深部金属矿
金属矿深部开采现状与发展战略
3
I ndustry development
行业发展
金属矿深部开采现状与发展战略
赵 钺
(兰州有色冶金设计研究院有限公司,甘肃 兰州 730000)
摘 要:
近年来,我国工业产业飞速发展,在不断的发展进程中,需要大量的金属矿产资源。但由于金属矿产资源属于不可再生资源,且金属矿产保有量有限,使金属矿产资源出现严重短缺现象。加之资源消耗量和开采难度的不断加大,节能减排以及环保生态政策的不断推进,导致开采利用业对大多数处于表层的、相对紧缺的金属矿产资源的开发和利用提出了更高、更严的标准和要求。为了缓解当前所面临的金属矿产开采危机,缓解金属矿产供应与需求之间的矛盾,寻找替代性资源,加大探矿深部金属资源已迫在眉睫。针对当前我国采矿技术发展趋势,为了提高找矿、采矿工作效率,促进我国社会经济持续向好发展,勘探和发掘地表深部的金属矿资源已成为促进我国金属矿业发展的重要方式和途径,基于此,本文将对当前我国金属矿深部开采现状与发展战略进行全方位的分析与阐述,以供参考。
关键词:
金属矿;深部开采;现状;发展;战略中图分类号:TD85 文献标识码:A 文章编号:
11-5004(2020)17-0003-2收稿日期:
2020-09作者简介:赵钺,男,生于1989年,汉族,甘肃徽县人,本科,中级工程师,研究方向:采矿工程。
随着经济建设速度逐渐加快,我国的资源需求量越来越大,
各项资源消耗都极为严重,使得各国都面临着不同程度的资源危机。金属矿产业市场也不例外,金属矿开采会破坏农田和土地,属于能源消耗较大行业,大量金属产品出现了供不应求的局面,导致全球性金属资源价格大幅度上涨,金属资源开采行业进入了前所未有的新高潮。面对新形势下金属矿产资源需求旺盛的局面,我国在结合国内外金属矿深部勘探的先进技术、理念和实践经验,不断挖掘出更富更深的新矿体。近年来,由于全球性资源供给压力加大,使得具有一定资源条件的老矿山不断扩大开采规模,过去在技术条件限制下的深部矿、难采矿以及低品位矿不断被开发出来,与此同时,与之相对应的大型金属开采技术、深部矿开采技术、难采矿开采技术等不断更新与发展,使金属矿开采品位逐渐降低。加之当前开采业对陆地矿产资源进行了大规模、高强度的开发和利用,使得陆地矿产资源逐渐枯竭,海洋采矿、太空采矿等方式将成为未来金属采矿发展趋势。因此,推动金属矿山重建技术、无废技术、充填采矿技术、节能减排技术与生态环境保护技术相结合,对地球深部金属矿产资源进行探测与发掘是稳定矿产资源发展、缓解我国矿产资源短缺现状的最有效途径。
金属矿山深部开采的问题及对策探讨
金属矿山深部开采的问题及对策探讨
摘要:大规模开发深部金属矿产资源是我国矿业发展的必然趋势, 深井开采已成为我国乃至世界矿业界特别关注的问题。与此同时很好的解决深井开采所带来的危害已刻不容缓。综述深井开采岩石力学基础科学问题和主要的深井灾害, 认识新思路, 进一步探讨深井灾害的应对策略。
关键词:金属矿山;深部开采;问题;对策
1深井开采灾害
深井开采处于高应力、高井温、高井深、高岩溶水压、采矿扰动( 即“四高一扰动”) 的特殊环境。随着开采深度的增加, 高应力诱发的岩爆与地震灾害,严重威胁人员与设备的安全。高井温使劳动条件严重恶化, 威胁工人健康, 劳动效率大大降低。高井深则恶化了提升、排水条件, 急剧增加了采矿成本。高岩溶水压则诱发深井涌水, 严重影响人员安全。采矿扰动( 主要是指强烈的开采扰动) 则造成地震和井筒破裂, 即在浅部表现为普通坚硬的岩石, 在深部却可能表现出软岩大变形、大地压、难支护的特征, 即有各向不等压的原岩应力引起的剪应力超过岩石的强度, 造成岩石的破坏。
1.1 深部巷道变形与支护
随着开采深度的增加,地应力随之增大。因此,深部巷道与采场的维护原理与浅部有十分明显的区别,这种区别的根源在于岩石所处的应力环境的区别以及由此导致的岩体力学性质的区别。在浅部十分普通的硬岩,在深部可能表现出软岩的特征, 从而引起巷道和围岩的大变形;浅部的原岩大多处于弹性状态,而深部的原岩处于“潜塑性”状态,由各向不等压的原岩应力场引起的压、剪应力超过岩石强度,造成岩石的潜在破坏状态。
深部高应力环境下的巷道支护,除了必须考虑岩石强度性质和岩体结构外,还应重视巷道所处的应力环境。浅部中、低应力条件下的巷道支护主要考虑业己存在的地质构造等不连续面的影响,而深部高应力岩体中巷道支护必须考虑巷道围岩因掘进造成的断裂破坏带,即新生断裂结构的影响。所以,深部高应力环境下的巷道支护应强调峰后破坏岩体残余强度的利用。应合理控制岩体的峰后变形,并尽量使巷道围岩处于三向应力状态,为此,需采用先柔后刚的能保持和提高岩体强度的加固措施;深部巷道支护设计应更多地建立在能量分析的基础上,而不是简单地以应力和强度作为设计准则。
广域电磁法在金属矿山深部找矿中的应用
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矿产资源
M ineral resources
广域电磁法在金属矿山深部找矿中的应用
谢宇飞
甘肃省地质调查院,甘肃 兰州 730000
摘 要:
广域电磁法(WEM)作为一种先进的地球物理勘探技术,已经在金属矿山深部找矿中显示出其显著的潜力和应用价值。WEM利用电磁波探测地下结构,尤其擅长于识别和定位高电导率的金属矿物。在深部矿物勘探领域,WEM不仅提供了一种穿透深层地壳的手段,还能够在复杂的地质环境中实现精确探测。本文将探讨WEM的工作原理、技术优势、以及其在金属矿山深部勘探中的应用。特别关注的是WEM在数据处理、三维建模、与其他勘探方法的结合使用以及技术创新方面的进展,旨在全面理解WEM在深部找矿中的潜力和挑战。
关键词:
广域电磁法;金属矿山;深部找矿;应用中图分类号:P631.325 文献标识码:A 文章编号:
1002-5065(2024)03-0077-3Application of Wide Area Electromagnetic Method in Deep Exploration of Metal Mines
XIE Yu-fei
Geological Survey of Gansu Province,Lanzhou 730000,China
Abstract: Wide Area Electromagnetic Method (WEM), as an advanced geophysical exploration technology, has shown
significant potential and application value in deep exploration of metal mines. WEM utilizes electromagnetic waves to detect underground structures, particularly adept at identifying and locating high conductivity metal minerals. In the field of deep mineral exploration, WEM not only provides a means of penetrating deep crust, but also enables precise detection in complex geological environments. This article will explore the working principle, technical advantages, and application of WEM in deep exploration of metal mines. Special attention is paid to the progress of WEM in data processing, 3D modeling, combined use with other exploration methods, and technological innovation, aiming to comprehensively understand the potential and challenges of WEM in deep mineral exploration.
地球深部矿床成矿作用和分带(1)
400
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Al
Basalt - water
Mg
Ca
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Na
Al
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20
Mg
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20015
C3a00
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TemperaturesFeC
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0
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300
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Temperatures C
堆积:矿石形成于中地壳
实验与矿床的调查相结合,进一步证实许多金属 矿石都是在跨越临界态时迅速堆积的基本规律。 矿石形成于中地壳条件下。
5 0
0
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Temperatures C
Al
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Mg
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K
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Temperatures C
25
20
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5
0 0
玄武岩与水反应: Si, Al, K, Na, Fe, Mn, Ti, Li, Ba,
500
Cu,Zn,Pb,Ag,..的最 大溶解速率在近临 界温度
深部 35物0度质等进温入线地壳的方式
300度等温线
金属矿深部开采现状与发展探讨
采矿工程
M ining engineering 金属矿深部开采现状与发展探讨
徐冬东
(江西省地质矿产勘查开发局九一六大队,江西 九江 332100)
摘 要:由于我国金属矿产位置较深,其开采模式主要为深部开采,在开采技术上,需确保深部开采技术水平得到提高,
同时加大地下深部开采的支护技术与掘进技术创新,从而为我国金属矿产开采行业的可持续发展提供保障。因此,本文
主要对金属矿深部开采现状与发展进行研究分析,并在现有技术上结合其发展趋势进行说明,为以后类似的事件提供
参考价值。
关键词:金属矿;深部开采;现状与发展;研究
中图分类号:TD85 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)22-0051-2
Discussion on present situation and development of deep mining in metal mines
XU Dong-dong
(916 brigade, Jiangxi Bureau of Geology and mineral resources exploration and development, Jiujiang 332100, China)
Abstract: Due to the deep location of metal minerals in China, the mining mode is mainly deep mining. In terms of
mining technology, it is necessary to ensure that the technical level of deep mining is improved, and at the same time, the
关于金属矿深部矿体开采方案及应对风险措施
27
采矿工程
M ining engineering
关于金属矿深部矿体开采方案及应对风险措施
梁阿拉坦巴根
(正蓝旗民乐北山萤石矿业有限责任公司,内蒙古 锡林郭勒盟 027200)
摘 要:
随着国家全方位的发展,煤炭、金属等战略性资源的需求量也在与日俱增,然而由于地层浅部矿床储存资源的有限,矿采深度不得不逐步增加,如此不仅提高了矿采企业的采矿成本,采矿环境也随着矿采深度的加深变得恶劣,此时如果继续沿用浅部开采条件下的地质特征和规律以及矿采经验去处理深部矿体中出现的问题,将会给矿采生产和矿采人员的安全带来不可预知的危险。因此,对深部矿体开采条件下所面临的问题进行全面的分析,并做出相应的预防措施,对矿采生产的安全性、科学性、经济性、高效性都有着重要意义。文章就我国矿采现状展开,结合深部矿体的环境特征,系统分析深部开采过程中将会面临的突发性问题,同时结合深部矿体开采技术条件的变化,探讨了我国今后深部矿体开采的发展方向,并据此为矿采企业做出相应的风险应对措施和企业调整策略提出一些针对性的意见,以达到矿采企业安全、绿色、高效开采与企业可持续性发展的目的。
关键词:
深部矿体;技术条件;开采风险;应对措施中图分类号:TD32 文献标识码:A 文章编号:
1002-5065(2022)01-0027-3Mining scheme and risk countermeasures for deep ore body of metal mine
LIANG A La Tan Ba Gen
(Zhenglan Banner Minle Beishan Fluorite Mining Co., LTD., Xilin Gol League 027200 ,China)
金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的深部动力过程
金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的深部动力过程
发布时间:2022-06-22T13:07:16.567Z 来源:《科技新时代》2022年6期作者:邵崇鑫[导读] 我国的经济发展与社会进步,都是在大量、各种各样金属矿产资源的基础上进行的,而在中国目前的经济建设中,又因为中国境内部分矿产资源匮乏,所以对外部的资源依赖也很高。锡林郭勒盟山金白音呼布矿业有限公司
内蒙古自治区锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗 026300
摘要:我国的经济发展与社会进步,都是在大量、各种各样金属矿产资源的基础上进行的,而在中国目前的经济建设中,又因为中国境内部分矿产资源匮乏,所以对外部的资源依赖也很高。因此,中国在发展目前丰富多元化的全球能源的大背景下,还必须立足于自身资源优势,建设安全稳固的金属矿产资源供应基地。本文将对中国金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的加以分析,并对成矿的深部动力过程进行研究介绍。
关键词:金属矿产资源;深部找矿、勘探;成矿;深部动力过程
一、金属矿产资源的深部找矿、勘探空间位置
由于中国经济社会的迅速发展,对金属矿产资源的需要量逐步上升,供求矛盾逐步增加,在此背景下,向深部找矿、勘探和研究已成重要趋势。根据成矿学说及其找矿经验的调查研究表明:由于地壳深部具有较多金属矿产资源,通过对它进行深入分析,以及仔细刻划壳、幔介质层、块构造,及其对物质能量转换规律等方面的研究显得重要十分必要。
在地球深部,对金属成矿能够产生促进作用的空间范围一般为5~10千米,主要由于在该空间中可以进行地壳内的物质能量转移,汇集热动力效应,既可以符合在多金属成矿时,形成突变与耦合的过渡区域,也可以在岩浆岩和热液型矿床的共同影响下,形成矿元素,而通过有关研究可以得知,对大型或热液类型的金属成矿体系而言,其垂直延伸范围可以超过4~5千米。在星球内物质的高度调整和分异状态下,深部物质将会进行迁移并且上涌,而在此过程中还会引起巷道围岩温度以及周围热液物质的变化,使成矿元素进一步集中,从而逐步产生一个巨大的金属矿床,这也将说明,星球内深部物质能量的转换将会促进金属成矿过程加速,所以星球深部也将成为金属找矿、勘探的关键空间位置。
金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的深层动力过程
金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的深层动力过程
任何国家与地区的社会经济发展与科学技术进步都要以金属矿床资源为后盾。当前,我国国内存在矿产资源紧缺与供应不足的情况,在供需严重不均衡的情况下,我国矿产资源的对外依存度不断增大。在对世界资源进行多元化共享的情况下,我国必须在本土资源的基础上实现金属矿产战略后备基地的建立。本文以金属矿产资源的形成与聚集原理为基础,提出了金属矿产资源的深部找矿、勘探与成矿的深层动力过程。
标签:金属矿产资源第二深度空间动力学响应
矿产资源是经济社会发展的重要物质基础,国家的发展离不开矿产资源的支撑。随着工业化进程的推进,在社会财富快速积累与人民生活水平不断提高的过程中,矿产资源大量消耗。我国正处于快速工业化的阶段,资源的安全、持续供给是工业化实现的关键因素。由于我国国内资源供给不足,对国外的依存度不断增加。为了进一步促进我国社会经济与科学技术的快速、安全发展,必须重视深部找矿工作,尤其是地壳内部第二深度空间的找矿、勘探与开采工作。
1第二找矿空间发现大型、超大型金属矿床与矿集区的原因分析
1.1金属矿床资源形成与聚集的原因分析
处于地面浅表的金属矿产资源的形成主要原因为地球内部在地史期间深部物质与能量之间的交换。换句话将,大型、超大型矿产与矿集区的形成主要是由于热物质与壳、幔介质与围岩之间的交代与变质作用之后聚集而成的。因此,在大型、超大型矿产与矿集区的形成过程中涉及到地球深处壳、幔介质与构造格局、物质状态、运移行为、物质属性与深层动力过程。这就证明第一深度空间已有的矿产资源并不是我国矿产资源的全部,在第二深度空间依旧存在着矿体的聚集。
深部开采深度分类[最新]
深部开采深度分类、开拓与采准
一、开采深度分类
根据开采工作转向深部面临的问题,开采深度可分为以下几类:
(一)开采深度小于300m,称浅部开采。在此深度内开采金属矿床,一般地压显现不严重。即使发生地压活动亦属静压问题,易于处理。
(二)开采深度介于300~600m,称为中等深度开采。在此深度内采矿时根据矿体赋存条件,矿岩的物理力学性质,在掘进采准巷道或开拓巷道的过程中,可能发生轻度岩爆,如岩石弹射等。苏联金属矿山从70年代开始有59座矿山出现深部地压活动,至1984年9月止,于北乌拉尔矾土矿、塔什塔戈尔矿和克里沃罗格矿区,分别记录到125、55和14次岩爆。其塔什塔戈尔矿第一次岩爆发生在开采深度为300m 的地方。南非威特沃特斯兰德金矿发生岩爆的深度为600m。我国盘古山钨矿,杨家杖子钼矿,也不同程度地出现了岩石弹射。张家洼小官庄铁矿在开凿地下破碎机硐室(距地表500m以下)时,也发生过岩石从硐室顶板弹射下来的现象。(三)开采深度在600~2000m,为深部开采。在此深度开采时,具有二类变形特征的岩石会发生频繁的岩爆。而且某些采矿方法在深度超过700m时,将会遇到难以克服的困难,因而难于或甚至无法在采场中进行正常回采工作。如吉林石
咀子铜矿应用留矿法,当开采深度大于300m时,矿房间矿柱不等矿房回采完毕,即遭强烈地压作用压碎,行为安全受到威胁,上下盘围岩收敛使采场中矿石难于放出。
(四)回采深度大于2000m为超深开采,目前处于超深开采的矿山不多。
二、开拓与采准
(一)深部矿床开拓
深部矿床开拓大多数是属于在生产矿山原有的开拓工程的基础上进和的延深工作,但也有的是属于深埋矿体的首次开拓工程。不论何种情况必须进行设计前的可行性研究,以便根据矿床的赋存条件,采矿技术水平及经济条件,合理确定深部矿床开拓深度。根据开拓深度确定深部矿床工拓方案,选择开拓方案的原是和方法以及深部矿床的开拓任务与浅部矿床开拓基本相同。
金属矿山深部采矿TBM法开拓巷道
2019年10月文登抽水蓄能项目上层、中层、下层排水廊道施工采 用TBM方案,TBM总长度38m,平均日掘进27.548m,且顺利通过 30m转弯半径“S”弯:
开挖直径3.53m,掘进总长度2.4km(上层排水廊道926m,中层 排水廊道639m,下层排水廊道839m),水平转弯半径R30m。
围岩石英二长岩、二长花岗岩,抗压强度140-200MPa,最高 220MPa,石英含量50%- 60% ;围岩完整性好,II、III类围岩占比 超过90%,RQD值70-80% 。
(2)对TBM 电气、液压、机械、轨道系统和灌浆系 统(主要指化学灌浆系统)等进行系统维护保养或完善, 使TBM以最佳状态通过不良地质洞段;
(3)TBM正常工作时,对岩渣的岩性、块度、成份和 变化趋势作出判断。及运行过程中,TBM精确地纪录下 了包括液压推进油缸的实时压强(MPa),主电机的功 率参数(kw 或A),以及机头前进速度(mm/min)等 。根据掘进时的参数对前方的岩石情况做出的判断;
金属矿山
深部采矿TBM法开拓巷道
二O二 O年十二月
目录
1、前言 2、TBM施工风险应对措施 3、TBM针对性设计 4、总结
一、前言
矿山开拓巷道矿山法掘进每月100m左右,深 部采矿斜坡道工程多超过7000m,基建阶段4-5年。 掘进速度不能满足矿山远景规划要求,“采掘失 衡”矛盾凸显,资源优势不能充分发挥。
金属矿产资源的深部找矿及其勘探技术
找矿技术
P rospecting technology 金属矿产资源的深部找矿及其勘探技术
刘懿伟
(甘肃省地矿局第二勘查院,甘肃 兰州 730000)
摘 要:随着露天矿产和地表矿产的开发殆尽,金属矿产资源的紧缺问题日益严重,深部找矿及其勘探技术成为了当
前发展的主要方向。而在推动金属矿产资源的深部找矿工作不断向前发展的过程中,一方面要积极向外看,学习国外先
进的找矿技术、方法和理念,另一方面还要将找矿工作与我国的地质状况、经济发展水平进行结合考虑,从统筹角度指
导深部找矿工作,提升金属矿产资源的深部找矿质量和效率。
关键词:金属矿产资源;勘探技术;深部找矿
中图分类号:P618.2 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2019)14-0053-2
Deep prospecting and exploration technology of metal mineral resources
LIU Yi-wei
(Second Exploration Institute of Gansu Geological and Mineral Bureau,Lanzhou 730000,China)
Abstract: With the exhaustion of open-pit and surface minerals, the shortage of metal mineral resources is becoming more
and more serious. Deep prospecting and exploration technology has become the main direction of current development. In
关于深部金矿资源勘查的因素分析及找矿前景
62矿产资源
M ineral resources
关于深部金矿资源勘查的因素分析及找矿前景
毕有柱
云南黄金矿业集团股份有限公司,云南 昆明 650000
摘 要:
伴随着社会经济的高速发展,对各种矿产资源的需求量不断增加,金矿作业作为一种贵金属资源,对其需求量也在不断增加,然而受到开采方式和矿产条件等客观因素的影响,需要认真做好金矿资源储备和地质条件分析工作。为此,笔者将在本文中对深部金矿资源勘查因素及找矿前景进行分析,希望对促进我国矿产资源事业发展,可以起到有利的作用。
关键词:
金矿资源勘查;找矿前景中图分类号:P618.51 文献标识码:A 文章编号:
1002-5065(2024)03-0062-3Analysis of Factors and Exploration Prospects for Deep Gold Mine Resources
BI You-zhu
Yunnan Gold Mining Group Co., Ltd,Kunming 650000,China
Abstract: With the rapid development of the social economy, the demand for various mineral resources is constantly
increasing. As a precious metal resource, the demand for gold mining operations is also increasing. However, due to objective factors such as mining methods and mineral conditions, it is necessary to carefully do a good job in gold mining resource reserves and geological condition analysis. Therefore, the author will analyze the exploration factors and prospecting prospects of deep gold resources in this article, hoping to play a beneficial role in promoting the development of mineral resources in China.
辽宁鞍山地区金属矿资源中深部找矿特征及深层勘查分析
[1] 吴明珠 , 邱凯 , 谢明璜 . 江西大吉山钨多金属矿勘查新进展与资源潜力 [J]. 中国钨业 ,2019,34(5):1-5.
[2] 胡 均 杰 . 深 部 金 属 矿 产 资 源 地 球 物 理 勘 查 与 应 用 [J]. 西 部 资 源 ,2020,96(3):169-171.
[3] 曾友强 , 敬荣中 , 王建超 . 电性源瞬变电磁法在内蒙古多金属矿中的勘 查实验 [J]. 地球科学前沿 ,2021,11(3):9-9.
深部热物质动力过程如图 1 所示。 如图 1 所示,展示了深部热物质的动力过程,也是成矿 元素的聚集过程。其中,编号 1~7 分别表示的是花岗岩、震 旦系、结晶基底、基性岩体、正长岩体、峨眉玄武岩与砂砾岩。
2021年 6月上 世界有色金属 59
P 找矿技术 rospecting technology
P 找矿技术 rospecting technology
辽宁鞍山地区金属矿资源中深部找矿特征及 深层勘查分析
马巍
(辽宁省有色地质一〇五队有限责任公司,辽宁 葫芦岛 125000)
摘 要 :国家社会经济发展与金属矿资源的供求关系逐渐激化,深部找矿,深层勘查已经成为金属矿资源发展的必然
趋势,但由于多种因素的影响,深部矿产资源找矿、勘查难度较大,故提出金属矿资源中深部找矿特征及深层勘查分析
度、含量进行预测,研究深层勘查技术的应用效果。
金属矿床深部找矿初步探讨
在 地 表浅部 ( 一深 度 空 间 : ~ 5 O ) 到 大 第 0 0r 找 e
21 0 2年 第 1 期
杨 云等 : 属矿床 深 部找 矿初 步探 讨 金
定 的构造 部位 , 一 定 的 地质 作 用 有 关 的一 组 具 有 与
型 或超 大型 金属 矿 床 的 难 度越 来 越 大 , 须 进 行 深 必
‘
活 动态金 属离子 可 以从 深部 矿体 向上 运移 至土 壤 并保 存下来 , 在 隐伏 矿 床 上方 运 积 层 内形 成后 并
生叠加 异常 , 是深 穿透 地 球 化 学 方 法提 出 和发 展 的 理 论基 础 。谢 学锦 等认 为气体 是将 活 动态金 属从 深
矿体 , 就是“ 下 找矿” “ 也 矿 或 矿外 找 矿” 找 矿勘探 深 ,
寻 找新 的地 表浅 部大 型矿床 难度 较大 。随着 找矿 勘
Leabharlann Baidu
探 工作 程度 的不 断 深人 , 后 深 部 找 矿将 成 为 寻 找 今
经 过 多年 找矿 实 践检 验 , 穿 透 地球 化 学 方法 深
大 型或 超 大型矿 床 的重 要途 径 之一 。下文将 对深 部
找矿进 行初 步探讨 。
远 景 区。
以张 家 口为 例 , 区 由于 特殊 的构造 环 境 和地 本 质 条件 , 产 资 源 十 分 丰 富 , 中金 属 矿 产 尤 其 突 矿 其
深部矿山支护控制技术应用现状与展望
胶东半岛作为我国最大的金矿矿集区,已探明金资源量 已超过 4500 吨,是除南非兰德盆地和乌兹别克斯坦穆龙套 地区之外的世界第三大金矿集中区 [1]。
近年来随着浅部资源的枯竭,胶东地区已有 20 余座矿 山开采深度超过 800m,例如三山岛金矿最大开拓深度超过 1300m,采矿深度超过 960m ;新城金矿新主井深度超过 1400m; 乳山金矿最大采矿深度在 1145m ;夏甸金矿最大 开拓深度超过 1000m,玲南金矿、罗山金矿、阜山金矿等矿 山最大开拓深度均超过 1000m。
(Deep Mining Laboratory of Shandong Gold Group Co., Ltd.,Yantai 261400,China)
Abstract: With the increase in the depth of metal resource development, the layout of the mining project is affected by the complex geomechanical environment, and serious ground pressure disasters such as large deformations and rock bursts are prone to occur. Aiming at the typical characteristics of deep mines in the Jiaodong area, this article summarizes several support theories commonly used in the field of metal mines, summarizes the failure modes of deep mine support systems, and analyzes existing problems and deficiencies. It is proposed that the future support design of deep mines should be based on mine geological information and rock mechanics data, and the energy-absorbing support technology research should be carried out according to the high stress characteristics of deep rock masses. At the same time, attention should be paid to the evaluation of the support system, using evaluation data and basic geological data of the mine as training samples, and establishing an intelligent decision-making system for support based on deep learning and artificial intelligence technology. Keywords: Metal Mine; Support Theory; Support Technology; Failure Mechanism; Deep Mining
金属矿业的前沿领域_深部采矿(正稿)
三、深部开采特殊环境的灾害控制
1、深部开采的“三高”特殊环境 2、关于深井的高应力灾害问题 3、关于深井的高井温热害问题 4、关于高深井的提升技术问题 15
1 15
1、深部开采的“三高” 特殊环境
当开采深度达到800-1000米时,矿山转入深井开 采。它是个特殊的开采环境——高应力、高井温、高 井深。“三高”是深井的主要致灾因素 高应力(40-80 Mpa)——诱发岩爆、导致冒顶, 使支护困难,危及作业安全,采矿方法与支护技术不 相适应等; 高井温(30-60℃)——导致矿石自燃、炸药自爆, 工作环境恶化,在高温环境下,人的生理承受到限制; 高井深(1000-5000 m)——导致提升.通风.排水. 充填等的困难增大,效率降低,费用增大等。 16
一加强我国金属矿产资源的勘查二二金属矿业正在向深部开采过渡三深部开采特殊环境的灾害控制四经济安全的深井规模化开采四经济安全的深井规模化开采五实施矿区深部资源的绿色开发六推进深部开采科学技术的发展七构建深井矿山的未来采矿模式133一加强我国金属矿产资源的勘查1我国金属矿资源短缺形势严峻我国矿产资源相对丰富探明储量的金属矿产有54种占世界总量的12但我国占世界人口14人均资源只有世界人均水平的13
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当前,我国的矿产消费量相对较低。美国的 Cu、Pb、Zn、Al、Ni、M0六种金属的消费量是我 国的5.9—32.4倍。 国家工业化过程中,随着人均GDP的增长,人均 金属消耗量将呈“S‖形曲线变化。如下图所示。
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深部找矿物探方法主要包括:磁法、激电、电磁法(瞬变电磁法、MT法和CSAMT 法)、地震法和井间物探方法。
磁法是通用的廉价、快速找矿方法,但以定性和半定量为主。它在圈定岩体范围,圈定断裂带,探测含磁性物质的矿产资源等方面具有独到作用。
电磁法种类繁多,包括时间域电磁法(TEM)、频率域电磁法(MT、AMT、CSAMT)、高密度电法和激发极化法(IP),其中勘探深度大于500m的是时间域电磁法和频率域电磁法。电磁法特别对低阻体敏感。由于断裂带和断层两侧岩层的电性差异较大,矿床和产出环境中常伴有低阻的蚀变带、角砾岩带、蛇纹岩化、剪切破碎带等,此外由硫化物颗粒组成的硫化物矿床往往电阻率很低,有些金属矿体也是低阻体,所以电磁法是勘探金属矿的重要方法。
地震法是物探方法中分辨率最高、最精确的方法。但由于金属矿床多产出在岩浆岩及其围岩和变质岩及火山岩之中,矿体与围岩没有明显的波阻抗差,而在基岩裸露地区激发条件又很差,所以地震法在金属矿勘探中很少应用。但近年来,随着数据处理方法和仪器设备的改善及提高,地震法在金属矿勘探中已取得了明显进展。
井间物探包括井中瞬变电磁法和井间高密度电法和井间地震,可以直接探测矿化带和矿体在井间的展布。井中瞬变电磁法勘探深度可达2000m。
对于金属矿产的勘查,除了利用传统的电法之外,电磁法仍然是主要的方法.近年来激电法(SIP/CR)、人工源和天然源的混合场源法(EH4)、人工源声频大地电磁法(CSAMT)、瞬变电磁(TEM)、大地电磁法(MT)等已逐步应用于金属矿勘查中,并在寻找深部隐伏矿床、构造复杂区的矿床等方面都取得了有用的成果。
MT是频率域电磁法的典型方法,是通过改变频率达到测深目的的天然源电磁法,所以MT在寻找深部隐伏矿中有不可替代的优势。MT的勘探深度不仅与频率有关,还与地表电导率及其厚度有关MT虽然在寻找深部隐伏矿中有不可替代的优势,但是它的信号很弱且抗干扰能力较差,所以MT经过几十年的发展,为了适应不同的观测环境,MT发展了很多变种方法且在找矿中得到了应用,如以提高信噪比的可控源音频大地电磁法(CSAMT)和以提高分辨率的混合源电磁法(EH 4),CSAMT的频率范围一般为n~8192Hz,勘探深度大于2km,EH 4的频率范围一般为10~100kHz,在1km以内有较高的分辨率。
TEM是时间域电磁法的典型方法,TEM直到上世纪七十年代,在澳大利亚得到了发展和应用,TEM与传统的直流电法、激电方法相比,其探测深度明显要大,垂向分辨率也高,易于探测到覆盖层下的良导体,探测深度可达300~400m.近年来,随着仪器设备的不断改进,探测深度可达1500m。
在金属找矿方面,除了传统的电法外,电磁法是最主要的方法。而且由于电磁法具有勘探深度大不受高阻层屏蔽等的优点,已成为深部找矿中的常用地球物理方法。缺点是一般电磁法受低阻覆盖层屏蔽影响大,不利于探测低阻覆盖层下的深部矿体。
大地电磁测深(Magnetotelluric 简称MT)是一种以天然存在的区域性分布的交变电磁场为场源的电磁勘探法。这类天然电磁场具有很大的能量,很宽的频带,可以穿过巨厚的岩石圈,为研究几十乃至上百公里深的地壳与上地幔提供信息。这种新的勘探方法不需要大功率供电设备又有如此巨大的勘探深度,它不受高阻层屛蔽,它野外装备轻便,它效率高、成本低。
激电法的特点。1、能探测各种结构的金属矿:它是目前能探测与围岩无明显导电性差异的浸染状金属矿的唯一的电法勘探方法。2、干扰因素较少且有可能识别和去除:激电法不像大多数其他电法勘探方法那样会因地形和离子导电性差异而产生假异常。石墨、石墨化、炭化岩石和无工业价值的矿化可以产生激电异常,是严重的干扰。谱激电法的出现和发展,使识别这些干扰异常和矿异常有了可能。3、具有较大的探测深度和克服低阻覆盖层影响的能力:一般电磁法受低阻覆盖层屏蔽影响大,不利于探测低阻覆盖层下的深部矿体。相比之下,偶极装置的激电法克服低阻覆盖层影响,寻找深部矿体的能力要比其他方法都强。缺点是激发极化法由于供电系统设备笨重,施工困难、成本高、效率低。
频谱激电法(SIP)法的主要优点:( 1) 由于SIP 法观测的是某一时间段的极化场( 总场) , 所以在供电电流较小的情况下, 可以观测到较大的激电效应信息, 因此具有较高的分辨率。( 2) SIP 法野外观测常采用偶极装置, 装置轻便, 受电磁耦合的干扰小, 具有异常幅度大, 对极化体形状和产状的分辨能力较强, 对覆盖层的穿透深度大等优点。( 3) 由于接收机具有选频和滤波系统, 它只接收由发送机发出的固定频率信号, 因此, 在克服电极极化不稳和不良接地条件方面以及在避免工业游散电流和天然大地电流场的影响方面均比直流激电法有优势, 具有较强的抗干扰能力。在某些相当困难的条件下, 该方法仍能获得较好的观测资料。( 4) SIP 在深部金属矿勘探中优势突出, 相对直流激电法而言, 可观测研究的参数多, 多参数组合解释能够提供更丰富的地质信息, 应用前景更为广阔。组合使用反演提供的导电性参数、I P 谱强度参数与IP 谱形态参数, 可以从不同角度侧重于不同方面去研究电化学场的特性, 有可能对评价激电异常源性质提供较多的途径, 可以较好地解决矿异常与非矿异常的区分问题, 提高
了寻找隐伏矿的能力。( 5) SIP 法能够区分矿与非矿。当频率相关系数C1 > 0.
4 时, 表征极化体内极化颗粒较均匀, C1< 0. 4 时, 表征极化体内极化颗粒不均匀。据此, 可按极化体在目标地质体中的结构差异来识别目标体的地质属性( 即区分矿与非矿) 。此项功能又可细分为: 识别金属硫化物IP 异常与含碳质地层IP 异常,根据大量实验统计结果, 当时间常数S1 > 100 s 时,极化体为高含量石墨或石墨化岩石; S1 > 10 s 时, 极化体为高含量硫化物或石墨化岩石。
相对于普通电法, SIP法具有参数多、抗干扰、勘探深度大, 异常单一等特点, 能够较准确地圈定金属硫化物富集体的空间分布位置。但该方法工作效率低、成本高, 不适宜做大面积的工作, 只能应用于详查定位研究阶段。