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几种金属矿地下物探方法评述

几种金属矿地下物探方法评述
几种金属矿地下物探方法评述

收稿日期:2008-10-30;修订日期:2008-12-12

地调项目:中国地质调查局地质调查项目《国际勘查技术发展动态研究》和国土资源部百名优秀青年科技人才计划《地质调查关键技术

发展战略研究》项目共同资助

作者简介:周平(1981-),男,研究实习员,从事地质调查战略研究。E-mail:zping@https://www.wendangku.net/doc/ec6722273.html,

地质通报

GEOLOGICAL BULLETIN OF CHINA

第28卷第2~3期2009年3月Vol.28,No s .2~3Mar .,2009

在矿产资源形势日益严峻的背景下,深部找矿成为中国找矿工作的一大主题。向深部“第二空间”进军,寻找深部矿和隐伏矿是当前扩大资源量、增强矿产资源保障能力的主要途径之一。然而,深部(隐伏)矿往往具有埋藏深度大、信号响应微弱、找矿难度大等特点,要想获得重大突破,不仅需要投入大量的人

力、财力、物力等资源,更要充分认识到深部找矿方法与技术的地位和作用,切实加强其研发与应用。

物探方法在矿产勘查领域的应用已有上百年历史,并在其中发挥了重要的作用。现在,物探方法作为深部找矿方法的主要组成部分,其地位和作用正在不断增强。而地下物探方法作为常规物探方法在

几种金属矿地下物探方法评述

平1,陈胜礼2,朱丽丽1

ZHOU Ping 1,CHEN Sheng-li 2,ZHU Li-li 1

1.中国地质调查局发展研究中心,北京100037;

2.内蒙古国土资源勘查开发院,内蒙古呼和浩特010020

1.Development and Research Centre,China Geological Survey,Beijing 100037,China;

2.Inner Mongolia Institute of Land &Resources Exploration &Development,Hohhot 010020,Inner Mongolia,China

摘要:物探方法与技术作为开展深部找矿工作的一种主要手段,越来越受到矿产勘查界的广泛重视与应用。地下物探方法利用现有的钻孔或坑道,对钻孔底部或外围进行进一步的勘查很有优势,更适用于深部找矿。论述了井中磁测、井中激发极化法、井中(坑道)充电法、坑道(井中)自然电位法、井中电磁法等几种常用的金属矿地下物探方法。从应用实例着手,分析和总结了各种方法在深部找矿中所发挥的优势与作用,提出应重视并重新认识地下物探技术的地位和作用,增强相关技术的研发与应用等建议,为矿产勘查、开发、开采与施工提供重要的信息指导。关键词:深部找矿;地下物探;井中物探中图分类号:P618.2;P631

文献标志码:A

文章编号:1671-2552(2009)02/03-0224-08

Zhou P ,Chen S L ,Zhu L L.Review of a number of subsurface geophysical prospecting methods used for metallic deposits.Geological Bulletin of China ,2009,28(2/3):224-231

Abstract:As main tools in deep ore-prospecting,geophysical prospecting methods and technology are more and more applied in mineral prospecting industry.Among which,geophysical prospecting is quite helpful when it is used at the bottom or peripheral part of the drillhole based on existing drillhole or pitting engineering.In this paper,a number of subsurface geophysical exploration meth -ods such as downhole magnetic measurement,downhole induced polarization method,downhole (pit)"mise-á-la-masse"method,pit (downhole)self-potential method and downhole electromagnetic method commonly used for metallic deposits;starting from solved examples,the author analyzed and summarized advantages for all these methods used in deep-prospecting,it ′s suggested to put more emphasis on sub-surface geo-physical technology,as well as research and development of relevant technology,which could be very important information guide for mineral prospecting,development,mining and construction.Key words:deep prospecting;subsurface geophysical prospecting;downhole geophysical prospecting

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地下的延伸,在深部找矿中,尤其是在已知矿区的底部或外围有着其他物探方法无可比拟的优势。例如,探测仪器设备更加靠近地下目标体,受地表盖层、人文噪音影响小等。因此,近年来地下物探方法备受重视,其发展和应用水平不断提高[1-5]。

1地下物探方法

地下物探是指将勘探仪器全部或部分置于钻孔(井)或坑道中,激发和观测地球物理场的勘探方法。它主要包括井中地球物理勘查技术和坑道地球物理

勘查技术2类,井中地球物理勘查技术又可细分为地球物理测井与井中物探2个亚类(图1)。

通常所说的狭义的地下物探技术是指井中物探方法技术,主要用于解决井(孔)周地质问题,如发现井周、井底的盲矿,确定其空间位置(包括埋深、离井距离、方位等)、形状、产状,追索和圈定矿体或矿化带的范围,研究孔间矿体的连续性等问题。井中物探技术与常规的测井技术、地面物探技术虽然在方法原理上基本相同,但是在探测对象、范围、分辨率、精度等方面都存在着很大的差异(表1)。常规测井技术虽然分辨率和精度高,但是探测范围有限,探测对象的尺度也受到限制;而井中物探在分辨率和精度方面介于常规测井与地面物探之间,且探测范围可达到井周几百米(如200~300m)的范围,在与地面物探数据的综合对比和解释上,也比常规测井要好。由此可见,井中物探技术是一种介于地面物探与常规测井之间的过渡性技术[2,6]。

原则上,传统的重、磁、电、放、震等地面物探方法都可应用于地下物探中,但是,钻孔(井)或坑道中的地下温度、压力、施工等特殊条件往往会限制其应用。目前,常用的(单孔或坑道)地下物探方法有井中磁测、井中(坑道)激发极化法、井中(坑道)充电法、坑道(井中)自然电位法、井中电磁法等。2常用的几种地下物探方法的进展与应用

2.1井中磁测

井中磁测以岩石、矿石的磁性特征为物质基础,主要测量地磁场垂直分量的增量或者3个正交分量,但仅限于在没有套管的钻孔中进行。井中磁测具有径向探测范围大、能提供各种磁场信息和良好的空间定位能力等特点,可用于测定矿体(如磁铁矿或含有铁磁性矿物的多金属矿)的走向、倾角、长度、品位,圈定钻孔打漏的矿体,划分矿岩、石英岩、火山喷发岩层等。

井中磁测应用于矿产勘查的历史较早,主要包括井中三分量测量和井中磁化率测井2类。井中三分量测量可同时测得磁场的3个互相垂直的分量:ΔZ、ΔX、ΔY。它既能测得磁场的大小,又能确定磁场的方向,比只测ΔZ分量的井中单分量磁测有更好的地质效果。该方法同时亦能划分磁性岩层的界面和发现井周的磁性不均匀体,在磁铁矿勘探中具有重要的、切实有效的指导作用,尤其是在寻找井旁或井底的盲矿,确定其深度、距钻孔的距离及相对方位,由此设计下一钻孔的深度、顶角、方位角等方面,具有其他方法无可比拟的效果,应尽快恢复推广应用[7]。磁化率测井用来研究钻孔剖面岩石、矿石的磁

图1地下物探技术分类

Fig.1Classification of subsurface geophysical

prospecting technologies

表1井中物探技术、常规测井技术和地面物探技术对比

Table1Comparison of downhole geophysical prospecting technology,conventional

logging technology and surface geophysical prospecting technology

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化率,可提供磁法勘探包括航磁、地磁和井磁资料解释时所需的基本参数——

—岩石、矿石的磁化率,也可根据岩石、矿石的磁化率差异划分钻孔剖面。

正如表1所述,井中磁测与一般的地球物理测井是不同的。前者主要探测钻孔周围较大空间的磁性体磁场的总和,用以寻找钻孔周围及底部的磁性体并研究其产状、规模等;后者主要测量井壁小范围内岩层、矿层的一些物理参数,从而确定岩层、矿层的物理性质。井中磁测提供的井周一定空间范围内的磁性地质体的空间分布、空间磁场变化等资料,对于研究金属矿区的地质构造具有重要意义,是普查勘探磁铁矿和含磁性矿物多金属矿床的一种有效的井中物探方法,在实际应用中取得了良好的效果,这对于缓解中国当前所面临的铁矿石资源紧缺的形势有着重大的现实意义[8-10]。

值得一提的是,井中磁测最大的优势在于“单孔-全方位-单解”,即单孔中的测量即可获得井周360°范围内的信息,不存在像其他物探方法一样的多解性问题,可用于直接判定是否存在磁铁矿或含磁性矿物的多金属矿床。

2.2井中(坑道)激发极化法

2.2.1方法原理及应用领域

井中激发极化法以不同岩石、矿石激电效应的差异为物质基础,通过观测和研究激电效应,探查地下的地质情况。井中激发极化法作为地面激发极化法在地下的延伸,可用于评价地面激发极化异常,加大勘探深度。

激发极化法是中国20世纪50—60年代从前苏联引进的。半个多世纪的实践证明,激电法是各类金属矿产勘查中的重要方法。与电阻率法和电磁法相比,激发极化法不仅可用于勘查电阻率与围岩差异明显的块状硫化物矿床,还能较好地勘查电阻率相差不大的浸染状(斑岩型)金属矿床,这是电阻率法和电磁法所不能比拟的。而且,对于地面激电法来说,在山区工作纯地形起伏不产生假异常,也是其特点之一。

根据供电及测量电极位置的不同,这种方法可分为井-井、井-地、地-井3种工作方式。井-井方式可用于追索和研究深部矿体和2个钻孔之间矿体的相互关系;井-地方式可沿矿体走向在地表圈定矿体的范围;地-井方式用于发现井旁或井底的盲矿体,并确定其位置。

2.2.2应用案例和案例论评

广东凡口铅锌矿铁石岭区段的CA2孔,打钻未见到矿体,遂在孔中开展了激发极化法方位测井(图2)。如图2所示,井的S方位在井深400~500m之间出现异常,显示了“低阻高极化”异常的特征。根据该特征,在井中的S方位100m处布设了CA3孔,结果在井深425m处见到约30m厚的富铅锌矿体[11]。

本案例是地-井激电法在寻找孔旁盲矿体中的典型应用:通过井中观测孔旁盲矿体引起的异常响应,判定异常体的方位,推断其位置,再重新布设钻孔,从而发现深部的盲矿体。此方法可在很大程度上

图2CA2孔综合测井Ⅰ号异常图[11]

Fig.2No.1anomaly of comprehensive logging of CA2borehole

1—石英砂岩、粉砂岩夹泥灰岩;2—花斑状灰岩夹泥灰岩

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减少不必要的干扰因素,充分利用现有的钻孔,获取钻孔周边或井底更多的矿化信息,使勘探的深度和广度能有效地提升和扩展。

2.3井中(坑道)充电法

2.3.1方法原理及应用领域

井中(坑道)充电法原理同地面充电法,均以地下岩石、矿石的电导性差异为物质基础,观测充电电场的分布,并据此推断整个地下良导电地质体及其周围岩石电性的分布情况,解决某些特定的地质问题。在寻找良导电性矿体时与地面充电法的区别在于供电电极之一置于钻孔或坑道中被揭露的矿体上,也可置于矿体附近的围岩上(称之为“间接充电”)。测量可在地面或在充电钻孔或邻孔的不同深度上进行,以确定该矿体的大小与形状。

近年来,为了增强探测能力,发展了大功率的深部多源充电法。这种增强型的充电法在铜镍矿、金矿、铅锌铜矿等矿体找矿方面取得了不少成效[4]。2.3.2应用案例和案例论评

位于秦岭造山带中部多金属矿带上的陕南某铜矿,2000年在PD4坑中发现了平均厚度为17.6m 的富铜矿体,但施工到49号线后矿体突然消失。为追踪矿体赋存部位而进行了坑内充电法测量,结果在矿体东延部位发现了新矿体[12]。图3显示的是此次测量的充电电位等值线图。

本案例是采用坑道充电法来测量已知矿体的走

向延伸情况,结果通过异常识别发现了新矿体。这种坑内充电、地面测量的方法,对于解决盲矿体的埋深、延伸等问题,效果均比地面充电法要强许多。值得一提的是,现代物探强调的是多种方法技术、多种测量手段的综合,单一方法存在的不足与缺陷需要现代综合物探来弥补。此案例中便采用了综合直流电法:利用坑道直流充电法测量已知矿体的走向延伸,结果发现了新矿体;采用坑道激电法找出了盲矿体所在的方位;再根据井中激发极化法异常判断出了井旁盲矿体所在的方位与产状。

2.4坑道(井中)自然电位法

2.4.1方法原理及应用领域

坑道(井中)自然电位法测量的是坑道(钻孔)中自然电场的电位或电位梯度。结合地面测量结果,坑道自然电位法能全面反映自然电位的空间分布。根据这一分布特征,研究和分析异常,阐明异常的性质、空间位置、产状要素及其形状等。理论与实践表明,巷道虽然对自然电位有所影响,但仅限于电位绝对值的变化,而不影响其分布形态,因此,坑道的存在一般不影响异常的定性分析,相反,由于其观测方式多样,可在同一坑道、坑道-坑道和坑道-地面全空间不同方位观测,可以有效地判定矿体的空间赋存方位[13]。

2.4.2应用案例和案例论评

在甘肃金川镍矿Ⅱ矿区的1250中段,地质勘探时期已探明1层硫化镍特富矿体,但后经水平施钻3个孔均未见矿,为此在1250中段对应的1200中段进行了坑道自然电位测量(图4)。如图4所示,坑道右侧自然电位值明显大于坑道左侧,表明异常体赋存于坑道右侧,与地质勘探时期提交的矿体位置相符,根据负的自然电位异常性质推测:异常体应从东往西侧伏,延伸长度达100m,又对照已施工的钻孔分析,认为施工孔深度不够,且应在1250中段施下斜钻,进而确定了下一步钻孔的方位及倾角。据此图3KT4坑道Ⅲ-1号矿体充电电位等值线图[12]

Fig.3Contour map of charging potential

of No.III-1orebody in KT4pit

1—推断的矿(化)体;2—矿(化)体在地表的投影;3—断层;

4—坑道;5—充电点的投影位置;6—电位等值线(mV/A);

横坐标的数字为测线编号

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图4金川二矿区1200矿段地质物探综合图[11]

Fig.4Geological and geophysical map of1200

level,Jinchuan No.2ore field

∑3—中细粒超基性岩;∑4—中粗粒超基性岩;

SN-A2—硫化镍贫矿;Z1—下震旦统斜长片麻岩、大理岩

施钻,结果在1250中段至1200中段之间见到了近5m厚的特富矿体,矿石镍品位约6%[11]。

坑道自然电位法不仅可以用于寻找和发现铜(镍)(盲)矿,还能圈定矿体边界,确定矿体的规模[11,13]。本案例是利用坑道自然电位法在已知矿体周边寻找遗漏的盲富矿体的典型应用,其结果对于矿体的采掘设计、钻探施工具有重要的指导意义。

2.5井中电磁法

2.5.1方法原理及应用领域

井中电磁法(BHEM或DHEM)是应用低频简谐场或不稳定场,以钻孔为测量线,研究钻孔周围空间,借以发现钻孔周边的良导电性矿体并确定其空间展布和延伸的一种方法。该方法通常以钻孔为中心,或者在钻孔周边布置大激发回线,通过钻孔中的探头进行接收和测量。井中探头通常由EM传感器和井眼定向仪组成。目前,EM传感器有感应线圈、场回馈感应线圈和磁通门磁力计3种(图5)。场回馈感应线圈相对于普通感应线圈具有极大的增益,在稳定性、信号保真度等方面也要强很多。磁通门磁力计是新近引入井中电磁测量的,灵敏度和精度很高,但尚需进一步改进和完善。

10多年来,在三轴测量的基础上,井中电磁技术已得到强化与改进,不仅实现了通电时间段内的测量,还能在更低频率段内开展工作,在深部矿产勘查中的优势和能力日渐显现出来——

—以少量的钻探成本,获得相当低的噪声水平,目标体的发现体积大大增加(1000倍左右),即使在干扰因素较复杂的近矿勘查区,对目标体的探测能力也大为增强。目前,井中电磁法可用于探测、圈定并描述、表征钻孔周边的良导体,特别是应用于块状硫化物的勘探。它可以有效延伸和扩展对块状硫化物的探测,探测孔径可达几百米,不过这得取决于导体的大小、规模等因素。2.5.2应用案例和案例论评

西澳大利亚州Leinster地区勘查程度很高,Le-inster-Wiluna超基性岩带已开展过TEM测量,对异常响应明显的地方都进行过钻探验证。随着已查明矿产资源的日渐枯竭,为了最大限度地延长现有采矿、选矿、运输等设施的寿命,获取最大的投资回报,需要在本区寻找更深部位的、规模较小的矿体,尤其是高品位的矿体。对本区开展的TEM测量显示,电导性的风化层对深部镍硫化物矿体的信号屏蔽作用明显,地面TEM测量的信号响应微弱,数据解释难度大。而且,风化层中的激发极化效应及其他地质噪声也使得辨认基岩弱异常响应信号变得困难。相对而言,DHEM测量却显示了较好的探测效果。在普查孔中开展的DHEM测量,显示了较大的穿透深度,有助于地面TEM数据的解释(图6);深钻孔DHEM测量则给出了镍硫化物的确切位置和电导性信息(图7)[14]。

与地面TEM相比,DHEM信号振幅更高、响应更强,提供了关于目标体地质形态方面的详细信息。西澳Leinster案例表明,DHEM相比于地面TEM 优势在于:①将接收机放入钻孔中,从而更加接近于目标体;②接收机在良导性的风化层以下——

—DHEM探测到的是未经良导性风化层削弱的、没有近地表地质干扰叠加的二次场信号;③DHEM增大了钻孔探测的有效深度和范围;④DHEM获取了目标体精确的地质形态信息,因而有助于地面TEM

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的数据解释;⑤尽管在普查孔中进行DHEM测量会极大地增加成本,但是测量所带来的成果和价值远胜于此。此外,Lamontagne[2]新近报道了两则BHEM探测并发现深部矿体的案例——

—1600m深度的Nickel Rim South硫化物矿床发现案例和近矿区复杂地质背景下的Levack Footwall矿床发现案例,也说明了BHEM在探测深部硫化物矿床中的优势和作用。

3讨论

3.1物探方法与技术的发展趋势

近年来,物探方法与技术主要面临着5个方面的挑战:一是要增强深部探测能力;二是尽可能地降低噪声电平;三是提高空间分辨率;四是提高矿床发现的成功率;五是要增强矿体圈定能力。随着现代高新技术的发展、应用和对传统技术的革新,物探技术也在不断地更新与完善:超导量子干涉技术(SQUID)的应用使地面电磁的分辨率提升了4倍;中子活化法使地下原位实时测量成为可能;钻孔重力测量可获取孔内和孔外地质体的真实密度;阵列系统(如Titan24)可获取关于地下深部构造的钻前信息,也可用于深部直接找矿[1]。

目前,物探技术的发展正经历着观念上的重大转变——

—要将整个地球物理综合信息融入到一个通用的地质模型中。地面地球物理数据和钻孔(井)中的原位岩石物理数据是构建此类模型最基本的信息,辅以其他数据即可生成通用地质模型,实现3D 可视化综合解释。这种定量化的综合反演不仅可生成地球物理图件,更重要的是,还能建立与打钻、岩石物理性质和地球物理数据相一致的模型,为勘探、发现、圈定、评价和开采矿产资源提供重要信息。因此,应该注重地面和地下物探方法技术的发展与应用,最大限度地获取钻孔(井)或坑道中的原位物理场信息,建立通用地质模型,以提高深部矿和隐伏矿的预测和找矿效果。

3.2地下物探方法的优势及其应用效果

把物探仪器下放到钻孔(坑道)中进行探测,相当于减小了物探工作的深度,并且免除了地形、覆盖层等干扰因素的影响。利用井中物探,可得到地层与矿体的有关物理参数,探测范围可达数百米甚至更远。对于埋藏较深的隐伏矿,深钻的成本会大幅度提高,钻探的命中率也较低。开展井中物探,可以避免矿体近在咫尺而与钻孔失之交臂带来的风险。可以在钻孔内开展的井中物探方法有很多,涉及重、磁、电、震、放五大种类,每一类又有多种方法。因此,开展井中物探可获得大量有价值的深部找矿信息。

图5三种井中电磁传感器的示意图[2]

Fig.5Sketch map of three types of downhole electromagnetic sensor

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图6

普查孔DHEM 测量剖面[14]

Fig.6Profile of DHEM survey in reconnaissance borehole

图7

深钻孔DHEM 测量剖面[14]

Fig.7Profile of DHEM survey in deep drillhole

地下物探方法虽然在方法原理上与其他物探方法基本相同,但是,相对于航空物探和地面物探而言,地下物探方法在深部矿和隐伏矿找矿中,尤其是在已知矿区的外围和底部有其独特的优势[11]:①场源或接收装备置于地下深处,使仪器可从不同深度、不同方位接近或穿过矿体,从而有效地提高了物探方法的探测深度和发现深部矿的能力。②避免了地面物探中地表覆盖物对场源吸收的影响,降低了已知工矿区等人文噪音的干扰。③将场源置于井(坑)中的已知矿体上测量,可追踪矿体的平面展布范围和空间立体产状。④在多孔中相互对测,达到发现井间盲矿的目的。

就近年来国内开展的地下物探找矿效果来看,成果喜人:在青海昆仑山肯德可克金矿区,利用地-井激发极化法、地-井TEM 和井-地充电法发现的孔旁与孔底异常,发现了孔旁与孔底下方的盲主矿体;在青海督冷沟钼矿和锡铁山铅锌矿区也发现了有找矿价值的异常;在新疆小热泉子铜矿区,依据地-井TEM 确定的孔旁异常发现了盲矿体;在新疆维权铜矿区,地-井和井-井电磁波透视法的层析成像结果清晰地反映了矿层的形态和延展情况,等等①。

3.3需注意的问题与不足

虽然近年来国外取得了很大的进步,如高

灵敏度的磁通门磁力计开始应用于地下物探测量、钻孔重力测量也获得突破等;国内应用地下物探技术寻找深部矿、隐伏矿也卓有成效,但是,由于井(孔)深部特殊的温压条件、井(孔)的空间尺度有限等因素,一些地面物探中相对成熟、灵敏度和精度较高而较为笨重的仪器设备难以放入井(孔)中,如中子活化测井设备因“块头”大而难以放入井中进行测量。

其二,人员问题。由于中国地勘体制改革等历史原因,再加上野外勘探工作条件较为艰苦,工资和福利待遇也比较低,物探专业人员大多不愿从事相关的野外勘查工作,造成了专业技术人员“青黄不接”的局面。

其三,仪器装备问题。地下物探仪器装备落后,也制约着地下物探方法的应用和推广。例如,国内应用较为成熟和普遍的井中磁测方法,由于国产仪器的分辨率和精度较低,尚不能达

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到准确划分含磁性矿物的要求,因此还需要与其他方法,如井中地磁法联用,发挥各自的优势,取长补短。

此外,地下物探技术虽然可获得大量有价值的深部找矿信息,但是,国内普遍对地下物探技术的认识和重视程度还不够,使用较少,效率也不高,地下物探技术发展缓慢,与国际先进水平的差距有日趋增大的发展趋势。

需要注意的是,在深部找矿阶段,为了发现深部或厚覆盖层以下微弱的信号响应,增强探测能力,国内外都在大力发展和应用大功率(多源)发射仪。然而,大功率(多源)仪自身存在着笨重、耗能、投入大、操作不便等问题。是否采用大功率设备,需要因地制宜,视探测范围和探测对象而定,不能盲目应用,以避免资源浪费。

4结论与建议

本文所述的井中磁测、井中激发极化法、井中充电法、坑道自然电位法等均是基于拉普拉斯方程的位场方法,在中国的应用较为广泛。井中电磁法是一种基于矢量方程的电磁感应方法,在西方发达国家,如加拿大、澳大利亚等矿业强国备受推崇,而且应用效果良好。这些国家地势平坦、地形干扰小等是其能够得以广泛应用的一个重要因素。而中国多山、多丘陵,地势起伏较大,开展井中电磁法勘探时施工困难要大一些,这在一定程度上制约了它的应用。

另外,还有基于Maxwell方程的井中电波(透视)法、井中声波法等,也属于地下物探的范畴,在金属矿找矿中也有应用。本文所述的大多是基于单孔的井下测量方法,在实际应用中还有多孔、跨孔井下测量。限于篇幅,对此内容本文未作一一评述。

地下物探技术最大的优势在于激发源或测量探头靠近目标体、免除地形影响、有效探测深度增加、高分辨率和高精度等,在深部矿和隐伏矿,尤其是在已知矿区外围和底部找矿中有着广阔的应用前景。

重视并重新认识地下物探技术的地位和作用,发挥政府的主导作用,联合国内各级地质调查机构、大学、科研院所和相关矿业公司开展地下物探方法技术的攻关,增强研发与应用的力度;重视多种方法的综合研究与应用,发挥各自的优势,取长补短,如井中磁测与井中电磁法联用;以大项目或大计划为依托,加紧培养和锻炼地下物探专业人员,以弥补当前人员短缺的问题,如中国大陆科学钻探工程;重视地下物探资料与地面物探、航空物探数据的对比与解释,开展综合物探,构建综合地质模型,以提高矿床发现率和打钻成功率,降低开发风险,为矿产勘查、开发、开采与施工提供重要的信息指导。

在金属矿勘查中,建议将地下物探测量列为一项标准纳入地质勘查规范,最大限度地利用有限的钻孔资源发掘地下潜藏的地质矿产信息,以增强地质勘查效果,节约勘查成本。

致谢:在本文撰写的过程中,中国地质大学(北京)蔡伯林教授给予了悉心的指导和帮助,国土资源部信息中心吴其斌研究员提出了宝贵的修改意见和建议,特此表示衷心的感谢!

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①张伟.中国地质调查局组织开展的深部找矿方法技术研究——

—成果、现状和近期计划.2007.

周平等:几种金属矿地下物探方法评述231

金属矿山地下开采

金 属 矿 床 地 下 开 采 班级:采矿09—2班 执笔人:樊高峰 25 成员:王荣发 04 刘浩 26 张恒远 27 杨社 28

第十六章崩落采矿法 第一部分为看书自学崩落采矿法,并对其中有底柱分段崩落法和无底柱分段崩落法进行了相关知识点总结 1、崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法。 基本特征:随着崩落矿石,强制(或自然)崩落围岩充填采空区,以控制和管理地压。 崩落采矿法包括以下采矿方法: 单层崩落法浅孔落矿 分层崩落法浅孔落矿 有底柱分段崩落法深孔落矿 无底柱分段崩落法深孔落矿 阶段崩落法深孔落矿 2、有底柱分段崩落法:该方法的主要特征是:第一按分段逐个进行回采;第二在每个分段下部设有出矿专用的底部结构(底柱)。有底柱分段崩落法就是根据这两个特征命名的。分段的回采由上向下逐分段依次进行。 依照落矿方式可分为:水平深孔落矿有底柱分段崩落法与垂直深孔落矿有底柱分段崩落法两种。 水平深孔落矿有底柱分段崩落法用来开采矿石稳固、形状规整、急倾斜中厚以上的矿体较为合适。该法每次爆破矿量较大,一般不受相邻采场的牵制,有利于生产衔接。该法的缺点是,在天井与硐室中凿岩,凿岩工作条件不好;此外要求矿体条件(厚度、倾角、形状规整程度)较高,适应范围小,灵活性较差。(该法在我国使用的不多。) 在向上垂直扇形中深孔落矿有底柱分段崩落法中,广泛使用挤压爆破。按崩落矿石获得补偿空间的条件,可分为:小补偿空间挤压爆破和向崩落矿岩挤压爆破两种回采方案。 小补偿空间挤压爆破回采方案的优缺点和适用条件如下。 优点: 1)灵活性大,适应性强,一般不受矿体形态变化、相邻崩落法矿岩的状态、一次爆破范围的大小、矿岩稳固性等条件的限制。 2)对相邻矿块的工程和炮孔等破坏较小。 3)补偿空间分布比较均匀,且能按空间分布情况调整矿量,故落矿质量一般都较好,而且比较可靠。 缺点: 1)采准切割工程量大,一般都在15~22m/kt,比向崩落法矿岩方向挤压爆破的大3~5m/kt。 2)采场结构复杂,施工机械化程度低,施工条件差。 3)落矿的边界不甚整齐。 适用条件: 1)各分段的第一个矿块或相邻部位无崩落矿岩。 2)矿石较破碎或需降低对相邻矿块的破坏影响。 3)为生产或衔接的需要,要求一次崩落较大范围。

金属矿地下开采方法

1、充填采矿法特点: 凡是随着回采工作面的推进,逐步用充填料充填采空区的方法叫做充填采矿法。 充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采,先采矿房,后采矿柱。矿柱回采可用填法,也可以考虑用其他方法。 矿房的回采是采一分层,把矿石运出,随后充填这一层,然后再采一层,再充填一层。依此循环,直到到全矿房采完为上。一采一充或两采一充。 2、充填采矿法的适用条件 (1)开采品位较高的富矿,并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率;或开采稀贵金属。 (2)赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床,如: ①水文地质条件、矿体形状比较复杂;②矿体埋藏较深而且地压较大;③矿石或围岩有自燃发火的危险;④地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护;⑤露天和地下同时进行开采。 (3)适用于矿石稳固,围岩不稳固的矿床 如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法,也可以用来开采矿石不稳固的矿体。 (4)适用于开采急倾斜矿体 因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料,并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的面积。但是,如果能采用水力或风力充填的话,也可以用于缓倾斜薄矿脉的开采中。 3、充填的目的: (1)进行地压管理 利用形成的充填体进行地压管理,用的控制围岩崩落和地表下沉,并为回采工作面而创造方便条件和安全条件,保护地表建筑物,缓和大面积地压活动,恢复安全生产。 (2)杜绝内因火灾 有些矿山用这种方法来预防有自燃性的矿床(内因火灾或其他灾害)。 [参考]如我国湘潭锰矿,矿体的直接顶板为叶片状黑色页岩,崩落后在有水和空气的条件下,经30~50天后发生自燃。采用充填法后,杜绝了内因火灾。 (3)为回采矿柱创造了条件 矿房采完以后空场能否及时进行充填,将直接导致矿柱能否进行回采,由此将直接影响矿山三级矿量的平衡和均衡生产。如我国凡口铅锌矿,用水平分层充填法回采了两侧均为水泥尾砂、胶结充填体的矿柱。) (4)为深部、水下开采创造条件。 用于深部开采,水下采矿以及预防冲击性地压。 4、充填采矿法分类 (1)按充填料的性能和充填工艺特点分类: 可分为胶结充填和非胶结充填,非胶结充填又分为干式充填和水沙充填。 (2)按矿块回采工作面的推进方向和回采工艺特点分类:

有色金属矿山采矿方法概述

有色金属矿山采矿方法 概述 Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT

采矿方式主要为露天、坑下开采。有色金属矿山地下开采方式按地压控制方式,分为空场法、充填法、崩落法三大类,以空场法、充填法具多。 1.空场采矿法 根据矿块或矿壁的结构不同与回采作业的特点,空场采矿法可分为全面采矿法、房柱采矿法、阶段矿房采矿法等。 (1)全面采矿法主要是用于水平和缓倾斜矿床的开采。其特点是回采工作面沿矿床走向或倾斜方向全面推进,整层回采。在回采时将矿体内所夹废石或贫矿石留下来,根据需要堆成矿柱来支撑采空区顶板。 该法优点是生产能力大,采准切割工作量较少,采矿成本低,采场通风好,能在采场处理废矿石。但采场顶板暴露面积大,容易发生大面积冒顶。只适用于水平或缓斜,矿石与顶板稳固,矿石品位分布不均匀或有夹石层的矿床,矿床厚度不大于5~7米。 (2)房柱留矿法主要是用于水平和缓倾斜矿床的开采。其特点是在矿块内矿柱和矿房交替布置,回采矿床时留下规则的,不连续或连续的带状矿柱,以此支撑采采区顶板。 该法优点主要是采准切割工作量小,工序简单,各工艺可以平行作业,通风及作业条件好,但回收率低,用于矿石和围岩稳定的倾角小于40°的矿床。 (3)分段采矿法、阶段矿房采矿法主要用于急倾斜、厚度大的矿床开采。矿房沿矿体走向或垂直方向布置,用深孔、扇形炮眼爆破落矿,由下部漏斗柱阶段平巷放矿。主要用于围岩稳固,矿石较稳固、矿体厚度在8~20米,

倾角大于矿石的自然安息角,且矿体内夹石少,矿体与围岩接触线明显的矿床。 2.充填采矿法 随着回采工作面的推进,逐步用充填料充填采空区的采矿方法叫充填采矿法。有时还用支架与充填料相配合,以维护采空区。充填采空区的目的,主要是利用所形成的充填体进行地压管理,以控制围岩崩落和地表下沉,并为回采创造安全和便利的条件。有时还用来预防有自燃矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向充填采矿法又可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法。按采用的充填料和输出方式不同,又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法、胶结充填采矿法。 (1)单层充填采矿法。此法适用于缓倾斜薄矿体,在矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向、一次按矿体全厚回采,随工作面的推进、有 计划地用水力或胶结充填采空区,以控制顶板崩落。 (2)(2)上向水平分层充填采矿法。此法一般将矿块划分为矿房和矿柱,第一步回采矿房,第二步回采矿柱。回采矿房时,自下向上水 平分层进行,随着工作面向上推进,逐层充填采空区,并留出继续 上采的工作空间。充填体维护两帮围岩,并作为上采的工作平台。 崩落的矿石落在充填体的表面上,用机械方法将矿石运至溜井中。 矿房采到最上面分层时,进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或 全阶段采空后,再进行回采。矿房的充填方法,可用干式充填、水 力充填或胶结充填。

地下采矿作业详细版

文件编号:GD/FS-5758 (操作规程范本系列) 地下采矿作业详细版 The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management Process. 编辑:_________________ 单位:_________________ 日期:_________________

地下采矿作业详细版 提示语:本操作规程文件适合使用于日常的规则或运作模式中,包含所有的执行事项,并作用于规范个体行动,规范或限制其所有行为,最终实现简化管理过程,提高管理效率。,文档所展示内容即为所得,可在下载完成后直接进行编辑。 地下采矿方法,是指在矿块中所进行的采准、切割和回采工作的总和。由于地下矿床埋藏条件复杂,矿岩性质变化大以及其他原因,现行应用的采矿方法种类较多,根据回采时地压管理方法,地下采矿方法归纳为三大类:即空场采矿法、崩落采矿法和充填采矿法。 一、地下采矿方法 (一)空场采矿法 空场采矿法,是指在回采过程中,将矿块划分为矿房和矿柱,逐步回采,在回采过程中,采空区主要依靠暂留或永久保留的矿柱支撑,采空区始终空着,

不做处理。该方法一般在矿岩稳固、地表允许陷落的条件下采用。 根据国内外矿山实践,空场采矿方法中应用最广泛的有:房柱采矿法、浅孔留矿法、分段采矿法和阶段采矿法。 1.房柱采矿法 房柱采矿法主要是开采水平和缓倾斜矿床。在划分矿块的基础上,矿房和矿柱交替排列,回采矿房时留下规则的矿柱维护顶板岩石。矿岩均匀稳固、水平和缓倾斜矿体,是应用房柱采矿法的基本条件。 2.浅孔留矿法 浅孔留矿法是我国有色金属和稀有金属地下矿山应用最广泛的一种采矿方法。据统计,用这种采矿方法采出的矿量,占全国有色金属和稀有金属地下开采矿石总产量的36%。

金属矿山开采方法简介

2.金属非金属地下矿山采矿方法 根据矿石回采过程中采场管理方法的不同,金属非金属矿山地下采矿方法可分为空场采矿法、充 填采矿法和崩落采矿法等。 1)空场采矿法 空场采矿法在回采过程中,采空区主要依靠暂留或永久残留的矿柱进行支撑,采空区始终是空着的,一般在矿石和围岩很稳固时采用。根据回采时矿块结构的不同与回采作业特点,空场采矿法又可分为全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿活、分段矿房法和阶段矿房法等。 (1)全面采矿法。在薄和中厚的矿石和围岩均稳固的缓倾斜(倾角一般小于30°)矿体中,应用全面采矿法。该方法的特点是:工作面沿矿体走向或倾向全面推进,在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿留下,呈不规则的矿柱以维护采空区,这些矿柱一般作永久损失,不进行回采。 (2)房柱采矿法。房柱采矿法用于开采水平和倾斜的矿体,在矿块或采空区矿房和矿柱交替布置,回采矿房时,留连续的或间断的规则矿柱,以维护顶块岩石。它比全面采矿法适用范围广,不仅能回采薄矿体,而且可以回采厚和极厚矿体。矿石和围岩均稳固的水平和缓倾斜矿体,是这种采矿方 法应用的基本条件。 (3)留矿采矿法。工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上作业,自下而上分层回采,每次采下的矿石靠自重放出1/3左右,其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台。矿房全部回采后,暂留在矿房中的矿石再行大量放出,即大量放矿。这种采矿方法适用于开采矿石和围岩稳固、矿石无自燃性、破 碎后不结块的急倾斜矿床。 (4)分阶段矿房法。分阶段矿房法是按矿块的垂直方向,再划分为若干分段;在每个分段水平布置矿房和矿柱,中分段采下的矿石分别从各分段的出矿巷道运出。分段矿房回采结束后,可立即回 采本分段的矿柱并同时处理采空区。 (5)阶段矿房法。阶段矿房法是用深孔回采矿房的空场采矿法。根据落矿方式的不同又可分为水平深孔阶段矿房法和垂直深孔阶段矿房法。前者要求在矿房底部进行拉底,后者除拉底外,有的还 需在矿房的全高开出垂直切割槽。 2)崩落采矿法 崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法,即随着崩落矿石,强制(或自然)崩落围岩充填采空区,以控制和管理地压。主要包括单层崩落法、分层崩落法、分段崩落法、阶段崩落法。 (1)单层崩落法。单层崩落法主要用来开采顶板岩石不稳固、厚度一般小于3m的缓倾斜矿层。将阶段矿层划分成矿块,矿块回采工作按矿体全厚沿走向推进。当回采工作面推进一定距离后,除保留回采工作所需的空间外,有计划地回收支柱并崩落采空区的顶板,用崩落顶板岩石充填采空区,以控制顶板压力。按工作面形式可分为长壁式崩落法、短壁式崩落法和进路式崩落法。 (2)分层崩落法。分层崩落法按分层由上向下回采矿块,每个分层矿石采出之后,上面覆盖的崩落岩石下移充填采矿区。分层回采是在人工假顶保护下进行的,将矿石与崩落岩石隔开,从而保证 了矿石损失和贫化的最小化。

(完整版)金属矿地下开采的步骤

金属矿地下开采的步骤 矿床进行地下开采时,一般都按照矿床开采四步骤,即按照开拓、采准、切割、回采的步骤进行,才能保证矿井正常生产。 开拓:从地表开掘一系列的巷道到达矿体,以形成矿井生产所必不可少的行人、通风、提升、运输、排水、供电、供风、供水等系统,以便将矿石、废石、污风、污水运(排)到地面,并将设备、材料、人员、动力及新鲜空气输送到井下,这一工作称为开拓。矿床开拓是矿山的地下基本建设工程。为进行矿床开拓而开掘的巷道,称为开拓巷道,例如竖井、斜井、平硐、风井、主溜井、充堵井、石门、井底车场及硐室、阶段运输平巷等。这些开拓巷道都是为全矿或整个阶段开采服务的。 采准:采准是在已完成开拓工作的矿体中掘进巷道,将阶段划分为矿块(采区),并在矿块中形成回采所必需的行人、凿岩、通风、出矿等条件。掘进的巷道称为采准巷道。D般主要的采准巷道有阶段运输平巷、穿脉巷道、通风行人天井、电耙巷道、漏斗颈、斗穿、放矿溜井、凿岩巷道、凿岩天井、凿岩硐室等。 切割:切割工作是指在完成采准工作的矿块内,为大规模回采矿石开辟自由面和补偿空间,矿块回采前,必须先切割出自由面和补偿空间。凡是为形成自由面和补偿空间而开掘的巷道,称为切割巷道,例如切割天井、切割上山、拉底巷道、斗颈等。 不同的采矿方法有不同的切割巷道。但切割工作的任务就是辟漏、拉底、形成切割槽。采准切割工作基本是掘进巷道,其掘进速度和掘进效率比回采工作低,掘进费用也高。因此,采准切割巷道工程量的大小,就成为衡量采矿方法优劣的一个重要指标,为了进行对比,通常用采切比来表示,即从矿块内每采出一千吨(或一万吨)矿石所需掘进的采准切割巷道的长度。利用采切比,可以根据矿山的年产量估算矿山全年所需开掘的采准切割巷道总量。 回采:在矿块中做好采准切割工程后,进行大量采矿的工作,称为回采。回采工作开始前,与根据采矿方法的不同,一般还要扩漏(将漏斗颈上部扩大成喇叭口),或者开掘堑沟;有的要将拉底巷道扩大成拉底空间,有的要把切割天井或切割上山扩大成切割槽。这类将切割巷道扩大成自由空间的工作,称为切割采矿(简称切采)或称补充切割。切割采矿工作是在两个自由面的情况下以回采的方式(不是掘进巷道的方式)进行的,其效率比掘进切割巷道高得多,甚至接近采矿效率。这部分矿量常计入回采工作中。 回采工作一般包括落矿、采场运搬、地压管理三项主要作业。如果矿块划分为矿房和矿柱进行两步骤开采时,回采工作还应包括矿柱回采。同样,矿柱回采时所需开掘的巷道,也应计入采准切割巷道中。

昆明理工大学805金属矿床地下开采2020年考研真题

昆明理工大学2020年硕士研究生招生入学考试试题(A卷) 考试科目代码: 805 考试科目名称:金属矿床地下开采 考生答题须知 1.所有题目(包括填空、选择、图表等类型题目)答题答案必须做在考点发给的答题纸上,做在本试题册上无效。请考生务必在答题纸上写清题号。 2.评卷时不评阅本试题册,答题如有做在本试题册上而影响成绩的,后果由考生自己负责。 3.答题时一律使用蓝、黑色墨水笔或圆珠笔作答(画图可用铅笔),用其它笔答题不给分。 4.答题时不准使用涂改液等具有明显标记的涂改用品。 一、填空题(总分40分,每空1分) 1、根据岩体的稳定性,通常将岩体分为()、()、()、()和()。 2、根据矿体的形状,可将金属矿床分为()、()和()。 3、根据矿床地下开采的特点,矿床开采步骤一般分为()、()、()和()。 4、井田中阶段的开采顺序分为()和();阶段中矿块的开采顺序又分为()、()和()。 5、金属矿床地下开拓方法可概括为()和()两大类。 6、根据竖井井底车场中矿车运行系统的特点,井底车场可分为()、( )和()井底车场。 7、主要开拓巷道包括(),()和()。 8、矿井排水系统可分为()、()和()。 9、自行设备运输矿石,有以下几种()、()、()和()。 10、矿床开采三级储量是指()、()和()。 11、空场采矿法的分类包括()、()、()、()、()。 二、名词解释(每小题4分,共20分) 1、阶段 2、采准系数 3、崩落角 4、地压管理 5、球状药包 三、简答题(每小题5分,共30分) 1、深孔落矿有哪些典型的布孔方式?各布孔方式的优点、缺点? 2、放出体的基本性质?

金属矿山地下开采方法选择及策略 郑振

金属矿山地下开采方法选择及策略郑振 发表时间:2019-08-28T11:30:53.437Z 来源:《基层建设》2019年第16期作者:郑振张本乐 [导读] 摘要:我国金属矿山贫矿多,富矿少,矿山开采技术不平衡,资源利用率低,地下开采容易引发环境问题。 安徽金日晟矿业有限责任公司 237400 摘要:我国金属矿山贫矿多,富矿少,矿山开采技术不平衡,资源利用率低,地下开采容易引发环境问题。为解决金属矿山开采中的这些问题,在对金属矿山进行开采时多采取地下连续开采技术。本文在对金属矿山采矿方法选择及其影响因素分析基础上,对地下连续开采技术的施工方法及其工程中的实际应用进行了具体阐述,并对金属矿山地下连续开采技术的未来发展趋势进行了展望。 关键词:金属矿山;地下开采方法;地下连续开采技术 引言 近年来随着矿山开采深度及规模不断加大,露天开采资源逐渐消失,矿山地下开采也面临严重生态问题。要解决金属矿石地下开采所面临的问题,连续开采工艺方法为一条有效途径。地下连续开采能实现机械连续作业,改善作业条件及作业环境,提高开采能力,缩短回采周期,利于对矿山进行深部低压管理控制。 1 金属矿山地下开采概述 金属矿产深埋地下,露天开采矿石剥离系数高,成本大,因此对于金属矿山多采用地下开采方法。地下开采分挖掘及矿石开采两步。矿石开采时需要对挖掘中开通的想到进行开凿,在开凿中多经过开拓、采切、回采几个步骤。在矿石开采时,多是分阶段进行开采的,开采多按照先上后下的开采顺序,并沿着矿床将矿体划分成几个矿块,矿块高度多在60 米左右。对金属矿石地下采矿方法多分三类:①矿柱支撑采矿法:当矿区中围岩稳固,矿石坚硬,矿房比较开阔,采矿安全性比较好的情况下多采取矿柱支撑采矿法。②人工支撑采矿法:金属矿山开采中如对回采工作面需要不断拓展,对采空区需要不断加大情况下,需要采取人工支撑采矿法。③崩落采矿法。金属矿山开采中,如果开采中出现矿石崩落,此时需要对采矿区利用崩落的岩石进行充填,通过充填保持围岩稳定,通过充填来掌握地压,这种方法为崩落采矿法。在具体开采过程中,需结合不同矿山种类、地应力、工程地质条件等因素选择最适合的开采方法。 2 金属矿山采矿方法选择及影响因素分析 2.1 矿体种类 金属矿山按矿石颜色可分为黑色、有色、贵金属三种矿产,黑色矿以铁矿为主,有色矿以钳、锌、铜、铝等为主,贵金属矿以金、银为主。金属矿体不同,采矿方法也不一样,铁矿因价值低,多采取空场开采法及崩落开采法;有色金属矿还有贵金属矿因价值高,多采取填充开采法,这样按照矿体种类选择开采方法可提高开采效益。 2.2 地应力 地应力指的是采矿时导致低下岩体及采矿结构破坏变形的根本作用力。地下开采时只有对开采区地应力状态条件充分掌握,才能对矿山中金属总体分布合理确定,并获取正确的开采方法,可依据开采方法及地应力确定开挖步骤,支护结构参数及支护的形式,这样才能在开采时确保围岩稳定,才能对矿山矿产最大限度开采,提高开采效益。之所以说地应力参数在地下开采中比较重要主要是因为地应力为确定矿山开采巷道及采场最佳形状的主要参数,巷道及采场走向应同最大主应力方向保持平行。 2.3 工程地质条件 矿山开采前需对矿山工程地质条件进行充分考察,只有对矿山地质条件充分了解,才能确定矿山采场构成要素,才能对矿山岩石物理力学性质掌握清楚,只有掌握这些才好根据这些条件来判定矿山开采方法。工作人员在进行矿山工程地质条件考察时需从岩体结构、岩体分布、岩体裂缝、断层,矿山地下水等着手,做好每项调查,因为这些项目条件都会对采矿方法选择造成影响。 3 金属矿山开采时存在的主要问题 我国金属矿山开采在先进科学技术下取得了较大发展,但也存在一些问题,主要为:①我国金属矿山尽管资源多,但是富矿少,大型金属矿产少,较多的都是贫矿,所以说,尽管矿山不少,但是矿产资源还是比较缺乏的。②金属矿山开采技术不平衡。 我国地域广阔,各个地域矿业发展水平不一,矿山开采技术也不平衡,发达地区拥有媲美国际先进水平的采矿技术,但是在偏远地区,采矿设备及采矿技术还是比较落后的,使得这些地区矿山开采的效率普遍偏低。③资源利用率低。社会不断发展下,人们更重视环境保护,重视可持续发展,因此在金属矿山开采特别是有色金属矿石开采上很重视矿石利用回收,但是我国在有色金属利用回收技术上还存在很大不足,有色金属资源利用率低。④地下开采引发环境问题。金属矿石地下开采会使矿山地面塌陷,不仅对原有地形地貌造成影响,也会对该地区土地及地下水资源造成破坏,恶化矿山地质环境,矿山开采所引发的环境问题使得开采地区不能适应当地经济发展要求。 4金属矿山地下采空区的处理措施 4.1 回填金属矿山地下采空区 一部分地下采空区严禁发生地表塌陷现象,例如,地下采空区的顶部是建筑物所在区域或者露天采矿工作区等,就这种类型的地下采空区,一般情况下,回填采空区是处理地下采空区的最佳方式。回填采空区所用的材料均就地取材,主要包括采矿过程中开采出的废石与矿渣以及地表上自然脱落的大量废石等。回填的方式主要是将上述的填充材料输送到钻孔、天井或者专用通道之中,将填充材料加压,使其能够自行流入到地下采空区,从而回填满地下采空区。这种处理方式有几点要求值得注意,第一,地下采空区必须与钻孔、矿井或者巷道之间相连,这是填充材料顺利进入采空区的首要前提,也即只有具备一定的通道才能将填充料顺利地输送到地下采空区之中。第二,在开展回填作业时,作业人员必须对金属矿山地下采空区的具体信息有充分的了解,如地下采空区的位置、范围、体积以及回填通道的位置等。这种处理方法的优势在于收集填充材料非常方便和容易,处理地下采空区的速度较快,效果较为显著,在回填好地下采空区之后,回填的材料就能紧密地填满采空区。其缺陷在于回填地下采空区的作业难度非常大,所耗费的资金较多。 4.2 封闭金属矿山地下采空区 地下采空区周边的岩体应力若想完全集中,往往需要耗费较长的时间,量变是质变的必要前提,地下采空区周边岩体应力集中达到最大限度必须经过一个过程,在这个从量变到质变的过程中,地下采空区还是比较安全的。因此,必须在这段较短的时间之内,立即组织有关人员撤离该地区的居民和作业人员,确保人民群众的生命财产安全,同时对有关采矿作业区采取保护措施。只要安全地将该地区的居民和工作人员撤走后,哪怕地下采空区发生重大采矿事故,也不至于造成巨大的人员伤亡和经济损失。

我国地下矿山采矿方法的进展及发展趋势

我国地下矿山采矿方法的进展及发展趋势 发表时间:2015-12-25T15:11:05.687Z 来源:《基层建设》2015年15期供稿作者:刘占武 [导读] 鸡西市麻山区安全生产监督和煤炭管理局本文对地下矿山采矿方法的进展以及发展趋势进行了介绍,希望可以促进先进采矿方法的推广,促进我国地下采矿行业更快的发展。 刘占武 鸡西市麻山区安全生产监督和煤炭管理局 摘要:在对地下矿山进行开采时,需要应用特殊的采矿方法,为了保证采矿的质量以及效率,采矿单位需要对采矿的方法进行改进与优化。本文对地下矿山采矿方法的进展以及发展趋势进行了介绍,希望可以促进先进采矿方法的推广,促进我国地下采矿行业更快的发展。 关键词:地下矿山;采矿;方法;进展;发展趋势 地下矿山应用的采矿方法比较多,其中比较常见的是崩落采矿法、空场采矿法以及填充采矿法,为了促进我国采矿行业更好的发展,相关技术人员要对采矿方法进行改进,还要加强对采矿人员的培训,使其掌握地下采矿的技巧。当前社会人们对矿产资源的需求量比较大,地下采矿行业的采矿方法有着良好的发展趋势,下面笔者对采矿方法的发展现状进行简单的介绍,以供参考。 一、地下矿山采矿方法的应用现状 1、崩落采矿方法 崩落采矿法是地下矿山采矿工程中常用的方法,其有着较多的优点,这种方法的工艺比较简单,而且应用的成本比较低,在作业的过程中,不容易出现安全事故,而且具有较高的工作效率。崩落采矿法在我国采矿行业有着广泛的应用,而且占有重要的地位。我国采矿行业发展比较快,矿山主要有两种类型,一种是金属矿山,另一种是非金属矿山,针对不同的矿体,需要采用不同的采矿方法。崩落采矿法在金属与非金属矿山开采中都有着良好的应用,而且采矿单位也总结中了这项技术的应用技巧,有着一定应用经验,这项技术日趋成熟,有着良好的发展前景。改革开放以来,采矿行业发展越来越快,而且采矿行业引进了先进的管理理念,还应用了较多的先进设备,这有效的提高采矿的效率,而且实现了采矿生产系统的自动化运行,有效提高了企业生产的能力,在应用崩落采矿法时,工作人员还采用了自动化以及远程操作的方法,有效提高了生产效率,而且降低了采矿的成本,降低了采矿的难度。在对崩落采矿法进行优化时,需要结合当前先进的技术,要对设备的参数进行调整,还要做好对工作人员的培训,使其掌握科学的操作技巧,这样才能促进崩落采矿法优化进展不断的加快,促进采矿行业更好的发展。 2、空场采矿法 空场采矿法在金属矿山的开采中应用比较多,这项技术有着悠久的历史,而且在应用的过程中,技术越来越完善,在地下金属矿山的开采中,发挥着重要的作用,可以保证采矿企业的生产效益。这项技术生产的成本比较低,生产的能力比较强,而且生产的效率比较高,不会消耗过多的人力资源,其自动化程度比较高,可以保证采矿企业的产量,还可以保证采矿过程的安全性。空场采矿法在我国矿岩比较稳固的矿山中有着广泛的应用,随着科技的不断进步,这项采矿技术水平的不断进步,空场采矿法也在一些矿岩破碎的矿体中应用。总结建国50年来我国空场采矿法的特点,主要体现在以下几个方面:①结构趋于简单而合理;②参数不断加大;③生产效率不断提高;④支护手段日益完善,与充填法组合应用,使用范围得以扩大。 3、充填采矿法的技术发展现状 随着科技的不断进步和发展,充填采矿法由最初的用废石充填采空区的干式充填法,发展成为高效的采矿方法之一。在我国的黄金矿山、有色矿山应用较为普遍,部分黑色矿山和稀有金属矿山也得到应用。金矿为蚀变岩型金矿床,针对该矿矿石和上下盘围岩稳固性较好的特点,该矿选用了倾斜矿房梯段式连续回采上向水平分层充填采矿法获得成功。该方法的实质是采用下盘脉外斜坡道采准方式,EHST-1A电动铲运机出矿。 二、我国地下矿山采矿方法的发展趋势 纵观国内外地下矿山的发展趋势来看,进入21世纪后我国地下矿山采矿方法将在以下几个方面取得进展。 1、解决复杂条件矿床开采技术的问题,并在相关矿山得到推广应用。复杂条件矿床主要指“三下”矿床、富水矿床、极薄和极破碎矿体、第四系直接覆盖下矿床、高温高硫矿床和矿山保安矿柱等,由于开采这类矿床牵涉面广,为一集地质力学、岩石力学、岩石开采动力学、水力学、开采工艺方法、工程治理为一体的综合矿山开采工程系统,需采用综合的研究方法和手段,探索解决不同条件下矿床开采采场安全稳定性问题。并根据理论分析结果,制定符合开采实际的采矿工艺方法和相应的工程治理措施,寻求最佳的开采经济模型。 2、形成一整套的深部矿床综合开采技术。随着现代工业的迅速发展,人类对矿物资源的需求将越来越大。陆地矿产资源,特别是浅部矿产资源逐渐减小,资源枯竭已成为世界各国所重视的问题,深部矿床的开采已成为必然。在“九五”期间,某铜矿开采企业在矿区已开始深部开拓基建工作,采矿企业通过了建设规划设计,不久也将开始建设。因此开展深部矿床综合开采技术的研究,以解决深部矿体的采矿工艺、地压控制、岩爆和地温控制、深井提升、地下水防治和通风防尘、个体安全防护等开采问题。 3、崩落采矿法将得以更加完善和成熟。无底柱分段崩落法仍将在地下矿山开采中占据相当大的比重,阶段自然崩落法和阶段强制崩落法所占的比重将有所增加,崩落采矿法今后的总趋势将向大分段、高阶段和大孔径深孔采矿技术方向发展,大结构参数的崩落采矿法将得到推广应用。 4、随着采矿技术的发展,大型地下矿山采掘将向无轨化、连续化方向发展。液压凿岩机及相应的采矿凿岩台车和2.0~3.8 m3的电动铲运机的应用数量将逐渐增加,装药车和其它辅助车辆将在回采作业中得到普遍应用,采矿作业的机械化程度将得到进一步提高,从而使矿山的生产效率和经济效益得以提高。 5、缓倾斜薄矿体的机械化开采将得以实现。通过引进和开发,适合于缓倾斜中厚以下矿体开采的凿岩、运输配套小型机械化设备将会得到广泛应用,实现这类矿体的机械化开采,提高矿山的生产效率,改善矿山的经济条件。 6、环保型和无公害矿山开采将会得以实现。随着矿山开采深度逐渐增大,从提高矿石回采率和保护生态环境的需要,充填采矿法的应用比重将会有所增加,并向高效化方向发展。深孔阶段充填和分段充填将进一步完善,并得到广泛应用;高浓度全尾胶结充填、泵送膏体胶结充填将有较大的发展;矿山无尾排放的目标将随充填技术的不断进步和充填材料的更新得以真正实现;充填法与空场法的组合采矿

金属矿地下开采的基本要求(正式)

编订:__________________ 单位:__________________ 时间:__________________ 金属矿地下开采的基本要 求(正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号:KG-AO-6639-82 金属矿地下开采的基本要求(正式) 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1.具有良好的工作条件,确保开采工作的安全. 2.具有良好的环境保护条件. 3.具有高效的开采手段. a.劳动生产率要高; b. 开采成本要低 c. 开采强度要大. d. 机械化程度高 4.具有可持续发展的能力 a.损失贫化要小 b.提高回收率 c.提高资源利用率 2.2金属矿地下开采单元的划分 2.2.1开采矿区的划分 1.矿田:划归一个矿山企业开采的矿床或其一部

分; 2.井田:划归一个矿井开采的矿床或其一部分。 矿井:具有独立完整开采系统的坑口 3.划分因素:是一种人为划分因素与地质因素的结合. 2.2.2开采分段的划分: 1.阶段:在开采倾斜矿体时,在井田中每隔一定的垂直距离掘进沿走向阶段运输巷道,将井田划分为一个个的长条形的矿段称阶段或中段。 阶段高:两巷道的垂直距离。 2.矿块:在阶段范围内,沿走向,每隔一定的距离.掘进垂直的天井,将阶段划分为更小的块段称矿块。 矿块是地下开采最基本的单元。 3.划分因素:根据采矿方法划分。 2.2.3水平矿体矿区的划分 1.盘区:开采微倾斜矿体时,在井田内沿走向掘进阶段运输巷,将井田划分为长条形矿段称盘区。 2.采区:在盘区内,垂直走向掘进运输巷道,将盘

有色金属矿山采矿方法概述

采矿方式主要为露天、坑下开采。有色金属矿山地下开采方式按地压控制方式,分为空场法、充填法、崩落法三大类,以空场法、充填法具多。 1.空场采矿法 根据矿块或矿壁的结构不同与回采作业的特点,空场采矿法可分为全面采矿法、房柱采矿法、阶段矿房采矿法等。 ????(1)全面采矿法主要是用于水平和缓倾斜矿床的开采。其特点是回采工作面沿矿床走向或倾斜方向全面推进,整层回采。在回采时将矿体内所夹废石或贫矿石留下来,根据需要堆成矿柱来支撑采空区顶板。 ?????该法优点是生产能力大,采准切割工作量较少,采矿成本低,采场通风好,能在采场处理废矿石。但采场顶板暴露面积大,容易发生大面积冒顶。只适用于水平或缓斜,矿石与顶板稳固,矿石品位分布不均匀或有夹石层的矿床,矿床厚度不大于5~7米。 ????(2)房柱留矿法主要是用于水平和缓倾斜矿床的开采。其特点是在矿块内矿柱和矿房交替布置,回采矿床时留下规则的,不连续或连续的带状矿柱,以此支撑采采区顶板。 ?????该法优点主要是采准切割工作量小,工序简单,各工艺可以平行作业,通风及作业条件好,但回收率低,用于矿石和围岩稳定的倾角小于40°的矿床。 ?????(3)分段采矿法、阶段矿房采矿法主要用于急倾斜、厚度大的矿床开采。矿房沿矿体走向或垂直方向布置,用深孔、扇形炮眼爆破落矿,由下部漏斗柱阶段平巷放矿。主要用于围岩稳固,矿石较稳固、矿体厚度在8~?20米,倾角大于矿石的自然安息角,且矿体内夹石少,矿体与围岩接触线明显的矿床。 2.充填采矿法 随着回采工作面的推进,逐步用充填料充填采空区的采矿方法叫充填采矿法。有时还用支架与充填料相配合,以维护采空区。充填采空区的目的,主要是利用所形成的充填体进行地压管理,以控制围岩崩落和地表下沉,并为回采创造安全和便利的条件。有时还用来预防有自燃矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向充填采矿法又可分为单层充填采矿法、上向分层充填采矿法、下向分层充填采矿法和分采充填采矿法。按采用的充填料和输出方式不同,又可分为干式充填采矿法、水力充填采矿法、胶结充填采矿法。 (1)单层充填采矿法。此法适用于缓倾斜薄矿体,在矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向、一次按矿体全厚回采,随工作面的推进、有计划地用水力或胶结充填采空区, 以控制顶板崩落。 (2)(2)上向水平分层充填采矿法。此法一般将矿块划分为矿房和矿柱,第一步回采矿房,第二步回采矿柱。回采矿房时,自下向上水平分层进行,随着工作面向上推 进,逐层充填采空区,并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩,并作为 上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上,用机械方法将矿石运至溜井中。 矿房采到最上面分层时,进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采空后, 再进行回采。矿房的充填方法,可用干式充填、水力充填或胶结充填。 (3)(3)上向倾斜分层充填采矿法。这种方法与上向水平分层充填法的区别是,用倾斜分层回采,在采场内矿石和充填料的搬动主要靠重力。这种方法只能用干式充填。 (4)(4)下向分层充填采矿法。这种方法适用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固,矿石品位很高或价值很高的有色金属或稀有金属矿体。这种采矿方法的实质是 从上往下分层回采和逐层充填,每一分层的回采工作是在上一分层人工假顶的保护

金属矿山深部开采的若干关键问题及其对策研究

金属矿山深部开采的若干关键问题及其对策研究 北京科技大学教授蔡美峰 摘要 阐述了金属地下矿山深部开采中的深部巷道变形与支护、深部地压显现与开采动力灾害、地温升高引起作业环境恶化和露天矿山高陡边坡稳定性及合理的边坡角确定、改变传统运输方式、降低运输和生产成本等关键问题及其对策思路;介绍了以地应力为切入点的金属矿采矿优化理论、以能量聚集和演化为主线的岩爆预测及防治和深凹露天矿高陡边坡稳定性分析与设计优化的主要技术内容。 关键词金属矿山,深部开采,关键问题,对策 1影响金属矿山深部安全高效开采的主要问题 1.l地下矿山 我国有很多重要的金属矿产资源都是通过地下开采的方式所获得,如大多数的有色金属矿山和黄金矿山均为地下矿山。随着浅部资源的逐渐减少和消失, 地下开采的比例将越来越大,包括现有的部分露天矿山也将转入地下开采。经过几十年的开采,目前很多地下矿山均己进入深部开采或即将进入深部开采。如铜陵狮子山铜矿的开采深度己到1100米,山东玲珑金矿和吉林夹皮沟金矿己到1000米,辽宁红透山铜矿己达1300米。随着开采深度的不断增加,地质条件恶化,破碎岩体增多,地应力增大,涌水量加大,地温升高,带来了深部地压、提升能力、作业环境恶化、通风降温和

生产成本急剧增加等一系列问题,抑制了生产能力提高和矿产资源的充分回收。 1.1.1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。 11.2深部地压显现与开采动力灾害 从根本上讲,地应力是所有地下工程,包括地下采场、巷道地压显现的根本来源。在没有开采工程扰动的情况下,岩体处于原始平衡状态。地下

金属矿山地下开采的有效策略分析

金属矿山地下开采的有效策略分析 发表时间:2018-01-08T10:23:14.367Z 来源:《基层建设》2017年第30期作者:张晓隆 [导读] 摘要:随着近些年来工业进程加快,对矿产资源的需求量不断的攀升,根据目前已有的情况进行分析,只有采取先进的开采方法,引进先进的开采设备,才能满足日益增长的需求量。 中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司辽宁省抚顺市 112233 摘要:随着近些年来工业进程加快,对矿产资源的需求量不断的攀升,根据目前已有的情况进行分析,只有采取先进的开采方法,引进先进的开采设备,才能满足日益增长的需求量。适宜的开采方法可以有效的促进矿产资源的开发工作效率,同时可以缓解人员的工作量,同时还能大大提高经济效益。 关键词:金属矿山;地下开采;有效策略 1金属矿地下开采中常见的问题 1.1矿井的整体通风及局部通风工作 通常情况下,金属矿地下的开采极少存在瓦斯极其它可燃气体,使得有许多金矿矿产开采单位会忽视井下机械通风工作。(1)一些单位没有对通风的性能进行监测,机械通风一般具备主扇以及局扇等通风设施,但风量得不到合理的分配与调节。(2)缺乏较先进的通风设备设施,在实际工作中,较为有效的通风辅助设施是挡风墙及风门等,而许多金属矿山没有配置这些基本通风设施,导致井下风流时常出现短路稳流的情况,尤其是废弃巷道未进行及时封闭,导致巷道出现漏风现象,也严重降低了通风的效率。值得注意的是,如果井下发生火灾时,整个矿井的反风工作的作用的就会被凸显出来。(3)许多单位缺乏行之有效的通风系统,就目前情况来看,我国很多金属矿山没有完善的通风系统,依靠全负压机械通风系统,使得井下极易出现了循环风、短路风以及串联风。(4)一些单位忽视局部通风的工作,在金属矿地下实际开采中,有许多单位忽视一些局部通风机的设置,导致矿内无法实现持续的供风,掘进面的污风只能利用打眼时的高压风排放出去,不仅严重影响作业人员的安全也使得掘进得效率严重降低。 1.2井下排水及透水防范工作 在矿产开采过程中,井下排水首先应考虑井下涌水及透水防范工作,出现透水问题主要有两方面的原因,分别是:(1)许多的矿产企业在进行矿产开采前期,对于所要开采的矿山没有进行水文地质的充分调查,就会造成盲目的开采,增加了安全事故发生的几率。(2)在对矿山进行开采时没有遵循先探后掘的原则,在开采的过程中没有注意开采的情况,会使得旧的采空区和新开采的进行连通,这样会直接导致透水问题的出现。其次应考虑井下作业排出水的处理问题,要做好相应的措施工程,保证作业地点的排水顺畅。如果采掘作业地点排水设备设施不完善,易形成作业面积水,不仅影响作业人员人身安全,而且严重影响作业效率。 1.3采空区管理及治理工作 采空区管理工作做的不到位就会引起塌陷现象的出现,这为整个矿山的开采埋下了安全隐患,在整个金属矿山开采过程中随着开采的不断进行,采空区逐渐增大,地压变化明显,地表就具有较大的塌陷几率,这样不仅会给工作人员的人身安全造成影响,而且极易对地表环境造成严重的破坏。为了解决这些问题,首先要在开采前期对要开采的矿区情况进行实际的研究,详细的分析调查,搞清井下岩层及矿体成分组成及产状等,制定合理的开采方案。其次,在利用空场法进行采矿时,要对井下空区进行实时监控,绘制空区资料图,对空区进行详实的资料统计。在设计开采方案时,对于需要进行的治理的空区要一并提出治理方案,并提前做好措施工程。还要依照设计规范的采矿指标,来对地下开采矿山采空区实施针对性的管理,防止采空区管理不当,造成安全隐患。 2常用采矿方法 2.1空场采矿法 主要的特点是在开采过程中,对开采区域的支撑体进行永久性的保留,并且开采区域进行支撑体的预留,开采过后的区域保持空场状态,这样的空场采矿法一般在矿石与围岩很稳固地点进行选用。根据空场采矿法的特点,可以具体根据采矿过程中矿柱分布及矿块实际布置可分为全面采矿法、矿体矿柱采矿法(房柱采矿法)、矿房分段采矿法等。 2.2崩落采矿法 是通过对周围的矿石、围岩进行崩落来进行地下岩石的控制的采矿方法,即随着对矿石的崩落,带动周围的岩石的崩落,用周围的岩石或者废矿物质来充填采空区,这样既能对矿石进行开采又能对地下压力进行很好的控制,崩落采矿法特点是对矿石进行开采过程中,既能对矿体进行高效回采又能对地下应力进行控制还可以用崩落的岩石进行充填采空区。崩落采矿法可以及时对地下应力进行控制,崩落采矿法一般使用在矿体围岩不稳固和地表允许陷落的条件下进行选用。崩落采矿法按照崩落方式可以分为集中崩落法、分离崩落法、区域崩落法、支撑崩落法。 2.3留矿采矿法 将采集下来的矿石先保留在开采区域内,现场作业人员会在矿石上进行二次作业。留矿采矿法主要用于对矿床周围的岩体比较稳定并且矿床成一定的倾角的稳定矿体,留矿采矿法特点是在进行开采的过程中,开采作业区会保留下开采的矿石,利用矿石作为奠基进行新的作业。留矿采矿法凭借矿体与矿柱之间的配合互相轮换着对采空区进行支撑,选用留矿采矿法一般会选在矿体周围的岩石比较稳定,并且所采集的金属矿石不易发生氧化、置换和燃烧,如果是矿体周围的岩石不够稳定或者是有发生地质变化的地区,不宜选用留矿采矿法。 2.4充填采矿法 是在开采过程中一边进行开采一边利用废石、废渣或者全尾砂、胶结料等填充物,对采空区进行回填的采矿方法。充填采矿法的特点充填是在采矿过程中进行的,即采矿过程中伴随着充填,作业人员是在充填体上或充填体周边进行作业,这样可以对矿体的支撑做到人工控制,既能完成科学开采又能实现力学控制,确保开采安全。 3提高金属矿地下开采效率的措施 3.1落实开采安全策略,减少安全事故的发生 一旦产生安全事故,会直接致使开采工作的终止,对于有些地段会造成严重损坏。若要再次进行开采,则要求投入大量时间进行修复。所以说,在金属矿地下开采过程中,要想实现开采的高效率,务必在开采之前做好安全防护措施。首先要对矿山井筒处进行定期的检查,针对处于岩石移动范围内的井筒,务必要采用有效的措施来处理。对于地下开采矿山的矿柱,应每隔一段时间进行排查,对于安全达

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