矿山环境保护.pptx

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1、11 现代采矿技术 一、智能采矿一、智能采矿 采矿智能化采矿智能化（古德生院士）（古德生院士）开采环境数字化开采环境数字化采选装备智能化、采选装备智能化、生产过程遥控化工艺生产过程遥控化工艺 信息传输网络化、信息传输网络化、经济管理信息化经济管理信息化以安全、高效、经济、以安全、高效、经济、环保为目标环保为目标采矿选矿智能化，是采矿选矿智能化，是21世纪矿业发展前瞻世纪矿业发展前瞻性目标，它将给矿业带来根本性变革性目标，它将给矿业带来根本性变革p 创建采矿生产管控一体化的综合信息平台。采用创建采矿生产管控一体化的综合信息平台。采用信息技术信息技术实现资源实现资源科学科学评价与管理、优化开采设计

2、与生产计划、保障安评价与管理、优化开采设计与生产计划、保障安全环境监测与预警等全环境监测与预警等p 研发大型化智能化研发大型化智能化的遥控与自动定位采矿设备。的遥控与自动定位采矿设备。特别要加特别要加大投入大投入, ,加强矿山智能化采矿设备的研制加强矿山智能化采矿设备的研制. .没有先进装备没有先进装备, ,就不就不可能有先进工艺可能有先进工艺p 创新与智能设备效能相适应的高效采矿技术。创新与智能设备效能相适应的高效采矿技术。矿床模型与矿床开采设计数字矿山软件矿床模型与矿床开采设计数字矿山软件; ;金属矿山采掘、装载、运输等智能设备金属矿山采掘、装载、运输等智能设备; ;适应智能设备作业的高效

3、采矿工艺技术适应智能设备作业的高效采矿工艺技术; ; 矿井数据采集、通讯与视频的传输网络矿井数据采集、通讯与视频的传输网络; ;矿山移动设备遥控与生产过程智能控制矿山移动设备遥控与生产过程智能控制; ;矿山系统智能监测与作业运行集中遥控矿山系统智能监测与作业运行集中遥控; ;矿山生产计划组织与经营管理信息系统。矿山生产计划组织与经营管理信息系统。p 智能采矿是个渐进的发展过程智能采矿是个渐进的发展过程, ,在这过程中在这过程中, ,其科技其科技内涵将不断丰富、扩展和延伸内涵将不断丰富、扩展和延伸无人驾驶汽车无人驾驶汽车露天采场使用无人驾驶汽车,目的在于节省人力成本,同时提高安全性和生产效率，无

4、人驾驶的汽车自主驾驶，由计算机根据程序对设备进行控制，目前世界上有日本小松和美国卡特彼勒两大公司研究成功无人汽车小松的无人驾驶930E车队在澳大利亚力拓公司成功运营，无人汽车走行了45万公里，完成14.5万个循环，完成4500万吨运量矿山装矿站矿山装矿站连接港口的铁路连接港口的铁路井下铲运机井下铲运机 井下运输汽车井下运输汽车2 水力水力提升提升p 传统的地下矿提升方式，多用箕斗，罐笼或胶带输送机这一机械提传统的地下矿提升方式，多用箕斗，罐笼或胶带输送机这一机械提升方式，如今国外一些学者专家则提出了用水力提升的新概念。升方式，如今国外一些学者专家则提出了用水力提升的新概念。p 德国普德国普 鲁

5、萨格（鲁萨格（Preussag)金属公司从金属公司从1984年开始水力运输与提升矿年开始水力运输与提升矿石的研究与开发工作。它将巷道内高浓度浆体水平运输技术与传统的低浓石的研究与开发工作。它将巷道内高浓度浆体水平运输技术与传统的低浓度浆体竖井垂直提升技术结合起来，在井下采掘工作面附近将矿石粉碎并度浆体竖井垂直提升技术结合起来，在井下采掘工作面附近将矿石粉碎并调成高浓度浆体，水平泵送到竖井，在井下用高压泵将高浓度矿浆直接而调成高浓度浆体，水平泵送到竖井，在井下用高压泵将高浓度矿浆直接而连续地注入水流中稀释。稀释后的矿浆经竖井垂直管道输送到地表。矿石连续地注入水流中稀释。稀释后的矿浆经竖井垂直管道

6、输送到地表。矿石经脱水后，送往选矿厂。试验结果和经济计算表明，水力提升矿石与机械经脱水后，送往选矿厂。试验结果和经济计算表明，水力提升矿石与机械提升相比，运输费用较低；如在新建矿山应用，还可减少井巷工程的投资。提升相比，运输费用较低；如在新建矿山应用，还可减少井巷工程的投资。p 瑞典吕勒欧（瑞典吕勒欧（Lulea)大学教授大学教授A,塞尔格伦塞尔格伦1987年在第年在第13届世界采矿届世界采矿大会上也提出了水力提升矿石的设想。即矿石在地下进破碎和磨矿，然大会上也提出了水力提升矿石的设想。即矿石在地下进破碎和磨矿，然后用泵场扬送到地面选矿厂，取代传统的机械提升系统和坑内排水系统。后用泵场扬送到地

7、面选矿厂，取代传统的机械提升系统和坑内排水系统。其基本设想如下图所示，从图中可知，地下矿的水力提升系统包括采矿其基本设想如下图所示，从图中可知，地下矿的水力提升系统包括采矿作业和选矿加工作业两部分，即采出的矿石必须在井下先进行破碎和磨作业和选矿加工作业两部分，即采出的矿石必须在井下先进行破碎和磨矿，然后把矿浆泵送提升到地表。矿，然后把矿浆泵送提升到地表。p 水力提升的主要优点是，不需要开凿新的竖井就可增加提升能力，水力提升的主要优点是，不需要开凿新的竖井就可增加提升能力，而用传统的机械方法增加提升能力，则不仅投资大，而且时间长。至于而用传统的机械方法增加提升能力，则不仅投资大，而且时间长。至于

8、提升矿石的费用，水力提升也比机械提升低廉。提升矿石的费用，水力提升也比机械提升低廉。 3.现金流采矿现金流采矿p 现金流（现金流（Cash Flow Mining )采矿，意思就是采矿必须采矿，意思就是采矿必须赚赚 钱钱p 当前，世界各国地下矿多是采用竖井提升，而其主运输水平则当前，世界各国地下矿多是采用竖井提升，而其主运输水平则多用电机车运输。这种垂直与水平双向开拓系统的主要优点是自多用电机车运输。这种垂直与水平双向开拓系统的主要优点是自动化程度高，每吨矿石运输成本低，特别是深井采矿更是如此。动化程度高，每吨矿石运输成本低，特别是深井采矿更是如此。但其缺点是基建工程量大，建设周期长，投资多，

9、出矿晚。如在但其缺点是基建工程量大，建设周期长，投资多，出矿晚。如在瑞典，一座瑞典，一座550m,竖井提升系统，估计施工期要竖井提升系统，估计施工期要5年，加上初期年，加上初期的金刚石钻探和地质研究工作，总计要的金刚石钻探和地质研究工作，总计要7年时间。今后在机械化年时间。今后在机械化自动化采矿设备大发展的情况下，如改用斜坡道开拓运输系统，自动化采矿设备大发展的情况下，如改用斜坡道开拓运输系统，则经济上见效快。因此则经济上见效快。因此21世纪，可能会出现斜坡道代替竖井的趋世纪，可能会出现斜坡道代替竖井的趋势，对此瑞典基律纳电气有限公司的林德斯托姆称之为：现金流势，对此瑞典基律纳电气有限公司的林

10、德斯托姆称之为：现金流采矿采矿“（Cash Flow Mining）,其开拓系统见下图其开拓系统见下图【实例【实例 】一座新矿山，矿体厚】一座新矿山，矿体厚18m,长长680m,倾角倾角60，年，年产矿石产矿石100万万t,废石废石20万万 和，矿岩体重和，矿岩体重2.8t/m3。采矿年下降采矿年下降30m第一方案用竖井开拓，地下设破碎站，竖井直径第一方案用竖井开拓，地下设破碎站，竖井直径6.5m,整个整个施工期为施工期为82个月，总投资个月，总投资1.093亿克朗。亿克朗。第二方案用斜坡道开拓，地上设破碎站，斜坡道用基律纳电第二方案用斜坡道开拓，地上设破碎站，斜坡道用基律纳电动汽车运输。整个

11、施工期为动汽车运输。整个施工期为39个月，总投资个月，总投资3940万克朗。万克朗。比较结果表明：采用斜坡道开拓系统，施工期短，可提前比较结果表明：采用斜坡道开拓系统，施工期短，可提前4年投产年投产 ；投资少，可节约投资；投资少，可节约投资60% 4 4、溶浸采矿技术 利用某些矿物特殊的物理化学性质，通过钻孔将水或其他溶液注入利用某些矿物特殊的物理化学性质，通过钻孔将水或其他溶液注入岩层，将矿岩中的岩层，将矿岩中的固态固态矿物转化为矿物转化为液态液态，并通过钻孔或地下坑道将其，并通过钻孔或地下坑道将其提出地面，而将矿石中的其余成分留在原地的一类采矿方法提出地面，而将矿石中的其余成分留在原地的一

12、类采矿方法 如：岩盐的地下水溶、自然硫的地下热熔和铜等金属矿物的地下溶如：岩盐的地下水溶、自然硫的地下热熔和铜等金属矿物的地下溶浸等。浸等。 一般适用：开采岩盐（一般适用：开采岩盐（NaCl）、天然碱、自然硫、钾盐、铜、铀、）、天然碱、自然硫、钾盐、铜、铀、金、银等矿产金、银等矿产 自然硫的地下热熔自然硫的地下热熔原理：钻孔+热水硫由固体变液体抽出还原（冷却）1采硫井 2排水井 3矿层1注液孔 2抽液孔 5矿体原地浸出法原地浸出法 基本技术特征：基本技术特征：（1）用钻孔开采矿床，人员无需进入地下作业；）用钻孔开采矿床，人员无需进入地下作业；（2）应用化工技术采矿，对矿床进行原地加工，只提取矿

13、石中的有用成分，而）应用化工技术采矿，对矿床进行原地加工，只提取矿石中的有用成分，而将其余成分留在原地；将其余成分留在原地；（3）采出的矿产品不是矿石，而是含有有用成分的溶液或熔融体。）采出的矿产品不是矿石，而是含有有用成分的溶液或熔融体。 与普通采矿方法相比，溶浸采矿法的主要优点：与普通采矿方法相比，溶浸采矿法的主要优点：（1）基建工程量小，投资少，见效快；）基建工程量小，投资少，见效快；（2）能开采普通采矿法难以开采或不经济的矿床（深度大、品位低的矿床）能开采普通采矿法难以开采或不经济的矿床（深度大、品位低的矿床）（3）产品成本低。）产品成本低。（4）人员在地面作业，劳动条件好、安全）人员

14、在地面作业，劳动条件好、安全（5）有利于环境保护）有利于环境保护 与普通采矿方法相比，溶浸采矿法的主要缺点：与普通采矿方法相比，溶浸采矿法的主要缺点：（1）生产能力小；）生产能力小；（2）矿产资源回收率低）矿产资源回收率低（3）收矿石物理力学性质和地层渗透性等条件，只适用于小部分矿山）收矿石物理力学性质和地层渗透性等条件，只适用于小部分矿山 5.深海采矿深海采矿 大约大约120年前，在深海发现了锰结核，但未引起人们的注意。第二年前，在深海发现了锰结核，但未引起人们的注意。第二次世界大战后，人们忧虑矿物资源消耗增大，怕导致资源短缺，甚至某次世界大战后，人们忧虑矿物资源消耗增大，怕导致资源短缺，甚

15、至某些资源完全枯竭。有鉴于此，采矿工业部门开始勘探海底潜在的资源。些资源完全枯竭。有鉴于此，采矿工业部门开始勘探海底潜在的资源。先是在红海发现了金属矿泥，后在太平洋、印度洋发现了锰结核，它除先是在红海发现了金属矿泥，后在太平洋、印度洋发现了锰结核，它除含锰外，还含有铜、镍和钴。近年来，美国，加拿大、日本、法国、意含锰外，还含有铜、镍和钴。近年来，美国，加拿大、日本、法国、意大利、英国、比利时、荷兰、原苏联和印度等国先后开展了海底采矿的大利、英国、比利时、荷兰、原苏联和印度等国先后开展了海底采矿的试验研究。试验研究。p 目前最引人瞩目的锰结核贮存在太平洋夏威夷和墨西哥之间的克拉目前最引人瞩目的锰

16、结核贮存在太平洋夏威夷和墨西哥之间的克拉里昂一克里帕顿区（里昂一克里帕顿区（Clarion-Clipperton Zone)。此区水深。此区水深42005500m,锰结核覆盖量锰结核覆盖量525kg/m2; 金属含量：锰金属含量：锰25%30%；铜；铜1%1.5%；镍；镍1.3%1.7%；钴；钴0.2%0.3%。锰结核总储量为。锰结核总储量为300亿亿t。 5.深海采矿深海采矿1978年大洋采矿公司在夏威夷年大洋采矿公司在夏威夷5000 m深的太平洋海底进行深的太平洋海底进行了开采试验，成功地将锰结核连续地从海底提升到改装的了开采试验，成功地将锰结核连续地从海底提升到改装的塞德克塞德克445号石油勘探船上，锰结核经管道被泵提升到船载号石油勘探船上，锰结核经管道被泵提升到船载容器中，小时泵送量容器中，小时泵送量20t,共采共采1000t。采集的锰结核送到加。采集的锰结核送到加拿大一家加工厂冶炼，并证明金属可以回收，开发锰结核拿大一家加工厂冶炼，并证明金属可以回收，开发锰结核是可行的。是可行的。1979年大洋采矿公司又在红海进行了开采海底年大洋采矿公司又在红海进行了开采海底金属泥的试验。金