专利名称：矿集区内矿群集约化开采的方法
技术领域：
本发明属于金属矿山地下开采领域，涉及一种大范围矿集区内的矿群开采方法。
背景技术：
我国有色金属资源的主要特征之一是中、小矿床多，大型矿床少。由于受分散的中、小矿体的赋存条件限制，长期以来，许多矿集区采用小矿山、小选厂的独立粗放生产方式开发经营，致使采矿系统复杂，采掘装备落后与生产技术水平低，经济效益难以提高。主要表现如下。(I)矿集区内矿群的传统开采模式缺点突出体现在区域资源配置与矿山布局不合理，生产系统和工艺复杂混乱。表现在:①区内存在多个矿山开拓运输系统，缺乏多功能综合性的生产系统，运输成本高，制约了矿山生产的发展和经济效益的提高；②矿井通风系统、供电系统等复杂、线路长，能耗大，系统可靠性差，工作环境安全保障程度低。(2)采矿方法与装备条件相对落后，矿产资源集约化开发程度低。矿集区内矿群的赋存条件复杂。以往多采用传统的全面法、留矿法、有底柱分段崩落法、尾砂充填法等方法开米，凿岩设备米用大量传统的7655、YT28气腿式凿岩机,米场出矿米用电祀，或者装岩机等等，同时，生产辅助系统设备老化、布局不合理、能耗高。由于采矿效率低、贫化损失大、人工成本高，安全性较差。(3)传统的、独立分散的中小矿群开发模式，严重制约了采矿效率和资源综合利用率的提高，矿山工程建设重复投资，井巷开拓运输工程利用率低，并造成大量低品位资源浪费，经济效益低，发展不可持续，从而导致危机矿山的困境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种矿集区内矿群集约化开采方法，它可解决大量小矿山、小选厂的粗放生产方式的问题，整合了资源，使生产效率大幅提高，实现资源充分回收及生产成本的降低。为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:根据区域内中小分散矿体的赋存特征，构建贯通矿集区内各自分散矿体的中段开拓运输平台，将分散独立的各矿体联成整体；将不同矿种的矿体进行分类，根据矿种分布特征和最小费用最大流原则选择选厂地址，一个选厂集中选一种矿石；集中2 3个中段运输平台，建立区域内人员、材料与矿石的集中快速运输平台，并使其贯通井下所有子开拓运输系统；将区域矿山进行分区，建立分区相对独立的通风、供电、供水、压排气等生产辅助系统，同时又可以实现分区之间的并网联接；依据各个矿体特征，统一规划适合的采矿方法，集中配置机械化程度高的无轨采掘设备，实施矿集区内矿群的集约化开采和运输。在大区域、分散中小矿群开采中，根据矿集区矿体赋存特征，选择可以贯通全区的关键中段运输平台，再构建井下竖向工程，形成区域内矿山开拓运输的骨干框架。建立地表选厂和井下开拓运输系统的三维可视化模型，通过构建最小费用最大流模型计算出开采出的矿石到选厂之间流向的最优路径，提高选矿集中度和降低运输成本。将整个区域划分为3-4个片区，形成以片区为单位的通风、压气系统，供电、供排水系统。通风系统以压为主、压抽结合的机械通风、多级机站和局部通风相结合，风机远程控制。通过大范围区域内矿山运输提升系统的构建，采用高效率的凿岩台车和无轨设备开采，并进行采掘设备的集中调度和配置，供给不同赋存特征矿体的开采使用，提高设备利用率。依据关键中段运输平台为依托，构建井下窄轨快速运输专线，在各主要矿点设置站台，减少井下人员、材料等转运次数，提高效率。本发明的技术效果是:为了实现矿集区内相对分散的中小矿体的规模化、集约化开采，解决因受分散的中、小矿体的赋存条件限制而采用的大量小矿山、小选厂的粗放生产方式开发经营，导致的采掘装备与生产技术水平低的问题，在探明已有矿体赋存情况条件下，通过构建与贯通整个区域内的矿山开拓运输系统工程，不仅为生产探矿提供条件，而且大幅度提高井下矿石、人员运行效率，提高采选集中度。本发明适用于区域内相对分散的中小矿集区内，矿床规模化开采。可简化开拓运输系统工程，实现井下矿石和人员集中快速运输，充分发挥采掘设备运行效率，降低运营成本。同时通过构建的主干开拓运输平台，解决矿产资源勘探与复杂难采矿体的集约开采难题。
图1为未实施矿群集中规模化开采的开拓运输系统纵剖面示意图。图2为实施本发明区域内矿山实现整合后的开拓运输系统纵剖面示意图。图3为本发明区域内矿山整合后的开拓运输竖向工程和主干运输平台三维示意图。图中:1-A选厂；2-B选厂；3-B矿竖井；4_C矿竖井；5_C选厂；6_D矿主平硐；7_D选厂；8_E选厂；9-E矿竖井；IO-E矿阶段运输平巷；11-1类矿体；12-规划运输平巷；13-1I类矿体；14-1II类矿体；15-A矿竖井；16_地表；17-D矿新增竖井工程；18-下部区域运输平台；19_中部区域运输平台；20_上部区域运输平台。
具体实施例方式考虑选厂技术经济指标最好、兼顾水电及尾矿库等多因素影响，为充分发挥优势选厂的功能作用，对处理能力小、回收率低和能耗高的小选厂进行组合或者淘汰，将一种主要矿石运输到技术设备先进、处理能力大和回收率高的选矿厂。利用系统工程及开拓运输系统规划理论，以矿石运至选厂运输路径最短、费用最小、能耗最低为目标，对区域内矿山开拓运输系统进行统一规划，重新掘进或者联通已有矿点的关键阶段运输大巷，利用层次分析法、重心法量化选择关键竖向工程位置，形成纵横交错的井下骨干开拓运输巷道。针对区域内通风路线长、网络复杂、通风阻力大和通风能耗大的难点，实施分区通风，建立通风系统的数字化模型并进行通风网络解算，获取通风井巷断面尺寸和风机型号等技术参数，以解决矿山通风能耗高、供风能力严重不足以及污风串联的问题。将区域矿山进行分区，建立分区相对独立的供电、供水、压排气等其他生产辅助系统，同时又可以实现分区之间的并网联接；设计与矿体赋存特征相适应的采矿方法，依托关键开拓运输平台，集中配置机械化程度高的无轨采掘设备，实施矿集区内矿群的集约化开采和运输。下面结合附图对本发明做进一步阐述。实施例:(I)本发明以1、I1、III三类矿体(群)和为A、B、C、D、E五个分矿为代表
进行阐释，如图1和图2所示。根据区域内各矿区资源分布情况，分析A、B、C、D、E五个独立矿区已有井下运输系统的现状，选择2 4条便于连接或最连接短距离的主要阶段运输大巷，实施贯通。参见图2所示，采用本技术后，原来的E矿阶段运输平巷10变为了贯通后的上部区域主运输平台20，18为下部区域运输平台，19为中部区域运输平台。(2)为实现三大运输平台和各矿山竖向工程的贯通，针对D选厂7所属矿山开拓工程实际情况，采用重心法、运筹学、最小费用最大流等理论，选择需要的D矿新增竖井工程17的位置，通过该工程的实施，最终将整个区域的独立小矿山连接成一个整体。三横五竖的开拓运输系统骨干框架(见图3)为井下规模化和集约化开采提供了平台。(3)基于矿集区内的I类矿体11、II类矿体13、111类矿体14，三类矿体(群)的空间分布情况、矿种资源储量、各分矿选厂布局情况，根据采选综合平衡调整选矿布局和配置产能，综合分析确定三类矿体回采后矿石的最佳流向，及最优采选匹配。通过确定相应选厂的生产规模、矿种产能，淘汰工艺流程落后、规模小、条件差的C选厂5 (见图1)、D选厂(图1)选厂。(4)由于区域内矿山运输线路的增加，为提高运输效率、提高工班效率、降低运输成本，选择上部区域运输平台20和中部区域运输平台19，构建两条安全、快速的电机车轨道主干人员运输线(网)和一条上部区域运输平台的运矿专线。设置井下人员二次转运站，使员工迅速达到各自的主要生产区域和选矿厂。(5)对整合后的通风系统进行优化，总体通风系统形成B矿竖井2、D矿主平硐6、E矿竖井9和A矿竖井15的多坑口进风，C矿竖井4回风的分区段集中回风的格局。同时又保障三大主运输平台与原有生产系统相衔接，将区域矿山通风系统框架合理地划分为3 4个分区通风系统，各个分区通风系统可独立运行、也可相互联接。本发明在某区域地下矿山实际中得到了应用，该区域为超大型多金属矿集区，且多为分散的中、小矿体，原有开采方式粗放，矿山规模小、技术水平低、经营效益差、安全隐患多、矿业秩序混乱、矿产资源遭受极度破坏。应用本专利方法，实现了区域矿山内相对分散的中小矿体的规模化开采，使矿产资源开发利用从粗放向集约转变。大幅提升了生产效率和经营管理水平，改善了安全条件，降低了生产成本，提高了资源回收率，延长了矿山服务年限，收到了很好的经济效益。上述实施例仅是本发明的其中之一的实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制。
权利要求
1.一种矿集区内矿群集约化开采的方法，其特征在于:根据区域内中小分散矿体的赋存特征，构建贯通矿集区内各自分散矿体的中段开拓运输平台，将分散独立的各矿体联成整体；将不同矿种的矿体进行分类，选择合理的选厂地址，一个选厂集中选一种矿石；集中2 3个中段运输平台，建立区域内人员、材料与矿石的集中快速运输平台，并使其贯通井下所有子开拓运输系统；将区域矿山进行分区，建立分区相对独立的通风、供电、供水、压排气生产辅助系统，同时分区之间又并网联接；依据各个矿体特征，统一采用适合的采矿方法，集中配置机械化无轨采掘设备，实施矿集区内矿群的集约化开采和运输。
2.根据权利要求1所述的矿集区内矿群集约化开采的方法，其特征在于:在构建贯通矿集区内各自分散矿体的中段开拓运输平台的同时，再构建井下竖向工程。
3.根据权利要求1所述的矿集区内矿群集约化开采的方法，其特征在于:选择选厂地址的方法是，首先建立地表选厂和井下开拓运输系统的三维可视化模型，通过构建最小费用最大流模型计算出开采出的矿石到选厂之间流向的最优路径，从而确定选厂位置。
4.根据权利要求1所述的矿集区内矿群集约化开采的方法，其特征在于:区域矿山进行分区建立独立的生产辅助系统方法为，将整个区域矿山划分为3-4个片区，形成以片区为单位的通风、压气系统，供电、供排水系统；通风系统以压为主、压抽结合的机械通风、多级机站和局部通风相结合，风机远程控制。
5.根据权利要求1所述的矿集区内矿群集约化开采的方法，其特征在于:在区域矿山构建的运输提升系统范围内，采用凿岩台车和无轨设备集中调度和配置进行开采。
6.根据权利要求2所述的矿集区内矿群集约化开采的方法，其特征在于:以中段运输平台为基础还构建有井下窄轨运输专线，专线在各矿点设置站台。
全文摘要
矿集区内矿群集约化开采方法。本发明属于金属矿山地下开采领域，涉及一种大范围矿集区内的矿群开采方法。根据区域内中小分散矿体的赋存特征，构建贯通矿集区内各自分散矿体的中段开拓运输平台，将分散独立的各矿体联成整体；将不同矿种的矿体进行分类，选择合理的选厂地址，一个选厂集中选一种矿石；集中2～3个中段运输平台，建立区域内人员、材料与矿石的集中快速运输平台，并使其贯通井下所有子开拓运输系统；将区域矿山进行分区，建立分区相对独立的通风、供电、供水、压排气生产辅助系统，同时分区之间又并网联接；依据各个矿体特征，统一采用适合的采矿方法，集中配置机械化无轨采掘设备，实施矿集区内矿群的集约化开采和运输。本开采方法可整合资源，大幅提高生产效率，实现资源充分回收及生产成本的降低。
文档编号E21C41/22GK103089268SQ201310054439
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月20日 优先权日2013年2月20日
发明者周科平, 高文翔, 古德生, 戴云鸥, 邓红卫, 李志宏, 江波, 杨念哥, 高峰 申请人:中南大学, 云南锡业集团(控股)有限责任公司