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中級工程師論文高海拔地區中厚傾斜安全高效采礦

所屬欄目:工業設計論文 發布日期:2015-01-07 15:37 熱度:127

  【摘 要】 采礦人員在高海拔地區的礦井下工作,經常會面臨缺氧及其它惡劣氣候的負擔。本文根據井下氣候評定原則提出了中厚傾斜采礦在技術和組織方面的改善措施。并闡述了中厚傾斜采礦主要的開采方法和技術關鍵,并分析了高海拔地區中厚傾斜采礦的技術發展趨勢,為礦山開采豐富了更多的理論依據。

  【關鍵詞】 中級工程師論文,高海拔采礦,中厚傾斜采礦,開采技術關鍵

  高海拔地區礦井氣候條件惡劣,作業工人將承受缺氧、強紫外線輻射的困難。并且這種氣候具有連續性,傷害性大的特點。在一定程度上,不僅傷害了工人的身體,對機器設備的功率、壽命和可靠性也造成了很大影響。而目前國內好多高海拔地區礦山開采設計及生產中對這一特殊氣候條件考慮不足,導致生產成本大幅度增加,嚴重影響了生產效益。這種現象在一些經濟價值不高、開采難度較大的中厚傾斜礦體的開采中表現尤為突出。因此,探討高海拔地區中厚傾斜礦體開采方案是十分必要的。

  1 高海拔地區采礦安全問題

  1.1 高原氣候條件的影響

  高海拔地區采礦都會面臨高寒、缺氧、氣溫晝夜變化大等氣候特點,這給采礦帶來了極大的困難。一般情況下,高原地區平均海拔都達到了3000m以上,并屬于高山寒冷性氣候,一年中霜凍期一般都在 4~6個月,特殊的在6個月以上。同時,空氣中氧氣的含量均低于正常的21%,無法達到正常人體呼吸所習慣的比例,給作業工人帶來很大的呼吸困難。同時,這種高原氣候不僅影響作業工人的身體狀況,也嚴重降低了機器的工作效率。據調查顯示,青海某機械所的機器在礦區進行工作時,其功率會低于正常值的39%,增大了工作難度,加大了開采成本。因此,在高海拔地區進行采礦時,應首先考慮到氣候因素的影響,及時的采取相對應的措施來將損失降低到最小[1]。

  1.2 井下氣候評定及改善措施

  由分析可知,惡劣的氣候條件會對作業工人及開采機器產生不可恢復的影響,因此對井下氣候的評定也為日后安全高效的開采工作打下扎實的基礎。此種評定是通過具體化的數值將氣候的估算值計算出來,再結合運動強度換算成一定的物理量。在測定中,需要涉及到氣候負擔和使用負擔,并根據實際條件對其設定一定的等級。目前,我國對氣候負擔并沒有設定統一的評定標準,也難以對其開采的安全性有數字化的評定。但是,對于特定的氣候條件建立設備、人員的運行效率檔案是可以做到的。通過數據分析,做到合理配備,有助于高海拔地區中厚傾斜安全高效采礦的進行。

  一般來說,高海拔地區采礦設計時應該采用機械化程度較高的開采工藝。高原氣候對內燃設備的機械降效比較大,而且尾氣排放對巷道通風要求比較高,所以設計時應首先考慮電動設備。另外,對于采用管道運輸的,還得考慮防凍,以便生產正常運行。

  2 中厚傾斜高效采礦方法

  2.1 采礦技術關鍵

  安全高效采礦能夠順利進行,離不開很多關鍵的采礦技術,如落礦工藝、礦石搬運以及采礦方法選擇等。落礦工藝分為淺孔落礦和深孔落礦。在淺孔落礦時,需要進行分層回采,但會面臨采礦效率較低,爆破工藝復雜,工作安全性低等困難。在深孔落礦時,采礦中大塊的礦石出產量較多,也在一定程度影響了礦石的質量。采出了礦石之后,就會涉及到礦石的搬運工作。對于傾角小于40°的礦體,采用重力搬運法是不適合的,需要爆力搬運或水力的搬運加以輔助。對于采礦方法,國內采用較多的有底盤漏斗房柱法或底盤漏斗分段礦房法,這兩種方法都在一定程度上增加了開采過程的安全性,但也增大了采切工程量。近年來有些礦山采用向上、向下同時打扇形孔的落礦方式,減少了部分采切工程量,取得了較好的效益(如圖1所示)。

  目前,國外大多采用充填式的方法來進行此類礦藏開采。這一種開采方法難度較大,掌握起來會面臨很多困難,同時生產效率也不高。因此,在開采前期,需要根據各種礦山的實際地理條件,進行開采方案的篩選,綜合其他因素,得到較好的方案進行高效安全的開采。

  2.2 常規采礦方法分析

  對于中厚傾斜礦開采方法大致可以分為房柱法、底盤漏斗采礦法和機械化分層充填法。針對中厚礦體的開采,房柱法應用較多,并仍可進行具體分類。其中較新穎的方法有預切頂中深孔房柱法和淺孔落礦膠結礦柱房柱法。預切頂中深孔房柱法采用脈內采準,淺孔超前切頂,扇形中深孔落礦,同時需要劃分盤區開采。在爆破方面需要采用裝藥器裝藥,進行各排微差爆破。預切頂的方法安全性較高,對不同礦體頂板形態的適應性較好。其存在的缺點是分采難度大。而淺孔落礦膠結礦柱房柱法采用連續開采。回采順序是先采礦柱,礦柱采空區膠結充填后,再回采礦房,礦房采空區用尾砂充填。近年來,盡管對各種房柱法存在的缺點進行了相應的改進。但在一些硬件設備使用中依舊比較落后,影響了開采的效率。

  在銅礦和鐵礦的開采中,底盤漏斗采礦法在我國應用較多。一般來說,面對礦石價不高的礦體多采用底盤漏斗采礦的方法,其特點為盤區開采。每個盤區內布置2到3個礦房和一條連續隔離礦柱。應用此種方法采用分段微差爆破落礦,且回采順序是沿傾斜由上而下后退式推進,礦房內的盤區同步推進。對于頂板管理多采用崩落上盤圍巖的方法,這種作業方式允許出礦人員不再進入采場,工作進程相對安全。另外,由于幾個采場可以同時作業,也在一定程度上提高了采礦的效率,減少了采礦成本。近年來,隨著出礦設備的不斷改進,底盤漏斗采礦法的應用也在逐漸減少,代之而起的是平底結構,減少了劈漏工作量,更有利于大塊的處理。對于開采價值高的礦藏可以采用機械化分層填充法。而最近充填法也逐漸跨入了世界高效采礦的行列[2]。

  3 采礦技術的未來趨勢

  通過對國際上對開采緩傾斜中厚礦體實際經驗以及國內的發展情況來看,其發展方向實具有共性的,在采礦的方式和工藝方面,傾向于使用更高效率的方式并保持一定的回收率從而增加礦石的開采量,在其期間,高效率的采掘裝備是不可缺少的,采礦高技術裝備體系對于采礦業的發展是至關重要的,其框架體系還需要科學系統的管理方法輔助來加以實現,從而獨立的形成一個高效率、高產量的礦山生產體系,其最優化的實現不僅需要內在體系的相互緊密銜接,綜合系統的最優控制也在整體礦產體系中產生較高的實際效益,從而大幅度提升整體礦山生產系統的生產水平,提高采礦企業的經濟效益。在一些西方國家,高效能采礦裝備的研制一直是采礦行業發展的核心競爭力,花費大量時間和精力用在采礦設備的機械加工工藝研究和機械系統結構自由度簡化,并通過優秀的動力系統及減震系統來保證設備的高效運轉,在整體體系構建上主要通過采切工藝與機械化輔助作業相配合,以保證作業流程順利安全的實施,并提高了采礦效率從而提高了企業的經濟效益。坐落于美國白松銅礦的礦山生產體系在采礦、掘礦、碎礦的過程中同時注重運輸設備的配套更新,使礦山開采系統的生產效率提高了五分之一。在我國,也有一些值得推廣的系統創新關鍵,一些優秀企業十分重視對礦山開采高效率設備的引進、開發和實際應用,并注重在實踐中積累經驗,不斷完善采礦設備,構建創新采礦體系,在實際應用過程中,需要注意我國礦產資源分布的地理位置和自然環境,從實際出發,以科技創新為動力,保證設備質量,加速研制過程,推動技術攻關,結合國際成功經驗發展具有中國特色的礦山開采系統。

  4 結語

  在高海拔地區高寒缺氧的環境下,開采礦產資源面臨很大困難,采取一定井下氣候評定為中厚傾斜礦體開采奠定重要的基礎。針對此種難采的礦體,通過實踐與探索,具體礦體具體分析,選取最適宜的開采方法,能夠高效安全的進行開采,從而對今后的開采方案選取提供更多參考的價值。

  參考文獻:

  [1]曹帥,宋衛東,朱先洪,戚偉.高海拔地區急傾斜薄礦體采礦方法優選[J].金屬礦山,2013(02).

  [2]李冬萍,任風玉.不穩固礦巖條件下傾斜中厚礦體的高效采礦方法研究[J].中國礦業,2012(08).

文章標題:中級工程師論文高海拔地區中厚傾斜安全高效采礦

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