《滨海金矿床深部开采与灾害防控关键技术》

(一)该项目属金属矿开采技术领域:

中国大多数矿产资源的供需矛盾非常突出,严重制约中国国民经济的可持续快速发展,与此同时,经过数十年的规模化开采,中国拥有的浅部资源储量已远不能满足国民经济发展的需要,开发深部接替资源成为必然。深井的高应力、高温等特定的开采环境,以及由此诱发的岩爆、热灾害等,都是深井开采所必须解决的重大问题。

项目依托于十二五科技支撑项目“深部采矿关键技术研究”,以三山岛金矿为研究对象开展深井采矿关键技术研究。三山岛金矿是中国唯一从事大陆架滨海矿床深部开采的硬岩矿山,深部开采问题困扰矿山生产,而海水腐蚀条件更加剧了资源开采的复杂性。

(二)主要研究内容:

(1)深部矿床开采过程应力释放与转移规律分析;

(2)深部采场高应力卸荷技术研究;

(3)深部古海水环境强化充填技术研究;

(4)岩爆机理分析、岩爆预测与监测研究;

(5)深部开采降温技术研究;

(6)集成各项研究成果,进行了深部中深孔试验采场试验。

(三)主要技术创新:

(1)区域卸荷与局域卸荷相结合的应力重分布采矿技术。通过优化采场空间布局与回采顺序,对矿体实行空间分割,结合应力释放孔与防海水腐蚀的螺纹钢锚杆支护,降低了岩爆风险。

(2)研发了海水腐蚀条件下的深井充填技术和垂直管段螺旋管调压增阻装置,解决了深井高浓度充填的管道输送控制问题;建立了充填体强度匹配模型,提出了海水环境下充填设施防腐措施。

(3)岩爆灾害的能量演化机制及区域局域相结合的多尺度微震监测方法。建立了基于岩爆能量序列的分级方法和判据,形成了集专家系统与数值分析于一体的深部岩爆风险评估方法;建立了区域与局域相结合的多尺度微震监测系统,实现了对岩爆发展趋势的预测。

(4)研发了新型瞬接续采型空心包体应变计,实现完全双温度补偿和原位数字化无线采集,提高了地应力测量精度,对采矿和围岩控制优化设计提供了准确指导。

(5)研制了恒温层冷水(12℃~16℃)制冷交换装置和深部降温系统。

(四)知识产权情况:

项目研究成果获得6项授权发明专利,4项授权实用新型专利,发表论文10篇。

(五)经济效益及推广应用情况:

三山岛深部试验采场回采矿量6.33万t,采矿贫化率5%,损失率6%,平均生产能力305t/d,采场工作面温度稳定在28℃以下。与点柱法相比(贫化率为10%,损失率达30%,生产能力110t/d),贫化损失率显著降低,生产能力显著提高,比点柱充填采矿法多回收金属量54.56kg。至2018年12月底,三年采用该技术采矿141.2万t,新增销售额69765.9万元,新增利润20732.9万元,新增税收5183.3万元。

项目针对三山岛金矿滨海矿床开采技术难题开展研究,形成了深部卸荷采矿、古海水腐蚀条件下充填、岩爆灾害防控、地热危害控制的成套关键技术,解决了中国深部矿产资源开发利用关键技术难题,也为滨海矿床的开采提供技术支撑。上述技术通过工程示范建设已经成功的应用于莱州地区的集群式矿山,创造了较好的经济效益和社会效益。

成果说明

山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿是山东黄金集团的主体矿山之一,矿山保有地质储量1025.87万t,金金属量34.24t,矿石平均品位3.38g/t。矿床远景储量2500万t,金金属100余t,为目前国内资源最大的岩金矿山之一,也是国内唯一海下开采的黄金矿山。三山岛金矿探明可开采资源的深度达到1500m,开拓深度已达1225m。目前深部采矿的典型特征已经显现,极大的困扰着三山岛金矿的生产。 三山岛金矿与几大高等院校合作,研发了“金属矿深井卸荷开采与灾害防控关键技术”,2012年到2014年5月在三山

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