我国金属矿山采选技术进展及今后5年技术预测教材课件.ppt
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1、中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司我国金属矿山采矿技术进展及我国金属矿山采矿技术进展及今后五年技术预测今后五年技术预测 二一三年八月二十日二一三年八月二十日中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司目 录 二、我国金属矿开采存在技术难点二、我国金属矿开采存在技术难点 一、一、我国金属矿采矿技术研究进展我国金属矿采矿技术研究进展 三、我国金属矿采矿技术发展趋势三、我国金属矿采矿技术发展趋势 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 近年来,随着钢铁工业发展,铁矿石需求持续增长,近年来,随着钢铁工业发展,铁矿石需求持续增长
2、,原原有矿山不断提高开发规模,新的矿山不断建设,开采工艺技有矿山不断提高开发规模,新的矿山不断建设,开采工艺技术水平不断提高。特别是术水平不断提高。特别是以前认为不能开采的矿体纷纷上马以前认为不能开采的矿体纷纷上马开采,包括厚大第四系(含流沙层)下矿床、深井矿床、采开采,包括厚大第四系(含流沙层)下矿床、深井矿床、采空区环境中的残留矿体、矿(岩)松软破碎矿体等难采矿体。空区环境中的残留矿体、矿(岩)松软破碎矿体等难采矿体。对此,采矿工程研究工作者开展了一系列研究对此,采矿工程研究工作者开展了一系列研究,金属矿采矿,金属矿采矿技术取得了重大进展技术取得了重大进展。一一、我国金属矿采矿技术最新研究
3、进展、我国金属矿采矿技术最新研究进展 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 针对针对我国我国60%以上大型露天矿山正在或即将转入地下以上大型露天矿山正在或即将转入地下开采及存在的技术难题,开展了一系列露天转地下开采基开采及存在的技术难题,开展了一系列露天转地下开采基础和应用研究,础和应用研究,“十一五十一五”国家科技计划也将露天转地下国家科技计划也将露天转地下开采列入了科技支撑计划,进行了大量的基础和应用研究;开采列入了科技支撑计划,进行了大量的基础和应用研究;在此基础上,开展了理论凝练,提出在设计阶段统筹考虑在此基础上,开展了理论凝练,提出在设计阶段统筹考虑矿体露
4、天开采、露天转地下开采、地下开采,提出了考虑矿体露天开采、露天转地下开采、地下开采,提出了考虑资源利用、经济效益、占用土地、环境破坏、安全等因素资源利用、经济效益、占用土地、环境破坏、安全等因素提出了三阶段开采理论。提出了三阶段开采理论。1 1、露天地下联合开采取得理论上的突破、露天地下联合开采取得理论上的突破 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 提出了露天转地下开采模式、露天转地下开采经济界限提出了露天转地下开采模式、露天转地下开采经济界限理论、露天地下相互协调安全高效采矿工艺技术、基于微理论、露天地下相互协调安全高效采矿工艺技术、基于微震监测的露天转地下开采岩
5、层变形影响预测预报及决策系震监测的露天转地下开采岩层变形影响预测预报及决策系统等。项目在石人沟铁矿、杏山铁矿试验应用,在太钢峨统等。项目在石人沟铁矿、杏山铁矿试验应用,在太钢峨口铁矿、攀钢兰尖铁矿露天转地下技术方案论证中进行了口铁矿、攀钢兰尖铁矿露天转地下技术方案论证中进行了应用,为我国露天转地下开采和露天地下联合开采提供了应用,为我国露天转地下开采和露天地下联合开采提供了理论基础和工程示范。理论基础和工程示范。 1、露天地下联合开采取得理论上的突破、露天地下联合开采取得理论上的突破 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 复杂难采矿体开采包括松软破碎矿体、复杂富水矿
6、床、复杂难采矿体开采包括松软破碎矿体、复杂富水矿床、深井矿床、缓倾斜薄矿体等,影响因素深井矿床、缓倾斜薄矿体等,影响因素众众多,矿床开采后将多,矿床开采后将会出现大面积冒顶、涌水、岩爆等问题,开采难度极大。会出现大面积冒顶、涌水、岩爆等问题,开采难度极大。须须要寻求一条多学科交叉融合的非传统采矿技术。针对地下矿要寻求一条多学科交叉融合的非传统采矿技术。针对地下矿山复杂难采矿体开采难题,提出开采环境再造理论:以矿床山复杂难采矿体开采难题,提出开采环境再造理论:以矿床赋存环境做建筑环境赋存环境做建筑环境, 通过一定的技术手段通过一定的技术手段, 改造矿体赋存的改造矿体赋存的地质环境地质环境, 改善
7、矿床开采的技术条件改善矿床开采的技术条件, 以满足安全高效采矿的以满足安全高效采矿的需要。需要。2 2、地下矿山复杂难采矿开采技术达国际先进水平、地下矿山复杂难采矿开采技术达国际先进水平 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 “采矿环境再造采矿环境再造”这一科学命题的提出这一科学命题的提出, 深刻揭示了采矿深刻揭示了采矿科学的本质属性科学的本质属性, 从根本上打破了传统采矿方法之间的界限从根本上打破了传统采矿方法之间的界限, 有有利于促进采矿技术的进步和发展。利于促进采矿技术的进步和发展。 按照开采环境再造理论,试验研究实施了人工底柱、卸压按照开采环境再造理论,试验
8、研究实施了人工底柱、卸压开采、微震监测等控制技术。在开采、微震监测等控制技术。在“十一五十一五”期间针对矿(岩)期间针对矿(岩)松软破碎矿体、复杂富水矿床、深部矿体、缓倾斜薄矿体,在松软破碎矿体、复杂富水矿床、深部矿体、缓倾斜薄矿体,在山东高阳铁矿、马钢白象山铁矿等研究实施了保持安全开采的山东高阳铁矿、马钢白象山铁矿等研究实施了保持安全开采的控制技术,实现了复杂难采矿体的安全高效开采。控制技术,实现了复杂难采矿体的安全高效开采。 2 2、地下矿山复杂难采矿开采技术达国际先进水平、地下矿山复杂难采矿开采技术达国际先进水平中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司3 3、大规
9、模高强度采矿技术得到发展、大规模高强度采矿技术得到发展n随着现代矿山开采理念的更新,矿山开采技术也取得发展,随着现代矿山开采理念的更新,矿山开采技术也取得发展,基于(基于(1)开采对象转向低品位矿矿床,低品位矿床需要)开采对象转向低品位矿矿床,低品位矿床需要通过规模效益来回收投资和获得更大盈利;(通过规模效益来回收投资和获得更大盈利;(2)企业投)企业投资经营理念向着经济效益最大化,尽早收回投资;(资经营理念向着经济效益最大化,尽早收回投资;(3)缩短生产周期,减少环保、安全等企业负担等方面的需要,缩短生产周期,减少环保、安全等企业负担等方面的需要,矿山企业在开采过程中,采用大规模高强度开采技
10、术,提矿山企业在开采过程中,采用大规模高强度开采技术,提高采矿强度,缩短矿山开发年限。高采矿强度,缩短矿山开发年限。 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 在露天矿山,采用陡帮开采技术,均衡剥岩量,扩大工在露天矿山,采用陡帮开采技术,均衡剥岩量,扩大工作面范围,强化开采运输工艺,提高开采强度,下降深作面范围,强化开采运输工艺,提高开采强度,下降深度达到每年度达到每年20-30m以上,同时边坡暴露时间大大缩短。以上,同时边坡暴露时间大大缩短。中西矿业中西矿业Weld Range铁矿在设计中,采用铁矿在设计中,采用10m台阶开采,台阶开采,常规电铲,常规电铲,80-25
11、0t卡车运输,实现每年下降速度卡车运输,实现每年下降速度22.73m,26.86m。 地下开采矿山采用大结构参数、大型装备以及嗣后充填地下开采矿山采用大结构参数、大型装备以及嗣后充填等采矿技术,规模等采矿技术,规模1000万万t以上矿山越来越多。以上矿山越来越多。 3 3、大规模高强度采矿技术得到发展、大规模高强度采矿技术得到发展 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 基于选矿多碎少磨原理,从采矿爆破、运输、破碎、基于选矿多碎少磨原理,从采矿爆破、运输、破碎、磨矿环节综合分析过程能耗与物资消耗、生产效率等指标,磨矿环节综合分析过程能耗与物资消耗、生产效率等指标,建立
12、了理论模型和计算公式,在德兴铜矿等矿山试验效果显建立了理论模型和计算公式,在德兴铜矿等矿山试验效果显著。从采矿爆破工序考虑采选联合节能有很多优势,一是破著。从采矿爆破工序考虑采选联合节能有很多优势,一是破碎率提高,大块率减少,可提高电铲效率、减少铲齿消耗、碎率提高,大块率减少,可提高电铲效率、减少铲齿消耗、降低二次爆破成本;二是根底减少,可使路面易于维护,路降低二次爆破成本;二是根底减少,可使路面易于维护,路面平整度等提高,减少轮胎消耗;三是矿石粗破量减少,节面平整度等提高,减少轮胎消耗;三是矿石粗破量减少,节约能耗。约能耗。 4 4、采选过程联合节能技术得到发展、采选过程联合节能技术得到发展
13、 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司5、露天矿岩土工程灾变控制技术取得突破n在边坡稳定性研究方面,进一步完善了考虑边坡安全与资源回收等多方面因素的关联边坡工程的多目标优化模型和边坡灾变控制决策体系。由现场研究发现了新的由层理面与节理面控制的顺层边坡岩体滑劈破坏模式和由断层与层理面控制的三维组合楔体滑坡模式,并创建了相应完整的分析模型与理论公式,丰富了边坡破坏理论。中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司5、露天矿岩土工程灾变控制技术取得突破n在排土场稳定性研究与控制研究方面,针对排土场时空变化特性,建立了散体及地基强度与载荷变化的时空动态模
14、型,创建了排土场安全排土的时空顺序控制工艺;针对排土场泥石流灾变特点,发明了水工土石坝心墙反滤层的施工装置、梭形群坝与格栅坝组合拦挡等多项工程控制新技术,有效地防治了排土场灾变。 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司5、露天矿岩土工程灾变控制技术取得突破n在露天矿岩土工程灾害监控方面,针对岩土工程位移时间在露天矿岩土工程灾害监控方面,针对岩土工程位移时间序列非均匀性、非线性等特点,建立了基于序列非均匀性、非线性等特点,建立了基于“支持向量机支持向量机”位移时间序列动态预测模型,该模型采用最新的监测数据位移时间序列动态预测模型,该模型采用最新的监测数据不断对模型进行修
15、正和预测不断对模型进行修正和预测, , 实现了位移动态预测,提高实现了位移动态预测,提高了预测的可靠性;针对露天矿岩土工程失稳过程伴随着能了预测的可靠性;针对露天矿岩土工程失稳过程伴随着能量转换和熵变的特点,建立了岩土工程系统破坏的熵突变量转换和熵变的特点,建立了岩土工程系统破坏的熵突变准则,通过突变方程的突变特征值来评估露天矿岩土工程准则,通过突变方程的突变特征值来评估露天矿岩土工程的稳定性,为露天矿岩土工程系统灾变评判提供了新的理的稳定性,为露天矿岩土工程系统灾变评判提供了新的理论依据。论依据。中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司5、露天矿岩土工程灾变控制技术取
16、得突破n研发了岩土工程灾变监控预警系统,实现了灾变监控、预研发了岩土工程灾变监控预警系统,实现了灾变监控、预测、预警的数字化、可视化与智能化,并在广东云浮硫铁测、预警的数字化、可视化与智能化,并在广东云浮硫铁矿、陕西金堆城钼矿、新桥硫铁矿等十多座露天矿山成功矿、陕西金堆城钼矿、新桥硫铁矿等十多座露天矿山成功应用。应用。中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司6、其他采矿技术n近年来,在矿井快速建设,充填设备与工艺,矿山采空区近年来,在矿井快速建设,充填设备与工艺,矿山采空区探测与治理,水害防治,通风节能技术,井下设备遥控,探测与治理,水害防治,通风节能技术,井下设备遥控
17、,信息化建设,设备大型化,无尘毒爆破等方面也取得了很信息化建设,设备大型化,无尘毒爆破等方面也取得了很多突破。地下矿山围绕六大系统建设,在救生舱、应急水多突破。地下矿山围绕六大系统建设,在救生舱、应急水仓、人员通信、职业病防治等方面都有所突破。仓、人员通信、职业病防治等方面都有所突破。 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司目 录 二、我国金属矿采矿技术难点分析二、我国金属矿采矿技术难点分析一、一、我国金属矿采矿技术研究进展我国金属矿采矿技术研究进展 三、我国金属矿采矿技术发展趋势三、我国金属矿采矿技术发展趋势 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院
18、有限公司二、我国金属矿开采技术难点分析 分布广泛又分布广泛又相对集中相对集中 中、小型矿中、小型矿床多,超大床多,超大型矿床少型矿床少 伴伴(共共)生组分生组分多多 嵌布粒度细嵌布粒度细 贫矿多,富贫矿多,富矿少矿少 矿床类型多,矿床类型多,成矿条件复杂成矿条件复杂 铁矿资铁矿资源的基源的基本特点本特点 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 国家中长期科学和技术发展规划纲要国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006202020062020年)年)中指出,矿产资源是经济和社会可持续发展的重要物质基中指出,矿产资源是经济和社会可持续发展的重要物质基础。我国矿产等资源严
19、重紧缺;资源综合利用率低,矿山础。我国矿产等资源严重紧缺;资源综合利用率低,矿山资源综合利用率远低于世界先进水平;资源勘探地质条件资源综合利用率远低于世界先进水平;资源勘探地质条件复杂,难度不断加大。急需大力加强资源勘探、开发利用复杂,难度不断加大。急需大力加强资源勘探、开发利用技术研究,提高资源利用率。重点研究深层和复杂矿体采技术研究,提高资源利用率。重点研究深层和复杂矿体采矿技术及无废开采综合技术,开发高效自动化选冶新工艺矿技术及无废开采综合技术,开发高效自动化选冶新工艺和大型装备,发展低品位与复杂难处理资源高效利用技术、和大型装备,发展低品位与复杂难处理资源高效利用技术、矿产资源综合利用
20、技术。矿产资源综合利用技术。 二、我国金属矿开采技术难点分析 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 我我国的冶金矿产资源大多数以倾斜、急倾斜矿床形式赋国的冶金矿产资源大多数以倾斜、急倾斜矿床形式赋存,有相当数量的矿体延伸存,有相当数量的矿体延伸5005001000m1000m,极深露天矿深,极深露天矿深部的设计矿量还占相当大的比重。对全国部的设计矿量还占相当大的比重。对全国1818个大型露天个大型露天铁矿不完全统计,大型极深露天铁矿矿石资源保有量约铁矿不完全统计,大型极深露天铁矿矿石资源保有量约3030多亿吨。多亿吨。 经过长期大规模开采,许多大型露天矿山逐渐进入极
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