大规模矿床高效无废充填开采技术

2022.02.16 中国矿业报   

　　该技术利用核磁共振技术进行深部岩石应力损伤演化过程及其内部细观损伤变化研究，建立了静、动卸荷效应的地下典型连续采矿过程的数值模型，分析了深井开采顶板动力响应规律，形成以诱导干扰技术实现深部上行式开采的理论体系和方法。

　　采用相向进路上向分层胶结充填法，解决传统进路充填法生产效率低、采准工程量大等难题，减少一次护顶支护，降低采矿成本，配合各中段之间采用上行式开采顺序，废石就近在采空区充填，实现矿山无废开采。建立全矿井三维通风智能实时监测与调控系统，通过主要进、回风机站的风机远程控制、变频调速和通风网络调控，实现井下不同生产阶段及不同作业区段按需供风。

　　采用风水联动充填造浆管网自动清渣系统，解决造浆喷嘴易堵塞、易磨损的难题，极大提高充填造浆效能，保证放砂浓度的连续稳定，延长了造浆喷嘴的使用寿命。

　　安钢集团舞阳铁矿采用相向进路上向分层全尾砂胶结充填法，原3米高分层合并回采以后，每7米分层缩短回采周期21%，减少支护量29%，采充效率提高16%，综合生产成本降低15.2%。采用上行式开采模式，对地表影响较小，既保护了矿区地表附近村庄、农田、道路的安全，又解决了尾砂和废石地表堆存难的问题。建立了一整套全尾砂胶结充填系统，造浆喷嘴损坏率由13%降至2%，平均流量达140立方米/时，放砂浓度大于72%。

　　罗河铁矿通风系统三维数字模型，根据示范矿山高地温、高硫、大规模高强度开采以及充填采矿的特点，优化了多级机站通风系统。优化后通风系统运行效果检测结果表明，系统风机平均效率提高5%，系统有效风量率提高10%，通风成本降低7%，节能效果显著。

　　我国在“十三五”期间，有20余座铁矿山进入超1000米深井开采，有近5座铁矿山进入1500米以下生产规划和开采，特别是辽宁本溪龙新矿业公司思山岭铁矿床、辽宁大台沟铁矿、辽宁陈台沟铁矿、山东济宁铁矿床等均属于超深特大型铁矿床，超深铁矿资源储量接近百亿吨。

　　深部贫矿床大规模上行式无废开采技术，在舞阳铁矿和罗河铁矿得到了成功实践，取得了显著的经济效益，为我国铁矿山深部矿体上行式开采模式提供了一个示范作用，为深部破碎难采矿体的高效开采提供了强有力的支撑，推广应用前景广阔。

　　[本技术选自于自然资源部关于《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录（2019 年版）》的公告 ，工作支撑单位：中国自然资源经济研究院]

　　技术推荐单位：中国冶金矿山企业协会、中国中钢集团有限公司

　　技术申报单位：中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司

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