地下礦山的智能化

　　目前，世界上地下礦山都在追求高效、安全，機械化水平、自動化水平不斷提高。

　　以瑞典基律納鐵礦為例?；杉{鐵礦以產(chǎn)高品位（含鐵率超過70%）鐵礦石著名，是目前世界上最大的鐵礦山之一。其鐵礦開采已有70多年的歷史，現(xiàn)已由露天開采轉(zhuǎn)為地下開采?；杉{鐵礦智能化主要得益于大型機械設(shè)備、智能遙控系統(tǒng)的投入使用，以及現(xiàn)代化的管理體系，高度自動化和智能化的礦山系統(tǒng)和設(shè)備是確保安全高效開采的關(guān)鍵。

　　1）開拓：基律納鐵礦采用豎井＋斜坡道聯(lián)合開拓，礦山有3條豎井，用于通風、礦石和廢石的提升，人員、設(shè)備和材料主要用無軌設(shè)備從斜坡道運送。主提升豎井位于礦體的下盤，到目前為止，采掘面和主運輸系統(tǒng)已下移了6次，目前主要運輸水平在1045米水平。

　　2）鉆孔裝藥及爆破：巷道掘進采用鑿巖臺車，臺車裝有三維電子測定儀，可實現(xiàn)鉆孔精確定位。采場鑿巖采用瑞典阿特拉斯公司生產(chǎn)的SimbaW469型遙控鑿巖臺車，孔徑150毫米，最大孔深55米。該車采用激光系統(tǒng)進行準確定位，無人駕駛，可24小時連續(xù)循環(huán)作業(yè)，年崩礦量可達300萬噸。

　　3）礦石遠程裝載和運輸與提升：基律納鐵礦采場鑿巖、裝運和提升都已實現(xiàn)智能化和自動化作業(yè)，鑿巖臺車和鏟運機都已實現(xiàn)無人駕駛。

　　礦石裝載采用Toro2500E型遙控鏟運機，單臺效率為500噸/小時。井下運輸系統(tǒng)有膠帶運輸和有軌自動運輸兩種類型。有軌自動運輸一般由8列礦車組成，礦車為連續(xù)裝、卸載的自動化底卸車，膠帶輸送機自動將礦石從破碎站運送到計量裝置中，與豎井箕斗完成裝載和卸礦，整個過程均為遠程控制。

　　4）遙控砼噴射技術(shù)支護加固技術(shù)：巷道支護采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護，由遙控混凝土噴射機完成，錨桿和鋼筋網(wǎng)安裝使用錨桿臺車。

　　溶浸技術(shù)應(yīng)用日益廣泛

　　目前在回收低品位銅、金礦石、鈾礦等已廣泛采用溶浸技術(shù)，在溶浸技術(shù)中有原地浸出、堆浸和原地破碎浸出三大類。

　　美國、加拿大、澳大利亞等國家處理0.15%~0.45%低品位銅礦石，2%以上的銅氧化礦石和0.02%~0.1%的鈾礦石基本上都采用堆浸和原地爆破浸出回收。

　　以美國為例，美國采用原地爆破浸出銅的礦山就有20多個。如內(nèi)華達州的邁克礦，亞利桑那州的佐尼亞銅礦日產(chǎn)銅均在2.2噸以上，蒙大那州的巴特礦和銅皇后分礦日產(chǎn)銅金屬為10.9~14.97噸，美國溶浸銅產(chǎn)量占總產(chǎn)量的20%以上，黃金產(chǎn)量超過30%，鈾產(chǎn)量絕大部分也來自溶浸采礦。

　　深部開采技術(shù)

　　隨著資源量不斷的減少，目前采礦的深度越來越深，采深到1000米以下，帶來了許多在淺部采礦沒遇到的困難和問題，如地壓增大，巖溫增高，礦山的提升、排水、支護、通風等方面的困難也隨著增大。

　　我國現(xiàn)階段的非煤礦山的開采深度一般都不超過700~800米，但近年已有一些埋藏深度達1000米左右的礦床正在開發(fā)，銅陵有色金屬公司所屬的冬瓜山銅礦床、金川二礦區(qū)就屬于其中。

　　礦山環(huán)保工作與綜合治理

　　在國外尤其是發(fā)達國家，對礦山環(huán)境都采用綜合治理的措施。對礦山排出的廢水、廢氣、廢渣及粉塵、噪音等均有嚴格的技術(shù)標準，許多低品位的礦山，因環(huán)保治理費用太大，而無法建設(shè)和投產(chǎn)。

　　目前，國外還強調(diào)建立無廢料礦山和潔凈礦山，德國魯爾工業(yè)區(qū)瓦爾斯姆煤礦就是成功的例子，用洗煤廠的煤泥和煤發(fā)電燃燒后的煤灰和破碎后的井下廢石加入水泥經(jīng)活化攪拌，用PM泵打到井下充填空區(qū)，礦山不向外排任何固體廢料。

　　充填采礦技術(shù)應(yīng)用日趨廣泛

　　根據(jù)情況不同，采用不同的充填料。

　　目前充填要考慮的問題——

　　一是要集中力量形成實用而可靠的系統(tǒng)。要研究和開發(fā)有效的充填技術(shù)，使充填作業(yè)和采礦作業(yè)循環(huán)有效的結(jié)合。要重視充填系統(tǒng)的管理工作。

　　二是研究可使現(xiàn)有系統(tǒng)達到優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)，研究構(gòu)成優(yōu)質(zhì)充填料的粒級分布，研究在水力旋流器和破碎方面已有所改進的充填料制備工藝流程，研究用于優(yōu)化充填料的輸送技術(shù)如壓力損失、磨損、腐蝕以優(yōu)化充填系統(tǒng)總體設(shè)計。

　　三是加強對充填料的制備、輸送、充放和受載變形過程的定量認識，為安全、穩(wěn)定、高效的采礦奠定基礎(chǔ)。目前國際上用的充填工藝有：水砂充填、干式充填、高水固體充填、膠結(jié)充填。膠結(jié)充填又分為：分段尾砂水力充填(高濃度自溜輸送)、其他充填料水力充填(高濃度自溜輸送)、全尾砂膏體自溜充填及全尾砂膏體泵送充填。目前國際上推薦的是全尾砂膏體泵送充填。

　　目前，加拿大已有12座礦山應(yīng)用高濃度膏體充填，南非和澳大利亞也有新建的膏體充填系統(tǒng)投產(chǎn)。新的充填工藝將可以更好地滿足保護資源、保護環(huán)境、提高效益、保證礦山發(fā)展的要求。充填采礦在21世紀的礦業(yè)發(fā)展中將有更加廣泛的前景。

　　大洋多金屬結(jié)核采礦

　　多金屬結(jié)核賦存于3000~5000米左右深的海底．要開采就必須要有可行的采礦方法。因此世界各國均把發(fā)展可靠的采礦方法放在優(yōu)先位置，并對此進行了大量試驗研究，有的甚至還進行了深海中間采礦試驗。從上世紀60年代末至今，國際上已開發(fā)和試驗了的大洋采礦方法主要分為連續(xù)鏈斗(CLB)采礦方法、海底遙控車采礦方法及流體提升采礦方法三類。

　　連續(xù)鏈斗(CLB)采礦方法。該方法是日本人1967年提出的。CLB的主要特點是能適應(yīng)水深的變化保持正常作業(yè)。但CLB法的產(chǎn)量只能達100t/d，遠達不到工業(yè)開采的要求。因此，CLB采礦法于上世紀70年代末被放棄。

　　海底遙控車采礦方法。該方法主要是由法國人提出的。海底遙控車為無人駕駛潛水采礦車，主要由集礦機構(gòu)、自行推進、浮力控制和壓載四大系統(tǒng)組成。在海面母船的監(jiān)控下，采礦車按照指令潛入海底采集結(jié)核，裝滿結(jié)核后浮出水面并到母船接受倉卸下結(jié)核，海面母船通常可控制數(shù)臺采礦車同時作業(yè)。該方法采礦系統(tǒng)投資大，產(chǎn)品價值不高，法國大洋結(jié)核研究開發(fā)協(xié)會已于1983年停止研究，但這種采礦車的采運原理被視為有前途的采集技術(shù)。

　　流體提升采礦方法。目前國際上較為認可的是流體提升式采礦方法，且最具有工業(yè)應(yīng)用前景。該方法是當采礦船到達采區(qū)后，將集礦機和提升管接好并逐步放人海船集礦機用于采集海底沉積物中的結(jié)核并進行初步處理，以水力或氣力提升方式使管內(nèi)的水以足夠的速度向上運動，將結(jié)核輸送到海面采礦船上。

　　隨著21世紀人類開發(fā)利用海洋的到來，大洋采礦技術(shù)顯得尤為重要?，F(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展為大洋資源開發(fā)鋪設(shè)了橋梁，它的形成和發(fā)展將對世界海洋經(jīng)濟、文化及人類海洋意識產(chǎn)生積極深遠的影響。

　　關(guān)于國外礦山的采礦技術(shù)發(fā)展趨勢除了前述的六個方面以外，還有自然崩落采礦技術(shù)日趨完善，應(yīng)用也不斷擴大，另外在鑿巖爆破也有大量的新技術(shù)涌現(xiàn)，礦山巖石力學(xué)與工程已經(jīng)作為一個獨立的學(xué)科，在礦山的建設(shè)和生產(chǎn)中發(fā)揮越來越大的作用