正文

1.2 深井开采技术研究状况(1)

深井矿山充填理论与管道输送技术 作者:王新民


近年来,世界采矿科学研究和采矿实践已愈加关注金属矿床深部开采问题,分析各种专利资料和有关文献可以得出以下几点结论。

(1)深井矿山越来越多。对世界172座开采深度为500~3500m矿山的统计分析表明,其中45%的矿山开采深度已超过800m。如印度Karnataka州的kolar金矿目前开采深度已超过3200m;南非威特沃特斯兰德盆地,采矿深度已接近4000m,而最深竖井已达4176m,而且根据5500m最深钻孔勘探资料表明,5000m甚至6000m以下资源仍有很大潜力,因此可以预计,在不远的将来,开采深度将会超过5000m甚至6000m;国内也有多座矿山开采深度超过千米。

(2)深井矿山中充填采矿法应用比重加大。虽然在公布的172座开采深度为500~3500m的矿山中,广泛采用空场采矿法(房柱法、阶段矿房法、分段平巷法)开采,有16座矿山还采用了分段崩落法和阶段崩落法。但在开采深度超过1200m的矿山,主要采用胶结充填的全面矿房法和分层充填法。根据俄罗斯科学院矿物综合开发问题研究所的预测,近10年内充填采矿法采矿量在黑色冶金矿山将达到15%~20%,而在有色冶金矿山将超过50%。

深井地下采矿实践中阶段或分段落矿嗣后充填房柱法已得到相当广泛的应用,一般矿房宽10~15m,长30~60m,高10~60m。俄罗斯一些地下矿山的劳动生产率为4~8m3/工班,其他国家9个矿山的平均劳动生产率为47.3t/工班。深部开采矿石损失率波动范围很大,介于3%~23%之间,贫化率变化介于5%~20%之间。

(3)在深部开采条件下,充填采矿法或充填法与其他方法联合开采方案受到重视。如充填法和崩落法联合开采方案,该方案适用于缓倾斜厚矿体的开采,将矿体划分为矿房、矿柱,先用胶结充填法开采矿柱,在充填后形成的人工矿柱保护下,用崩落法回采人工矿柱间的矿房。该方法可限制采矿结构要素中应力集中程度的增长,有利于自行设备在矿山的广泛使用。

(4)岩爆机理及岩爆控制措施有了长足的进步。岩爆是深井矿山面临的最大安全隐患之一,众多的研究成果都集中在岩爆机理及岩爆控制措施方面。

前苏联、德国、法国、波兰、捷克斯洛伐克、匈牙利、保加利亚、奥地利、南非、加拿大、美国、新西兰、日本和印度等国家都是较早发生过岩爆并引起关注的国家。

南非是世界上岩爆灾害最严重的国家,岩爆事故从1908年的7起上升到1918年的233起,并且随着开采深度的增大而增多。1975年,680起岩爆分别发生在31个金矿,导致73人死亡和4800多个工班的损失。南非金矿开采中,岩爆造成的伤亡占所有伤亡事故的20%,并且随着开采深度的增加这个比例还在增加,在3000m以下的所有伤亡事故中,因岩爆造成的占50%以上,其中最强烈的一次岩爆的震级达到ML=5.1级。

加拿大岩爆主要发生在安大略北部的Sudbury矿区和Kirkland湖,以硬岩金属矿山和钾矿为主,煤炭矿山也发生过岩爆现象,但没有金属矿山那么具有代表性。首次报道是1932年发生在Sudbury矿区的岩爆事故,当时的开采深度为470m,随着开采深度的增大,这个地区的岩爆问题也日趋严重,该盆地内的大多数金属矿山都发生了不同程度的岩爆。


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