露天采礦工藝研究

[摘要]我國(guó)作為世界上為數(shù)不多的礦石資源大國(guó)之一，各種礦產(chǎn)資源非常豐富，但是技術(shù)工藝和設(shè)備對(duì)于礦山的開采效率造成了很大的限制。加大對(duì)露天采礦工藝技術(shù)的研究力度，針對(duì)不同的礦山情況，正確選擇采礦工藝對(duì)于提高我國(guó)礦產(chǎn)資源的開采水平具有重要意義。因此，本文就露天采礦工藝技術(shù)、未來(lái)的發(fā)展方向，以及露天采礦工藝效果的評(píng)價(jià)展開了討論研究。

[關(guān)鍵詞]露天采礦；采礦工藝；工藝效果；能量消耗

我國(guó)經(jīng)濟(jì)正在迅猛發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，中國(guó)的采礦技術(shù)以及采礦設(shè)備也隨之不斷提高，礦產(chǎn)量也得到了明顯的提高。良好的露天采礦技術(shù)對(duì)于采礦行業(yè)的發(fā)展有著重要的影響作用。

一、露天采礦工藝技術(shù)

1）開采工藝

（1）陡幫開采技術(shù)

陡幫開采技術(shù)的特點(diǎn)是開采初期剝離量相對(duì)較小、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)周期短、工程量小、邊坡暴露時(shí)間短等，對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段的露天礦區(qū)開采非常適用。

（2）高臺(tái)階采礦技術(shù)

由于我國(guó)在該技術(shù)方面的研究較晚，目前應(yīng)用的露天礦區(qū)并不多，臺(tái)階高度最大也只有14m-15m，但隨著露天采掘設(shè)備的逐步向大型化發(fā)展，高臺(tái)階采礦技術(shù)的研究力度也在不斷加大。近幾年，斗容超過(guò)10m3以上的大型挖掘設(shè)備的增多，為高臺(tái)采礦技術(shù)提供了有利的技術(shù)保障。

（3）膠結(jié)充填采礦技術(shù)

膠結(jié)充填采礦技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠顯著的提高礦產(chǎn)資源的回收率，并且可以有效的降低地表破壞率，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)露天礦山多次回采，因此一直是采礦行業(yè)優(yōu)先選用的方法。但是其缺點(diǎn)也十分明顯，該技術(shù)效率發(fā)揮受到礦床的生產(chǎn)條件的限制。而隨著高分層充填、分段充填以及階段深孔嗣后充填等技術(shù)的進(jìn)展，膠結(jié)充填采礦技術(shù)也在不斷突破。

2）穿孔工藝

穿孔技術(shù)按能量或鉆進(jìn)的利用方式來(lái)分，可以分為熱力破碎穿孔和機(jī)械破碎穿孔兩種方法，穿孔設(shè)備一般有鋼繩式?jīng)_擊鉆、火鉆、鑿巖臺(tái)車等。此外，超聲波穿孔、化學(xué)穿孔以及高壓水力穿孔新型鉆機(jī)也正在開發(fā)之中。

3）爆破技術(shù)

爆破技術(shù)是礦山生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的一部分。其中微孔爆破技術(shù)、孔內(nèi)微差爆破技術(shù)的推廣應(yīng)用，很好的解決了露天采掘過(guò)程中難爆巖層的破碎塊度、爆破減震等問(wèn)題?，F(xiàn)在各種新型的炸藥、爆破器材等也在不斷地提高爆破效率和質(zhì)量、以及作業(yè)的安全性等。微差爆破技術(shù)。目前我國(guó)很多露天礦區(qū)采用的爆破技術(shù)是塑料導(dǎo)爆管非電爆系統(tǒng)大區(qū)微差爆破技術(shù)。雖然受到作業(yè)條件的限制，通常進(jìn)行的是小規(guī)模的爆破作業(yè)，但是也能滿足1臺(tái)電鏟大約2-3d的采剝量。預(yù)裂爆破技術(shù)。在臨近邊坡的位置應(yīng)用預(yù)裂爆破技術(shù)可以很大程度減輕爆破時(shí)震動(dòng)效應(yīng)對(duì)邊坡的影響，保障每一個(gè)臺(tái)階坡面的平整度。二次破碎。二次破碎即是采用鑿巖機(jī)進(jìn)行打眼，采用巖石炸藥進(jìn)行爆破，為了提升礦的大塊產(chǎn)出率，就可以采用集中二次破碎的方式，利用電雷管進(jìn)行瞬間的引爆。

4）排土技術(shù)

在進(jìn)行露天采礦作業(yè)時(shí)，排土效率的高低直接影響生產(chǎn)規(guī)模，并且同時(shí)也會(huì)影響經(jīng)濟(jì)效益。一般情況來(lái)說(shuō)，排土方式是根據(jù)開拓運(yùn)輸方式來(lái)選擇的，而影響其使用時(shí)間的是排土場(chǎng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。汽車-排土機(jī)的排土方式以其機(jī)動(dòng)靈活、爬坡能力強(qiáng)，適應(yīng)地形豐富、成本低、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)被大部分礦山所選用。

5）防排水技術(shù)

因?yàn)槁短觳傻V的生產(chǎn)作業(yè)均是在露天進(jìn)行的，為了保證能夠在汛期也正常作業(yè)，相應(yīng)的防排水技術(shù)非常重要。防排水除了能夠在汛期時(shí)保證作業(yè)的安全性，同時(shí)也能防止地表水的流入，降低排水量和礦石的含水量。該技術(shù)主要是通過(guò)設(shè)置截水溝、防洪堤，以及進(jìn)行河流改道等措施來(lái)進(jìn)行攔截和疏導(dǎo)。

二、露天采礦工藝的發(fā)展方向

目前我國(guó)的露天采礦工藝技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，但是在設(shè)備上卻相對(duì)落后。因此，我國(guó)露天采礦的主要發(fā)展方向是加大在露天采礦設(shè)備方面的研發(fā)力度?，F(xiàn)在露天采礦設(shè)備的發(fā)展方向是，大型化、自動(dòng)化和智能化。

1）車載監(jiān)控系統(tǒng)

車載監(jiān)控設(shè)備的功能是監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為設(shè)備維護(hù)提供相應(yīng)的信息。對(duì)于大型露天采礦設(shè)備增設(shè)報(bào)警監(jiān)控功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)第一時(shí)間通知維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)處理，降低對(duì)設(shè)備的損耗，減少設(shè)備的維護(hù)成本。

2）高坡位移監(jiān)測(cè)

高坡位移監(jiān)測(cè)是通過(guò)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其可以連續(xù)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)向采場(chǎng)辦公室的計(jì)算機(jī)傳送邊坡的移動(dòng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)算分析，幫助準(zhǔn)確了解采場(chǎng)內(nèi)各處邊坡的穩(wěn)定情況，并提供報(bào)警功能。

3）加大設(shè)備的環(huán)保力度

對(duì)于能源短缺和環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)峻的當(dāng)下，采礦設(shè)備的能耗和對(duì)環(huán)境的污染情況越來(lái)越受到設(shè)備設(shè)計(jì)人員的重視。在未來(lái)的露天采礦設(shè)備的設(shè)計(jì)中，長(zhǎng)壽命、低能耗、低環(huán)境負(fù)荷材料等都是應(yīng)該遵循的設(shè)計(jì)原則。

三、露天采礦工藝效果的評(píng)價(jià)

在目前這個(gè)能源短缺日益嚴(yán)重的當(dāng)下，露天礦生產(chǎn)能量的評(píng)估根本上是對(duì)能量消耗的評(píng)估。其中能量消耗包括有生產(chǎn)能量消耗和非生產(chǎn)能量消耗。生產(chǎn)能量消耗是指產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中消耗的自有能量；非生產(chǎn)能量消耗則是包括有人的勞動(dòng)能力、材料設(shè)備中的能力、以及環(huán)境的損失和消耗等。可以按照能容量來(lái)評(píng)價(jià)露天采礦工藝及組織效果，其中露天礦生產(chǎn)能容量的計(jì)算公式可以表示為：

（1）

式中：Es——一定時(shí)期內(nèi)主要生產(chǎn)過(guò)程消耗的自有能量

Em——同一時(shí)期內(nèi)消耗的材料與設(shè)備中的物化能量；

Ep——同一時(shí)期內(nèi)消耗的人的能量值；

Ew——由于利用土地和污染環(huán)境所造成消耗與損失的當(dāng)量能量；

Dt——同一時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)的成品數(shù)量。

能量在一段時(shí)期內(nèi)都是由極限價(jià)格決定的，可以依據(jù)價(jià)格將一種形式的能量換算成極限價(jià)格的當(dāng)量。而為了露天礦生產(chǎn)的目的而進(jìn)行的工作過(guò)程就是載能體以消耗能量為代價(jià)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于自有能量的消耗，在露天礦生產(chǎn)過(guò)程中，是不存在的。其中對(duì)于人消耗的能量是難以測(cè)定，甚至是不可能測(cè)定的，所以這里可以以貨幣標(biāo)準(zhǔn)來(lái)獲得人消耗勞動(dòng)能量的相對(duì)值。材料和設(shè)備中的物化能量和購(gòu)買材料和設(shè)備的價(jià)格是一樣的，可以直接通過(guò)折舊率和消耗率轉(zhuǎn)移到單位產(chǎn)品中，也可以通過(guò)貨幣標(biāo)準(zhǔn)得到物化能量的當(dāng)量。

用貨幣標(biāo)準(zhǔn)表示單位成品的能耗費(fèi)用，可以用下面的公式得到：

C=vp（2）

式中：C——單位成品能耗費(fèi)用；

V——單位能容量；

P——單位能耗價(jià)格。

露天礦工藝及組織的選擇可以分為以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：首先是在考慮影響工作能耗的各項(xiàng)因素的基礎(chǔ)上提出若干工藝及組織方案；然后得到所有工藝環(huán)節(jié)的全部單位換算耗能費(fèi)用；接著確定一個(gè)工藝系統(tǒng)的總能耗單位經(jīng)費(fèi)；最后根據(jù)露天采礦效果的整體指標(biāo)進(jìn)行比較篩選。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)，采礦業(yè)也在突飛猛進(jìn)的發(fā)展。就目前的情況來(lái)看，我國(guó)的采礦技術(shù)已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平，但是我國(guó)的采礦業(yè)機(jī)械化程度較低，設(shè)備發(fā)展還是相對(duì)落后，在一定程度上，存在著一定的安全隱患。

參考文獻(xiàn)

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[2]黃埋堅(jiān).露天采礦技術(shù)的現(xiàn)狀研究[J].科技資訊，2008（18）.

作者簡(jiǎn)介

龍繼云（1963——）性別：男籍貫：云南省個(gè)舊市，工作單位：云錫元江鎳業(yè)有限責(zé)任公司安定鎳礦，學(xué)歷：大專，職稱：采礦工程師