自然崩落法採礦技術的發展與應用

自然崩落法作為一種低成本並且大規模的採礦方法,能夠和露天開採產生的經濟效益相媲美,是一種高效的採礦方式。在部分國家中,自然崩落法採礦在工藝和技術上已經較為成熟,在厚大礦體的開採中被廣泛運用,能產生較高的經濟利潤。我國已經在很多地區進行了自然崩落法採礦的實驗研究,在理論研究與實際的工程應用上都有很大的進展。本文就自然崩落法採礦技術的發展與應用展開分析和探討。

1 自然崩落法採礦的原理自然崩落法含有較高的技術含量,它對礦岩有著很高的物理性要求,在應用的時候,有很嚴格的開採技術條件,要有很高的管理水平做保障,如果要確定使用這種方式,需要承擔比其他種類方式更大的風險。這種方式的基本原理為,在比較容易自然崩落的礦體裡面,運用礦體自身的低強度特徵以及帶有的節理裂縫分布特點,在礦體的底部位置要做固定範圍的拉底,並形成礦石冒落自由面,還要鋪設深孔割幫,將礦塊和周圍的礦石及岩石的聯繫誘導等工程進行削弱。會對礦體內應力分布的形態做出一定改變,讓礦石按照要求出現破壞和失去穩定性,以及依靠礦體重力場,自然崩落出適合的礦石塊度,從而完成最終落礦。自然崩落法完成自然崩落的前提條件是拉底工作的進行,對礦體崩落有很大的影響。拉底指的是出礦工程上端,岩石整體的下端,通過人工爆破出現有效空間,在這部分空間的水平連續面積很大時,導致岩體出現崩落情況的系統工程。礦塊在進行大範圍拉底之後,對礦體裡面的礦體應力平衡有一定破壞,造成應力再次分布,一定會形成新的自然平衡拱,拱裡面的礦石因為受到重力的影響而產生周期性的脫落。2 自然崩落法採礦主要存在的問題在以前的礦體開採中,只有比較容易崩落及破碎的礦體會涉及到自然崩落法進行開採,因為能夠對礦體的破碎塊度及可崩性做出更準確的評價,鏟運機比較容易得到,對放礦控制過程的規律有著進一步了解,擁有合適的二次鑿岩爆破設備,並獲得更加可靠的成本數據,讓天然塊度較大的穩固礦體,運用低成本的自然崩落法進行開採。主要存在的問題為:在地質資料方面,地質數據存在不準確性和局限性,致使自然崩落開採存在風險。礦岩體的數據方面,要建立能反映整個礦床地質的模型。在崩落塊度上,礦石塊度會影響放礦漏斗的尺寸及放出物體的形態,會對產生能力及設備選型有直接的關係。在底部放礦結構上,放礦工作如果完成的很好,礦石就能夠順利放出,最終可以獲得較高經濟優勢。

3 自然崩落法在我國的應用研究河南小秦嶺金礦帶,是當前我國主要的岩金產地之一,位於華北地台南緣,南部位置緊靠秦嶺褶皺系,東西之間的長度為40多公里,南北寬度為10～15 km。地區之內的金礦分布比較廣泛,金礦的數量也很多。河南小秦嶺金礦帶的開採曾用自然崩落法試驗,為了保證初始崩落以及持續崩落,在進行拉低工作時嚴格遵循了NE向SW開始推進的原則,拉底的開刀位置為東部的地質構造較為嚴密的岩體中進行,後來進行逐步擴展。經過觀察分析,得出在金礦礦體的節理裂隙不發育以及強度中等的情況之下,要採用漏斗結構電耙來出礦的方案,卡斗及大塊率高都為正常現象。如果依照外國的成功經驗,採取無軌設備的出礦道出礦以及塹溝式的結構這些自然崩落法的方案,那麼金礦出礦口的範圍將擴大很多倍,也能提升大塊塊度的標準,同時將大塊率降低。無軌設備出礦比較靈活,有助於對放礦進行控制,以及提高生產能力。河南小秦嶺金礦帶經過生產管理中的不斷改進,以及技術上的大力提升,運用自然崩落法進行採礦取得了很大的進展,日生產量和生產能力逐漸提高。把安全管理的重點放在了底部結構的支護上,如果礦體鬆散,礦體的底柱無法支撐上部的礦體,整個金礦的礦石重量將都壓在支護上,所以在礦體裡面的支護一定要加地腳梁,避免支護出現下沉,並確保巷道斷面不至於縮小,從而影響出礦。金礦在運用自然崩落法時要注意對地壓進行控制,要對金礦采場監測應力,加強分析底部結構的穩定性及應力。要按照工程揭露的情況,及時的做出礦石質量的調查,為選擇正確拉底和支護方式提供參考依據。要合理的進行拉底工作,對地壓實行有效控制,對放礦工作也要給予高度重視,加強在生產過程中對地壓的管理。4 自然崩落法採礦技術的應用展望自然崩落法在1985年起源於美國的鐵礦開採中,到目前為止有近一百年的歷史,為國際上的採礦界提供了豐富的經驗和參考建議。我國與20世紀60年代開始採用自然崩落法開採礦山。自然崩落法的採礦方式在現今還仍然處於經驗探索的階段,還需要大量的不斷進行實踐研究,讓這種開採方式更加的理性化和程序化,更加便於人們去掌握並應用。自然崩落法的生產試驗,在我國還只處於起步階段,經驗不是很足,管理水平和管理方式上也存在一定的落後性,礦山不能在開採的時候盲目選擇採用自然崩落法進行開採,而是要按照礦山實際的狀況,來慎重的分析和判斷是否可以採用自然崩落法來進行開採。5 結論目前,我國對自然崩落法的應用主要局限在對大中型礦山的開採上,很少應用於小型礦山的開採上,我們要對那些小型礦山使用自然崩落法的成功應用案例,進行分析和總結,並得出自然崩落法採礦的適用條件,對我國進一步運用自然崩落法進行礦山開採總結出一定的經驗,並提供一定的參考建議,爭取獲得更多的經濟效益。
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