“在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)恢復(fù)緩慢、中國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整的形勢下，全球和中國礦業(yè)都進(jìn)入了一輪相對困難時(shí)期。開拓先進(jìn)的、非傳統(tǒng)的采礦新理論、新技術(shù)，是振興金屬采礦業(yè)的必由之路”——中國工程院院士蔡美峰。

空場法、崩落法和充填法是金屬礦山的三種常用采礦方法。充填法由于成本高，只有部分礦物價(jià)值高的礦山才采用。

為了適應(yīng)綠色采礦的要求，減少采礦造成的環(huán)境污染和對生態(tài)環(huán)境的破壞，必須對傳統(tǒng)的采礦模式及其工藝技術(shù)進(jìn)行根本變革。

一、采礦工藝變革

1、機(jī)械連續(xù)切割、掘進(jìn)技術(shù)

從長遠(yuǎn)目標(biāo)出發(fā)，采用機(jī)械掘進(jìn)、機(jī)械鑿巖的方法，以連續(xù)切割設(shè)備取代傳統(tǒng)爆破采礦工藝進(jìn)行開采是一個(gè)重要方向。因?yàn)楸撇傻V工藝一是對圍巖穩(wěn)固性造成破壞，二是礦石、廢石一起采，大大增加選礦作業(yè)和提升的工作量。

優(yōu)點(diǎn)：

1> 機(jī)械切割能準(zhǔn)確開采目標(biāo)礦石，使開采礦石貧化率降到最低。

2> 可實(shí)現(xiàn)切割落礦、裝載、運(yùn)輸工藝平行連續(xù)進(jìn)行，為實(shí)現(xiàn)連續(xù)采礦創(chuàng)造了條件。

問題：

1> 采礦機(jī)作業(yè)受金屬礦床形態(tài)多變的影響

2> 復(fù)雜地質(zhì)條件限制和切割頭的壽命及費(fèi)用的問題

2、高壓水射流破巖掘進(jìn)與采礦技術(shù)

高壓水射流技術(shù)是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種清洗、切割新技術(shù)。目前高壓水射流用于軟巖和中等硬巖破巖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，在煤礦有廣泛應(yīng)用。但在破碎堅(jiān)硬礦巖時(shí)，需使用更高的水射流壓力，會(huì)導(dǎo)致射流發(fā)射裝置系統(tǒng)的可靠性和壽命降低。

為了解決硬巖破巖問題，高壓水射流需向超高壓大功率化方向發(fā)展。為在金屬礦硬巖條件下用于破巖提供可能。

3、激光破巖掘進(jìn)與采礦技術(shù)

激光破巖是利用高能激光束產(chǎn)生的熱量對巖石局部迅速加熱，隨溫度升高依次實(shí)現(xiàn)破碎、分解、熔化和汽化三種破巖形式。

采礦破巖只要實(shí)現(xiàn)破碎即可。當(dāng)高能激光作用于巖石表面時(shí)，巖石局部迅速受熱膨脹，導(dǎo)致局部熱應(yīng)力升高。當(dāng)熱應(yīng)力高于巖石極限強(qiáng)度時(shí)，巖石就會(huì)發(fā)生熱破碎，實(shí)現(xiàn)切割破巖。

4、等離子破巖掘進(jìn)與采礦技術(shù)

該技術(shù)利用電能將炮孔中的電解液轉(zhuǎn)變成高壓、高溫等離子氣體，通過等離子氣體快速膨脹形成沖擊波，產(chǎn)生類似于炸藥的爆破效果。爆破產(chǎn)生的壓力可超過2GPa，這樣高的壓力足以破裂堅(jiān)硬巖石。該技術(shù)的實(shí)施可極大改善作業(yè)環(huán)境，減少了傳統(tǒng)爆破對圍巖和環(huán)境的影響和破壞。

二、支護(hù)工藝變革

5、膏體充填采礦技術(shù)

通常情況下，由于成本高，只有部分礦物價(jià)值高的礦山才采用充填法。

但為了實(shí)現(xiàn)綠色采礦，控制巖層移動(dòng)和地表沉陷，保護(hù)自然和生態(tài)環(huán)境；有效控制深部開采劇烈的地壓活動(dòng)，避免巷道、采場失穩(wěn)破壞引起各種災(zāi)害事故的發(fā)生，充填采礦法將是多數(shù)礦山包括鐵礦，不得不選擇的采礦方法。這是傳統(tǒng)采礦模式的重大變革。

但是，開采價(jià)值和支護(hù)成本相平衡的原則還是要遵守的。為了降低充填成本，必須對充填工藝和充填材料進(jìn)行重大改革。全尾砂膏體充填，可在低水泥耗量條件下獲得高質(zhì)量的充填體，能有效維護(hù)空區(qū)、控制巖爆。代表了這種技術(shù)的發(fā)展方向。

我國金川公司采用該技術(shù)，用戈壁碎石集料、全尾砂與水泥制備成濃度81%~83%的膏體，充填體抗壓強(qiáng)度達(dá)到10MPa以上。我們應(yīng)在這方面進(jìn)行更進(jìn)一步研究，為廣泛推廣應(yīng)用創(chuàng)造條件。

三、采選一體變革

6、采選一體化技術(shù)

井下預(yù)選、拋尾技術(shù)。在礦石提升地面之前，在井下進(jìn)行預(yù)選和預(yù)富集，拋去大部分廢石，可以明顯降低礦石提升量。

礦漿輸送技術(shù)。對于深部開采，將礦石預(yù)選后在井下破碎、研磨成礦漿，用管道輸送的方法送至地表選礦廠，是一項(xiàng)具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。管道水力輸送與其它運(yùn)輸方案相比，具有基建投資低、對地形適應(yīng)性強(qiáng)、不占或少占土地、連續(xù)作業(yè)受外界條件干擾小以及自動(dòng)化程度高、技術(shù)可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。

將選礦廠建在井下。地下選礦后直接向地面輸送精礦，可大量減少廢石的提升量，是解決提升難題的一個(gè)重要途徑。同時(shí)，廢石與尾礦留在井下用于采空區(qū)充填，實(shí)現(xiàn)原地利用，并減少排出地面后對生態(tài)環(huán)境的污染、破壞，是實(shí)現(xiàn)無廢開采的重要手段。而且，地面無選礦廠和尾礦庫，省去征地建尾礦庫和尾礦庫管理的費(fèi)用，發(fā)揮一舉多得的作用。

四、開采技術(shù)變革

7、無廢開采技術(shù)

無廢開采的目標(biāo)是最大限度地減少廢料的產(chǎn)出、排放，提高資源綜合利用率，減輕或杜絕礦產(chǎn)資源開發(fā)產(chǎn)生的負(fù)面影響。

因此采礦活動(dòng)應(yīng)遵從工業(yè)生態(tài)學(xué)的觀點(diǎn)，將礦山生態(tài)環(huán)境、資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)環(huán)境相互聯(lián)系起來，以最小排放量獲取最大資源量和經(jīng)濟(jì)效益，并使生態(tài)環(huán)境得到充分保護(hù)。

要實(shí)現(xiàn)無廢開采，首先要采用采切比小的采礦方法、大力降低礦石貧化率，實(shí)現(xiàn)廢料產(chǎn)出最小化，從源頭上控制廢石產(chǎn)出率等。

同時(shí)，要提高選礦工藝技術(shù)水平，盡可能提高選礦回收率、資源綜合利用程度和利用率，減少尾礦排放量；開發(fā)創(chuàng)新的選礦技術(shù)和設(shè)備，將礦石資源中由于選冶水平低不能利用的成分減到最少。

通過井下預(yù)選、將選廠建在井下等方法，做到廢石、尾礦不出井，用于回填采空區(qū)，實(shí)現(xiàn)采選廢棄物的就地有效利用。

加強(qiáng)綜合回收，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化，提高廢棄物的整體利用水平，努力實(shí)現(xiàn)礦山固體廢棄物的零排放、零堆存。

今天，技術(shù)影響采礦！

明天，技術(shù)改變采礦！