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基律納、大台溝,為何世界第一和亞洲第一鐵礦都對它「情有獨鍾」?

世界上大多數的鐵礦山都是露天礦山,地下礦山所佔比例只有20%- 30% ,相教於露天礦山穿孔、爆破、裝載和運輸的工藝流程,地下礦山採礦方法相對複雜。

本期,《礦業匯》以全球10座大型在產或在建的地下礦山為例,簡單介紹地下礦山的開採工藝及方法。

一、十大在建或在產地下礦山

1、大台溝鐵礦

大台溝鐵礦位於遼寧本溪,是近年發現的世界級特大型地下鐵礦。

經過多年勘探,大台溝鐵礦資源儲量達到51.92億噸,是已探明的亞洲最大的單體鐵礦,遠景儲量超100億噸大關,鐵礦石平均品位估計在32%左右,部分富礦品位達到50%。

據規劃,大台溝鐵礦將分期進行建設,第一期投資140多億元,年產鐵礦石3000萬噸,第二期投資110多億元,年產鐵礦石達到6000萬噸,最終規模為年產鐵礦石1億噸,鐵精粉3100多萬噸,成為國內超大型礦業公司之一。

大台溝鐵礦儲量巨大、礦體埋藏深,世界範圍內,只有瑞典基律納鐵礦與其在資源儲量、礦山規模、礦體埋深等方面相似,因此,大台溝鐵礦設計更多的參考了基律納鐵礦,如分段崩落法的採礦方法。

2、司家營鐵礦

司家營鐵礦是近幾年開發建設的特大型鐵礦床,鐵礦資源總儲量達30多億噸。

目前,司家營鐵礦一期、二期採選工程已建成投產,主要是露天開採,設計採礦規模為2100萬噸。司家營南區的三期、四期資源儲量12.5億噸,設計採礦規模合計達2500萬噸,為地下超大規模充填法開採鐵礦山。

二、地下採礦方法綜述

地下採礦方法很多,根據礦石回採過程中采場管理方法的不同,金屬非金屬礦山地下採礦方法可分為空場采 礦法、充填採礦法和崩落採礦法三種。

1、空場採礦法

特徵:空場採礦法在回採過程中,將礦塊劃分為礦房和礦柱,先採礦房,再採礦柱。在回採礦房時,采場以敞空形式存在,僅依靠礦柱和圍岩本身的強度來維護。礦房采完后,要及時回採礦柱和處理採空區。

適用條件:應用空場採礦法的基本條件,是礦石和圍岩穩固,採空區在一定時間內,允許有較大的暴露面積。

空場採礦法圖例

空場採礦法是具有上述基本特徵的多種採礦法的總稱,目前應用廣泛的空場採礦法包括全面採礦法、房柱採礦法、留礦採礦活、分段礦房法和階段礦房法等。

2、充填採礦法

隨著回採工作面的推進,逐步用充填料充填採空區的採礦方法叫充填採礦法。有時還用支架與充填料相配合,以維護採空區。

優點:與其他採礦方法相比,充填採礦法有提高礦石回採率、減少礦石品化率、充分利用現用現有資源、有效的控制地表和地壓塌陷、優化礦區周圍環境、防止內因火災和「三下開採」等諸多優點。

適用條件:主要應用在地表不允許塌陷地區、礦產價值較高的礦體、岩石比較破碎的礦體和埋藏較深、變化大的礦體。

3、崩落採礦法

崩落採礦法,它是隨著礦石的崩落,以崩落圍岩來充填採空區,達到控制管理地壓的一種方法。

優點:本法在回採過程中,不再將回採單元劃分為礦房、礦柱, 而是連續進行的單步驟回採,不但沒有回採礦柱的任務,也無需另行處理採空區。這類採礦法具有生產效率高、作業安全、使用靈活等優點,故在生產實踐中,使用也較廣泛。

適用條件:由於上、下盤岩石崩落將會引起地表的塌落,所以地表允許崩落是使用這類採礦方法的必要前提。崩落法在開採時礦石損失貧化大,因而它不用於開採高價、高品位的礦床。

例:自然崩落法

自然崩落法指對合適的礦體,通過在礦體或某個礦段底部進行拉底后,上部的礦岩不需藉助強制爆破,在自重和應力的作用下持續穩定崩落的採礦方法。

優點:自然崩落法具有無需大量開拓、采切工程量少、炸藥單耗低、採礦強度高和礦石損失貧化小等諸多優點,是在生產成本上唯一能與露天開採相媲美的地下採礦方法,是開採特大型低品位礦床的首選方法。

缺點:自然崩落法對礦岩物理性質、開採條件要求嚴格,局限性較大,在世界上還難以成為一種廣泛應用的採礦方法,只能在局部條件適合處應用。

應用條件

1、礦體必須厚大,具有足夠大的開採規模

2、礦化較均勻,礦體內夾石含量不宜多

3、礦體必須是易於破碎的岩體

4、地表允許塌陷

前兩項是礦體地質條件,是應用自然崩落法的基本條件;后兩項是岩體物理性質條件和環境開採條件,是應用自然崩落法的必要條件。

三、地下採礦工藝綜述

當礦床埋藏地表以下很深,露天開採會使剝離係數過高,宜採用地下開採方式。地下開採主要包括開拓、采切(采准和切割工作)和回採三個步驟。

地下開採,不論是開拓、采准還是回採,一般都要經過鑿岩、爆破、通風、裝載、支護和運輸提升等工序。

目前,重點地下礦山採用的設備,鑿岩主要是採用鑿岩機、鑿岩台車和采場用的中深孔和深孔鑽機。裝載主要是採用裝載機、鏟運機、電耙等。平巷運輸提升一般用電機車牽引成列的礦車至豎井、斜井、提升井和場地,再用罐籠將礦車提升至地面,大型地下礦山均將礦車中的礦石卸入礦倉,再裝入箕斗提升至地面。



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