澳大利亚金属矿山开采技术实例

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收藏文章 赞一个 已赞 2016-05-09 矿业澳洲


澳大利亚矿产资源非常丰富,采矿业已成为国民经济的主要支柱产业之一。随着近两年国际矿产品价格下跌以及人们对社会环境问题的重视,大型矿产品生产企业需要时刻提高生产规模,降低经营成本,大型露天矿山面临高陡边坡稳定性,地下深井矿山面临高井深带来的高应力、高地压、高地温等新问题。


Mount Isa Mine、Northparkes Mine、Olympic Dam Mine、Brokenhill Mine 等企业在大规模开采、深井开采及地压监测监控、热害处理、矿山安全监管等方面做了许多有益的探索;澳大利亚昆士兰大学、新南威尔士大学、墨尔本大学、西澳大学在相关领域也开展了许多高水平的研究工作。


在大规模露天开采方面,采用大规模高台阶陡帮连续开采技术等,机械化、自动化、智能化、数字化程度非常高,现场作业人员少,矿山生产规模大。部分矿山为节省矿石运输费用,在露天坑使用了胶带运输系统。


露天坑破碎站和胶带运输系统



车载雷达实时监测系统


高陡边坡稳定性监测分析逐渐采用先进的远程雷达实时监测技术方案,主要监测边坡的表面位移,能够及时发出边坡失稳警报,具有大面积、全天候、高精度监测等优点;以及采用边坡微震监测系统,了解边坡潜在失稳时内部岩体破裂产生的能量释放微震事件,根据微震事件发生频率和能量释放大小进行边坡失稳预测预警,可以对边坡潜在的失稳区域进行有效定位。部分矿山使用远程操作控制系统,比如力拓矿业公司在西澳珀斯市建立了远程控制中心,对露天采矿装备进行有效调度。


在大规模深井开采方面,Northparkes矿是澳大利亚第一个采用自然崩落采矿法开采的矿山,与其他采矿方法的主要区别为:其他方法需要掘进、穿孔、爆破以及充填等作业工序不断循环,而自然崩落法拉底层切割作业一旦完成,上部矿石在应力作用下就会不断自然开裂、破碎及冒落,出矿水平连续出矿即可。


露天坑破碎站和胶带运输系统 车载雷达实时监测系统优点是采切比非常小,机械化、自动化、智能化程度非常高,采矿效率高,生产规模大,作业成本低;缺点是地表会形成塌陷坑,对环境影响比较大。


Northparkes 矿位于澳大利亚东部新南威尔士州中部,为斑岩型铜金矿床,目前保有储量约为 1.1 亿吨。采用竖井和斜坡道联合开拓,使用自然崩落法开采。目前矿山生产规模 670 万吨/年,采矿成本约 7-8 澳元/吨矿石。



Northparkes Mine 矿山立体图



Northparkes Mine 拉底层平面图


Northparkes 矿地表设置采矿远程控制中心,使用移动车辆无线定位和视频监控技术等,井下铲运机出矿、破碎硐室实现无人值守作业,地表操作人员可控制3-5台铲运机。整体开采技术及装备非常先进,采矿高效、安全。井下还布置设备维修硐室,重视采矿装备的维护,保障采矿作业正常进行。同时非常重视安全投入,设有较多的紧急避险安全硐室,里面配备锂电池燃料、充足的氧气和水、通讯联络设施。


Northparkes 矿地压监测:①采用微震实时监测系统,分别从地表往下和拉底水平往上布置监测传感器,共布置约30个传感器,微震数据由新西兰一家专业公司进行实时分析,并及时反馈采矿作业过程,避免岩爆、冲击气浪等造成安全事故;②出矿川巷道变形收敛监测,掌握深部巷道变形位移等巷道稳定情况。



Northparkes 矿地表采矿控制中心


Mount Isa 矿位于澳大利亚东部昆士兰州西北部,开采深度约 2300m,年生产矿石 800 万。矿床走向南北约 4km,北部为脉状铅锌矿体,南部为厚大铜矿体。铜矿体创造性采用格构式布置,沿矿体走向和垂直走向划分矿房矿柱,矿房和矿柱水平尺寸均为40×40m2。使用分段崩落阶段矿房法开采,嗣后尾砂胶结充填。目前在先进的充填技术和工艺方面研究较多,试验应用矿石尾砂膏体充填空区。


北部铅锌矿体采用沿走向(长采场)上向分层充填法开采。将每条矿脉划作一个矿块,矿块长度即为矿体走向长。各矿脉由4 条穿脉巷道沟通,平行向上回采,开采效率高。矿山重视安全,采场顶板、上下盘围岩用锚杆支护,不稳固区域用长锚索注浆加固,局部破碎地段则用锚杆金属网支护。机械化程度高,安装锚索全部实现了机械化作业。


Mount Isa 矿面临高井深、高地压、高地温带来的一系列问题,尤其是井下高温对工人身体、回采装备及作业效率的诸多不利影响。Mount Isa 矿不仅要满足澳大利亚及昆士兰州的地下矿井深层通风的所有标准,对通风系统进行合理设计,设置专职通风人员并定期检查;同时吸取各国在深井矿山热害处理方面的先进经验和做法,地表建立了澳大利亚最大的矿用制冷设备系统,在作业区域附近采取冷水喷淋冷却新鲜空气后输送至作业地点;作业区域实行按需通风原则,降低矿山能耗。



澳大利亚最大的制冷设备图 



澳大利亚最大容量空冷器


Olympic Dam 矿位于澳大利亚南澳洲中部,为铜铀金矿床,生产规模为 1000 万吨/年。主要采用大直径深孔嗣后充填采矿方法,分两步骤回采,空区采用碎石尾砂胶结充填及块石充填。矿房采场采空区采用先进的 CMS 仪器激光扫描测量,为矿柱采场低损失贫化安全高效回采提供了基础资料。



Olympic Dam 矿矿房矿柱采场回采示意


目前澳大利亚地下开采深度已达 2000 多米,在深部大规模自然崩落法理论及实践方面较为领先,目前在研究规模更大的超级崩落法。主要在四个方面展开该法研究,包括:a、前期岩体特性的调查与研究,采用 EMA 建模技术预测什么样的岩体何时会产生崩落;b、充分掌握深部地质条件,优化采矿结构布局,包括如何布置底部结构等,如何利用岩体地质构造和深部高地应力进行自然崩落;c、掌握放矿规律,对岩体冒落形态有较为准确的推断;d、地表沉陷方面,建立模型预测地表崩落区范围并对地表塌陷区进行监测,做好安全管理。


——国家安全监管总局监管一司 李峰


——MiningAu矿产研究,敬请传播




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