患发生的概率。
2.4矿山开采员工的综合能力低
矿山开采是一项专业性极强的工作,对开采员工的要求比较高,但通过调查可知,目前我国矿山开采所用的员工专业技术、心理素质都比较低,且缺乏严重的安全防范意识。造成这一现状的原因有两方面,其一,从事金矿矿山开采工作的员工大多数教育水平低,有的甚至只有小学水平,他们较低的文化水平不能满足现代化机械施工的需要。其二,金矿矿山开采工作的特点是劳动强度大、工作时间长、开采效率低、开采条件恶劣、工作危险系数高等,但矿山开采工作的工资却很低,使得很多人不愿长时间从事这一工作,进而造成矿山开采企业的员工离职率很高、流动性很大。
2.5矿山开采的技术和设备比较落后
我国金矿矿山开采的设备和技术也比其他国家落后很多,大多数企业所用开采技术和程序都存在严重的缺陷,开采的设备使用时间比较久,经常出现磨损、毁坏等现象。究其原因是因为矿山开采企业的规模和经济实力比较小,开采的效率很低,造成金矿矿山开采过程存在安全隐患。
2.6矿山开采过程复杂
金矿矿山开采过程会遇到一些自然灾害,如山体滑坡,导致矿山开采出现安全事故;不同地区的地理条件不同,对应矿山开采的施工环境也不同,使得在实际开采的过程中遇到的具体问题也各不相同,这些复杂的环境问题增加了矿山开采过程的难度和开采的意外发生。矿山开采过程相对比较混乱、复杂,施工时大多数只关心中心的要求,忽略一些细节,同样导致矿山开采事故的发生。
3金矿矿山采矿安全防护措施
金矿矿山是我国非常宝贵的资源,其开采权归国家所有。在具体的开采过程存在各种各样的问题,尤其是安全问题更加严重,是当下迫切需要解决的问题之一。国家的有关部门及矿山开采企业要高度重视金矿矿山安全开采问题,提出有针对性的安全防护措施,进而有效解决这些安全问题。
3.1完善矿山开采安全法规,建立相应的奖惩制度
虽然我国已有许多关于金矿矿山开采的法律或制度,但实际开采过程没有企业真正遵守、执行,通过研究、分析可知,这些法规比较空泛、笼统、不清晰,可操作性太差,真正实施起来太难。所以,要逐步完善金矿矿山开采的法规,并进一步细化,必要时要进行解释说明,便于安全法规的实施。同时建立适当的奖惩制度,从制度方面引起人们对安全管理的重视。
3.2建立明确的安全责任制
建立金矿矿山采矿安全责任制是确保其能够安全开采的关键,在具体的开采过程中企业要将安全责任明确到每个部门和每个矿山开采员工,以便发生安全问题时可以第一时间找到责任人,进而减少由于开采员工自身操作造成的安全事故的发生。加强矿山安全开采的监管工作,便于及时发现安全问题并有效处理,同时监管人员也要明确其职责及责任,如果发生安全问题也要追究监管人员的责任,这样同样起到预防发生安全事故的作用。
3.3加强矿山安全开采技术的培训和管理
金矿矿山开采工作有一定的专业性,比较复杂,其开采员工要具体一定的专业知识和学习能力。但是目前矿山开采的员工整体文化水平和素质都比较低,因此,必要加强对他们进行安全开采技术的培训,从而降低矿山开采的安全事故发生概率。如从矿山开采技术和规范操作方面提高他们专业实践能力,或者通过严重事故的典型案例分享、教育丰富他们的经验。
3.4采用先进的开采技术和设备,加大资金投入
随着科技的快速发展,金矿矿山的开采技术也不断地在改进和完善。在具体的矿山开采过程要引进先进的技术及更换新开采设备,尤其是国外比较成熟的开采技术。虽然这会增加矿山开采的成本,但会提高矿山开采的效率以及安全性。矿山开采的企业要增加资金的投入,一方面可以用于提高开采员工的薪资待遇,降低员工的流失率,另一方面使技术引进和设备更换有了资金的保障。从长远角度看,加大资金投入并不会减少矿山开采企业的经济效益,反而会促进其发展。
4结语
综上所述,金矿矿山的开采工作十分重要,是获取矿产资源的重要途径。金矿矿山的安全开采问题影响到开采的效率和开采员工的安全以及企业的经济效益。因此,我们要认识到安全开采的重要性及必要性,加强对其安全管理问题的分析并努力解决。
摘要:
[关键词]采矿工程;环境保护;绿色开采
中图分类号:TD82 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)08-0005-01
引言
随着社会经济的不断发展,矿业也随之得到了较好的发展,在21世纪科学技术的推动下,矿山开采技术也获得了改进和完善,但土地、植被资源的破坏、水资源的污染、大气环境的污染等问题的出现,在环境保护越来越重视的今天,绿色采矿这一名词的提出就有着深远和重大的意义,分析矿山开采对环境的破坏原因,加强对绿色采矿技术的研究、推广使用,有效解决矿山开采中的环境问题,是国家、矿山企业及一个采矿工作者要慎重面对的问题,也是当今甚至未来一直要面临的工作任务。
1 传统采矿工程对环境的影响
1.1 采矿工程对水资源的破坏
矿床开采过程对地下水层的径流造成了破坏,大量地下水被排出地表,造成了矿区地下水水位下降,低下水文地质被破坏,形成地下水沉降下移。同时在地表开采的过程产生的地表变形使低下水体受到影响,严重情况下使河流断流、池塘、泉水干涸,居民的日常生活和农业种植因为缺水导致无法正常生活和开展农业作业。由于采矿工程对地下水以及地表水的破坏,以及对地表植被、土层的破坏,土地沙漠化现象日趋严重。
1.2 采矿工程对土地资源的破坏
矿床开采导致的地表破坏、水土流失、森林植被破坏、固体废弃物污染导致的土地资源破坏现象十分严重。由于我国矿床开采技术对土地疏于保护,导致地面沉陷和地表塌陷现象十分严重。
2 采矿工程中的绿色开采技术初探
2.1 采矿工程中的露天开采技术
2.1.1 分台阶开采技术。露天开采时,通常是把矿体划分成一定厚度的水平分层,自上而下逐层开采,并保持一定的超前关系,在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状,每个阶梯就是一个台阶或称为阶段,这种开采方式叫做台阶式开采。台阶是露天采矿场的基本构成要素之一,是进行独立剥离和采矿作业的单元体。
2.1.2 分层开采技术分层式开采是将开采设计的每个台阶都作为独立分层和独立的体系,每个分层中都包括很多平面尺寸相同但高度可以不同的网块,不同分层中网块高度可根据工程、工艺生产需求变化,但网块平面尺寸相同。
2.1.3 高台阶采矿随着露天开采设备不断更新并且在步入大型化的发展趋势,国外很多矿山开始研究、采用高台阶开采工艺。而我国相较他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天矿也很少,而且台阶高度较国外也相差甚远。不过近些年,我国大型露天采矿装备水平有显著的提高,斗容超过10m以上的大型挖掘设备逐渐增多并且得到了更多有效的运用,为高台阶开采的新工艺的发展与实施提供了有利的技术保证。
2.2 采矿工程中的连续开采技术
连续开采工艺就其本质而言是指将整个矿床作为大型的采场,通过对开采时间及空间的安排,实现整个矿床的连续开采。早在上世纪六十年代,人们已经开始了针对连续采矿技术的研发,先后在硬岩连续切割、振动放矿、带式运输等方面取得一定成绩,并应用到工程实际生产中。现阶段,非煤矿山连续开采技术研究的要点在于硬岩的连续切割采煤设备,此类设备过去因为所选用的刀盘制作成本高昂且使用周期短暂等缺陷,导致生产成本高昂,无法获得普及使用。加之设备体型偏大,限制了其在复杂矿床或薄矿床开采中的使用。除此之外,连续开采技术的应用普及还有待加强对相关配套如提升、运输等辅助系统的研发。
2.3 采矿工程中的无废开采技术
在我国非煤矿山的开采中,产生的尾矿数量极为庞大,根据不完全统计其总量可达六十亿吨以上。在这些尾矿中,除去一定比例的铜铁等金属外,多为各类非金属元素,而这些非金属元素则是其他行业所急需的生产原料。因此,加强对尾矿的综合利用成为了非煤矿山绿色开发的重点之一,在具体实施中除了要不断改良选矿回收工艺,还应增强针对尾矿的开采工艺研发,研发专用于尾矿开采的专业设备及相应的配套系统,从而提升尾矿开采利用效率。总而言之,非煤矿山开采导致的环境问题日益严重,积极拓展非煤矿山无废开采工艺,实现非煤矿山绿色开采已成为今后我国非煤矿山发展的要点之一。
2.4 采矿工程中的复杂难矿开采技术
随着多年的高强度开采,我国非煤矿山资源易采且品位高的矿床多已日益枯竭,未来矿产资源的开采必将面临越发复杂多变的赋藏环境,因此如何对复杂难采矿床进行有效地开采也就成为了未来非煤矿山开采技术发展的关键所在,这也是满足未来我国社会发展资源需求的必要措施。
2.4.1 富含水层矿体或大水层覆盖的矿体综合开采工艺。此类矿体在开采前应先对含水层状况及水系同矿体间的联系,特别是两者在采动影响下的动态关联调查清除。此外,还应增强对矿体能力聚集及消散规律的研究;增强对水压作用下岩层变形破坏规律的探究;设计适用的采场涌水监测及预警设备;分析对比不同开采工艺、开采顺序、采区布设方式等对采区稳定性的影响;设计合理的采场围岩控制技术;增强对尾矿充填脱水技术的研究;探寻价格低、效率高的尾矿浆料制作、运输、充填方式。
2.4.2 松散破碎矿体综合开采工艺。此类矿床在成型过程中遭遇了强烈的地质构造,致使矿床及周边岩体或其他矿体结构呈现严重的松散破碎状态。因此,针对此类矿体开展详实的地质勘测与研究工作,探究矿体破碎状态及其在采动影响下的进一步破坏形态及可能造成的影响;分析此类矿床开采巷道布设优化方案;探寻巷道及采场最佳支护加固形式;设计合理、配套的生产工艺与设备;研究矿床开采经济效益,寻找最优开采方案等均是未来非煤矿山技术发展的重要方向。
2.4.3 残留矿体综合开采工艺。此类资源的_采使用应进一步完善针对残留矿体开采工艺及采场布设方式的优化升级;增强针对残留矿体的勘测方法的研究;强化残留矿体开采损失贫化控制工艺;强化残留矿体开采围岩控制措施;分析境界外矿体开采对采场稳定性的影响;增强对露天矿残留矿体开采时岩层破坏变形的监测;分析露天开采残留矿体的安全性等。
3 结语
采矿是矿产资源开发过程中必需的、不可逾越的手段,如何在采矿过程中减少负效应,减少对环境的破坏,对已开发矿山所产生的负效应进行综合治理是必要的,其意义深远。所以,应进一步加强矿床开采过程中所诱发的地质环境负效应及其综合治理研究工作,推广使用采矿工程中的绿色开采技术,保护我们人类赖以生存的地球环境。
参考文献
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关键词:开采沉陷;防治技术;环境影响;综合治理
众所周知,我国属于矿业大国,然而粗放式的生产模式破坏了矿山结构以及周围地质环境,严重威胁了人民生命财产安全,制约了矿区国民经济的发展,也影响了国民经济的可持续发展。
一、矿山开采沉陷带来的环境灾害问题
(一)矿山开采沉陷的原因
引起矿山开采沉陷的原因主要是人为活动,尤其是地下采掘活动,导致矿山形成采空区,使得上方岩、土体失去有利支撑,最终导致地面塌陷等严重后果的发生。矿山沉陷在我国许多矿区都有发生,这一现象在很大程度上破坏了交通设施、水利设施、建筑物、道路、农田等,更严重的甚至引起山体滑坡和崩塌现象。
(二)开采沉陷造成的环境灾害
长久以来,对资源的大规模开采,对矿山及其周围环境造成了严重破坏。引起了一系列的环境问题,这些问题的发生大多与矿山开采造成的岩层和地表沉陷有关。造成的主要环境危害有:大面积农田的塌陷和水土流失,使破坏后的土壤严重退化,以及第四系潜水位的相对上升,使土地地表湿地、沼泽和湖泊化,造成农田的减产或者绝产;矿山开采沉陷还会造成交通设施、水利设施、输电线路、地面建筑物等的破坏,恶化了矿山及周边地区的生产、生活条件和环境;矿山开采沉陷造成的环境恶化和土地破坏等问题给矿区居民的生活造成了严重的影响,破坏了人们的居住环境,降低了居民的生活水平;矿山开采沉陷严重的地区,还会产生人口迁移和村庄搬迁重建等问题,处理不当,还会产生一系列的社会矛盾。
二、防治矿山沉陷的若干对策和有效途径
大面积掠夺式开采引起的矿山岩层和地表移动是造成矿山塌陷灾害的根源,解决此问题的根本是有效的控制和防治矿山的塌陷程度。防治矿山沉陷的有效途径和对策可以从两方面分析:一方面是对开采沉陷的防治和控制,即改进和选择合理的采矿方法、技术和工艺,合理布置开采工作面;另一方面是矿山开采沉陷地区的恢复和整治,对受破坏的土地进行综合的整治和利用。
(一)全部填充开采,以防地表下陷
因为在矿山开采地段会出现采空区,所以在矿物采出后而顶板尚未冒落前,及时地运用专门的充填设备和填充设施,采用充足的填充材料对采空区进行密实的充填,如水沙充填、风力充填和矸石自溜充填等方式进行填充,来减少地表下沉或者变形,达到保护地面建筑物和农田水利等设施的目的。
(二)覆岩离层带充填延缓地表下陷
覆岩离层带充填技术难度大,主要依据采空区上方覆岩移动所形成的岩移特点,在矿山被开采的规定时间间隔内,利用钻孔向离层带空间进行高压注浆、充填、加固离层带空间、将砌体梁结构稳固为连续梁结构,减少下沉空间向地表传递,来延缓地表的下沉。
(三)限厚开采和协调开采的可持续开采模式
要以不破坏环境为前提进行可持续开采,以矿区的地形、地质构造和地表建筑物抗变能力为依据,在不产生地表积水和建筑物不下沉的前提下,确定可开采的岩层厚度。进行开采时,设计出工作面的合理开采间距,以及相互位置,使开采所产生的多个地表变形之间可以相互抵消或者部分抵消,从而达到保护地面建、构筑物的作用。
(四)“采-注-采“三步法开采
“采-注-采”三步法是充分利用覆岩结构对岩层移动的控制作用,应用荷载置换原理,布置条带式工作面进行跳跃式开采,小条带开采―注浆充填固结采空区―剩余条带开采”三步法。该方法有效地解决了矿山开采地表沉陷问题,提高和控制了回采率,同时保护了地面建筑物,但是由于工艺较为复杂,成本较大等缺点,应用并未得到广泛采用。
(五)土地复垦技术
各矿区开采应遵循《土地复垦规定》,按照合理的原则和土地破坏程度来决定宜农则农、宜渔则渔、宜林则林、宜建则建,改善土地肥力,最终提高生物生产力。
土地复垦是指对矿山开采过程中造成的挖损、塌陷、压占等土地破坏问题采取的一种生态工程措施,完全恢复或者部分恢复被破坏土地的生态功能。包括矿渣充填复垦和粉煤灰充填复垦、输排法复垦、深挖垫浅复垦、固体微生物复垦技术等多种较为专业和有效的治理方案。要深入加强土地复垦工作的开展,有效地缓解人地之间的矛盾,改善被破坏区的生态环境。
除此之外,国家应当积极建立矿山地质环境监督管理的法律法规体系,实现依法治矿、有法可依;积极建立和完善矿山地质环境保护的监测体系和管理机构;应当积极建立和健全矿山地质环境恢复治理的有效投资机制,从经济手段上加以保证;应当根据矿山地质环境规律和特点,制定和完善矿山地质环境保护的长远规划,并将这些规划纳入到地方政府总体发展规划当中。
三.结束语
矿山开采沉陷对土地资源的破坏和影响是不容忽视的,也是造成矿山环境地质灾害的直接原因,所以各个矿区应该坚持从实际出发,实事求是,尽早开展系统的开采沉陷环境影响和治理对策研究,合理应用防治和控制矿山沉陷技术、土地复垦技术、矿区生态复垦技术等多学科知识,对矿山地表沉陷区进行综合治理和开发再利用,唯有如此,才能更好地保护地表、矿山环境和农民的根本利益,以保障矿区的良性健康可持续发展。
参考文献:
[1]解伟.矿山地质环境治理技术浅谈[J].西部探矿工程,2010,(02)
[关键字]露天 矿山开采设备 设备选型
[中图分类号] TD613 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-48-2
要在金属资源紧缺的今天加大开采力度,提高开采效率,降低开采成本就需要在开采设备中做出合理选择。硬岩露天矿山开采工程中设备的选择成为提高开采效率的关键。但是矿山开采设备种类繁多,我们要在学习各露天开采设备的先进技术基础上,深入研究各露天开采设备的特点,为不同露天矿山开采环境提供适宜的开采设备。
1露天矿山开采工程特点
露天开采工程是在开放的环境中,在采矿、掘进和运输设备的帮助下,从地表向下采取地壳中有用矿物的一项工程。露天开采工程中开采设备主要用于穿孔、爆破、采装、运输这四项工作。开采设备的损耗及油耗决定了露天开采的成本,为获取最大利益,露天开采工程一般以最大限度降低作业成本,因此露天开采设备的选择将对露天开采工程的工艺过程、开采成本起着支配性作用。
2设备选型
2.1意义
采矿工程的环境决定开采工艺。而开采工艺与开采设备的选择息息相关,相辅相成。具体说来即是开采工艺又决定开采设备的选择,与此同时,开采设备又反过来影响开采工艺的开采成本、技术参数等。为有效的降低开采成本且让采矿工程有条不紊的顺利进行,就需要我们在开采工程施工之前根据相应的开采环境,因地制宜,量身定制合理的开采设备。
2.2总顺序
露天开采设备选型的过程一般是首先选择合理的主体设备,然后根据主体设备的选择而选定合适的辅助设备。其中包括铲装设备、运输设备及穿孔设备。在主体设备的选择过程中,运输设备是根据铲装设备而配置的。
2.3装载设备的选型
(1)挖掘机的选择
选择合理的挖掘机是一个较为复杂的过程,在此过程中,矿岩物理机械性质、矿山采剥总量、开采工艺和设备性能是确定挖掘机的选型的主要条件。合理型号的挖掘机保证每个工艺环节的生产设备间配套,保证生产设备的工作效率。可供选择的挖掘机有电铲挖掘机和液压挖掘机。这两种挖掘机的选型都要根据相应的环境来确定。从挖掘机斗容来看,需要斗容大于10m3时适合选择电铲;需要斗容小于10 m3时适合选择液压铲。从电力条件、矿石种类来看,电力条件好,矿石种类少时选择电铲挖掘机。在其他情况下,若设备价格与生产效率产生冲突时,我们应当综合考虑,从整体衡量选择牺牲一定生产效率的低价位的生产设备,这种情况一般出现在进口设备与本土设备选择之间。但是,当我们设计的大型矿山在选择使用液压铲的情况下,就不会面临这样的问题,因为国内大于等于10 m3 大斗容的液压铲技术可靠性有待进一步的验证,其技术可靠性需要加强。
整体来说,提升机常见故障主要有硬故障以及软故障两种,其中,硬故障指的是由于特定参数超限表现所导致的故障,保护装置负责解决此种故障;软故障涉及到一系列的变量,诊断软件故障需要测量一系列的工况参数,并进行数据推理,准确率相对较低。但需要对软故障予以足够关注,因为很多硬故障前期都具有软故障表现。为最大限度的保障提升机运行的安全性,相关部门投入了极大精力致力于提升机检测诊断研究,并取得了一定的研究成果。其中比较具有影响力的有中国矿业大学研发的KJ46 型矿井提升机状态监护系统以及ASCC 型全数字提升机控制系统等,这两大系统中均含有检测提升机运行参数以及进行故障诊断等相关功能,此外还可以实现制动失灵保护、过卷保护以及超速保护等,效果十分显著。在煤矿生产实践中经常会遇到矿井双筒提升机松绳现象,并且松绳现象极容易导致较为严重的后果。
(2)前装机的选择
在选择前装机时,首先要考虑的主要技术性能包括额定载重及牵引力,并认真检测其对开采环境的适应性,其次要考虑作业项目的零散性对装载机效率的影响。当我们有配矿要求的时候,装载机要完成将配好的矿石运送至破碎站的运输,此时前装机的型号由运输距离和配矿量的数量决定。
3运输设备的选择
运输成本占总成本的比例约40%~60%,因此运输设备的选择在矿石开采项目中占有重要位置。
开拓运输方式决定露天矿采场运输设备的选择。矿山自然条件复杂多样,开采技术的灵活多变以及经济条件的影响了开拓运输方式的选择。运输方式主要有单一汽车运输方案及联合开拓运输两种方式。运输方式由运输距离确定,运输距离较短时,首先考虑采用单一汽车运输方案;矿岩运输距离较长,是采用单一汽车运输还是联合开拓运输,必须通过技术经济比较综合确定。
为降低生产成本,运输设备的选择应与挖掘相匹配,如采用汽车运输时,由运距决定挖掘机装载的斗数:1km的运距装载2斗~4斗,2km的运距装载3斗~5斗,3km~5km的运距装载4斗~6斗。
4钻机的选择
钻机成本在总生产成本中占有较小的比例,因此这种设备最容易被忽视,但是钻机的功能却是不容忽视的,由于它的存在实现了自动化的露天开采。
钻机主要有两种可供选择的类型,一种是牙轮钻机,另一种是潜孔钻机。钻机的选择也需要根据相应的开采环境来选择。在各种硬度的大中型矿岩的作业中,首先要考虑选用牙轮钻机。在矿岩中硬的中小型矿山以及有特殊要求,如打边坡欲裂孔、锚索孔,放水孔等选用潜孔钻机更为合适。另外,在面对进口牙轮钻机的选择时,要综合考虑钻机使用寿命、工作可靠性、价格及零部件的供货周期等条件,充分与国产钻机做出对比后做出决定。
国产牙轮钻YZ-35,孔径250mm,设备可靠、价格实惠,在国内矿山使用成功,因此国内大型矿山设计选用牙轮钻时,我们可优先选择该型号设备,国内大型矿山的边坡钻一般选用国产165mm孔径潜孔钻机。
5辅助设备的选择
辅助设备的规格选择由主要生产设备决定,辅助设备的规格要与主要设备的规模相匹配。下面我们简单说说平地机的选择情况。