2017年11月25日 星期六
中国矿业报订阅

技术创新,缔造现代矿山新形象

——来自2017中国国际矿业大会采选冶技术与设备分论坛的报道

2017-9-26 18:33:36 来源:中国矿业报 本报记者:刘盼盼

随着矿业的开发及产业链的融合,越来越多的新技术在矿业领域得以推广。这些技术不仅为深部开采、采空区探测等提供了有力支撑,保障了安全开采,减少了地质灾害,而且为资源选冶提供了科学的工艺路径,提高了资源回收率,促进了我国紧缺资源的高效开发。

随着矿业的开发及产业链的融合,越来越多的新技术在不断推广,同时也包括一些采选技术,这为因采矿而带来的自然地质灾害及矿山安全问题提供了技术支撑。

在2017中国国际矿业大会分论坛上,来自不同采选冶单位及企业的专家、学者为大家分享了应对不同矿山安全隐患、科学高效利用资源降本增效等实践成果与经验。

地压监测技术提高采矿安全水平

伴随着矿山逐步进入深部开采阶段,高应力、高岩压引起的岩爆、塌方等问题已成为制约矿山安全生产的重大隐患。深部开采引起的冒顶片帮等生产安全事故,占矿山事故总数的40%以上,死亡人数占矿山百万吨死亡率的50%以上。面对这些问题,矿山企业需要采用什么样的技术来解决采矿过程中安全隐患呢?

北京矿冶研究总院矿山工程研究所副书记、副所长张达表示,解决这些问题可以引入多维数据融合地压综合管控技术。他以自然崩落法开采的矿山地压灾害监测技术研究为例,全方位多角度动态展示了多维数据融合地压综合管控技术。多维数据融合地压综合管控技术能够实现危险源的时空定位、趋势反演、稳定评估,具有区域性、立体式、可预见等优势,已成为当前行业一致认可的地压风险预测的重要手段。同时,此技术也是我国矿山安全开采未来的发展趋势。

据张达介绍,多维数据融合地压管控系统用来分析岩体内应力变化的时空演化规律,预测地压变化趋势,并能有效降低地压灾害。系统主要包括以下几个方面:一是对采空区顶板监测,该部分采用阶段收敛的主被动结合微震监测系统(矿山顶部)、钻孔电视监测系统和TDR 监测系统相结合的监测方式,可以了解矿山采空区顶板的应力变化情况,并精确获取采空区顶板的厚度;二是对地表沉降和滑坡监测,通过3D激光扫描空间测量技术,实时获取矿山地表沉降情况,并提前预警滑坡体、泥石流等灾害。三是对拉底、出矿过程底部结构应力监测,该部分采用阶段收敛的主被动结合微震监测系统(矿山底部),通过对矿柱开采稳定性评估、对充填支撑效果评价以及对巷道或工作面支护效果评价,指导采矿作业,保证矿山的安全生产。

此外,多维数据融合地压管控系统论目前已在很多企业应用。张达举例说,普朗铜矿综合地压监测解决方案由该院承担,其中包括顶板监测、底部结构监测、泥石流监测、地表沉陷监测等安全预警的全套项目建设。该矿山是我国第二个自然崩落法地下矿山。此外,该系统的应用案例还包括湖北兴发集团兴隆磷矿充填采场地压监测系统、武钢罗河铁矿地压监测系统和中矿金业玲南金矿地压监测系统等。

采空区探测技术减少地质灾害

矿产作为一种重要的资源,其开采形成的采空区由于技术原因,大多未进行有效治理,从而处于废弃状态,有的采空区导致地面出现裂隙,更严重的引起地面大面积沉陷。采空区作为人类活动产生的潜在地质灾害之一给矿山安全生产、工程建设和人民生命财产造成了严重威胁。

因此,为减轻和预防由地下采空区所引发的地质灾害,中铁十九局集团矿业投资有限公司王博,以太钢袁家村铁矿为例为大家介绍了采空区探测与处理的技术方案。

据悉,太钢袁家村铁矿是我国目前规模最大、工艺装备最先进的特大型极微细粒红磁混合贫铁矿露天铁矿山。其特点是:分布范围广,空腔形态复杂且掌握的资料少。

据王博介绍,太钢袁家村铁矿存在一些技术、生态、安全隐患等问题,比如多个民采矿山在同一区域、不同深度多阶段开采,或者沿水平方向和垂直方向的越界开采,导致采空区上下联通,错综复杂,形成了群布叠层采空区。同时,原有民营矿山对地质隐患的治理少,形成的空区对矿区地质条件破坏严重。这些形态复杂、高低不同、上下联通的采空区给作业人员和设备也带来极大的安全威胁,也成为大规模露天开采的重大安全隐患。

面对矿区的问题,论坛会上,王博表示,为解决重叠多层空区勘查、测量的难题,他们研发出了专门用于叠层空区勘探的大通孔贯通式潜孔锤全孔反循环钻具系统,并创新研发了有大通孔直径的贯通式潜孔锤及反循环钻头,以及大通孔直径的双壁钻杆、动力头、双通道气水龙头等,确保在穿越叠层空区的钻孔作业时实现全孔反循环。当达到设计孔深后,提拉钻具将钻头提至钻孔最下部的第一个空区处,卸开钻杆接头螺纹,将C-ALS钻孔式三维激光扫描仪下入双壁钻杆的中心通道,直至激光探头伸出大通孔的反循环钻头,即可进行该空区的扫描作业;扫描完成后再次提拉钻具至第二个空区扫描,直至将多空区全部扫描完成。由于有孔内钻具的保护,确保了扫描仪器安全,实现了叠层空区钻探与扫描的有机配合。

王博在论坛上还介绍了采空区爆破处理技术。该技术的方案包括:一是单层采空区强制崩落处理方案。单层采空区采用深孔爆破强制崩落法进行处理,采空区爆破处理最好与台阶爆破同时进行,采空区顶板所有钻孔均要求穿孔施工,吊孔装药。

二是单层已垮塌空区的处理方案。对已经垮塌的采空区,对露天安全影响相对较小,但如未完全塌实,同样会影响露天台阶的生产安全。为解决在已垮采空区上方作业过程中存在安全问题,可遵循由两侧向采空区推进的原则进行施工。

三是多层重叠采空区的处理方案。结合露采工艺改变工作线的推进方向和开采参数实现,对于每个采空区群进行单体设计,在确定采空区的处理方案后,再制订露天矿该区段的开采方案。

关于采空区处理效果评价体系的社会经济效益,王博表示,该体系准确有效,使矿山实现了安全生产零事故,并实现了袁家村铁矿采空区探测处理技术规范化、体系化和效果准确可靠化,有效确保了袁家村铁矿年产2200万吨矿石的施工生产安全与稳定。

铜钼矿选矿工艺使资源价值更高

资料显示,随着铜价的上升,在国内优质铜资源有限、铜精矿对外依存度很高、国家政策支持的情况下,高利润空间驱动国内企业纷纷开始到海外投资铜矿产能。

与此同时,我国铜矿床中斑岩型铜矿的资源量超过全国铜矿总资源量的40%以上,而钼资源多以原生矿为主,品位偏低,其中大多数都伴有铜。

因此,如何科学高效地开发铜钼矿成了投资热点。在论坛上,北京矿冶研究总院矿物工程研究设计所副所长、矿物加工科学与技术国家重点实验室吴卫国博士为大家讲解了有关铜钼矿选矿研究工艺。

吴卫国表示,铜钼矿选矿工艺要遵循孙传尧院士提出的“和谐选矿”原则,在制定工艺流程时,应尊重矿石和矿物的基因特性,不搞重压重拉,尽量使矿物平和高效分离;要根据矿物可浮性和浮游速度的差异,对颗粒(矿浆)进行分流分速处理,尽量早收(粗收)、早丢(粗丢),同时,要注重富连生体中矿的处理。

对于铜钼矿流程制定的原则,吴卫国表示,全流程设计既要考虑铜钼的回收率,也要注重铜钼分离时对铜易于抑制,尽量减少铜钼分离时铜钼混合精矿中铜的矿物量,降低铜钼分离难度,同时也要综合考虑矿石中铜矿物、辉锑矿、黄铁矿和脉石矿物之间的嵌布关系以及铜矿物、辉锑矿、黄铁矿三种金属矿物可浮性和相对矿物量,合理制定工艺流程。此外,捕收剂的捕收力要适中,要着重考虑铜钼分离时对铜易于抑制,捕收力过强,易造成铜钼分离时铜难以抑制,应尽量避免强拉强压。要重视回水对选矿指标的影响,尤其是采用厂前回水的大型铜钼矿,要选择合适的捕收剂和工艺流程,以免捕收剂的积累造成铜钼分离时铜抑制困难。流程设计时还应兼顾对贵金属的回收。

铜钼矿选矿主要工艺流程包括:混合浮选工艺流程、部分快速优先浮选工艺流程和等可浮浮选工艺流程,其中部分快速优先浮选工艺流程和等可浮浮选工艺流程在铜钼矿中会得到越来越多的应用。

铜钼分离是开发大型铜钼矿的技术难点之一,目前铜钼分离以抑铜浮钼为主。吴卫国表示,铜钼分离既需要合理选择铜矿物的抑制剂,也应注重捕收剂的选择,目前应用较多捕收剂多为复配的药剂,可以很好兼顾铜矿物和钼矿物的捕收。此外,据吴卫国介绍,铜钼分离抑制剂可分为无机抑制剂和有机抑制剂两大类。近年来,也有一系列新型抑制剂。他举例说,北京矿冶研究总院开发研究的BK510系列、BK511系列等铜抑制剂在国内外大型铜钼矿中取得了较好的应用。□

矿业报官方微博

返回新闻