我国铁矿采矿技术十三五发展趋势分析光学元件

我国铁矿采矿技术“十三五”发展趋势分析

随着矿业现代化的不断推进，矿产资源不断地消耗，采矿规模也不断扩大，采矿规模的扩大带动采矿技术的不断发展。当前由于铁矿石价格的持续大幅下跌，国内铁矿企业发展面临严峻挑战，..　　随着矿业现代化的不断推进，矿产资源不断地消耗，采矿规模也不断扩大，采矿规模的扩大带动采矿技术的不断发展。当前由于铁矿石价格的持续大幅下跌，国内铁矿企业发展面临严峻挑战，资源条件的趋恶使开采难度加大，社会环境的发展也对矿山开发提出了新的要求。因此，“十三五”期间，要应对行业形势的变化和适应时代的要求，必须不断研发采矿技术，通过新技术的应用和技术改造等措施来降本增效，提高企业竞争力，同时使我国采矿技术水平得到稳步提升。

一、发展现状

经过几十年尤其是新世纪来十多年的发展，我国铁矿行业采矿技术水平取得明显进步。

（一）露天开采

在露天开采方面，开采工艺更加成熟，运输方式更加多样化、高效化，随着陡帮开采、采矿工艺连续化半连续化、可移式破碎站、陡坡铁路运输、振动给矿机装载站、汽车—提升机等技术的应用，无废开采技术、矿山的数字化、智能化等先进技术的推广，矿山生产效率明显提高。

（１）分期开采技术。分期开采是相对于全境界开采而言，其优点是投资省、见效快，可以较少的基建投资尽早达产。我国一些大型急倾斜露天矿山，已成功实现了分期开采技术，如南芬铁矿、水厂铁矿、齐大山铁矿等。

（２）间断连续运输技术。我国深凹露天矿已成功应用了间断连续生产工艺，该系统主要由两部分组成，间断部分是指汽车或机车运输，连续运输部分是指破碎机胶带机和排土机。随着我国露天矿逐渐开采向深部发展，该工艺的意义日渐突出。该技术目前已经先后在齐大山铁矿、水厂铁矿、东鞍山铁矿、大孤山铁矿、南芬铁矿等得到应用。

（３）高台阶开采。台阶高度是露天采场的主要参数，增加台阶高度有利于提高穿爆效率，简化和缩短运输线路，增加阶段矿量，提高作业的连续性。近年来随着大型铲运设备的逐渐普及，高台阶开采技术越来越受到矿山企业的青睐，国内露天铁矿台阶高度普遍达到12米，齐大山铁矿的台阶高度已达到15米。

（４）陡帮开采。自20世纪70年代以来，我国金属矿山开始进行陡帮开采工艺的试验研究。“八五”期间，陡帮开采被列入国家科技攻关项目，并在南芬露天矿开展了大规模的工业试验研究，全面系统地揭示了陡帮开采的工艺技术特点，为南芬铁矿生产建设奠定了技术基础，为我国大中型露天矿的技术改造和新建、扩建提供了实践经验。由于陡帮开采具有初期剥离量小、基建工程量少、建设周期短和最终边坡暴露时间短等优点，现已在我国露天铁矿山得到推广应用。

（二）地下采矿

地下采矿技术是1949年后60多年来开展科研工作最广泛和取得科技成果最多的一个技术领域，先后在井巷掘进、采矿方法、矿山充填等方面取得大量的技术成果，并以这些成果作为技术支撑，建成了梅山铁矿、镜铁山铁矿等现代化地下矿山，因而促进我国铁矿地下采矿技术得到迅速发展，使部分矿山的工艺技术达到国际先进水平。

（１）开拓运输方式。经过多年发展，目前国内地下铁矿主要以竖井和斜坡道联合开拓为主。同时部分矿山结合自身特点，仍采用其他开拓方式。以大红山铁矿为例，该矿采用斜井胶带机—无轨斜坡道—盲竖井联合开拓方式，取代竖井提升，减少了基建投资，具有创新性，达到国际先进水平。

（２）采矿方法。铁矿山基本淘汰了之前落后的水平充填和浅孔留矿采矿方法，在产矿山普遍采用无底柱分段崩落法，而且阶段高度也逐渐加大，梅山铁矿达到132米，程潮铁矿达到140米；分段高度和进路间距也加大到15米×20米甚至18米×20米。近年来随着地下矿山开采规模的不断扩大和环保政策的更加严厉，急倾斜厚大矿体大直径深孔空场法、分段空场嗣后充填采矿法在铁矿山的应用也越来越多。

（３）数字化矿山技术。以梅山铁矿为代表，通过信息化与自动化的融合，突破传统矿山生产管理方式，实现远程管理、可视化监控、数字化决策等效果。对提高生产效率、改变安全生产状况、改善作业环境、促进绿色协调开采都具有重要意义。

二、存在问题

尽管我国采矿技术已经取得明显进步，但仍然存在一些问题，主要体现在采矿技术发展不均衡、数字化矿山水平较低、采矿设备对技术发展的支撑不够等方面。

（一）采矿技术发展不均衡

我国幅员辽阔，全国经济发展水平差别很大，矿业发展水平也千差万别。以齐大山铁矿、袁家村铁矿、水厂铁矿等为代表的先进大型矿山采矿技术已基本达到国际先进水平，而在欠发达地区，采矿技术仍十分落后，生产效率低，回采率低，贫化率高，资源浪费严重。

（二）数字化矿山水平与国外相差较多

到目前为止，我国数字化矿山已取得较大成就，但同矿业发达国家相比，总体水平还很低，仍处于初级发展阶段。例如，遥控采矿、无人工作面甚至无人矿井等已在加拿大、瑞典、美国、澳大利亚等国成为现实，而我国目前尚未实现。美国已成功地开发出一个大范围的采矿调度系统，采用最新计算机、无线数据通讯、调度优化以及全球卫星定位系统技术，进行露天矿生产的计算机实时控制与管理；一些井下矿除固定设备已实现自动化外，铲运机、凿岩台车、井下汽车全部实现了无人驾驶，工人只是在地面遥控这些设备，就可以保证采矿作业的顺利进行。

（三）采矿设备对技术发展的支撑不够

采矿技术的发展需要通过采矿设备的同步更新来推动实现，如露天矿山高台阶开采技术必须配套大型化的电铲，数字化技术的实现需要智能化的设备来支撑，但目前我国矿山装备仍以引进、消化吸收再创新为主，新设备的自主研发、大型化与系统集成能力差，产业化制造能力弱，无法适应采矿技术的更新换代，在一定程度上阻碍了国内采矿技术的前进。

三、“十三五”采矿技术发展趋势

（一）发展方向

１．宏观形势变化使采矿技术发展机遇与挑战并存

过去十多年间，我国铁矿行业经历了投资急剧扩张和产能快速扩大的阶段，也促进矿山采矿技术得到明显发展。“十三五”期间，经济增长放缓，市场需求下降，供需关系逆转，铁矿行业发展面临巨大压力，一方面意味着用于矿山技术研发的投资会趋于紧张，另一方面，在行业低迷时，企业更需要通过新工艺和新技术的应用来降低生产成本，提高生产效率和企业竞争力。

２．采矿技术向高效化、绿色化和数字化方向发展

“十三五”期间，采矿技术的发展将不断趋向生产工艺简单化、生产过程连续化、采矿作业集中化以及作业过程的数字化、智能化与无人化。在发展过程中，要坚持把自主创新作为技术持续发展的驱动力，把节能降耗、绿色制造作为技术改造的重要抓手，把工业化和信息化的深度融合作为技术进步的重要举措，把技术成果产业化作为铁矿业做强的重要支撑。

（二）关键技术

“十三五”期间，采矿技术的发展需要紧密结合行业宏观政策的导向、资源条件的变化、生态环境的保护和社会影响等，从而适应和推进整个行业的进步，因此，采矿技术在“十三五”期间要着重从以下几个方面发展。

１．露天转地下开采和露天—地下联合开采技术

随着峨口铁矿、马兰庄铁矿等一批露天矿开采结束，相继转入地下开采，露天转地下开采或露天—地下联合开采技术已落后于矿山生产实际的需要。露天转地下开采技术研究牵涉多方面的技术问题，尤其是露天转地下开采的过渡问题、隔离层的开采问题以及露天转地下开采或露天—地下联合开采的岩石力学问题，迫切需要在“十三五”期间加大研究。

２．深部开采技术

随着我国浅部资源的日益枯竭，铁矿开采逐渐转向更深部，新发现的铁矿石资源多为深部矿床，如大台沟铁矿、陈台沟铁矿、思山岭铁矿等，矿体埋深均已超过1000米。深部开采与浅部开采活动不同，具有许多特殊的规律和灾害，突出的特点是“三高”，即高地应力、高井温、高水压等特殊开采条件，容易导致采场冒顶坍塌、巷道失稳、高温高热、通风困难等问题，引起提升、通风、排水等效率降低，成本增大，这样就要求采矿工艺技术和设备必须适应这种变化，深入开展铁矿深部资源关键开采技术研究，为越来越多的铁矿山进入深部开采提供技术支撑。

３．数字化采矿技术

数字化矿山是对于整个矿山整体的数字化再现和认识，以矿山各个应用技术软件为工具，以高效、自动化的数据采集系统为手段，最终实现高度信息化、自动化、高效率，以至实现无人采矿和智能采矿。这是一项涉及许多技术领域和组织生产部门的复杂而庞大的工程，其应用在采矿工程设计、生产调度、系统监控及灾害预报等方面的应用潜力还有待深度挖掘，也将是我国铁矿山未来的发展方向，具体包括数字地质模型系统和数字矿床模型系统；虚拟条件下矿山模拟开采技术；露天和地下矿通讯、定位与导航、信息快速处理及过程监控技术；采矿设备的智能控制与控制技术等。

４．绿色化采矿技术

绿色化采矿技术包括低品位矿床采矿技术、无废开采技术等。我国铁矿资源以贫矿为主，对于低品位的矿床，如承德地区的超贫钒钛磁铁矿，用传统的采矿方法开采，生产成本高，环境破坏严重，对低品位矿石、难采矿体如何利用值得进一步研究；另外在采矿的过程中，不但对自然环境造成破坏，也会产生许多废气、废水和废渣。无废开采就是最大限度地减少废料的产出和排放，提高资源综合利用率，减轻或者杜绝矿产资源开发的负面影响的工艺技术。从长远来看，随着社会环保要求的提高，绿色化采矿技术将是矿业可持续发展的重要研究课题之一。

四、结语

近年来，我国铁矿山在面临资源紧缺、难采矿体越来越多、对环境保护要求越来越高的情况下，采矿技术取得多方面进展，尤其在露天矿陡坡运输工艺、卡车调度系统、大参数无底柱分段崩落法、深井采矿、复杂难采矿开采、矿山地质灾害防治、矿山生态环境综合治理等方面取得了技术突破，为国内矿山规模的扩大和铁矿石产量的快速增长提供了技术支持。

未来随着钢铁工业的平稳发展，对铁矿石的需求仍将处于相对高位。而铁矿资源开发条件的不断变化和环境保护要求不断提高的形势，促使“十三五”期间采矿技术朝着高效化、数字化、绿色化等方向发展。在目前铁矿行业整体低迷的大背景下，我国铁矿企业更应积极通过技术改造、加强管理等措施，来提高生产效率，降低生产成本。同时，采矿科技工作者也要适应时代的要求，加大采矿技术研发的投入，积极推动行业不断发展。

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