區域礦山集約化開采技術的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種區域礦山集約化開采技術，屬于金屬礦山地下開采領域。為了規模化開發礦集區內分散的中小礦群，在整合資源、統一規劃設計的基礎上，構建縱觀區域內各主要分散礦體的關鍵開拓運輸平臺，建立分區的集約化、現代化生產輔助系統，應用多學科交叉方法，實施采選產能配置，簡約、重組礦山及選廠。同時構建井下礦山和人員快速運輸專線，提高生產效率，改善井下作業環境。“區域礦山”是針對我國金屬礦床賦存特點、為破解小礦開采的種種弊端而發明的建礦新模式。其目的在于為廣大的“多、小、散”礦群開采，走出一條集約化、規模化開發利用的新型工業化道路。
【專利說明】區域礦山集約化開采技術
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金屬礦山地下開采，特別是涉及一種大范圍內礦集區多、小、散礦床集約化開采技術。
【背景技術】
[0002]我國金屬礦床賦存的主要特點是大型礦床少，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，許多礦集區采用小礦山、小選廠的獨立粗放生產方式開發經營，致使機械化水平低，采選技術落后，安全事故頻發，后備資源緊缺，經濟效益差，礦山發展處于不可持續狀態。主要表現在:
[0003](I)建礦模式粗放。礦集區內賦存的多、小、散礦床，都采用分散的傳統小規模粗放生產模式，其缺點突出體現在:區域內存在多個小而全的生產系統，缺乏多功能綜合性的開拓運輸平臺，導致提升運輸效率低；通風系統復雜能耗高、可靠性差；采掘設備和工藝落后，生產安全得不到保障，事故頻發；礦區域資源配置不合理，采選不匹配，存在大量中小選廠，選礦能力小，技術落后，資源浪費嚴重；粗放開采同時導致生態環境破壞和污染嚴重。
[0004](2)采礦技術落后。長期沿用小礦開采方式，采礦方法與裝備條件相對落后，礦產資源集約化開發程度低。受我國資源稟賦條件限制，礦集區內礦群的賦存條件均比較復雜，以往多采用傳統的全面法、留礦法、有底柱分段崩落法等方法開采，鑿巖設備主要還是傳統的氣腿式淺孔鑿巖機，采場出礦采用電耙，或者裝巖機等等，機械化水平很低。同時，生產輔助系統布局不合理、能耗高。由于采礦效率低、勞動強度大、貧化損失大、采礦和人工成本聞。
[0005](3)發展不可持續。傳統的、獨立分散的中小礦體開發模式，嚴重制約了采礦效率和資源綜合利用率的提高，礦山工程建設的重復投資，井巷開拓運輸工程利用率低，造成大量低品位資源浪費。由于資源深度勘探很差，許多礦山成為資源危機礦山，發展不可持續。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種將大幅度提高井下礦石、人員運行效率，大大提高采選集中度，實現擴能增效，還為生產探礦拓展空間和創造了條件的區域礦山集約化開米技術。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供的區域礦山集約化開采技術，首先根據區域內大量中小分散礦體的賦存特征，構建貫通礦集區的井下中段開拓運輸平臺，將分散獨立的各礦體聯成整體；根據礦種分布特征和最小費用最大流原則選擇選廠地址，一個選廠集中選一種礦石；集中2?3個中段運輸平臺，建立區域內人員、材料與礦石的集中快速運輸平臺，并使其貫通井下所有子開拓運輸系統；根據需要，將區域礦山進行分區，建立分區相對獨立的通風、供電、供水、壓排氣生產輔助系統，同時又實現分區之間的并網聯接；資源整合及區域開拓運輸系統形成后，依據各礦體特征，設計高效率采礦方法，集中配置和共享機械化程度高的無軌采掘設備，實施礦集區內礦群的集約化開采和運輸。[0008]構建縱貫全區的開拓運輸系統，在大區域、分散中小礦群的開采設計中，根據礦集區礦體賦存特征，優化選擇貫通全區的關鍵中段運輸平臺，重新構建或延伸井下豎向工程，形成區域內礦山開拓運輸系統的主體框架。
[0009]采選產能配置，重組區域內礦山與選廠，根據資源的分布包括儲量、礦種、品位及位置等、礦石的運輸網絡系統包括平巷、豎井、斜井及溜井和選礦系統包括選廠規模、所選礦種、排尾和選礦的技術指標三者之間的最優匹配關系，實施資源、技術和運營等多重約束條件下的礦石流向及選廠布局優化，通過采選產能配置，進而簡約選廠數量，提高選礦集中度和降低運輸成本。
[0010]創建分區共享、遠程控制的集約化生產輔助系統，將整個區域以片區為單位進行劃分，形成以片區為單位并兼顧整個區域礦山的供電、通風、壓氣、供排水集約化生產輔助系統。
[0011]變革原有或設計新的高效采礦方法，以采用高效率的鑿巖臺車和無軌設備開采為主要技術特征，大幅度提高采礦強度，減少作業人員；同時對井下采掘設備進行集中調度和配置，供給不同賦存特征礦體的開采使用，提高設備利用率。
[0012]實施井下快速運輸。以關鍵中段運輸平臺為依托，采用快速運輸機車，構建井下快速運輸專線，實施礦石與人員的快速運輸，減少井下人員、材料等轉運次數，提高效率。
[0013]采用上述技術方案的區域礦山集約化開采技術，依據區域內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礦山建設模式，從整體出發，重構或連接已有各個礦區的關鍵階段運輸平臺，并銜接各主要礦點的豎向工程，形成區域內礦山的主干框架，形成全區的礦石運輸、礦井通風和坑內供排水等多功能的綜合性的開拓運輸系統平臺。
[0014]本發明適用于礦集區內相對分散的中小礦體進行資源整合后，規模化開采。可簡化開拓運輸系統工程，實現井下礦石和人員集中快速運輸，充分發揮機械化程度高的采掘設備效率，節能降耗，降低運營成本。此外，通過構建主干開拓運輸平臺，有利于礦產資源深邊部勘探、復雜難采礦體采用集約開采技術和加速礦山信息化建設。
[0015]綜上所述，本發明解決了長期來礦集區內“多、小、散”礦體賦存條件限制而傳統采用小礦山、小選廠的粗放開發經營方式，致使機械化水平低，生產技術水平落后的問題，根據已探明礦體賦存情況，通過構建整個區域的開拓運輸系統，將大幅度提高井下礦石、人員運行效率，大大提高采選集中度，實現擴能增效，還為生產探礦拓展空間和創造了條件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明區域內各礦山未實施礦群規模化開采的開拓運輸系統縱剖面示意圖。
[0017]圖2為實施本發明后，區域內礦山實現資源整合后重構的開拓運輸系統縱剖面示意圖。
[0018]圖3為本發明區域內礦山整合后的開拓運輸豎向工程和主干運輸平臺三維示意圖。
[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礦階段運輸平巷；11-1類礦體；12-規劃運輸平巷；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-下部區域運輸平臺；19_中部區域運輸平臺。
【具體實施方式】
[0020]采用系統工程及系統規劃理論，以礦石運至選廠運輸路徑最短、費用最小、能耗最低為目標，對區域礦山的開拓運輸系統進行統一規劃，掘進或者聯通已有礦點的關鍵階段運輸大巷，利用概論搜索算法和多學科優化理論選擇和優化確定關鍵豎向工程位置，形成縱橫交錯的井下開拓運輸巷道架構。考慮選廠技術經濟指標最好、兼顧水電及尾礦庫等多因素影響，為充分發揮優勢選廠的功能作用，對處理能力小、回收率低和能耗高的小選廠進行組合或者淘汰，將不同類礦石分別運往到技術設備先進、處理能力大和回收率高的選礦廠，實現采選配置和優化。針對區域內通風路線長、網絡復雜、通風阻力大和通風能耗大的難點，實施分區通風，建立通風系統的數字化模型并進行通風網絡解算，獲取通風井巷斷面尺寸和風機型號等技術參數，以解決礦山通風能耗高、供風能力嚴重不足以及污風串聯的問題。建立分區相對獨立的供電、供水、壓排氣等其他生產輔助系統，同時又可以實現分區之間的并網聯接；創新與礦體賦存特征相適應的多種高效率采礦方法，依托關鍵開拓運輸平臺，集中配置機械化程度高的無軌采掘設備，實施礦集區內礦群的集約化開采和運輸。
[0021]下面結合附圖對本發明作進一步闡述:
[0022](I)本發明以1、I1、III三類礦體(群)和為A、B、C、D、E五個分礦為代表進行闡釋，
如圖1和圖2所示。根據區域內各礦區資源分布情況，分析A、B、C、D、E五個獨立礦區已有井下運輸系統的現狀，選擇2?4條便于連接或連接距離最短的主要階段運輸大巷，實施貫通，參見圖2所示。10為貫通后的上部區域主運輸平臺，19為中部主運輸平臺，18為下部主運輸平臺。
[0023](3)為實現三大運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際情況，采用重心法、運籌學、最小費用最大流等理論，選擇需要新增的盲豎井工程17的位置，通過該工程的實施，最終將整個區域的獨立小礦山連接成一個整體。三橫五豎的開拓運輸系統骨干框架(見圖3)為井下規模化和集約化開采提供了條件。
[0024](3)基于礦集區內的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，根據采選綜合平衡調整選礦布局和配置產能，綜合分析確定三類礦體回采后礦石的最佳流向，及最優采選匹配。通過確定相應選廠的生產規模、礦種產能，淘汰工藝流程落后、規模小、條件差的C (圖1中5)、D (圖1中7)選廠。
[0025](4)由于區域內礦山運輸線路的增加，為提高運輸效率、提高工班效率、降低運輸成本，選擇上部區域運輸平臺10和中部區域運輸平臺19，構建兩條安全、快速的電機車軌道主干人員運輸線(網)和一條上部區域運輸平臺的運礦專線。設置井下人員二次轉運站，使員工迅速達到各自的主要生產區域和選礦廠。
[0026](5)對整合后的通風系統進行優化，總體通風系統形成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)的多坑口進風，C礦豎井(圖1中4)回風的分區段集中回風的格局。同時又保障三大主運輸平臺與原有生產系統相銜接，將區域礦山通風系統框架合理地劃分為3?4個分區通風系統，各個分區通風系統可獨立運行、也可相互聯接。[0027]本發明在某大型有色金屬礦集區的實際中得到了應用，該區域為超大型多金屬礦集區，且多為分散的中、小礦體，原有開采方式粗放，礦山規模小、技術水平低、經營效益差、安全隱患多、礦業秩序混亂、礦產資源遭受極度破壞。應用本專利方法，實現了區域礦山內相對分散的中小礦體的規模化開采，使礦產資源開發利用從粗放向集約轉變。大幅提升了生產效率和經營管理水平，改善了安全條件，降低了生產成本，提高了資源回收率，延長了礦山服務年限，取得了很好的經濟效益和社會效益。
[0028]在本發明的【技術領域】內，只要具備基本知識，就可以對本發明采(建)礦模式、方法及其實施方式進行改進。本發明對上述實質性技術方案提出了專利保護申請，其保護范圍應包括具有上述技術特征的一切變化方式。以上所述，僅是本發明的其中之一的實施方式而已，并非對本發明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容做出些許的改動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施所作的任何簡單修改，等同變化和修飾，均仍在本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種區域礦山集約化開采技術，其特征在于:首先根據區域內大量中小分散礦體的賦存特征，構建貫通礦集區的井下中段開拓運輸平臺，將分散獨立的各礦體聯成整體；根據礦種分布特征和最小費用最大流原則選擇選廠地址，一個選廠集中選一種礦石；集中2?3個中段運輸平臺，建立區域內人員、材料與礦石的集中快速運輸平臺，并使其貫通井下所有子開拓運輸系統；根據需要，將區域礦山進行分區，建立分區相對獨立的通風、供電、供水、壓排氣生產輔助系統，同時又實現分區之間的并網聯接；資源整合及區域開拓運輸系統形成后，依據各礦體特征，設計高效率采礦方法，集中配置和共享機械化程度高的無軌采掘設備，實施礦集區內礦群的集約化開采和運輸。
2.根據權利要求1所述的區域礦山集約化開采技術，其特征在于:構建縱貫全區的開拓運輸系統，在大區域、分散中小礦群的開采設計中，根據礦集區礦體賦存特征，優化選擇貫通全區的關鍵中段運輸平臺，重新構建或延伸井下豎向工程，形成區域內礦山開拓運輸系統的主體框架。
3.根據權利要求1或2所述的區域礦山集約化開采技術，其特征在于:采選產能配置，重組區域內礦山與選廠，根據資源的分布包括儲量、礦種、品位及位置等、礦石的運輸網絡系統包括平巷、豎井、斜井及溜井和選礦系統包括選廠規模、所選礦種、排尾和選礦的技術指標三者之間的最優匹配關系，實施資源、技術和運營等多重約束條件下的礦石流向及選廠布局優化，通過采選產能配置，進而簡約選廠數量，提高選礦集中度和降低運輸成本。
4.根據權利要求1或2所述的區域礦山集約化開采技術，其特征在于:創建分區共享、遠程控制的集約化生產輔助系統，將整個區域以片區為單位進行劃分，形成以片區為單位并兼顧整個區域礦山的供電、通風、壓氣、供排水集約化生產輔助系統。
5.根據權利要求1或2所述的區域礦山集約化開采技術，其特征在于:變革原有或設計新的高效采礦方法，以采用高效率的鑿巖臺車和無軌設備開采為主要技術特征，大幅度提高采礦強度，減少作業人員；同時對井下采掘設備進行集中調度和配置，供給不同賦存特征礦體的開采使用，提高設備利用率。
6.根據權利要求1或2所述的區域礦山集約化開采技術，其特征在于:實施井下快速運輸。以關鍵中段運輸平臺為依托，采用快速運輸機車，構建井下快速運輸專線，實施礦石與人員的快速運輸，減少井下人員、材料等轉運次數，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 優先權日:2013年9月11日
【發明者】周科平, 古德生, 戴云鷗, 高峰 申請人:中南大學