建國以來,我國金屬礦山露天采礦技術取得很大的進展,隨著發展,我國在露天礦陡幫開采、高臺階開采、穿爆技術方面發展迅速并具有一定的技術優勢,基本是跟隨國際研究趨勢,甚至部分技術達到了國際領先。在露天礦山運輸系統、設備大型化、自動化方面已經接近國際先進水平,在數字礦山、開采監控手段現代化以及礦山現代管理等方面較大。
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中國金屬礦山露天采礦技術進展及發展趨勢
遷困難、費用高的缺點,大型移動破碎機組的研發取得了快速發展。國外大型露天礦諸如澳大利亞的紐曼山鐵礦、加拿大的蘭德瓦利銅礦、美國的西雅里塔銅鉬礦等的間斷—連續開采工藝也多采用可移式破碎站。我國鞍鋼齊大山鐵礦于1997年在國內首次建成了采場內礦、巖可移式破碎膠帶運輸系統,該系統自投產后一直運轉正常,標志著我國深凹露天礦間斷—連續開采工藝達到了世界先進水平。
【1.4 大型深凹露天礦陡坡鐵路運輸系統】 露天礦山進入深凹開采階段后,采用30‰以下緩坡度鐵路運輸和緩工作幫開采方式,效率較低。隨著開采深度增加,運輸線路增長,運輸成本急劇上升,已成為制約礦山可持續發展的“瓶頸”。為此,我國在“十五”科技攻關期間,成功開發出大型深凹露天礦陡坡鐵路運輸系統,在我國首次實現了深凹露天礦陡坡鐵路運輸開采,有效解決了陡坡鐵路爬行、機車牽引力不足、網路安全供電的技術難題,成功打破了大型深凹露天礦陡坡鐵路運輸的“瓶頸”。該成果應用到攀鋼集團朱家包包鐵礦,延深鐵路運輸深度45m,多采鐵礦石3000萬噸,減少剝采比0.42噸/噸,鐵運比提高20.72%,延長礦山服務年限15年,開采成本降低25.33%,直接經濟效益7.23億元。成果推廣到本溪鋼鐵集團公司歪頭山露天鐵礦,延深鐵路運輸深度72m,節省投資1.5億元,采礦成本降低30.43%,直接經濟效益5.6億元。
【1.5 大型深凹露天礦安全高效開采技術】 大型深凹露天礦安全高效開采技術是“十五”科技攻關成果。該成果針對深凹露天礦邊坡的穩定性以及生產調度信息化管理方面開展了研究,在國內外首次采用基于現代三維數值模擬與三維極限平衡分析相結合的方法對露天邊坡穩定性進行分析優化,為深凹露天礦邊坡設計提供了科學的方法;開發出基于GPS定位的實時自動化生產調度系統和管理平臺,實現了對生產過程中的人員和設備的定位、跟蹤及調度,實現了整個生產系統的全過程控制,并使其始終處于優化和高效運行之中,生產效率大幅度提高。
【1.6 采場無(微)公害爆破技術】 采場無(微)公害爆破技術針對礦山爆破的三大主要公害(爆破塵毒、爆破振動和爆破飛石),自主設計并建立了爆破塵毒收集及測試分析系統,首次研制出新型高效毒氣吸收劑,并確定了合理的微塵毒裝藥結構,實現了礦山爆破無(低)公害化。同時發明出一種水力增壓裝藥結構及合理編排起爆時序和時差、采取緩振軟塞墊層的綜合減振爆破工藝技術,大大降低了粉塵和爆破振動,并明顯改善了爆破效果;首次研制了飛石柔性防護網系統,爆破飛石拋擲距離降低50%,飛石塊度可控制在100mm以內,形成了礦山爆破公害控制成套技術。技術整體上處于國際先進水平。
【1.7 露天轉地下開采平穩過渡關鍵技術】 “露天轉地下開采平穩過渡關鍵技術”是國家“十一五”科技攻關課題,該課題針對露天礦何時向地下礦過渡、礦山開拓系統和露天地下產能怎么平穩銜接、在高陡邊坡下如何實現地下高效采礦、露天轉地下采場如何防突水、如何建立采礦擾動引起的露天邊坡滑坡和地下圍巖崩塌的預警機制等露天轉地下開采過程中采礦與安全的關鍵技術難點展開了研究,并取得了如下的成果:創建了露天轉地下開采界線動態關系函數,發明了露天轉地下開采平穩過渡合理時機的確定方法;為保證露天轉地下崩落法采礦安全,發明了露天轉地下崩落法覆蓋層厚度計算公式,首次提出了礦巖復合覆蓋層形成工藝技術,攻克了露天轉地下崩落采礦法安全技術難題;基于提高露天轉地下井下二步驟回采效能,發明了雙底部結構及其工藝技術,實現了安全高效采礦;針對露天采場匯水瞬間量大且集中的特點,創造性地提出了建造應急中段防范突水災害的新思路,發明了應急水倉建設方法,提高了露天轉地下開采的防突水災害能力;在國內首次建立了國內30通道微震監測網系統,構建了露天轉地下開采過程安全監控和災害預警體系,開發出圍巖損傷劣化評價和巖體質量軟件分析、微震監測數據和三維應力場數據交融、礦山應力場背景的預警預報可視數字化場景、監測數據互聯網遠程傳輸與專家會診和礦井人員定位及應急救援的全新功能,可靠預防了礦山災害。