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地下金属矿山充填采矿技术分析论文

理工论文 16℃ 0
SCI发表中的作者贡献度评估与署名规则

  关键词:充填采矿技术,地下金属矿山,发展趋势

  地下矿山开采在我国矿产开采中具有极其重要的地位和作用。作为矿产资源的主要来源之一,地下矿山的开采效率直接关系到国家经济发展和资源利用的质量。因此,在制定开采方案时,必须高度重视采用科学的、适用的开采方法和先进的技术,以最大限度地提高开采效率,实现资源的高效利用。选择合适的开采方法是确保地下矿山开采高效进行的重要前提。不同类型的矿石和地质条件对开采方法提出了不同的要求。例如,对于薄煤层矿山,应采用适应性强、成本低、安全高的采掘方式,如综放开采等;对于深部金属矿山,可能需要采用块矿分选、深部爆破等技术来提高开采效率。因此,科学评估不同开采方法的优劣程度十分必要,以便在制定开采方案时能够综合考虑各种因素,选择最适合的方案。同时,在开采过程中采用先进的技术也是关键因素之一。现代矿山开采涌现出了许多高效、智能化的技术,如远程监控、自动化设备、智能导矿等。这些技术的运用不仅提高了生产效率,减少了人力投入,还大大降低了事故发生的风险,保障了工人的安全。因此,在开采方案的设计中,要充分考虑并采纳这些新技术,以推动矿山开采的现代化和高效化。为了确保开采方案的科学合理性,必须进行全面的评估。这包括对地下矿山资源进行详细的勘探和评估,分析矿石品位、储量和产状等特征,从而确定最佳的开采方案。同时,要对环境、经济、社会等方面进行综合评估,确保开采活动不会对周围环境造成不可逆转的损害,也要保证矿山开采的经济效益和社会效益相统一。

地下金属矿山充填采矿技术分析论文

  1充填采矿技术相关概述
       1.1充填采矿技术概念及分类

  充填采矿技术是一种通过将充填材料填充到采空区岩层内部,以提升矿区的支撑能力和稳定性的先进技术。随着科技的不断发展和社会的进步,这项技术在过去几年里经历了许多优化和改进,尤其是在充填物的创新方面取得了显著的进展。充填物是充填采矿技术中的关键组成部分,其质量和性能直接影响到采矿过程中的安全和效率。干式充填、水力充填和胶结充填是常见的充填类型。干式充填是将干燥的充填料通过输送系统输送到采空区,该方法适用于一些不需要添加水分的充填场合。水力充填则是将带有一定水分的充填料泵送到采空区,其优势在于充填料能更好地填充采空区的复杂空间。胶结充填利用固化材料将充填物固结,增加了充填体的强度和稳定性,在特定情况下能够取得较好的效果。在选择充填方式时,还需要考虑采矿技术、采场结构以及回采方向等因素。上向分层充填是指从地表开始依次向下填充,适用于较浅的采矿区域。下向分层充填则是从地下开始向上逐层填充,适用于较深的采矿区域。削壁式充填则是利用削壁采矿的空间来进行充填,对于一些特殊的矿床具有较好的适应性。

  1.2充填采矿技术应用在地下金属矿山中的意义

  充填采矿技术是一种在地下金属矿山中广泛应用的先进技术,其具有重要的意义和优势。通过在采矿过程中利用填充物支撑地表和采空区的岩石,充填采矿技术有效地避免了地表的变形或下沉现象,从而保持地表稳定。这对于周围的基础设施和生态环境保护至关重要。在采矿过程中,充填技术的应用还可以降低采空区发生位移的风险。采空区是由于矿石被开采后形成的空间,如果不加以处理,会导致地面塌陷等安全问题。而充填采矿技术有效地填补了这些采空区,为后续工作面的建设提供了坚实的基础,确保了矿山的持续稳定运营。此外,充填采矿技术还能缓解岩层的移动问题,保护地表岩石,降低对周围生态环境的破坏。通过充填填料,可以有效地固定岩层,防止其松动或滑动,从而保护地表的完整性和稳定性。这对于维护周围生态环境的健康与稳定发挥着重要的作用。同时,充填采矿技术对资源保护也具有积极影响。它有利于对远景资源的保护,确保矿山开采过程中能够高效地提取矿物质,并最大限度地减少贫损问题,从而提高开采质量和矿石的回收率。这种有效的资源保护方式使得矿产资源能够更加可持续地被开发利用,从而为未来的世代带来更多的经济和社会效益。

  2影响地下金属矿山采矿技术的因素分析
       2.1山区环境条件

  在进行地下金属矿山开采之前,必须对地质环境进行详细的研究和分析,这包括对地层结构、地下水位、岩性以及断层构造等方面的调查。在考虑塌陷、埋藏深度以及耐压性能等因素的基础上,制定出科学合理的开采方案。首先要对矿石价值和纯度进行充分的评估,不同类型的矿石在市场上的价值和用途各不相同,因此需要明确开采目标和预期收益,以便选择最合适的开采方式。在选择开采方法时,崩落法和填充法是常见的两种方法。崩落法适用于矿层较厚,结构稳定的情况下,通过矿石自身的坍塌实现开采;而填充法适用于矿层较薄或存在空隙的情况,通过填充材料支护矿层并稳定矿体,然后进行开采。选择合适的开采方法要综合考虑矿体结构、地质条件和经济效益等因素。同时,矿石层间厚度是影响开采效率的重要因素之一,厚度较大的矿层一般开采较为容易,但在开采过程中可能需要采取支护措施,以防止塌陷和意外事故的发生,而对于厚度较薄的矿层,填充法可能是更为适合的开采方法。

  2.2地应力因素

  矿石开采过程中,地下岩层的应力状态会对多个方面产生影响。首先,应力状态将直接影响矿井巷道的位置选择。合理选择巷道的位置可以有效地减轻地应力对矿井结构的影响,从而确保矿井的稳定性和安全性。其次,矿区横截面面积的确定也受到地应力状态的影响。在高地应力区域,应采取适当的措施来稳固矿区围岩,以避免因地应力的变化而导致的岩层塌方等事故。因此,在开采前必须充分了解地应力状态,并根据实际情况来设计和规划矿区的横截面,确保其稳定性和安全性。最后,地应力还会影响矿石的存储面积。在高地应力区,可能需要采取支护措施来确保矿石堆放的安全稳定,避免因地应力过大而引发的岩石滑坡或崩塌。为保证安全开采,进行矿石开采前,必须对现场的地应力进行详细地了解和研究。通过地应力测量和预测,可以有效地评估潜在的地质灾害风险,采取相应的防灾措施。此外,在开采过程中,对地应力进行实时监测也是至关重要的,以及时调整开采策略,确保矿山的稳定和安全。

  2.3采矿技术是否符合经济指标要求

  在进行地下金属矿山开采时,一个关键的经济指标是经济绩效水平。经济绩效水平直接影响着开采的进度和效率。高经济绩效水平意味着开采效率较高,资源得到更有效地开采和利用,从而加快生产速度,减少浪费,并节约成本。因此,在制定开采计划和安排生产时,必须密切关注经济绩效水平的要求,以确保最佳的开采效果。同时,经济指标的选择还会导致不同的开采方式。不同的经济指标对于采矿技术和方法的选择产生直接影响。例如,如果经济指标要求降低开采成本,采用更先进的自动化设备和技术可能会是一个更合理的选择。相反,如果着重提高生产效率,可以考虑增加工人和设备的使用量,以加快生产进度。在实际的采矿活动中,必须严格遵守经济指标的要求。这要求矿山经营者进行准确的成本核算,确保开采活动在经济可承受范围内进行。同时,还需要密切关注开采矿物的消耗和使用程度,优化生产流程,降低资源的浪费。这也包括对生产效率的不断优化,提高工人的技能水平,合理配置设备的使用,以实现最佳的生产效能。

  3地下金属矿山的充填采矿技术具体应用
       3.1削壁充填采矿技术

  在传统的开采方式下,薄矿层的采矿效率较低,造成资源浪费和环境破坏。然而,削壁充填采矿技术的出现改变了这一状况,采用削壁充填采矿技术时,首先会将薄矿层周围的围岩削减,以减少开采过程中的浪费。然后,采矿区内的围岩被回收利用作为充填材料,用于填充已开采的空间,不仅可以减少围岩的废弃量,而且还提供了稳固的支撑,确保了回采作业的正常开展,有效地控制了岩体崩落的风险,从而提供了更充足的安全保障。此外,由于开采过程中产生的围岩会被视为废弃物,但这些围岩中仍然含有一定的有价值矿物,通过削壁充填采矿技术,这些围岩得以回收利用,进一步降低了应用成本,提高了资源的综合利用效率。从经济效益角度来看,削壁充填采矿技术对于薄矿层的开采具有显著的优势。由于该技术能够降低薄矿层的贫化率,提高采矿效率,使本来被视为不经济的矿层变得有利可图。同时,通过回收利用围岩资源,降低了开采过程中的成本,进一步增加了经济效益。

  3.2上向分层充填采矿技术

  上向分层充填采矿技术是一种高效且安全的矿石开采方法,它需要充分考虑实际作业垂直高度,并对矿石进行科学合理地划分。在进行回采顺序时,采矿工作应该由下向上进行,逐层开采,确保上方的矿石稳定性和坚固性。为了实现这一目标,在完成上一层的开采后,行人天井和放矿溜井可以发挥重要作用。通过这些通道可以对采矿区进行充填,以排除积水,并提高矿石的稳定性。其中,稳定性较好的矿石矿体可以通过锚杆等加固措施进行更好的保护,以确保采矿作业的安全进行。然而,对于那些稳定性较差的矿体,必须采取特殊的措施来确保采矿过程的安全性。一种常见的方法是采用倾斜进入的方式进行回采,以减少岩石的自然倾向对作业的影响。倾斜角度应该控制在7°~10°内,这样可以在减少岩石失稳风险的同时,确保矿石的有效回采。此外,在进行采矿过程中,水力和胶结充填材料的使用也非常关键。这些材料能够自动充填采空区,填补空隙,增强地质体的稳定性,从而为矿石提供更好的支撑。通过这种方式,不仅可以提高开采效率,还可以保障矿石的完整性和稳定性。

  3.3下向分层充填采矿技术

  下向分层充填采矿技术是一种适用于围岩或稳定性较差的矿石矿体的充填采矿方法。在这种技术中,为了保证采矿过程的安全和高效,需要在工作面上构筑运输井和人工天井,并通过矿石溜井将矿石运送到巷道中进行运输。相较于传统的采矿方法,下向分层充填采矿技术对围岩的稳定性要求较低,这在一些地质条件较差的矿石矿体中具有显著的优势。然而,为了确保采矿过程的顺利进行,必须按照由下至上的顺序,通过水平层或倾斜角度控制在10°~15°的方式进行分层。这样做有助于降低地质灾害的风险,保障采矿工作的安全性和稳定性。在实施下向分层充填采矿技术之前,需要充分考虑巷道、人工天井和矿石溜井之间的连接,确保它们能够有效地协同工作。这样一来,在进行回采工作时,可以通过切割巷道的方式来完成矿石的回采。这种方法使得采矿过程更加高效,并且能够最大程度地利用矿石资源。

  4关于地下金属矿充填采矿技术的有效改进措施
      4.1进行多管点下料,降低充填料离析率

  多管点下料是一种在采空区进行充填的关键技术,通过将原有的单点下料方式改为一根充填管对应多个点进行下料,以此来增加填料的充实度和均匀性。在这种多管点下料的策略中,进入长度也是一个关键考虑因素,通过合理控制进入长度,可以确保填料在充填过程中充分填满采空区,避免形成空隙和裂隙,从而提高填料的填充效率和整体强度。除了改变下料方式,增加排口的间距和大小也是有效的措施,通过增加排口的间距,可以使得充填料在流动过程中更加均匀,避免在填料过程中形成较大的压力差,从而减少充填料的分离和离析情况。而增加排口的大小则有利于加快充填速度,确保填料充实并充分填满采空区,关于填料强度的问题,充填管在填充过程中起着至关重要的作用。充填管是将充填料输送至采空区的通道,其尺寸和设计对填料的均匀性和密实性有着直接影响,采用合适的充填管设计,能够确保充填料在充填过程中保持较高的密实度和均匀性,从而提高填料的整体强度和稳定性。

  4.2进一步提高其安全程度

  为了提高充填采矿技术的安全程度,必须采取一系列举措,加强安全监督管理力度是其中至关重要的一步。特别需要对管路和充填体强度进行全面检验,以确保它们能够承受矿山工作环境的挑战,严禁出现薄层脱落情况,保障地下矿山的安全稳定运营。为了防止薄层脱落,首先需要保证充填体与顶板之间的距离不超过150mm,以保持充填体与地下结构的牢固连接。采用强度较大的钢筋网也是提高充填体强度的有效方式,通过加固充填体与底部薄层的连接,减少薄层脱落的风险,确保充填体的完整性和稳定性。在充填材料的选择方面,科学规划和合理控制成本至关重要,必须严格把控材料质量,严禁使用不达标的材料,以防止材料风化脱水,影响充填体的强度和稳定性。

  5结语

  综上所述,在金属矿山采矿过程中,传统采矿通常会导致大面积地表沉降,影响周围的生态系统,而充填采矿技术可以减少地表沉降,保护土地生态功能,为生物多样性的维护提供有利条件。此外,充填采矿技术还能提高资源的利用率,因为它可以充分回收废弃矿石中的有价值矿物,减少资源的浪费。同时,采矿损失率也随之降低,为资源节约和矿产资源的可持续利用打下坚实基础。通过解决地表下沉问题、提高资源利用率、降低采矿损失率以及推动技术自动化和智能化发展,充填采矿技术为矿业行业的绿色转型和可持续发展贡献了重要力量。

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