區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，屬于金屬礦山地下開采領(lǐng)域。為了規(guī)模化開發(fā)礦集區(qū)內(nèi)分散的中小礦群，在整合資源、統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建縱觀區(qū)域內(nèi)各主要分散礦體的關(guān)鍵開拓運(yùn)輸平臺，建立分區(qū)的集約化、現(xiàn)代化生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，應(yīng)用多學(xué)科交叉方法，實(shí)施采選產(chǎn)能配置，簡約、重組礦山及選廠。同時(shí)構(gòu)建井下礦山和人員快速運(yùn)輸專線，提高生產(chǎn)效率，改善井下作業(yè)環(huán)境?！皡^(qū)域礦山”是針對我國金屬礦床賦存特點(diǎn)、為破解小礦開采的種種弊端而發(fā)明的建礦新模式。其目的在于為廣大的“多、小、散”礦群開采，走出一條集約化、規(guī)?；_發(fā)利用的新型工業(yè)化道路。
【專利說明】區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬礦山地下開采，特別是涉及一種大范圍內(nèi)礦集區(qū)多、小、散礦床集約化開采技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國金屬礦床賦存的主要特點(diǎn)是大型礦床少，中、小礦床多(> 80%);單金屬礦少，伴生、多金屬礦多。由于受分散的“多、小、散”的礦體的賦存條件限制，長期以來，許多礦集區(qū)采用小礦山、小選廠的獨(dú)立粗放生產(chǎn)方式開發(fā)經(jīng)營，致使機(jī)械化水平低，采選技術(shù)落后，安全事故頻發(fā)，后備資源緊缺，經(jīng)濟(jì)效益差，礦山發(fā)展處于不可持續(xù)狀態(tài)。主要表現(xiàn)在:
[0003](I)建礦模式粗放。礦集區(qū)內(nèi)賦存的多、小、散礦床，都采用分散的傳統(tǒng)小規(guī)模粗放生產(chǎn)模式，其缺點(diǎn)突出體現(xiàn)在:區(qū)域內(nèi)存在多個(gè)小而全的生產(chǎn)系統(tǒng)，缺乏多功能綜合性的開拓運(yùn)輸平臺，導(dǎo)致提升運(yùn)輸效率低；通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜能耗高、可靠性差；采掘設(shè)備和工藝落后，生產(chǎn)安全得不到保障，事故頻發(fā)；礦區(qū)域資源配置不合理，采選不匹配，存在大量中小選廠，選礦能力小，技術(shù)落后，資源浪費(fèi)嚴(yán)重；粗放開采同時(shí)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞和污染嚴(yán)重。
[0004](2)采礦技術(shù)落后。長期沿用小礦開采方式，采礦方法與裝備條件相對落后，礦產(chǎn)資源集約化開發(fā)程度低。受我國資源稟賦條件限制，礦集區(qū)內(nèi)礦群的賦存條件均比較復(fù)雜，以往多采用傳統(tǒng)的全面法、留礦法、有底柱分段崩落法等方法開采，鑿巖設(shè)備主要還是傳統(tǒng)的氣腿式淺孔鑿巖機(jī)，采場出礦采用電耙，或者裝巖機(jī)等等，機(jī)械化水平很低。同時(shí)，生產(chǎn)輔助系統(tǒng)布局不合理、能耗高。由于采礦效率低、勞動強(qiáng)度大、貧化損失大、采礦和人工成本聞。
[0005](3)發(fā)展不可持續(xù)。傳統(tǒng)的、獨(dú)立分散的中小礦體開發(fā)模式，嚴(yán)重制約了采礦效率和資源綜合利用率的提高，礦山工程建設(shè)的重復(fù)投資，井巷開拓運(yùn)輸工程利用率低，造成大量低品位資源浪費(fèi)。由于資源深度勘探很差，許多礦山成為資源危機(jī)礦山，發(fā)展不可持續(xù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種將大幅度提高井下礦石、人員運(yùn)行效率，大大提高采選集中度，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)能增效，還為生產(chǎn)探礦拓展空間和創(chuàng)造了條件的區(qū)域礦山集約化開米技術(shù)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，首先根據(jù)區(qū)域內(nèi)大量中小分散礦體的賦存特征，構(gòu)建貫通礦集區(qū)的井下中段開拓運(yùn)輸平臺，將分散獨(dú)立的各礦體聯(lián)成整體；根據(jù)礦種分布特征和最小費(fèi)用最大流原則選擇選廠地址，一個(gè)選廠集中選一種礦石；集中2?3個(gè)中段運(yùn)輸平臺，建立區(qū)域內(nèi)人員、材料與礦石的集中快速運(yùn)輸平臺，并使其貫通井下所有子開拓運(yùn)輸系統(tǒng)；根據(jù)需要，將區(qū)域礦山進(jìn)行分區(qū)，建立分區(qū)相對獨(dú)立的通風(fēng)、供電、供水、壓排氣生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)分區(qū)之間的并網(wǎng)聯(lián)接；資源整合及區(qū)域開拓運(yùn)輸系統(tǒng)形成后，依據(jù)各礦體特征，設(shè)計(jì)高效率采礦方法，集中配置和共享機(jī)械化程度高的無軌采掘設(shè)備，實(shí)施礦集區(qū)內(nèi)礦群的集約化開采和運(yùn)輸。[0008]構(gòu)建縱貫全區(qū)的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，在大區(qū)域、分散中小礦群的開采設(shè)計(jì)中，根據(jù)礦集區(qū)礦體賦存特征，優(yōu)化選擇貫通全區(qū)的關(guān)鍵中段運(yùn)輸平臺，重新構(gòu)建或延伸井下豎向工程，形成區(qū)域內(nèi)礦山開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的主體框架。
[0009]采選產(chǎn)能配置，重組區(qū)域內(nèi)礦山與選廠，根據(jù)資源的分布包括儲量、礦種、品位及位置等、礦石的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括平巷、豎井、斜井及溜井和選礦系統(tǒng)包括選廠規(guī)模、所選礦種、排尾和選礦的技術(shù)指標(biāo)三者之間的最優(yōu)匹配關(guān)系，實(shí)施資源、技術(shù)和運(yùn)營等多重約束條件下的礦石流向及選廠布局優(yōu)化，通過采選產(chǎn)能配置，進(jìn)而簡約選廠數(shù)量，提高選礦集中度和降低運(yùn)輸成本。
[0010]創(chuàng)建分區(qū)共享、遠(yuǎn)程控制的集約化生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，將整個(gè)區(qū)域以片區(qū)為單位進(jìn)行劃分，形成以片區(qū)為單位并兼顧整個(gè)區(qū)域礦山的供電、通風(fēng)、壓氣、供排水集約化生產(chǎn)輔助系統(tǒng)。
[0011]變革原有或設(shè)計(jì)新的高效采礦方法，以采用高效率的鑿巖臺車和無軌設(shè)備開采為主要技術(shù)特征，大幅度提高采礦強(qiáng)度，減少作業(yè)人員；同時(shí)對井下采掘設(shè)備進(jìn)行集中調(diào)度和配置，供給不同賦存特征礦體的開采使用，提高設(shè)備利用率。
[0012]實(shí)施井下快速運(yùn)輸。以關(guān)鍵中段運(yùn)輸平臺為依托，采用快速運(yùn)輸機(jī)車，構(gòu)建井下快速運(yùn)輸專線，實(shí)施礦石與人員的快速運(yùn)輸，減少井下人員、材料等轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，提高效率。
[0013]采用上述技術(shù)方案的區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，依據(jù)區(qū)域內(nèi)分散礦體的具體分布情況，打破以礦體或礦田為單元的傳統(tǒng)礦山建設(shè)模式，從整體出發(fā)，重構(gòu)或連接已有各個(gè)礦區(qū)的關(guān)鍵階段運(yùn)輸平臺，并銜接各主要礦點(diǎn)的豎向工程，形成區(qū)域內(nèi)礦山的主干框架，形成全區(qū)的礦石運(yùn)輸、礦井通風(fēng)和坑內(nèi)供排水等多功能的綜合性的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)平臺。
[0014]本發(fā)明適用于礦集區(qū)內(nèi)相對分散的中小礦體進(jìn)行資源整合后，規(guī)?；_采?？珊喕_拓運(yùn)輸系統(tǒng)工程，實(shí)現(xiàn)井下礦石和人員集中快速運(yùn)輸，充分發(fā)揮機(jī)械化程度高的采掘設(shè)備效率，節(jié)能降耗，降低運(yùn)營成本。此外，通過構(gòu)建主干開拓運(yùn)輸平臺，有利于礦產(chǎn)資源深邊部勘探、復(fù)雜難采礦體采用集約開采技術(shù)和加速礦山信息化建設(shè)。
[0015]綜上所述，本發(fā)明解決了長期來礦集區(qū)內(nèi)“多、小、散”礦體賦存條件限制而傳統(tǒng)采用小礦山、小選廠的粗放開發(fā)經(jīng)營方式，致使機(jī)械化水平低，生產(chǎn)技術(shù)水平落后的問題，根據(jù)已探明礦體賦存情況，通過構(gòu)建整個(gè)區(qū)域的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，將大幅度提高井下礦石、人員運(yùn)行效率，大大提高采選集中度，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)能增效，還為生產(chǎn)探礦拓展空間和創(chuàng)造了條件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明區(qū)域內(nèi)各礦山未實(shí)施礦群規(guī)?；_采的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)縱剖面示意圖。
[0017]圖2為實(shí)施本發(fā)明后，區(qū)域內(nèi)礦山實(shí)現(xiàn)資源整合后重構(gòu)的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)縱剖面示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明區(qū)域內(nèi)礦山整合后的開拓運(yùn)輸豎向工程和主干運(yùn)輸平臺三維示意圖。
[0019]圖中:1-A選廠；2-B選廠；3-B礦豎井；4_C礦豎井；5_C選廠；6_D礦主平硐；7_D選廠；8-E選廠；9-E礦豎井；IO-E礦階段運(yùn)輸平巷；11-1類礦體；12-規(guī)劃運(yùn)輸平巷；13-1I類礦體；14-1II類礦體；15-A礦豎井；16_地表；17_D礦新增豎井工程；18-下部區(qū)域運(yùn)輸平臺；19_中部區(qū)域運(yùn)輸平臺。
【具體實(shí)施方式】
[0020]采用系統(tǒng)工程及系統(tǒng)規(guī)劃理論，以礦石運(yùn)至選廠運(yùn)輸路徑最短、費(fèi)用最小、能耗最低為目標(biāo)，對區(qū)域礦山的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，掘進(jìn)或者聯(lián)通已有礦點(diǎn)的關(guān)鍵階段運(yùn)輸大巷，利用概論搜索算法和多學(xué)科優(yōu)化理論選擇和優(yōu)化確定關(guān)鍵豎向工程位置，形成縱橫交錯(cuò)的井下開拓運(yùn)輸巷道架構(gòu)?？紤]選廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最好、兼顧水電及尾礦庫等多因素影響，為充分發(fā)揮優(yōu)勢選廠的功能作用，對處理能力小、回收率低和能耗高的小選廠進(jìn)行組合或者淘汰，將不同類礦石分別運(yùn)往到技術(shù)設(shè)備先進(jìn)、處理能力大和回收率高的選礦廠，實(shí)現(xiàn)采選配置和優(yōu)化。針對區(qū)域內(nèi)通風(fēng)路線長、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、通風(fēng)阻力大和通風(fēng)能耗大的難點(diǎn)，實(shí)施分區(qū)通風(fēng)，建立通風(fēng)系統(tǒng)的數(shù)字化模型并進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算，獲取通風(fēng)井巷斷面尺寸和風(fēng)機(jī)型號等技術(shù)參數(shù)，以解決礦山通風(fēng)能耗高、供風(fēng)能力嚴(yán)重不足以及污風(fēng)串聯(lián)的問題。建立分區(qū)相對獨(dú)立的供電、供水、壓排氣等其他生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)分區(qū)之間的并網(wǎng)聯(lián)接；創(chuàng)新與礦體賦存特征相適應(yīng)的多種高效率采礦方法，依托關(guān)鍵開拓運(yùn)輸平臺，集中配置機(jī)械化程度高的無軌采掘設(shè)備，實(shí)施礦集區(qū)內(nèi)礦群的集約化開采和運(yùn)輸。
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述:
[0022](I)本發(fā)明以1、I1、III三類礦體(群)和為A、B、C、D、E五個(gè)分礦為代表進(jìn)行闡釋，
如圖1和圖2所示。根據(jù)區(qū)域內(nèi)各礦區(qū)資源分布情況，分析A、B、C、D、E五個(gè)獨(dú)立礦區(qū)已有井下運(yùn)輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀，選擇2?4條便于連接或連接距離最短的主要階段運(yùn)輸大巷，實(shí)施貫通，參見圖2所示。10為貫通后的上部區(qū)域主運(yùn)輸平臺，19為中部主運(yùn)輸平臺，18為下部主運(yùn)輸平臺。
[0023](3)為實(shí)現(xiàn)三大運(yùn)輸平臺和各礦山豎向工程的貫通，針對D選廠(圖1中7)所屬礦山開拓工程實(shí)際情況，采用重心法、運(yùn)籌學(xué)、最小費(fèi)用最大流等理論，選擇需要新增的盲豎井工程17的位置，通過該工程的實(shí)施，最終將整個(gè)區(qū)域的獨(dú)立小礦山連接成一個(gè)整體。三橫五豎的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)骨干框架(見圖3)為井下規(guī)?；图s化開采提供了條件。
[0024](3)基于礦集區(qū)內(nèi)的I (圖1中11)、II (圖1中13)、111(圖1中14)三類礦體(群)的空間分布情況、礦種資源儲量、各分礦選廠布局情況，根據(jù)采選綜合平衡調(diào)整選礦布局和配置產(chǎn)能，綜合分析確定三類礦體回采后礦石的最佳流向，及最優(yōu)采選匹配。通過確定相應(yīng)選廠的生產(chǎn)規(guī)模、礦種產(chǎn)能，淘汰工藝流程落后、規(guī)模小、條件差的C (圖1中5)、D (圖1中7)選廠。
[0025](4)由于區(qū)域內(nèi)礦山運(yùn)輸線路的增加，為提高運(yùn)輸效率、提高工班效率、降低運(yùn)輸成本，選擇上部區(qū)域運(yùn)輸平臺10和中部區(qū)域運(yùn)輸平臺19，構(gòu)建兩條安全、快速的電機(jī)車軌道主干人員運(yùn)輸線(網(wǎng))和一條上部區(qū)域運(yùn)輸平臺的運(yùn)礦專線。設(shè)置井下人員二次轉(zhuǎn)運(yùn)站，使員工迅速達(dá)到各自的主要生產(chǎn)區(qū)域和選礦廠。
[0026](5)對整合后的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，總體通風(fēng)系統(tǒng)形成B礦豎井(圖1中2)、D礦主平硐(圖1中6)、E礦豎井(圖1中9)和A礦豎井(圖1中15)的多坑口進(jìn)風(fēng)，C礦豎井(圖1中4)回風(fēng)的分區(qū)段集中回風(fēng)的格局。同時(shí)又保障三大主運(yùn)輸平臺與原有生產(chǎn)系統(tǒng)相銜接，將區(qū)域礦山通風(fēng)系統(tǒng)框架合理地劃分為3?4個(gè)分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，各個(gè)分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行、也可相互聯(lián)接。[0027]本發(fā)明在某大型有色金屬礦集區(qū)的實(shí)際中得到了應(yīng)用，該區(qū)域?yàn)槌笮投嘟饘俚V集區(qū)，且多為分散的中、小礦體，原有開采方式粗放，礦山規(guī)模小、技術(shù)水平低、經(jīng)營效益差、安全隱患多、礦業(yè)秩序混亂、礦產(chǎn)資源遭受極度破壞。應(yīng)用本專利方法，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域礦山內(nèi)相對分散的中小礦體的規(guī)?；_采，使礦產(chǎn)資源開發(fā)利用從粗放向集約轉(zhuǎn)變。大幅提升了生產(chǎn)效率和經(jīng)營管理水平，改善了安全條件，降低了生產(chǎn)成本，提高了資源回收率，延長了礦山服務(wù)年限，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0028]在本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)，只要具備基本知識，就可以對本發(fā)明采(建)礦模式、方法及其實(shí)施方式進(jìn)行改進(jìn)。本發(fā)明對上述實(shí)質(zhì)性技術(shù)方案提出了專利保護(hù)申請，其保護(hù)范圍應(yīng)包括具有上述技術(shù)特征的一切變化方式。以上所述，僅是本發(fā)明的其中之一的實(shí)施方式而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容做出些許的改動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施所作的任何簡單修改，等同變化和修飾，均仍在本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，其特征在于:首先根據(jù)區(qū)域內(nèi)大量中小分散礦體的賦存特征，構(gòu)建貫通礦集區(qū)的井下中段開拓運(yùn)輸平臺，將分散獨(dú)立的各礦體聯(lián)成整體；根據(jù)礦種分布特征和最小費(fèi)用最大流原則選擇選廠地址，一個(gè)選廠集中選一種礦石；集中2?3個(gè)中段運(yùn)輸平臺，建立區(qū)域內(nèi)人員、材料與礦石的集中快速運(yùn)輸平臺，并使其貫通井下所有子開拓運(yùn)輸系統(tǒng)；根據(jù)需要，將區(qū)域礦山進(jìn)行分區(qū)，建立分區(qū)相對獨(dú)立的通風(fēng)、供電、供水、壓排氣生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)分區(qū)之間的并網(wǎng)聯(lián)接；資源整合及區(qū)域開拓運(yùn)輸系統(tǒng)形成后，依據(jù)各礦體特征，設(shè)計(jì)高效率采礦方法，集中配置和共享機(jī)械化程度高的無軌采掘設(shè)備，實(shí)施礦集區(qū)內(nèi)礦群的集約化開采和運(yùn)輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，其特征在于:構(gòu)建縱貫全區(qū)的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，在大區(qū)域、分散中小礦群的開采設(shè)計(jì)中，根據(jù)礦集區(qū)礦體賦存特征，優(yōu)化選擇貫通全區(qū)的關(guān)鍵中段運(yùn)輸平臺，重新構(gòu)建或延伸井下豎向工程，形成區(qū)域內(nèi)礦山開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的主體框架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，其特征在于:采選產(chǎn)能配置，重組區(qū)域內(nèi)礦山與選廠，根據(jù)資源的分布包括儲量、礦種、品位及位置等、礦石的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括平巷、豎井、斜井及溜井和選礦系統(tǒng)包括選廠規(guī)模、所選礦種、排尾和選礦的技術(shù)指標(biāo)三者之間的最優(yōu)匹配關(guān)系，實(shí)施資源、技術(shù)和運(yùn)營等多重約束條件下的礦石流向及選廠布局優(yōu)化，通過采選產(chǎn)能配置，進(jìn)而簡約選廠數(shù)量，提高選礦集中度和降低運(yùn)輸成本。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，其特征在于:創(chuàng)建分區(qū)共享、遠(yuǎn)程控制的集約化生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，將整個(gè)區(qū)域以片區(qū)為單位進(jìn)行劃分，形成以片區(qū)為單位并兼顧整個(gè)區(qū)域礦山的供電、通風(fēng)、壓氣、供排水集約化生產(chǎn)輔助系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，其特征在于:變革原有或設(shè)計(jì)新的高效采礦方法，以采用高效率的鑿巖臺車和無軌設(shè)備開采為主要技術(shù)特征，大幅度提高采礦強(qiáng)度，減少作業(yè)人員；同時(shí)對井下采掘設(shè)備進(jìn)行集中調(diào)度和配置，供給不同賦存特征礦體的開采使用，提高設(shè)備利用率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的區(qū)域礦山集約化開采技術(shù)，其特征在于:實(shí)施井下快速運(yùn)輸。以關(guān)鍵中段運(yùn)輸平臺為依托，采用快速運(yùn)輸機(jī)車，構(gòu)建井下快速運(yùn)輸專線，實(shí)施礦石與人員的快速運(yùn)輸，減少井下人員、材料等轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，提高效率。
【文檔編號】E21C41/16GK103437767SQ201310412454
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】周科平, 古德生, 戴云鷗, 高峰 申請人:中南大學(xué)