金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法优化选择及应用.pdf

金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法优化选择及应用孙宜耐，刘苏，刘景东（山东黄金矿业【玲珑】有限公司，山东烟台2 6 540 0）摘要：本文研究金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法。在金矿资源开发中，深埋在地下、厚度较大的矿体采矿难度较大、成本较高。因此，如何选择适宜的采矿方法，提高金矿采收率、降低采矿成本、提高资源利用效率，成为研究重要方向。深入探索金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法，提高金矿开采效益，降低采矿对环境的影响，推进资源的可持续利用。同时，本文的研究成果可以为金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法的改进和优化提供参考。关键词：金矿缓斜；采矿方法优化；安全保障；效益提升中图分类号：F406.3；T D 8 6 3文献标识码：B文章编号：10 0 8-0 155(2 0 2 3)10-0 154-0 3金是人类历史上最重要的贵金属之一，被广泛应用于工业生产、投资金融、珠宝首饰等领域。金矿矿体通常深埋在地下，厚度较大，矿体性质复杂，采矿难度和风险较大，因此，如何优化选择采矿方法，提高采矿效率,是金矿采矿领域的热点和难点之一。目前,国内外关于金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法的研究已有很多，如直接采矿法、矮墙开采法、塔式采矿法等。但上述方法均存在局限性，如地压风险较大、采收率低、成本高，需要进一步探索和优化。1缓倾斜金矿采矿技术现状与发展趋势缓倾斜金矿指地层倾角小于2 5的金矿脉或金矿体,对其的地下采掘存在一定困难,需要采用特殊的采矿技术 。目前，国内外的缓倾斜金矿采矿技术主要包括矮墙法、露天采矿法、下沉坑采矿法、分层开采法、顶板控制法、塔式采矿法等。1.1 常用技术1.1.1矮墙法矮墙法是一种常见的缓倾斜金矿采矿技术，主要特点是在矿体两侧开挖高度较低的工作面，形成“矮墙”支撑矿体，减轻地压，降低采矿难度。然而,矮墙法存在矮墙支撑不牢固、矿体塌等安全问题及采收率低、成本高等技术问题 2 1.1.2塔式采矿法塔式采矿法是新型的缓倾斜金矿采矿技术，用钢结构塔架将高强度矿体分层堆垛，通过空气钻爆法和机械采矿技术逐层采出金矿石。该采矿方法具有采收率高、成本低、安全性好等优点，但也存在对钻爆技术要求较高、塔架结构复杂等技术问题，还在环保层面具有明显短板，如在钻爆过程中产生大量的粉尘和噪音、作业环境恶劣等 3。采矿时需要分层堆垛和逐层采矿，154生产周期较长，需要几个月甚至数年才能完成采矿。1.1.3下沉坑采矿法下深坑采矿法原理是通过开挖一个小型坑口，从坑底开采矿石，并不断向下沉坑底附近开挖。坑底逐步下沉后，矿石通过坑口被运送到地面。该方法优点是可以逐步开采较深的矿床且无需进行大规模开挖，减少工程量。在资源利用中，也可避免大量的土石方运输和堆放。但采矿周期较长，生产效率较低，需要大量的人力和设备投人。1.1.4 顶板控制法该方法旨在控制地下矿石开采过程中的顶板稳定性，通过地质勘探与力学分析,确定顶板的强度和稳定性,并采取相应的措施来支护和加固顶板。常用措施包括钢支架、锚杆和注浆等。该方法可根据采矿进度与顶板变形情况及时调整支护,规避事故风险。1.2发展趋势1.2.1采矿技术智能化厚矿体采矿将更加智能化，如采用计算机控制系统、物联网技术和人工智能技术等，实现自动化控制和远程监控等功能。该发展趋势可以提高采矿效率和精度，减少人为误差和危险因素，杜绝开采“灰色环节”，使开采更具备可控性“1。1.2.2环保技术应用在厚矿体采矿过程中,环保技术得到提升。例如，用绿色、低碳能源替代传统能源，降低污染排放，减少环境污染和破坏。处理采矿过程中的废弃物和尾矿，实现资源循环利用、降低对环境的影响 5。此外,环保技术能有效改善开采环境，降低开采影响。1.2.3精细化开采精细化开采是厚矿体采矿方法未来发展方向，指通过高精度的勘探、采矿和选矿技术，对不同性质的矿石进行分级、分类，实现对每一种矿石的精准开采和最大化利用，提高矿山产出和经济效益。该技术发展趋势能改善传统采矿的“粗制滥采”，调整资源规划“)。通过技术创新和改进，降低采矿成本，提高资源回收利用率，减少资源浪费，实现可持续发展。该技术会成为未来矿产资源技术发展核心，也会完全改变未来采矿环境。2缓倾斜金矿采矿技术难点2.1 客观难点缓倾斜金矿矿体性质特殊，采矿过程中面临着很大的压力。下方岩层对上方矿体的支撑力很大，极大地限制了矿体的承载能力。采矿过程中会面临矿体垮塌和岩爆等安全问题，导致采矿难度增加；其次，矿体内部层次很多，采矿进度难以掌控。要求采矿过程中要使用高精度的勘探技术和优化的采矿方法，保证矿体的稳定,掌控采矿进度。目前，技术受限严重,难以准确把握中深层开采情况；受缓倾斜金矿矿体的地质条件和采矿环境的限制，采矿工艺复杂、采矿过程中需要使用高精度设备、工具，导致采矿成本较高，矿山实际收益受到影响。2.2技术选择难点缓倾斜金矿矿体的性质特殊，选矿工艺选择难度大。矿体内存在不同层次的矿物和岩石，其性质和含量不同,难以进行有效区分。此外,矿体中黏土和硬岩等难以选别的物质增加了选矿工艺难度；不同的采矿方法在矿体开采效率、采矿成本、采矿安全等方面都存在差异。选用合适的采矿方法、提高矿山的经济效益和生产效率，还要考虑环境保护和采矿安全等；缓倾斜金矿采矿工作安全风险较高，缓倾斜金矿的地质构造和矿体特征也使采矿过程中存在较大的安全隐患。在采矿过程中，地下水、瓦斯、岩爆、地震等地质灾害可能会对采矿人员造成严重危害，采矿工艺和采矿方法会对采矿安全产生重要影响。例如，采用露天开采法可能导致山体滑坡、崩塌等地质灾害,而巷道开采法可能会引起塌、爆炸等安全事故。3金矿缓倾斜中厚矿体采矿方法优化选择思路及应用3.1进行金矿缓倾斜中厚矿体采矿条件分析金矿缓倾斜中厚矿体采矿条件分析是选择采矿方法的重要前提，本文从矿体特点、工程地质条件和环境条件三方面展开分析：矿体特点。金矿缓倾斜中厚矿体的特点是矿体形态复杂、矿体倾角较小、矿体分布分散及矿体品位较高，对采矿过程影响较大。矿体形态复杂包括裂隙、节理和岩层断层等地质构造，需要考虑其对采矿的影响。矿体倾角较小可能会导致矿体崩落和顶板松动等安全问题，需要采用更安全的采矿方法。矿体分布分散，呈现点状、条带状和群状，使采矿过程复杂需要更高效的采矿方案和技术来获取更高品位的矿石。工程地质条件分析。首先，地质构造复杂，包括多种地质构造，如断层、节理、岩溶等，这会严重影响采矿过程。其次，岩石类型多样，包括花岗岩、安山岩、流纹岩等，不同类型岩石的物理力学性质不同，对采矿方案和技术也有不同要求。此外，地下水条件复杂,存在水流和水压变化，需采用水文地质措施保障采矿安全。3.2常见开采方法3.2.1块状采矿法块状采矿法是适用于金矿缓倾斜中厚矿体采矿的新技术，在传统的采矿方法基础上发展而来，主要技术要点如下：根据矿体形态和控制要素进行预测、规划和优化设计；将矿体按照规划分成一定大小的块体，采用合适的爆破技术进行采掘；利用机械化装备进行块体提取、运输和处理。在实际应用中，目标金矿位于缓倾斜地区，矿体规模较大,坚硬度较高，斜度在152 0 之间。传统的采矿方法难以满足开采要求,因此采用块状采矿法,提前对矿体进行地质勘探和采样分析，确定块状体的分布情况、大小和质量等；根据实际情况进行调整，适时进行爆破，将矿体分成大小不同的块状体。采用机械化设备进行运输和卸料，减少人力消耗，提高工作效率。该方法不仅减少了矿石破碎率，降低了细粒矿物含量，还减少了对地质环境的影响和安全风险，实现了高效、安全、环保的开采目标。但该方法应用中也存在一些问题，例如块体大小选择和块体提取技术优化在工程前期花费大量时间。此外，块状采矿法需要大量机械化装备，后期统计时发现资金消耗已超过预算7%，后与投资方协商才得以解决。3.2.2露天采矿法露天采矿是广泛应用于大型矿山的开采方法，技术要点如下：矿体地质勘探和矿体分析，确定矿体在地质条件和开采经济性；开采方案设计，包括爆破方案、开采序列、挖掘设备和运输方案选择等；采矿作业的管理和控制，包括采矿进度安排、人员和设备的协调配合、安全管理等。露天采矿适用于埋深较浅、规模较大、品位较低的矿体中。在上述条件下，露天采矿可以降低采矿成本、提高采矿效率、减少环境污染。此外，露天采矿可以在一定程度上减少地质灾害。例如，我国西部地区有一座大型露天铜矿一花马铜矿，该矿规模庞大，储量丰富，矿体埋深较浅，矿体品155位较低，采用露天采矿可以有效降低采矿成本，提高采矿效率。在露天采矿作业中，矿石经过爆破、装载和运输，到达选矿厂进行处理。该矿的采矿作业经验表明，采用露天采矿可以取得良好的经济和社会效益。3.2.3矿山坑道法矿山坑道法是常见的采矿方法，常用于地下矿山开采，主要特点是在地下开挖坑道和巷道，将矿石从地下运到地面进行处理。矿山坑道法的技术要点包括坑道开挖、支护和通风等，要对矿山进行坑道规划和设计，确定坑道位置、长度和宽度等，然后进行坑道开挖和支护。在坑道开挖过程中，要采用爆破或机械掘进等，还要对开挖出来的坑道进行支护，确保坑道的稳定和安全。最后，要进行通风和空气调节，保证矿工健康和安全。矿山坑道法通常适用于地下矿山开采。矿山坑道法广泛应用于世界各地，如加拿大的萨斯卡通铜金矿、南非的克罗姆矿山和澳大利亚的斯普林特河煤矿等。矿山坑道法应用实例较多，优缺点鲜明，缺点是工程投资大、建设周期长，坑道开挖和支护过程中存在安全风险。此外,坑道开挖需占用大量的地下空间，可能会对地下水资源造成影响。但相比露天采矿，矿山坑道法可以保护矿山环境，减少对地表的破坏和污染，还可以在矿山底部开采矿石。3.2.4长壁采矿法长壁采矿法适用于相对较厚且倾斜较缓的矿体，原理是在矿体一侧开挖一条连续长壁巷道，然后逐步向反方向进行采矿。采矿过程中顶板通过支撑设备进行支护，矿石则通过长壁巷道和运输设备运送，可以实现连续的矿石开采，保证高产率。美国宾夕法尼亚州的煤矿广泛采用长壁开采方法，通过布置长壁工作面和支护设备，实现了连续、高产量的煤炭开采，该方法的煤炭采取率、单位时间人工消耗率都有极大优势。另一方面，通过应用传感器、自动化系统和数据分析，可实现对长壁工作面的实时监测和控制。在智能开采辅助下，可以提高矿石回收率、降低能耗和环境影响，提高安全性和生产效率。3.3传统开采技术的未来发展方向3.3.1采矿设备的自动化和智能化现代采矿技术已经逐步向自动化和智能化方向发展。缓倾斜金矿采矿技术可以引入自动化和智能化采矿设备，实现矿山设备自主控制、数据实时监测、运行状态预测等功能。缓倾斜金矿采矿技术与现代技术的融合点是将智能化采矿设备与数字化采矿管理系统相结合，实现采矿过程的实时监控和管理，提高生产效率和安全性。1563.3.2新型采矿方法及混采准备的引1人在现有缓倾斜金矿采矿方法的基础上，引人深孔爆破技术、综放采矿技术等新型采矿方法。新型采矿方法可以有效解决缓倾斜金矿采矿难题，如采矿效率低、废石排放等。另外，欧洲提出利用混合采矿方式整合多种采矿方法优点，提高开采收益，我国也可以借鉴。3.3.3绿色矿山建设的推广绿色矿山建设已经成为全球采矿业的重要趋势之一。缓倾斜金矿采矿技术可推广清洁生产技术、节能减排技术等现代环保技术实现绿色矿山建设，既可以保护环境、减少资源浪费，又可以提高生产效率和经济效益。另外,环保开采能够提高采矿上限，这种必要的“留白”有利于新技术的入场，可以保证深层金矿的开采质量。4结语金矿缓倾斜中厚矿体采矿要综合考虑矿体特点、工程地质条件、环境条件，选用合适的采矿方法。未来需进一步探索采用先进技术解决现有采矿方法的问题。例如，结合信息技术，开发更智能化、自动化的采矿设备,提高采矿效率和安全性。此外，要加强对环境保护和生态修复的关注，积极探索可持续发展的采矿模式，结合矿山开采与生态保护，实现经济效益和环境效益双赢。参考文献：1贾翱翔，王国利.某金矿采用削壁充填采矿法降低矿石贫化的工程实践 J.有色矿冶，2 0 2 2,38（0 6)：9-11.2曲岩，涂旭东，马浩吉.深部急倾斜厚大金矿采矿方法选择及应用研究 J.现代矿业,2 0 2 2,38（10）：7 7-8 0.3夏文浩，宋卫东.某金矿上向水平分层充填采矿参数优化研究 C/中国金属学会.第十三届中国钢铁年会论文集1.矿业工程冶金工业出版社（MetallurgicalIndustry Press),2022:20-28.4黄坤，宋卫东.某金矿下向进路充填采矿参数优化研究C/中国金属学会.第十三届中国钢铁年会论文集1.矿业工程.冶金工业出版社（Metallurgical IndustryPress),2022:29-35.5齐发富，李学锋，蒋夏施，等.南尧金矿采矿工艺与采场稳定性分析研究 J.采矿技术,2 0 2 2,2 2(0 4）：18-2 0+38.6张腾飞.关于金矿采矿方法的优化选择思考 J.中国金属通报,2 0 2 2(0 7）：19-2 1.作者简介：孙宜耐（19 8 8），男，江苏连云港人，本科，工程师，研究方向：地下采矿工程、爆破技术。