黄金企业深部开采亟需“深度安全”

2013年05月31日 16:12 3748次浏览 来源:   分类: 贵金属

  随着开采深度的延伸和开采成本的增加,减少废石的提升数量,将矿石在井下实施初碎、破碎,将破碎后的矿石输送出地面,这些将成为深部开采的发展方向。
  松花江畔,长白山下,一处矿井作业现场,距地表1365米,温度接近38摄氏度,湿度超过75%。
  此时,年轻的二道沟矿副矿长吴清明跟几名工友蹲在开拓区域的地块上,正在埋头研究竖井装备的下延与安装。因为巷道尚未成形,暂不能通风,所以特别的闷热潮湿,他们的衣服早已湿透。
  这是中国黄金集团夹皮沟矿业有限公司二道沟矿区的井下作业现场,也是国内金属矿山深部开采的第一深井。
  “在深部开采中,因为岩石性质较好,且岩体结构坚固,二道沟矿区没出现过岩爆等激烈的地质灾害,但我们很早就在巷道的顶板和两帮,采用了喷浆支护。”吴清明说。
  然而,位于长江中游地区的湖南辰州矿业公司湘西金矿,其井下1000多米的作业现场,采场却时常出现顶板局部冒落或两帮片帮,而且大部分巷道在掘进后几个月后会出现变形,巷道的两帮向中间挤压,顶板有下沉现象。于是,巷道的变形与支护成为深部开采的一道难题。
  随着浅部黄金资源的逐渐减少和消失,目前,我国许多黄金矿山已经进入深部开采或者即将进入深部开采阶段。
  开采深度不断增加后,地质条件恶化、破碎岩体增多、巷道变形、岩爆出现、地温升高、涌水量增加等一系列问题,不仅大幅增加了井下作业人员的风险,而且对矿山企业的采场维护、巷道支护、通风降温、物料提升等,提出了严峻挑战。
  黄金企业的深部开采,亟需“深度安全”。
  中国工程院院士于润沧在接受《中国黄金报》记者采访时表示,采取远程遥控、自动化采矿,对于固定安装设备采用自动化监控、无人值守,建立全矿综合信息系统,尽可能减少井下作业人员,从而大幅降低深部开采的安全事故概率。从技术上看,这些目前都是可以做到的。


  实时监测 积极预防
  岩爆是金属矿山深部开采中潜藏的最大安全隐患。尤其是在岩体破碎、地应力增大的深井,一旦发生岩爆,可能会造成重大人员伤亡和设备财产损失。
  “尽管还不能准确预报岩爆,但是,建立危症监测系统,通过数据分析,能够实时掌握地应力的分布情况和强度大小,划定危险地带,优化回采顺序,在一定程度上可以降低安全事故的发生概率。遗憾的是,当前我国只有极少数金属类矿山建立了这一系统。”于润沧说。
  据中国工程院院士古德生介绍,岩爆多数是由爆破诱发,而且爆破还会形成地应力的传递、转移,在其他采场引发岩爆。因此,深部开采的爆破尤其值得警惕。
  中国黄金集团公司副总工程师、长春黄金研究院院长韦华南指出,岩爆跟岩体的结构性质、产生高应变能的外部环境具有密切关系。
  因此,岩爆的发生跟矿山开采的深度没有直接的、必然的联系。这就意味着,在某些区域浅层开采也存在着岩爆的可能。
  在防止岩爆的措施上,业内专家和矿山企业基本一致地认为,采用充填法采矿能够有效减轻地应力。
  夹皮沟公司二道沟矿采用的是干式充填,将部分围岩和废石直接用于充填。山东金洲矿业集团有限公司则是通过采用胶结充填,减少地下采场的空隙。
  在巷道的变形处理上,辰州矿业生产技术部部长李昌元说:“我们采取的主要支护方式为锚喷支护及锚喷,再加金属架联合支护;对于巷道的收缩变形,目前采用的主要处理方法为缩小矿房跨度,以较小顶板暴露面积,加强采场顶板、两帮的安全维护,采场回采完毕后,采用废石胶结充填。”


  优化井下作业环境
  当前,对于夹皮沟公司二道沟矿来说,38摄氏度左右的井下高温,以及超高的湿度,成为井下工人深部开拓、采掘的最大障碍。
  同样遭受井下高温煎熬的,还有湖南辰州的湘西金矿、山东金洲集团的乳山金矿等众多开采深度达千米左右的井下矿工。
  据介绍,在高温、潮湿的井下空间作业,安全系数会大大降低。
  吴清明说:“我们采用的是机械式通风,通过增加主扇、局扇的数量,能够增加供风量,实现降温、降湿。”
  李昌元说:“我们也是采用机械通风,有专用回风井联通各个中段。目前,地面有一台主扇风机,在28中段设置了一台辅扇风机。同时,深部各作业点还需要局部通风,各作业点设置了局部通风机,进行通风降温。另外,还要求各个采场、掘进垱头要洒水喷雾,实现降温。”
  古德生说:“南非的黄金矿山开采到井下4000多米,他们不仅依靠加强通风实现降温,还会采用制冷设备降温。对于我国千米左右的黄金矿山,应该尽可能集中作业面,缩小降温的范围;设立专门的降温防护室,释放冷气;向井下输送冰块,通过冰融降温,这些在技术上都不是问题,关键是成本。”
  不过,在于润沧看来,1500米深度以内的金属矿山,只要建设良好的通风系统,采用多级机站,把辅助风机、局扇安装在回风侧,通过加大供风量、实行按需供风,基本就能达到降温的效果。
  对于独头掘进的巷道,如不能满足降温要求,还可加上局部的坑内制冷。他说:“按需供风是最科学的通风降温方法,不仅能够提高通风效果,而且还可以实现节能。具体来说,就是在采场等作业区域,设立传感装置,有人进入即立刻加强供风,无人进入则停止供风。”

  借鉴国外提升系统
  据介绍,南非黄金矿山的提升系统,提升速度至少在18米/秒,我国黄金矿山的提升速度大约在7米/秒。实际上,优质、成熟的提升系统不仅体现在速度和效率上,更深刻之处在于其安全的性能和先进的装备、技术。
  韦华南说:“无论是卷扬、钢绳,还是提升动力、乘坐罐笼等,南非的矿山都具有较高的标准,而且配套先进的装备和技术作为支撑,这是我国黄金矿山深部开采需要学习和借鉴的。”
  古德生提出,随着开采深度的延伸和开采成本的增长,减少废石的提升数量,将矿石在井下实施初碎、破碎,将破碎后的矿石输送出地面,这些将成为深部开采的发展方向。
  实际上,对于国外近2000米的金属矿山来说,提升系统已经相当完备和成熟,正处于深部开采初期的我国金属矿山,可以直接采取“拿来主义”。这样一来,不仅能够大幅提高劳动效率,而且,还能快速提高安全程度。

责任编辑:晓晓

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