地下金属矿采矿科学技术的发展趋势课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、地下金属地下金属矿矿采采矿矿科学技科学技术术发发展展趋势趋势北 京 科 技 大 学胡乃联第1页地下金属矿采矿科学技术发展趋势地下金属矿采矿科学技术发展趋势 1 地下金属矿采矿科学技术发展趋势 2 无底柱分段崩落采矿法技术进展3 瑞典纪律纳铁矿介绍4 我国梅山铁矿介绍第2页1 地下金属矿采矿科学技术发展趋势 1.1 高效率采矿高效率采矿 1.2 清洁采矿清洁采矿 1.3 连续采矿连续采矿1.4 深部采矿深部采矿 1.5无人采矿无人采矿 第3页1.1 高效率采矿高效率采矿露天矿不论是液力机械传动、还是交流驱动电动露天矿不论是液力机械传动、还是交流驱动电动轮汽车,都已发展到了轮汽车,都已发展到了30
2、0t级以上。如级以上。如T282型交型交流驱动电动轮汽车和流驱动电动轮汽车和797型液力机械传动卡车,其型液力机械传动卡车,其有效载重已到达有效载重已到达327t。穿孔牙轮钻机。穿孔直径还多用穿孔牙轮钻机。穿孔直径还多用310380 mm,而而钻孔直径钻孔直径559mm钻机,已投入生产。钻机,已投入生产。第4页1.1 高效率采矿高效率采矿地地下下铲铲运运机机。如如载载重重5tToro 501 E型型电电动动铲铲运运机机,现现已已发发展展为为载载重重25tToro 2500E型型电电动铲运机。动铲运机。井井下下汽汽车车。瑞瑞典典已已开开始始用用120t7轴轴大大型型卡卡车车,取代取代45t和和6
3、5t卡车。卡车。第5页1.1 高效率采矿高效率采矿井下钻机。也向大型化发展,配有水力潜孔冲击式凿岩机Simba W型自动遥控台车,正取代原有台车;钻凿大直径深孔QL4型潜孔钻机,已经问世,其凿岩效率提升25%一35%。第6页1.1 高效率采矿高效率采矿伴随微电子技术飞速发展,近几年来,地下矿山已经有遥控铲运机和凿岩机;无人驾驶汽车在试运行。国外还开发出了凿岩机器人、装载机器人和采煤机器人等矿山设备。矿山设备正逐步实现遥控化、智能化。第7页1.1 高效率采矿高效率采矿因因为为矿矿山山设设备备逐逐步步大大型型化化和和智智能能化化,地地下下矿矿山山3种种高高效效率率采采矿矿法法大大直直径径深深孔孔落
4、落矿矿空空场场采采矿矿法法,机机械械化化充充填填采采矿矿法法及及大大量量崩崩落落采采矿矿法法将将朝朝着着:高高阶阶段段(120200 m),大大采采场场(矿矿段段),一一步步骤骤回回采采,采采准准、切切割割合合二二为为一一方方向向发发展展。它它们们在在大大规规模模开开采和集中强化开采中将发挥主要作用。采和集中强化开采中将发挥主要作用。第8页1.1 高效率采矿高效率采矿伴伴随随大大量量落落矿矿采采矿矿技技术术发发展展,落落矿矿高高效效率率与与出出矿矿低低效效率率矛矛盾盾越越来来越越突突出出,为为了了提提升升出出矿矿效效率率,装装载载机机移移动动式式破破碎碎机机胶胶带带运运输输机机和和连连续续装装
5、载载机机胶胶带带运运输输机机运运矿矿配配套套间间断断连续采矿系统,将逐步得到应用和发展。连续采矿系统,将逐步得到应用和发展。第9页1.1 高效率采矿高效率采矿伴伴随随开开采采深深度度增增大大,深深井井开开采采矿矿山山越越来来越越多多,提提升升采采矿矿强强度度,实实现现深深井井高高效效率率采采矿矿问问题题,将将引引发发人人们们更更多多重重视视,以以下下6个个方方面面工工程程技技术会有很大发展。术会有很大发展。第10页1.1 高效率采矿高效率采矿(1)为为了了有有效效地地控控制制地地压压,降降低低矿矿柱柱损损失失,提提升升矿矿石回收率,一步骤连续采矿会得到广泛应用。石回收率,一步骤连续采矿会得到广
6、泛应用。(2)为为了了提提升升出出矿矿效效率率和和矿矿山山自自动动化化水水平平,间间断断连续采矿工艺系统,将逐步得到很大发展。连续采矿工艺系统,将逐步得到很大发展。(3)为为了了降降低低深深井井废废石石提提升升量量,把把选选厂厂(粗粗选选厂厂)移移至井下,是一个主要发展方向。至井下,是一个主要发展方向。第11页1.1 高效率采矿高效率采矿(4)为为了了处处理理深深井井提提升升困困难难,降降低低深深井井提提升升成成本本,降降低低井井巷工程,深井水力提升将是一个主要发展方向。巷工程,深井水力提升将是一个主要发展方向。(5)针针对对深深井井高高应应力力特特殊殊条条件件,非非常常规规、适适应应深深井井
7、开开采采特特殊条件新采矿方法,将是一个主要研究课题。殊条件新采矿方法,将是一个主要研究课题。(6)为为了了将将废废石石充充填填到到深深井井下下部部,有有效效地地缩缩短短井井下下工工作作线线长长度度,并并减减小小顶顶板板压压力力,采采取取上上行行开开采采问问题题将将引引发发人人们们更更多关注。多关注。第12页1.2 清洁采矿清洁采矿 清清洁洁采采矿矿(无无废废害害采采矿矿)是是二二十十一一世世纪纪矿矿业业可可连连续续发发展展主主要要课课题题之之一一。所所谓谓无无废废害害采采矿矿,就就是是最最大大程程度度地地降降低低废废料料产产出出、排排放放,提提升升资资源源综综合合利利用用率率,减减轻轻或或杜杜
8、绝绝矿矿产产资资源源开开发发负面影响工艺技术。负面影响工艺技术。实现清洁采矿主要路径有以下实现清洁采矿主要路径有以下4方面方面:第13页1.2 清洁采矿清洁采矿(1)提提升升资资源源综综合合利利用用程程度度。提提升升选选冶冶技技术术水水平平,不不停停提提升升资资源源利利用用率率,以以降降低低污污染染,并延缓资源耗竭速度,维持矿业可连续发展。并延缓资源耗竭速度,维持矿业可连续发展。第14页1.2 清洁采矿清洁采矿(2)实实现现废废料料产产出出最最小小化化。如如采采取取合合理理开开拓拓系系统统和和采采切切比比小小采采矿矿方方法法,从从源源头头上上控控制制废废石石产产出出率率;采采取取上上行行开开采
9、采次次序序、建建设设井井下下选选厂,将废石、尾砂回填采空区。厂,将废石、尾砂回填采空区。第15页1.2 清洁采矿清洁采矿(3)推推进进废废料料资资源源化化。加加强强综综合合回回收收,使使不不具具开开发发价价值值“个个性性物物”变变成成矿矿产产资资源源,提提升升废废料料资资源源化化水水平平,包包含含制制作作建建筑筑材材料料和和矿矿区区复垦、造地等。复垦、造地等。第16页1.2 清洁采矿清洁采矿(4)研研究究高高技技术术特特殊殊采采矿矿方方法法。如如研研究究高高压压水水胀胀裂裂矿矿岩岩采采矿矿法法、镶镶嵌嵌金金刚刚石石刃刃具具钢钢绳绳切切割割采采矿矿法法,深深孔孔水水力力采采矿矿法法和和原原地地破
10、破碎碎溶溶浸浸采矿法等。采矿法等。第17页1.2 清洁采矿清洁采矿 原地溶浸采矿是理想无废害采矿(清洁采矿)方法,它分为钻孔溶浸法和原地爆破破碎溶浸法2类,前者是将浸出液经过钻孔注入地下矿体中,有选择性地浸出有价组分,再将溶液抽出送车间回收有价金属。后者是将矿块爆破破碎后,在上部中段喷洒溶浸液,下部中段搜集富液。第18页1.2 清洁采矿清洁采矿 我国于1970年在铀矿开采中开始试验钻孔溶浸法研究,1991年正式工业性应用。近年,也开始试验原地爆破破碎溶浸法。第19页1.2 清洁采矿清洁采矿原地溶浸采矿只适合用于含有一定地质、水文条件矿床,假如矿化不均,矿层各部位渗透性不一样、或部分有用成份难以
11、浸出,都会影响开采经济指标。所以,当前惯用是地面堆浸法。溶浸采矿可处理金属主要有铜、铀、金、银。第20页1.2 清洁采矿清洁采矿地面堆浸方法,已成为从低品位矿石提取金属有效方法,已发展到很大规模和很高机械化程度,它不但能够处理氧化矿、低品位铜矿(包含表外矿、废石、浮选尾矿),而且能够处理硫化铜矿和铜精矿。第21页1.2 清洁采矿清洁采矿采取溶浸技术,从矿石到电铜只有浸出萃取电积3个工序,它与传统火法炼铜工艺相比,其生产成本和投资费用均降低三分之一。1999年世界上采取溶浸技术生产铜已到达220万t,占世界矿铜产量15%以上,其中智利到达120万t,美国70万t。世界最大浸出萃取电积工厂是智利埃
12、尔阿夫拉,它年产量达26.5万t。第22页1.2 清洁采矿清洁采矿 我国于1997年在德兴铜矿建成细菌堆浸废石年产t电积铜厂,紫金山金矿地面堆浸规模也很大,在金矿系统乃至全国都有较大影响。第23页1.2 清洁采矿清洁采矿 不过,我国与外国相比差距依然很大:生产规模相正确小,设备还很简陋;对不一样类型矿物、缺乏浸出技术和工业应用经验;缺乏在高海拔和严寒地域推广浸出萃取电积技术经验;缺乏优良萃取剂;自动控制技术水平低。第24页1.2 清洁采矿清洁采矿 回收低品位矿石,是二十一世纪矿业发展主要方向,发展生物冶金技术和原地溶浸技术,对品位低、埋藏深、难采矿体开采利用含有尤其主要意义。第25页1.3 连
13、续采矿连续采矿 传统开采方法存在许多弊端,其要害就是留有大量间柱。实现无间柱连续采矿,是地下金属矿开采技术一个重大变革,其表现在:回采工作面连续推进,有利于井下采矿作业合理集中,实现高强度采矿;可从根本上处理长久以来因留大量矿柱给矿山带来多中段作业、资源大量损失问题;第26页1.3 连续采矿连续采矿 阶段连续回采时,强采、强出、强充,围岩暴露时间短,有利于采场地压控制,对于围岩稳固性稍差,尤其是地压较大深部矿床开采,将是一个有效开采方式;连续回采将推进地下金属矿山作业机械化,工艺连续化,生产集中化和管理科学化进程,促进矿山当代化。第27页1.3 连续采矿连续采矿 但连续采矿机可行性受到两方面挑
14、战:采矿机作业受金属矿床形态多变及复杂地质条件限制;切害头寿命及费用。所以,硬岩采矿机要投入工业应用尚需时日,但人们对其前景依然看好,因为它为实现无人矿井迈出决定性一步,同时从它可用于水利、铁道、公路工程来说,也是一个重大突破。这是澳洲、西欧、北欧仍继续投入巨款开发研究主要原因。第28页1.4 深部采矿深部采矿 谈到深部开采,需要界定“深部”含义。矿山是否进入深部开采,有教授提议以岩暴发生频率显著增加来界定,也有提议以岩石应力到达某一高度值来界定,更多人认为:上述两种方法有较大含糊性,主张进入深部开采界限约定为大于8001000m。红透山铜矿开采深度达9001100m;冬瓜山铜矿开拓深度达11
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