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行业资讯

智能采矿 深部开采的诗与远方

来源:中国矿业报 | 编辑:佚名 | 2017年10月9日() | 打印内容 打印内容

伴随着浅部矿产资源开采程度的提高,我国矿山尤其是金属矿山正逐步走向深部开采阶段。但是,深部开采面临着诸多环境和技术难题。对于正处于自动化向智能化过渡的国内矿山而言,绿色开采、深部开采是其未来发展中必然要考量的主题。而融合绿色开发、智能采矿在内的新理念、新模式、新技术创新,成为深部安全、高效、环保开采的关键。作为矿业未来发展的方向,智能采矿如何保障深部开采,将会在深部开采中开拓出怎样的一条“通途大道”?

(一)深部开采,既是矿业发展的必然,也是探索深地奥妙、开拓深地矿床的前沿。

经过新中国成立以来60多年的勘查开采,我国浅部矿产资源逐年减少,开采深度在千米以内的金属矿产资源正在逐步消耗殆尽。

矿产资源特别是金属矿产资源开采正向深部全面推进,一些金属矿山将逐步由千米以内向1500米及以上深井发展。统计显示,2000年以前,我国只有2个金属矿山开采深度达到1000米。进入21世纪以来,其发展速度很快,目前已有16座地下金属矿山采深达到或超过1000米。其中,吉林夹皮沟金矿、云南会泽铅锌矿和六苴铜矿、河南灵宝釜鑫金矿均超过1500米。

此外,全国找矿突破战略行动通过在整装勘查区、矿山深边部找矿,发现了多个深井矿床,例如思山岭铁矿、济宁铁矿、大台沟铁矿、陈台沟铁矿、瑞海金矿、三山岛金矿西岭矿区等。

有专家预测,我国将有近30余座金属矿山进入地下1000米以下深度开采,其中有近10座矿山将进入1300~2000米深度开采;未来5~10年,将有1/3以上的矿山进入1000米以深的开采深度。

但是,深部开采作为矿业发展的前沿领域,也面临着诸多挑战。

深部岩体地质力学特点决定了深部开采与浅部开采的明显区别在于深部岩石所处的特殊环境,即“三高一扰动”的复杂力学环境,使得诸多关键难题需要破解——一是深部高应力问题。深部高应力可能导致破坏性的地压活动,包括岩爆、塌方、冒顶、突水等由采矿开挖引起的动力灾害。二是岩性恶化问题。浅部的硬岩到深部变成软岩,弹性体变成潜塑性体,这给支护和采矿安全造成很大负担,严重影响采矿效率和效益。三是深井高温环境问题。岩层温度随深部以1.7℃/100米~3.0℃/100米的梯度增加。深井的高温环境条件严重影响工人的劳动生产效率,而为了进行有效降温,又必将大大增加采矿成本。而随着开采深度的增加,矿石和各种物料的提升高度显着增加,提升难度和提升成本大大增加,并对生产安全构成威胁。

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