区域矿山集约化开采技术的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种区域矿山集约化开采技术，属于金属矿山地下开采领域。为了规模化开发矿集区内分散的中小矿群，在整合资源、统一规划设计的基础上，构建纵观区域内各主要分散矿体的关键开拓运输平台，建立分区的集约化、现代化生产辅助系统，应用多学科交叉方法，实施采选产能配置，简约、重组矿山及选厂。同时构建井下矿山和人员快速运输专线，提高生产效率，改善井下作业环境。“区域矿山”是针对我国金属矿床赋存特点、为破解小矿开采的种种弊端而发明的建矿新模式。其目的在于为广大的“多、小、散”矿群开采，走出一条集约化、规模化开发利用的新型工业化道路。
【专利说明】区域矿山集约化开采技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种金属矿山地下开采，特别是涉及一种大范围内矿集区多、小、散矿床集约化开采技术。
【背景技术】
[0002]我国金属矿床赋存的主要特点是大型矿床少，中、小矿床多(> 80%);单金属矿少，伴生、多金属矿多。由于受分散的“多、小、散”的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，致使机械化水平低，采选技术落后，安全事故频发，后备资源紧缺，经济效益差，矿山发展处于不可持续状态。主要表现在:
[0003](I)建矿模式粗放。矿集区内赋存的多、小、散矿床，都采用分散的传统小规模粗放生产模式，其缺点突出体现在:区域内存在多个小而全的生产系统，缺乏多功能综合性的开拓运输平台，导致提升运输效率低；通风系统复杂能耗高、可靠性差；采掘设备和工艺落后，生产安全得不到保障，事故频发；矿区域资源配置不合理，采选不匹配，存在大量中小选厂，选矿能力小，技术落后，资源浪费严重；粗放开采同时导致生态环境破坏和污染严重。
[0004](2)采矿技术落后。长期沿用小矿开采方式，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。受我国资源禀赋条件限制，矿集区内矿群的赋存条件均比较复杂，以往多采用传统的全面法、留矿法、有底柱分段崩落法等方法开采，凿岩设备主要还是传统的气腿式浅孔凿岩机，采场出矿采用电耙，或者装岩机等等，机械化水平很低。同时，生产辅助系统布局不合理、能耗高。由于采矿效率低、劳动强度大、贫化损失大、采矿和人工成本闻。
[0005](3)发展不可持续。传统的、独立分散的中小矿体开发模式，严重制约了采矿效率和资源综合利用率的提高，矿山工程建设的重复投资，井巷开拓运输工程利用率低，造成大量低品位资源浪费。由于资源深度勘探很差，许多矿山成为资源危机矿山，发展不可持续。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种将大幅度提高井下矿石、人员运行效率，大大提高采选集中度，实现扩能增效，还为生产探矿拓展空间和创造了条件的区域矿山集约化开米技术。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供的区域矿山集约化开采技术，首先根据区域内大量中小分散矿体的赋存特征，构建贯通矿集区的井下中段开拓运输平台，将分散独立的各矿体联成整体；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；根据需要，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，同时又实现分区之间的并网联接；资源整合及区域开拓运输系统形成后，依据各矿体特征，设计高效率采矿方法，集中配置和共享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。[0008]构建纵贯全区的开拓运输系统，在大区域、分散中小矿群的开采设计中，根据矿集区矿体赋存特征，优化选择贯通全区的关键中段运输平台，重新构建或延伸井下竖向工程，形成区域内矿山开拓运输系统的主体框架。
[0009]采选产能配置，重组区域内矿山与选厂，根据资源的分布包括储量、矿种、品位及位置等、矿石的运输网络系统包括平巷、竖井、斜井及溜井和选矿系统包括选厂规模、所选矿种、排尾和选矿的技术指标三者之间的最优匹配关系，实施资源、技术和运营等多重约束条件下的矿石流向及选厂布局优化，通过采选产能配置，进而简约选厂数量，提高选矿集中度和降低运输成本。
[0010]创建分区共享、远程控制的集约化生产辅助系统，将整个区域以片区为单位进行划分，形成以片区为单位并兼顾整个区域矿山的供电、通风、压气、供排水集约化生产辅助系统。
[0011]变革原有或设计新的高效采矿方法，以采用高效率的凿岩台车和无轨设备开采为主要技术特征，大幅度提高采矿强度，减少作业人员；同时对井下采掘设备进行集中调度和配置，供给不同赋存特征矿体的开采使用，提高设备利用率。
[0012]实施井下快速运输。以关键中段运输平台为依托，采用快速运输机车，构建井下快速运输专线，实施矿石与人员的快速运输，减少井下人员、材料等转运次数，提高效率。
[0013]采用上述技术方案的区域矿山集约化开采技术，依据区域内分散矿体的具体分布情况，打破以矿体或矿田为单元的传统矿山建设模式，从整体出发，重构或连接已有各个矿区的关键阶段运输平台，并衔接各主要矿点的竖向工程，形成区域内矿山的主干框架，形成全区的矿石运输、矿井通风和坑内供排水等多功能的综合性的开拓运输系统平台。
[0014]本发明适用于矿集区内相对分散的中小矿体进行资源整合后，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，充分发挥机械化程度高的采掘设备效率，节能降耗，降低运营成本。此外，通过构建主干开拓运输平台，有利于矿产资源深边部勘探、复杂难采矿体采用集约开采技术和加速矿山信息化建设。
[0015]综上所述，本发明解决了长期来矿集区内“多、小、散”矿体赋存条件限制而传统采用小矿山、小选厂的粗放开发经营方式，致使机械化水平低，生产技术水平落后的问题，根据已探明矿体赋存情况，通过构建整个区域的开拓运输系统，将大幅度提高井下矿石、人员运行效率，大大提高采选集中度，实现扩能增效，还为生产探矿拓展空间和创造了条件。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明区域内各矿山未实施矿群规模化开采的开拓运输系统纵剖面示意图。
[0017]图2为实施本发明后，区域内矿山实现资源整合后重构的开拓运输系统纵剖面示意图。
[0018]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。
[0019]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。
【具体实施方式】
[0020]采用系统工程及系统规划理论，以矿石运至选厂运输路径最短、费用最小、能耗最低为目标，对区域矿山的开拓运输系统进行统一规划，掘进或者联通已有矿点的关键阶段运输大巷，利用概论搜索算法和多学科优化理论选择和优化确定关键竖向工程位置，形成纵横交错的井下开拓运输巷道架构。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，将不同类矿石分别运往到技术设备先进、处理能力大和回收率高的选矿厂，实现采选配置和优化。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。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；创新与矿体赋存特征相适应的多种高效率采矿方法，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。
[0021]下面结合附图对本发明作进一步阐述:
[0022](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条便于连接或连接距离最短的主要阶段运输大巷，实施贯通，参见图2所示。10为贯通后的上部区域主运输平台，19为中部主运输平台，18为下部主运输平台。
[0023](3)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(图1中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，选择需要新增的盲竖井工程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条件。
[0024](3)基于矿集区内的I (图1中11)、II (图1中13)、111(图1中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 (图1中5)、D (图1中7)选厂。
[0025](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10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。
[0026](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(图1中2)、D矿主平硐(图1中6)、E矿竖井(图1中9)和A矿竖井(图1中15)的多坑口进风，C矿竖井(图1中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。[0027]本发明在某大型有色金属矿集区的实际中得到了应用，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，取得了很好的经济效益和社会效益。
[0028]在本发明的【技术领域】内，只要具备基本知识，就可以对本发明采(建)矿模式、方法及其实施方式进行改进。本发明对上述实质性技术方案提出了专利保护申请，其保护范围应包括具有上述技术特征的一切变化方式。以上所述，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，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的改动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施所作的任何简单修改，等同变化和修饰，均仍在本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种区域矿山集约化开采技术，其特征在于:首先根据区域内大量中小分散矿体的赋存特征，构建贯通矿集区的井下中段开拓运输平台，将分散独立的各矿体联成整体；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；根据需要，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，同时又实现分区之间的并网联接；资源整合及区域开拓运输系统形成后，依据各矿体特征，设计高效率采矿方法，集中配置和共享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。
2.根据权利要求1所述的区域矿山集约化开采技术，其特征在于:构建纵贯全区的开拓运输系统，在大区域、分散中小矿群的开采设计中，根据矿集区矿体赋存特征，优化选择贯通全区的关键中段运输平台，重新构建或延伸井下竖向工程，形成区域内矿山开拓运输系统的主体框架。
3.根据权利要求1或2所述的区域矿山集约化开采技术，其特征在于:采选产能配置，重组区域内矿山与选厂，根据资源的分布包括储量、矿种、品位及位置等、矿石的运输网络系统包括平巷、竖井、斜井及溜井和选矿系统包括选厂规模、所选矿种、排尾和选矿的技术指标三者之间的最优匹配关系，实施资源、技术和运营等多重约束条件下的矿石流向及选厂布局优化，通过采选产能配置，进而简约选厂数量，提高选矿集中度和降低运输成本。
4.根据权利要求1或2所述的区域矿山集约化开采技术，其特征在于:创建分区共享、远程控制的集约化生产辅助系统，将整个区域以片区为单位进行划分，形成以片区为单位并兼顾整个区域矿山的供电、通风、压气、供排水集约化生产辅助系统。
5.根据权利要求1或2所述的区域矿山集约化开采技术，其特征在于:变革原有或设计新的高效采矿方法，以采用高效率的凿岩台车和无轨设备开采为主要技术特征，大幅度提高采矿强度，减少作业人员；同时对井下采掘设备进行集中调度和配置，供给不同赋存特征矿体的开采使用，提高设备利用率。
6.根据权利要求1或2所述的区域矿山集约化开采技术，其特征在于:实施井下快速运输。以关键中段运输平台为依托，采用快速运输机车，构建井下快速运输专线，实施矿石与人员的快速运输，减少井下人员、材料等转运次数，提高效率。
【文档编号】E21C41/16GK103437767SQ201310412454
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】周科平, 古德生, 戴云鸥, 高峰 申请人:中南大学