黃金企業(yè)深部開采亟需“深度安全”
2013年05月31日 16:12 3971次瀏覽 來源: 中國黃金網 分類: 貴金屬
隨著開采深度的延伸和開采成本的增加,減少廢石的提升數(shù)量,將礦石在井下實施初碎、破碎,將破碎后的礦石輸送出地面,這些將成為深部開采的發(fā)展方向。
松花江畔,長白山下,一處礦井作業(yè)現(xiàn)場,距地表1365米,溫度接近38攝氏度,濕度超過75%。
此時,年輕的二道溝礦副礦長吳清明跟幾名工友蹲在開拓區(qū)域的地塊上,正在埋頭研究豎井裝備的下延與安裝。因為巷道尚未成形,暫不能通風,所以特別的悶熱潮濕,他們的衣服早已濕透。
這是中國黃金集團夾皮溝礦業(yè)有限公司二道溝礦區(qū)的井下作業(yè)現(xiàn)場,也是國內金屬礦山深部開采的第一深井。
“在深部開采中,因為巖石性質較好,且?guī)r體結構堅固,二道溝礦區(qū)沒出現(xiàn)過巖爆等激烈的地質災害,但我們很早就在巷道的頂板和兩幫,采用了噴漿支護。”吳清明說。
然而,位于長江中游地區(qū)的湖南辰州礦業(yè)公司湘西金礦,其井下1000多米的作業(yè)現(xiàn)場,采場卻時常出現(xiàn)頂板局部冒落或兩幫片幫,而且大部分巷道在掘進后幾個月后會出現(xiàn)變形,巷道的兩幫向中間擠壓,頂板有下沉現(xiàn)象。于是,巷道的變形與支護成為深部開采的一道難題。
隨著淺部黃金資源的逐漸減少和消失,目前,我國許多黃金礦山已經進入深部開采或者即將進入深部開采階段。
開采深度不斷增加后,地質條件惡化、破碎巖體增多、巷道變形、巖爆出現(xiàn)、地溫升高、涌水量增加等一系列問題,不僅大幅增加了井下作業(yè)人員的風險,而且對礦山企業(yè)的采場維護、巷道支護、通風降溫、物料提升等,提出了嚴峻挑戰(zhàn)。
黃金企業(yè)的深部開采,亟需“深度安全”。
中國工程院院士于潤滄在接受《中國黃金報》記者采訪時表示,采取遠程遙控、自動化采礦,對于固定安裝設備采用自動化監(jiān)控、無人值守,建立全礦綜合信息系統(tǒng),盡可能減少井下作業(yè)人員,從而大幅降低深部開采的安全事故概率。從技術上看,這些目前都是可以做到的。
實時監(jiān)測 積極預防
巖爆是金屬礦山深部開采中潛藏的最大安全隱患。尤其是在巖體破碎、地應力增大的深井,一旦發(fā)生巖爆,可能會造成重大人員傷亡和設備財產損失。
“盡管還不能準確預報巖爆,但是,建立危癥監(jiān)測系統(tǒng),通過數(shù)據分析,能夠實時掌握地應力的分布情況和強度大小,劃定危險地帶,優(yōu)化回采順序,在一定程度上可以降低安全事故的發(fā)生概率。遺憾的是,當前我國只有極少數(shù)金屬類礦山建立了這一系統(tǒng)。”于潤滄說。
據中國工程院院士古德生介紹,巖爆多數(shù)是由爆破誘發(fā),而且爆破還會形成地應力的傳遞、轉移,在其他采場引發(fā)巖爆。因此,深部開采的爆破尤其值得警惕。
中國黃金集團公司副總工程師、長春黃金研究院院長韋華南指出,巖爆跟巖體的結構性質、產生高應變能的外部環(huán)境具有密切關系。
因此,巖爆的發(fā)生跟礦山開采的深度沒有直接的、必然的聯(lián)系。這就意味著,在某些區(qū)域淺層開采也存在著巖爆的可能。
在防止巖爆的措施上,業(yè)內專家和礦山企業(yè)基本一致地認為,采用充填法采礦能夠有效減輕地應力。
夾皮溝公司二道溝礦采用的是干式充填,將部分圍巖和廢石直接用于充填。山東金洲礦業(yè)集團有限公司則是通過采用膠結充填,減少地下采場的空隙。
在巷道的變形處理上,辰州礦業(yè)生產技術部部長李昌元說:“我們采取的主要支護方式為錨噴支護及錨噴,再加金屬架聯(lián)合支護;對于巷道的收縮變形,目前采用的主要處理方法為縮小礦房跨度,以較小頂板暴露面積,加強采場頂板、兩幫的安全維護,采場回采完畢后,采用廢石膠結充填。”
優(yōu)化井下作業(yè)環(huán)境
當前,對于夾皮溝公司二道溝礦來說,38攝氏度左右的井下高溫,以及超高的濕度,成為井下工人深部開拓、采掘的最大障礙。
同樣遭受井下高溫煎熬的,還有湖南辰州的湘西金礦、山東金洲集團的乳山金礦等眾多開采深度達千米左右的井下礦工。
據介紹,在高溫、潮濕的井下空間作業(yè),安全系數(shù)會大大降低。
吳清明說:“我們采用的是機械式通風,通過增加主扇、局扇的數(shù)量,能夠增加供風量,實現(xiàn)降溫、降濕。”
李昌元說:“我們也是采用機械通風,有專用回風井聯(lián)通各個中段。目前,地面有一臺主扇風機,在28中段設置了一臺輔扇風機。同時,深部各作業(yè)點還需要局部通風,各作業(yè)點設置了局部通風機,進行通風降溫。另外,還要求各個采場、掘進垱頭要灑水噴霧,實現(xiàn)降溫。”
古德生說:“南非的黃金礦山開采到井下4000多米,他們不僅依靠加強通風實現(xiàn)降溫,還會采用制冷設備降溫。對于我國千米左右的黃金礦山,應該盡可能集中作業(yè)面,縮小降溫的范圍;設立專門的降溫防護室,釋放冷氣;向井下輸送冰塊,通過冰融降溫,這些在技術上都不是問題,關鍵是成本。”
不過,在于潤滄看來,1500米深度以內的金屬礦山,只要建設良好的通風系統(tǒng),采用多級機站,把輔助風機、局扇安裝在回風側,通過加大供風量、實行按需供風,基本就能達到降溫的效果。
對于獨頭掘進的巷道,如不能滿足降溫要求,還可加上局部的坑內制冷。他說:“按需供風是最科學的通風降溫方法,不僅能夠提高通風效果,而且還可以實現(xiàn)節(jié)能。具體來說,就是在采場等作業(yè)區(qū)域,設立傳感裝置,有人進入即立刻加強供風,無人進入則停止供風。”
借鑒國外提升系統(tǒng)
據介紹,南非黃金礦山的提升系統(tǒng),提升速度至少在18米/秒,我國黃金礦山的提升速度大約在7米/秒。實際上,優(yōu)質、成熟的提升系統(tǒng)不僅體現(xiàn)在速度和效率上,更深刻之處在于其安全的性能和先進的裝備、技術。
韋華南說:“無論是卷揚、鋼繩,還是提升動力、乘坐罐籠等,南非的礦山都具有較高的標準,而且配套先進的裝備和技術作為支撐,這是我國黃金礦山深部開采需要學習和借鑒的。”
古德生提出,隨著開采深度的延伸和開采成本的增長,減少廢石的提升數(shù)量,將礦石在井下實施初碎、破碎,將破碎后的礦石輸送出地面,這些將成為深部開采的發(fā)展方向。
實際上,對于國外近2000米的金屬礦山來說,提升系統(tǒng)已經相當完備和成熟,正處于深部開采初期的我國金屬礦山,可以直接采取“拿來主義”。這樣一來,不僅能夠大幅提高勞動效率,而且,還能快速提高安全程度。
責任編輯:曉曉
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