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金属矿山采矿方法精品(七篇)

时间:2023-09-19 18:55:03

金属矿山采矿方法

篇(1)

关键词:金属矿山;大水矿床;地下采矿;点柱充填式采矿法

前言

大水矿床是我国金属矿山当中较为常见的一种类型,其虽在我国分布广泛,但由于开采难度较大,以至于该类型矿山资源并非开采首选。随着社会需求的不断增大,越来越多的金属矿山被开采枯竭,从我国目前的大水矿床开采效果来看,点柱充填式采矿法是较有成效的开采方法之一,做好对此方法的分析对于我国金属矿山大水矿床的地下采矿方法进步具有重要意义。

1 大水矿床的充水类型

大水矿床是指矿坑涌水量每日达到数万立方米以上的矿床,这类矿床在我国分布较为广泛,其虽具有一定的开采难度,但从效益方面还是具有重大开采意义的。我国大水矿床的充水条件较为复杂,这与我国水文地质条件有着直接的关系,多种水源共同补给矿坑,其类型不仅包括岩溶水、孔隙水、裂隙水等,还有地表水和大气降水等。其中孔隙水为矿床的主要充水类型,根据不同充水类型可以将大水矿床分为岩溶含水层充水和孔隙含水层充水两种矿床冲水类型。

1.1 岩溶含水层充水

此类充水岩层根据不同的层次有着不同的特点,其中充水层具有含水性不均的特点,这与其无统一含水层和地下水位有直接关系,此类充水层的充水流量与大气降水强度有直接关联,易出现大溶洞库存泥沙的情况,威胁生产安全。覆盖及埋藏充水层则都具有统一含水层和地下水位,但覆盖充水层具有严重的地面谈下井下泥沙,其地下水对安全生产有所威胁。同时埋藏充水层则具有丰富的高压岩溶水,此类充水层的井下泥沙对生产安全有所威胁。

1.2 孔隙含水层充水

此类充水岩层具有埋藏浅的特点,矿坑内涌水量受大气降水影响明显,上部松散沉积物较多,多以富有水的沙砾石层为主,同时掺有细粉砂含水层与弱透水的亚粘土、粘土层交互成层,此类岩层具有极强的不稳定性,工程地质条件也较为复杂。

2 大水矿床的开采方法分析

大水矿床的地下采矿方法一直是采矿企业研究的重点内容,在我国当下的矿山开采水平上,大水矿床的地下采矿方法也呈现出了百花齐放的现象,例如留隔水矿柱的房柱法(谷家台铁矿、业庄矿区、泗顶铅锌矿),可超前疏干的崩落法(西石门铁矿、北 河铁矿、程潮铁矿)、空场嗣后充填采矿法(南 河铁矿、草楼铁矿)等等,都取得了一定的效果,并获得了成功,但从开采效率、经济效益、生产安全角度分析,还是点柱式充填采矿法最为有效,因此该方法成为了我国目前使用最为广泛的大水矿床的地下采矿方法。

3 点柱充填法的应用优势

(1)点柱充填法能够在一定数量的矿柱支持下实现对矿体上盘的支撑,避免海水深入坑内,对矿山的海地部分产生破坏与不利影响;(2)使用点柱充填法可以实现全尾砂充填,这样有利于提升回采矿石的回收率;(3)点柱充填法的机械化程度较高,因此其劳动生产率也交稿,而且无轨生产设备的灵活应用,还可以保障设备安全,如果出现海水浸入井下的情况,可以实现对设备的随时撤离;(4)点柱充填法可以实现对采场内的分选,实现对开采品位的灵活控制。

4 以点柱充填法的大水矿床开采

4.1 工程实例

某矿区位置在海湾部分,其矿体由陆地向太平洋倾斜延伸,由于矿体断层较多,故将其分为三个主要开采矿段,矿段代号分别为A、B、C。在三个开采矿段当中,C矿段为充水矿床,其矿体与海底的最近距离仅为40m,垂直延伸高度可达300m,矿体走向全长为300~400m,厚度为5~50m,倾角度数为30°~45°。在该矿段中,有矿体赋存于矽卡岩中,围岩为大理岩和角页岩,框体直接顶板处有宽度较大的主断层,矿体和围岩的节理发育较好,属于中等稳固情况。在矿体当中地下涌水量不打,与海水无直接联系。

4.2 采场构成要素

海床底部留60m的护顶柱;采场尺寸及分割后的矿体自然尺寸长度在50~100m之间,宽度在5~50m之间。方形点柱断面为6m×6m,不留间柱,回采10年后,可将点桩面改为5m×5m。点柱之间的净宽度应控制在8~9m质检,点柱中心距为14m。阶段顶底柱高在为15~20m之间,段高75m。回采分层高度为4m,分段充填时,高度为12.5m。

4.3 采场的系统设置

根据对大水矿床的实际情况分析与了解,可以不对其进行运输阶段和溜矿井的设置,与此同时也不设置回采分段平巷,取而代之的是露天矿用的改装铲运机和卡车。其中铲运机的规格为6.5m3,卡车的规格为35~40吨。在生产过程中,卡车可直接经由斜坡道进入到采场当中进行装车,撞车后将矿产运往地表卸矿站进行卸矿。其中矿床中的阶段高为75m,且每一阶段仅作回采开始时的切割分层用,在运输水平上不使用阶段高。

4.4 回采工作

根据矿床的实际情况分析,其回采工作可以从斜坡道的采场联络道开始,其中第一层的回采切割层高为4.5~5m,充填高度为3m,预留空顶高度为1.5~2m,这样设置的目的是为了保证下一层分层回采时,能够有效的出矿和通风。第二层的回采切割高度为4m,充填高度为3m,预留空顶高度为1~1.5m。在此种回采模式设计下,所有采场在无干扰情况下可以实现同时凿岩和出矿,实现6个采场的同时工作,日出矿量可达1500吨,实现回采工作的全面拉开。根据矿区实际情况的分析,生产过程中的凿岩设备应选择双臂台车,对于部分矿体较薄的小采场,可以选择使用手持式凿岩机,保证凿矿的精准性,避免对山体造成伤害。

4.5 经济技术指标

在上述生产模式下,矿产掌子面工人的工班平均劳动生产率可达48吨左右,采场的平均生产能力根据采场的实际大小有所差异,其中日生产量最高的可达600吨,日生产量最低的也有300吨左右。通过对点柱矿石的损失率计算,其理论损失率约为18.5%。

5 结束语

综上所述,点柱充填式采矿法作为当下较为成熟的矿山开采方法,其对于金属矿山大水矿床的开采具有非常重要的意义,国内多个以此为主要技术的大水矿床金属矿山开采,也客观证明了其在大水矿床的开采方面的先进性与效果。随着金属矿产资源量的日趋减少,今后的金属矿山开采难度必然还会增大,因此我们必须要在以点柱充填式采矿法有效完成当下的大水矿床开采工作基础上,加大对点柱充填式采矿法的技术深入研究,实现对该技术的进一步完善,让其能够更好地适用于难度更大的技术矿山大水矿床的地下开采工作,为保证我国资源的有效开采提供坚实、有利的支持。

参考文献

[1]马俊.金山店铁矿塌陷区回填体移动规律与回填措施研究[D].武汉科技大学,2012.

[2]陆玉根.大佛岩缓倾斜薄矿脉原生铝土矿地下开采综合技术研究[D].中南大学,2012.

[3]林吉飞.基于三维可视化技术的淌塘铜矿开采方法优化研究[D].昆明理工大学,2012.

[4]孙豁然,毛凤海,安龙,等.论金属矿床地下开采采矿方法称谓[J].金属矿山,2010,2:13-17.

篇(2)

关键词:矿山 ;现状;对策

中图分类号:X926 文献标识码: A

引言

我国矿产资源丰富,是采矿大国,目前正在开采的矿产达 180 多种,采矿业已成为我国经济发展的重要支柱之一。我国大小矿企众多,每年因矿山安全事故死亡的人数也很多。因此加强矿山安全生产管理、改善矿山安全生产条件,为矿工营造一个安全的生产环境,是现代采矿业共同面临的重要问题。

一、金属非金属矿山开采现状

我国金属非金属矿山企业技术水平参差不齐,发展不平衡,主要是表现在:小矿山生产设计不正规,开采方式落后,装备水平极低,从业人员素质低,随意布点放线非法生产越层越界破坏资源等。另一方面矿山安全生产相关科研机构对造成重大事故隐患的一些技术关键长期以来没有得到有效解决,对灾害的隐情灾害的诱发机制和预测预报,以及相应的灾害防治措施等没有进行系统的调查研究,从而导致我国矿山安全生产缺乏强有力的技术支持。

1安全生产设备和技术研究投入不足

近年来金属非金属矿山发生的伤亡事故中,50% 左右是由设备设施工具附件有缺陷,安全设施缺少,或有缺陷生产场所环境不良个人防护用品缺少等原因造成的,而这些问题都可以归结为安全生产设备投入不足针对急需要解决的问题,一些大中型国有矿山企业虽然开展了一些科研项目的研究,但投入的经费有限 ,而大多数矿山 ,特别是一些民营矿山,基本上在矿山安全科技方面没有投入。

2矿山专业技术人员缺少,企业管理水平不高

现阶段,我国采矿事业蓬勃发展,但采矿技术专业人才奇缺,有经验的采矿技术人员更少,从事技术管理层面的多为外行,这直接导致在技术层面上存在重大的管理缺陷,一旦出现紧急情况,则无以应对。另外很多企业安全管理处于较低水平,75%左右伤亡事故发生在小矿山企业,这些企业存在的主要问题有业主素质普遍较低,对国家法律法规和矿山安全生产知识普遍了解不多,对矿山生产安全知识的贫乏;内部各方面管理工作薄弱,管理制度不健全,缺乏管理机构和人员。

3法规体系不健全

《矿山安全法》虽然已经颁布10多年,对矿山安全生产工作起到了非常重要的指导作用,但一直未能形成完整的法规体系,主要是因为缺乏系统性,随着改革的深入和经济的发展,《矿山安全法》等一些法规标准等已不能完全适应矿山安全形势的需要,特别是一些矿山安全技术标准和规程,亟需修订完善。尤其对个体或集体中小型矿山数量众多的格局,使安全生产的监管对象多元化,监管的难度极大。另外加上个别地方政府的不良观念,对一些没有安全生产许可证或达不到安全要求的金属非金属矿山不停产整顿,也不能按照《安全生产法》、 《安全生产许可证条例 》、《安全生产违法行为行政处罚办法》等的规定进行关闭。

二 加强我国金属矿山安全生产的对策

1加大科技资金投入,攻关安全生产技术难题

目前,我国矿山安全生产技术的发展水平参差不齐,严重制约了矿山企业的可持续发展.矿山企业应在生产过程中借鉴国内外优秀企业的生产经验,加大先进科学技术研究领域的投入,改善企业安全生产条件确保安全生产来提高企业市场竞争力.目前,我国金属非金属矿山安全生产迫切需要解决的关键性技术难题主要有:矿山深部开采环境治理工程地质灾害监测与预报、岩溶地面塌陷和井下突透水、金属非金属矿山安全生产检测检验技术和测试仪器开发、防治采空区塌陷、排土场失稳的控制、露天矿高陡边坡变形失稳监测与控制、金属非金属矿山重大危险源辨识技术与监控系统等。攻克金属非金属矿山安全生产的关键性技术难题,需要国家积极地从政策资金等方面予以扶持和引导,充分调动企业、科研院所及社会各方面的力量来攻关。

2加大安全投入,确保安全生产

安全投入是安全生产的最基本保障,应根据矿山实际情况,以达到保证安全生产的需要为准则,有计划地搞好安全设备更新等资金的投入,使矿山安全生产系统各环节具备安全生产条件。企业是安全投入的主体,要按规定从成本中列支各项安全生产专项资金,加强财务审计,确保专款专用。另外,国家和地方财政部门要支持金属非金属矿山的安全设备投入和技术的改造,同时发展各种社会保障机制,使安全投入的保障有多种方式和渠道来保证。

3完善安全生产法规,强化监管队伍

针对我国金属非金属矿山现状及存在的问题,确立金属非金属矿山安全法规体系以《安全生产法 》为母法,充分借鉴工业化国家的发展经验,针对金属非金属矿山实际,确定金属非金属矿山的法规体系框架,制订金属非金属矿山安全立法规划。集中力量抓紧制定配套法规规章,认真做好金属非金属矿山安全生产技术规范和标准的制定、宣贯和实施工作,开展安全生产标准化活动。

矿山生产一线的作业人员是矿山安全生产管理制度的直接受益者,也是矿山生产事故的直接受害者。他们理应是安全生产监察管理制度的积极推动者,但由于自身认识水平的局限以及就业需求的弱势地位,往往忽略安全制度的设立和执行,制度设计上应当有矿工对安全生产监察制度参与制定的权利;对其他人员违反安全生产制度的检举的权利;对发生矿难予以上报、检举、控告的权利;还应当包括对参与检举控告有功人员的奖励以及其他激励制度。

4加强安全培训和教育

安全教育的对象是人,是安全教育的主体,所以加强对职工的安全教育,提高职工的安全意识是防止安全生产事故的重要手段。企业应当重视并加强职工岗前培训、岗位培训等常规性教育机制,实行安全准入制度,未经培训的人员坚决不得上岗,从而使职工能够加强安全意识,提高操作技能,熟悉避灾救护知识,掌握事故预防措施和处理方法。

结束语

安全生产责任重于山,只有保证安全生产,才能保证矿山企业的可持续发展。采矿业是我国经济发展的一大支柱,在维持经济持续发展和社会稳定方面具有十分重要的意义。做好矿山的安全生产,就是为我国经济保驾护航。

参考文献

篇(3)

关键词:国内;金属矿山开采;发展方向

随着我国经济的快速发展,矿产资源的需求量也随之增加。然而在采矿的过程中,不仅产生了很多废物,还破坏了自然环境。因此,我国提出要建设矿山,积极寻求安全、低成本、高效的采矿技术,实现经济的可持续发展。

一、国内地下金属矿山采矿技术的现状

(一)国内金属矿产资源严重缺乏

不仅富矿少,贫矿多,而且大型和特大型矿比较少。很多矿山为了获得更多的经济利益,往往采富弃贫,使矿产资源出现严重的浪费现象。

(二)国内的采矿技术发展不平衡

我国幅员辽阔,但是全国各地的经济发展水平具有很大的差别,矿业的发展水平也具有很大的差异。在某些发达的地区,其采矿技术已经达到了国际化的先进水平,然而在经济发展比较落后的地区,其采矿技术也非常落后,采矿设备也不齐全,而且采矿的贫化率比较高,从而导致矿山开采的效率变低。

(三)国内的资源回收率和综合利用率较低

近年来,国际上很多国家都越来越重视对金属矿山资源的回收利用。发达国家对金属的综合利用以及回收利用的技术已经达到很高的水平,而我国对金属的综合利用以及回收利用的技术还比较落后,目前,我国的矿产资源综合利用率还不到20%,矿产资源的回收率仅为30%。

(四)地下开采造成严重的环境问题

地下开采导致地面塌陷,破坏地形与地貌的景观,破坏地下水资源。随着矿产的开发以及矿山地质环境的日趋恶化,环境容量之间有限的压力也在增加。目前,国内矿山环境问题比较严重,还不能很好的适应我国经济社会发展的新要求。

二、国内地下金属矿山采矿技术发展方向

我国金属矿山采矿技术研究已经取得了一定的成绩,但是总体的采矿技术发展水平还比较低。为了提高采矿的技术水平,降低采矿的成本,实现经济效益,今后采矿技术的发展方向被定为:精细开采技术、大规模采矿技术、无废开采技术、无人化开采技术等。

(一)精细开采技术

随着我国科学技术的不断发展,社会分工也变得越来越精细,金属矿产开采的专业化程度也越来越高,采掘业开始进入精细生产时代。实现边坡开挖量、矿岩运输功、维护工作量、露天采矿环境破坏等方面的最小化,以达到露天矿精细开采的目的。同时不断的改善精细开采的工艺,配合精细额生产管理,获得更好的矿山开采经济效益,社会效益以及环境效益。

(二)大规模采矿技术

大规模采矿技术的核心是大直径深孔崩矿技术。大规模开采的方法主要有分段空场法、VCR法、嗣后填充法、分段崩落法、阶段空场法、阶段崩落法等。我国崩落采矿技术的发展主要表现在无轨出矿的高阶段自然崩落法、高分段大间距的无底柱分段崩落法。随着阶段高度以及分段高度的不断加大,采矿的强度得到提高,采矿的成本也一定程度上降低,让矿山开采企业获得了较好的经济效益。为了更好的实现自动化和机械化开采,今后要广泛的应用大规模采矿技术。

(三)无废开采技术

无废开采指的是最大程度的减少废料的排放和产出,有效提高资源综合利用率,降低矿产资源开发的负面影响的工艺技术。我国在无废开采方面已经取得了一些进展,无废开采技术将在今后的矿产开采中应用得更加广泛。

(四)难采矿床采矿技术

随着地表资源不断的消耗,采矿逐渐向深部发展,不断的增加低温低压,特别是高应力矿区增高采场突发失稳等风险,加大了其潜在危害。对采矿进行深部充填,可以解决采场的不均衡应力。充填法对深部矿床,构筑物下矿床,水下、建筑物下矿床以及自然倾向矿床的开采具有重要的作用。目前,我国主要是采用充填系统自动化技术、高分层落矿以及无轨设备等技术,降低充填采矿法的采矿成本,大幅度的提高采场生产能力和劳动生产率。

(五)低品位矿床采矿技术

我国的矿产资源富矿少,贫矿多。用传统的方法开采低品位的矿床,不仅经济效益低,而且采矿成本高。溶浸采矿技术是结合选、采、冶等技术,直接从地下采集金属的开采工艺。对于传统常规开采方法不能回收的难选矿石、难采矿体、低品位矿石以及废石中有用的成分,采用溶浸采矿能够很好的进行回收,从而使地下矿产资源的可利用范围变宽,增加矿石储量,满足了我国矿石产品日趋增长的需求。

(六)无人化开采技术

目前,我国的大部分金属矿山开采还处于辅助操作控制和半自动化状态。我国采矿设备不断向智能化、遥控技术化、大型化和自动化技术发展,为无人化开采技术研究奠定了良好的技术保障。今后,无人化开采技术将持续发展下去。

三、结束语

综上所述,我国地下金属矿山采矿技术还存在一些问题,如国内金属矿产资源严重缺乏,国内的采矿技术发展不平衡,国内的资源回收率和综合利用率较低,地下开采导致地面塌陷,破坏地形与地貌的景观,破坏地下水资源等。笔者通过深入研究,总结出了国内地下金属矿山采矿技术发展方向,如精细开采技术、大规模采矿技术、无废开采技术、难采矿床采矿技术、低品位矿床采矿技术以及无人化开采技术。

参考文献

[1]郭金峰.国内地下金属矿山采矿技术进展和发展方向[A].中国金属学会.2005中国钢铁年会论文集(第2卷)[C].中国金属学会:,2010:12(05):72-73.

篇(4)

[关键词]有色金属 可持续发展 地球物理勘探

[中图分类号] P631 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-2-119-1

0引言

在我国有色金属是重要的资源,是我国经济建设不可缺少的能源。

根据我国有色金属协会统计,我国有色金属中国有十种有色金属的产量已经连续四年居于第一位。

但是由于我国的人口众多,而且矿产天然的赋存条件比较差,具有较高知识和技能水平的人力资源较为短缺,生产的工艺方面也是比较落后的,探矿力度不足等,总总原因就使得我国的有色金属的总量比较丰富,但是其综合理由率比较低,而且造成了很大的资源浪费。

因此,要加大地质上的勘探工作,提高劳动生产率,资源利用率及采掘工艺水平和管理水平, 以促进矿山的可持续发展。

现在,在矿山勘探过程中最常用,最有效的手段就是物理勘探。物理勘探方法的应用,能够促进有色金属矿山的可持续发展。

常用的物理勘探方法有:电法(电阻率、激电、充电、自电等)、电磁法(脉冲瞬变电磁法(TEM))。

1有色金属矿山可持续发展所面临的问题分析

随着经济的不断发展,人类在生活的过程中就需要越来越多的资源。矿山可持续发展的研究已经成为人们所必须解决的问题。在不断地研究过程中人们逐渐发现,有色金属矿山在实行可持续发展的过程中,面临着许多的问题。

采矿业发展导致矿山环境严重恶化,矿产资源的开发是促进地区和全国经济开发的重要的保证,但是伴随着采矿业的日益发展,一些地质灾害和由于矿山建设所带来的环境问题逐渐显现出来。

很多地区由于矿产的开采,引起不同程度的地面塌陷,裂缝,崩塌,滑坡,和泥石流等很多地质灾害。不仅给矿井的生产带来很大的影响,而且会危及到周围居民的正常生活甚至是生命。

除了这一方面,还会破坏土地,水资源,生物资源,恶化生态坏境。矿井建设和生产过程中不仅会占用很大的土地面积,而且消耗大量的水资源,破坏周围地区的水循环的稳定性,甚至会导致周围地区的水资源枯竭。

同时由于身缠产生的一些垃圾的排放也会污染环境。这些就成为不少矿业城市或地区发展的严重障碍。

影响有色金属矿山可持续发展的问题,还有就是采矿过程中安全事故增多以及矿山需求和人才需求之间的矛盾。

在矿山开采的过程中由于技术条件的限制以及一些其他的因素,使得在开采过程中安全事故增多,近期出现的就有如陕西铜川矿务局陈家山发生的特大瓦斯爆炸事故,166名矿工遇难;辽宁阜新孙家湾煤矿特大矿难,214名矿工遇难;河南郑煤集团公司大平煤矿发生特别重大瓦斯爆炸事故,造成148人死亡。

这些事故的发生不仅给矿业集团带来巨大的经济损失,而且会在国际社会上产生很大的负面影响。

矿山企业通常地处经济欠发达地区, 与山沟有天然的地缘关系,地理位置条件差,交通不方便,一个矿体就相当于一个社会团体,在这里面人员的流动比较慢,人才的交流并不便利,而且由于产品结构单一,企业一旦出现不景气,很容易造成人才外流,而且报废矿山上的人员再就业比较困难。

同时具有较高知识水平和技术水平的人才不能够满足现今矿井建设的需要。高水管采矿人员的正在形成。这些问题就严重的影响了有色金属矿山的可持续发展。

2有色金属矿山中物理勘探的方法及应用

在有色金属进行物理勘探具有重大的意义。对于色金属矿体进行勘探,从技术上讲矿山成矿规律的研究是找矿勘探的关键和矿产预测的重要科学基础,它要求在广度和深度方面、方法和手段方面、技术装备和各边缘学科的渗透方面都要迅速发展。

有色金属矿山中采用的物探技术方法是采用综合应用地球物理测试技术和手段。在有色金属矿山勘探中使用的物理勘探技术,能够偶与社会,经济和环境相结合,在能够给矿业集团带来巨大的经济利益的同时能够减少环境污染,带来巨大的社会利益。而且由于对技术方法的不断地改进,使得在勘探过程中,投资减少,周期变短,操作更加方便灵活性增强,为寻求最大的综合效益提供了可能。此外, 矿山综合物探技术涵盖了矿井上、下综合探测和评价实用技术体系,从而可以为矿井建设提供更加可靠地资料。

常用的物理勘探的方法有电法(电阻率、激电、充电、自电等)、电磁法(脉冲瞬变电磁法(TEM))。

在不同的条件下,需要选用不同的物理勘探方法。主要的依据是地质条件的不同,地球物理特性的不同以及自然地理条件的不同。

对于地质条件主要考虑矿体的产出部位以及矿石的类型,形态等,依据此决定物探的方式以及侧网大小及方向等。

岩矿的物性参数,如磁铁矿的粒度,品味等对磁化率的影响,是其地球物理特性,以此判断物理勘探的方法。

对于自然地理条件,则总要考虑其地形,覆盖物的性质和厚度等特征。从三个方面综合考虑,选择不同的物理勘探方法。

3总语

有色金属矿山的可持续发展是势在必行的趋势,可持续发展理念的提出是造福于子孙后代的一个理念。而有色金属矿山的可持续发展离不开物理勘探的手段。现今社会中,人们也在不断的研究新的物理勘探手段,在方法上不断地创新,不断地突破,以求获得更大的经济利益和社会利益。

参考文献

[1]耿文辉,敬荣中.韦龙明有色金属矿山可持续发展找矿预测方法与应用[J].矿产与地质.2004(04).

篇(5)

关键词:有色矿山 采矿技术发展方向

中图分类号:C35文献标识码: A

一、我国有色矿山采矿现状

随着我国国民经济持续、高速增长,有色金属工业得到快速发展。1995年10种主要有色金属产量仅为496 6万t 2005年达到1638 8万t增长了23倍。从2002年起,我国有色金属产量连续4年位居世界有色金属第一产量大国。

为有色金属工业提供原料的采矿工业也取得长足发展。10种有色金属的采矿能力从1995年的11838万t提高到2004年的17256万t增长45.8%;出矿量从1995年的8459万t提高到14357万t增长69.7%(见表1),但矿山的发展落后于有色金属工业的整体发展水平。“九五”初期,原中国有色金属工业总公司直属的159座有色矿山,因资源枯竭,已相继关闭、破产一半以上。同期扩建、新建矿山较少,因而矿石产量增长速度相对较慢。

表11995 -2005年中国有色金属产量及矿山生产能力

据统计,2002年我国有色矿山总数近4000家,但绝大部份为中小型矿山。设计年产矿石能力100万t以上的大型矿山仅约21座。大型矿山之所以少,与建矿模式有关,但更主要的是与我国大型矿床少、中小型矿床多的客观状况密切相关。全球已探明储量超500万t的60个大型铜矿床中,我国仅有玉龙铜矿和德兴铜矿,且排位居后。世界铅锌矿床储量超500万t的有39个,我国仅占3座。

我国小宗有色金属矿产(稀土、钨、锡、锑、铝等)相对丰富,品质较好,而大宗有色金属(铜、铝、铅、锌等)矿产短缺,品质较差。单一矿产少,共伴生矿产多。适宜露天开采的矿床少,需要地下开采的矿床多。有色金属矿产资源的这种票赋特点客观上制约了我国有色矿山的建设和矿产资源的供应。目前,我国铜、铝、铅、锌、钻等关系国家经济安全的主要有色金属矿产资源严重短缺,供需矛盾日益突出。铜、铝等重要矿产资源储量占有量分别仅相当于世界人均水平的42% 7.3%。 2003年铜产量的近70%、铝产量的40%、锌产量的20% ,铅产量的53%依靠进口原料。目前,我国已成为世界上最大的有色金属矿产品进口国之一。

二、有色矿山采矿技术

1、胶结充填采矿技术

充填采矿工艺,尤其是胶结充填采矿工艺,对于提高矿产资源的回采率和保护地表不受破坏具有于分显著的效果。但如何使充填采矿工艺与矿床开采条件有效匹配,实现高效率、高产能,并且降低采矿成本,一直是个难题,因而制约了充填采矿工艺的推广应用。随着高分层充填采矿、分段充填采矿和阶段深孔采矿后充填等工艺和技术取得重大进展,有力促进了充填采矿法的推广应用。

(1)盘区高分层充填采矿技术。分层充填采矿工艺应用范围较广,但分层高度一般在2 ~3 m左右,使得分层采矿法的生产能力和生产效率较低。成功应用于凡口矿的高分层充填采矿工艺的分层高达到4. 5 ~ 5 m,为应用大型无轨采矿设备创造了条件,标准盘区(3个采场)的生产能力达到840 t /d显著提高了生产能力和生产效率。

盘区机械化高分层充填采矿法沿矿体走向布置采矿盘区(见图1),盘区内划分为矿房、矿柱采场。一步骤回采矿房,采后尾砂胶结充填;二步骤回采矿柱,采后尾砂充填。通过无轨机械化上向凿岩采矿工艺、分层采场一次微差爆破与界面控制爆破技术,凿岩、装药、运料、撬毛、顶板管理、出矿和二次破碎全盘大型无轨机械化配套作业,实现分层充填采矿法集中强化采矿。

图1盘区机械化高分层充填采矿法

(2)分段充填采矿技术。充填采矿法通常采用分层回采方式,但下向分层法的充填成本高,而上向分层法要求矿体稳固性较好。分段充填法将暴露面积较大的分层采场转变为椭圆状多边形断面结构,大幅度缩小了采场暴露面积,因而可以在矿体不太稳固的条件下实行高效率充填采矿。该工艺可以实现无矿柱连续开采,可以在难采矿体条件下实现安全、高效、低耗采矿。

分段充填采矿法结合铜矿开发,将采矿中段划分成分段,在各分段布置采场单元进行采、出、充作业(见图2)。分段采场垂直矿体走向布置,可在中段内呈梯状多分段布置采场。回采与充填作业在分段采场内按采矿步距交替进行。在巷道内进行凿岩、出矿和充填作业;上向中深孔挤压充填体爆破,形成采空区后立即进行胶结充填。台车凿岩、铲运机出矿和运料充填,推卸式铲运机充填接顶,实现采、出、充作业全盘无轨机械化。

图2分段胶结充填采矿法方案

(3)高阶段大直径深孔嗣后充填采矿技术。大直径深孔采矿由高效率的落矿技术与阶段嗣后充填工艺相结合,既发挥了充填采矿法的优点,又能实现高效率、大规模地下采矿。

2、金属矿床无废开采

采矿工业在为国民经济建设提供原材料的同时也会扰动环境、破坏生态和浪费资源。资源开发利用引起的环境破坏和资源浪费已成为全球性的严峻问题。由于末端治理方案存在不彻底、不及时和成本高的弊端,因而无废开采方式及其工艺技术已成为国内外采矿的主要发展方向。近年来,在国内采矿行业提出了工业生态型开采理念和无废开采模式,南京铅锌银矿将成为我国有色矿山第一个无废开采的矿山,铜绿山矿的深部地下开采也将实现无废开采。冬瓜山铜矿和会泽铅锌矿的深部开采正按无废开采模式进行设计和建设。

矿床无废开采模式遵从工业生态学的观点,以采矿活动为中心,将矿山人文环境、生态环境、资源环境和经济环境相互联系起来,构成一个有机的工业系统;在采矿过程中,以最小的排放量获取最大资源量和企业经济效益;在采矿活动结束后,通过最小的末端治理使矿山工程与生态环境融为一个整体。

矿床开采给矿产资源和生态环境带来的负面效应主要有4大危害源:资源损失、地表塌陷、排放废石、排放尾砂(赤泥)。无废开采模式将结合矿床开采工艺控制和消除危害源(见图3)。因此,开采模式包括3项基本要素:资源效率高;废料流出量小;地表不受破坏。于是,在矿床开采过程中将实现矿产资源充分利用与有效保护、矿区地表不塌陷、矿山固体废料少排放或零排放的目标;在矿山生产过程中可以保持矿区完整的生态体系和人文环境,矿床开采结束后只需少量甚至不需要进行末端治理。

图3矿床开采危害源控制流程

在开采过程中,提高表内储量采矿回收率和降低采矿贫化率可以使矿山获得直接经济效益,减少地表构建筑物搬迁或改造将节省支出,这是目前对开采工艺通常的认识和评价准则。工业生态理念涉及到矿区资源总量,包括表内资源的回收利用和远景资源的保护,以及人文环境和生态环境的保护。

3、深井采矿技术

有色金属矿山正在逐步进入深井开采,红透山铜矿、冬瓜山铜矿、凡口铅锌矿和金川镍矿等矿山的开采深度已接近或超过1000 m。深部开采存在着高地应力、高井温等特殊的开采技术条件,使采矿作业遇到了一系列技术难题。高地应力还往往引发采场冒顶坍塌、巷道失稳和岩爆灾害,严重威胁人员、设备安全;井下高温损害工人健康,降低劳动效率,急剧增加通风成本。通过国家科技攻关课题的支持,针对凡口矿深部难采条件开发的开采条件重构理论与技术、矿山安全保障理论与技术,为矿山深部开采提供了技术支撑。

开采条件重构是指通过一定的技术和工程改造原有开采技术条件,创造合适的开采环境,使之有利于采用高效的采矿工艺和实现安全生产。结合凡口矿研究开发的高应力卸荷、钢纤维混凝土支护、排热通风等理论与技术,为深部难采条件下实现高效采矿创造了条件。

(1)高地应力卸荷。结合采矿工艺,在回采过程中通过采场局部弱化技术和合理的回采顺序,调整围岩应力分布状态,使应力集中部位向深部转移。

在开挖结构的近表层形成低应力卸荷圈,在围岩深部形成应力集中的白承载圈。一方面使白承载圈岩体处于三向应力状态,提高矿岩强度,降低岩体破坏的可能性,充分发挥围岩白支承能力;另一方面,由于大部分载荷和应力集中由白承载圈承担,为卸荷圈岩体的稳定提供了保障。白承载圈和卸荷圈相辅相成、互为依存,显著提高开挖结构的稳定性,为高应力条件下采用大规格采场、实现高效率采矿创造安全开采条件。

(2)高应力条件下钢纤维混凝土支护技术。对于深部高地应力条件下有岩爆倾向的岩层,要求支护单元必须具有良好韧性,承载过程中吸收能量的性能良好。通过能量试验与研究发现,钢纤维混凝土表现出很好的韧性和吸收变形能的能力,在最大位移能力、残余强度、吸收变形能等方面具有明显优势(见图4)。

图4混凝土全应力应变曲线

(3)高温矿井排热通风技术。针对深部高温环境开发出基于空气与岩石热交换原理的高温矿井排热通风技术,以及复杂通风网络智能优化技术和通风环境分析软件。该技术在复杂的高温矿井条件下充分发挥上部巷道的调热机能,使空气到达井下作业面时温度最低,从而达到改善井下作业环境的目的。基于空气与岩石热交换原理的深井排热降温技术与制冷降温技术相比较,可降低能耗70%,特别话合我国节能降耗的国情。

三、我国金属矿山采矿技术的发展方向

1、精细开采

随着科学技术的进步,社会分工越来越精细,专业化程度越来越高,采掘业已面临迈入精细生产时代,有些学者提出了露天矿的精细开采露天矿精细开采,是要实现露天采矿环境破坏、矿岩运输功、边坡开挖量与维护工作量等的最小化,通过不断改进精细开采的工艺,配合精细生产管理,以获得最好的矿山开采经济效益、环境效益与社会效益。

2、无人化采矿技术

这是目前正在形成的技术,我国大部分金属矿山仍是半自动化和辅助操作控制,将其作为种中间缓冲技术,随着我国采矿设各的大型化、智能化,遥控化技术及自动化技术的发展,将为无人化采矿提供重要的技术保障。未来,无人化采矿技术是采矿技术的必然发展趋势。

结束语:

我国有色采矿工业要赶超世界先进水平,必须多方面的通力合作。倘若在某个环节上落后了,都会影响到整体水平的提高。在此值得指出的是,采矿方法或开采技术的创新取决于采矿设备的发展。目前,有些矿山企业由于经营不得力而面临倒闭的境地;有些矿山企业由于技术装备上不去而出现生产成本高、经济效益低的问题;有些矿山企业由于资金缺乏而处于难运作状况。这些问题只有通过深入改革才能解决,其中最重要的解决办法就是依靠科技进步。

参考文献:

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关键词: 金属矿山 采矿技术问题 初探

中图分类号:F416.41

随着金属矿床开采深度的不断增加, 开采技术难度加大, 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。传统的开采方式越来越不适应目前矿业高效、安全、环保开发的需求,所以金属矿山企业经营者防需要解放思想、拓展思路、积极采用一些新技术、新设备,创新开采技术,才能保持和发挥金属矿床开采技术优势,促进金属矿山采矿技术的发展和提高企业的核心竞争力。

一、目前金属矿山采矿存在的问题:

虽然我国金属矿山开采技术工艺己取得显著成就,但总体水平仍然较低,与国际先进水平相比存在一定的差距。突出表现在多数矿山装备落后、开采规模小、劳动生产率低、矿山效益差和矿产资源利用率低。

1、随着浅部资源的逐渐减少和消失, 金属矿山多使用地下开采,其比例将越来越大,开采深度的不断增大,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、作业环境恶化、地压、岩爆与岩层控制、通风降温、排水疏干、提升能力、采矿方法及采空区处理等技术难题及生产成本急剧增加等问题, 抑制了生产能力提高和矿产资源的充分回收。

2、深部矿岩体开挖后,原岩应力平衡遭到破坏,应力重新分布,巷道或采场周围的岩石发生变形、破坏,甚至出现岩爆等多种动力灾害。由于开采范围和采掘空间状态随生产推进而不断变化,矿岩重复受到工程扰动,岩层发生变形、移动和破坏,其发生机理难于认识,灾害的发生难以预测,因此,安全条件严重恶化,事故频发。

3、伴随深部开采而来的是原岩温度不断升高,致使开采与掘进工作面的温度逐步升高,热害日益严重。高温环境下作业的工人,体能迅速下降,工作效率低,易出现中暑、热晕,还可能诱发神经中枢系统失调等疾病。加之金属地下开采的过程中, 局部通风不合理有很多长距离的掘进并没有设置局部通风机进行供风,仅仅只是依靠打眼用的空压风来解决供氧以及排除污风的问题,这便造成了掘进效率的低下致使事故频发。

5、金属矿床开采引起地表破坏、岩石、水土流失、河流淤塞,严重破坏矿区生态环境。金属矿地下开采常常破坏地下水系;采矿、选矿过程中,大量废水排入河流,造成河流、湖泊严重污染;在开采、装卸、运输的过程中,产生大量矿尘,危害人体健康;矿山排出的大量废石和尾矿,不仅占地面积大,而且往往使矿区成为不毛之地。

二、我国金属矿山较为成熟的采矿方法

随着露天采场不断延深,开采深度的增加,采场空间作业尺寸逐渐缩小,开拓运输和提升能力困难增加,采矿强度降低,运输距离增长,重车上坡长距离运行,设备效率降低,生产能力下降。同时露天采场边坡越来越高,缓倾斜薄矿脉属难采矿体也相继增多,存在劳动强度大、生产能力低、损失贫化大等缺点。特别是进入深井开采的高地压环境,传统的被动支护方式严重影响了回采作业的正常进行。金属矿山深部开采给安全生产带来一系列技术难题:深井开采的地压加剧,岩爆发生的可能性加大;地温增高,井下工作环境热害严重;给深部作业区新鲜风源供应与污浊风流处理带来困难。这些技术问题如不能很好地解决,不仅使矿山企业存在伤亡事故和职业危害的危险性,而且使正常的生产无法顺利进行,对许多即将进入深部开采矿山企业的安全生产带来诸多隐患。因此只有加大科技投入,着眼于自主创新和自身实力的增强,充分利用后发优势,解决深井开采关键性的开采技术才能保证金属矿山稳步发展,实现金属矿山企业跨越式发展。因此在未来的一定时期内我国金属矿山开采技术工艺主要发展方向是:机械化大规模采矿、深井采矿、溶浸采矿和充填采矿等新工艺和新技术的应用。

1、空场采矿法。它是把矿块划分为矿房和矿柱两部分来开采,是目前大多数矿山企业采用的方法。技术较为成熟。其特点是回采过程中,采空区主要暂留或永久残留的矿柱进行支撑,采空区始终是空着的,一般在矿石与围岩很稳固时采用。根据矿块或矿壁的结构不同与回采作房柱业的特点,空场采矿法可分为全面采矿法、采矿法、阶段矿房采矿法等。

2、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,其特点是随着矿石采出,有计划地用崩落矿体的覆盖岩层和上下盘岩石来充填采空区,及时控制采空区地压和处理采空区,这种采矿方法简化了采场结构,实现了一巷道多种用途,减少了采掘工作量,降低了采矿成本,一般在矿体地表允许陷落的条件下采用。主要围岩不稳固、分层崩落法、分段崩落法、阶包括单层崩落法、段崩落法。

3、留矿采矿法。将采下的大部分矿石暂留矿房内,工人站在矿石堆上作业,主要用于开采围岩和矿石都稳固的急倾斜薄及中厚矿体,其特点是在回采过程中,采空区内暂时存留部分采下来的矿石,借以配合矿柱支承采空区,一粘结和自燃,矿般在矿石较稳固,且不易氧化、体围岩中等稳固的条件下采用。本法结构简单,采准工作量小,易于掌握。

4、充填采矿法。是随着回采工作面的推进,用充填料对采空区进行充填的采矿方法。其特点是在回采时,采空区依靠充填其内的充填料、支柱或充填料与支柱相配合形成的人工支承体支承采空区。主要用于开采矿石价值高、要充填料材方便、地表不允许陷落和求回收率高、特殊复杂地质条件下的矿体。充填法的优点是适应性强,矿石回采率高,贫化率低,作业较安全,能利用工业废料,保护地表等;缺点是工艺复杂,成本高,劳动生产率和矿块生产能力都较低。我国部分矿山企业先后采用干式、分级尾砂胶结、全尾砂胶结、碎石水泥浆胶结等新工艺与新技术。成功应用了高阶段大直径深孔崩矿嗣后充填法工艺,取得良好的技术经济指标,填补了国内采矿领域多项空白,扭转了我国地下金属矿山普遍存在的多中段采场作业的被动局面,为地下矿山大规模安全、高效、低成本开采提供了途径,同时也标志着我国高阶段大直径深孔采矿技术进入了世界先进行列。

三、应对深部开采,实施科技创新,改造传统采矿工艺和发展新型采矿技术的展望。

随着科技不断的进步,一些先进的采矿关键技术方法也得到了实践和应用。矿岩爆堆的块度及其分布、有用矿物品位及其分布等参数的即时分析技术及方法以及基于井下环境的空间距离识别、定位及导航技术,诸如埋线导航、无源光导、有源光导、墙壁跟踪、惯性导航技术及装备,主体设备工况的智能监测技术、故障预防技术、失效安全等技术、采矿设备遥控及智能化技术和高速数字通信网络技术不断得到探索和实践,也在不断的推广应用

总之,随着科学技术的进步和采矿技术条件的进一步推进,在今后一定时期内采矿技术的主要发展方向为无废开采、机械化大规模开采、连续采矿以及深井采矿、溶浸采矿和充填采矿等工艺和技术。还将逐步发展露天地下联合采矿技术、无爆破采矿技术、自动化采矿技术和连续采矿技术。对大型采矿设备进行GPS和网络通讯技术自动化、智能化管理,从而提高劳动生产率、降低成本,延长矿山有服务年限。

参考文献是:参考文献:

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【关键词】金属矿山;非金属矿山;开采回采率;影响因素

随着我国矿产资源存储量的急剧减少,如何更加有效的利用好现有的资源已经变成了新的课题。矿山资源开采使用水平的一个重要衡量指标就是矿山开采回采率。矿产资源的有限性、不可再生性与社会发展和人民生活对于矿产资源的依赖性形成了一个矛盾体,如果人们不科学的进行矿产的开采和使用,那么矿产资源的短缺形式会愈演愈烈。

1、矿山开采回采率影响因素分析

1.1 回采率的影响因素分析

第一,矿山地质条件、结构特点是影响回采率的主要因素。如果矿山的资源以建材、冶金辅料以及直接利用型的非金属矿产为主,那么对矿石的质量要求相对较低;整个矿体的厚度较大并且没有夹层,表面仅有少量的覆盖物;大部分的岩石质地坚硬、稳定性高,例如白云岩和石灰岩等,这类矿山贫化现象少、贫化率也比较低,所以理论上的回采率很高,平均水平能达到97%以上。特别是石灰岩的分布很广,岩体很厚且呈状态,在开采中造成的损失很小,一般都具有很高的采矿回采率。

相反的矿山状况则会造成回采率很低的情况。需要进行选矿和二次加工的资源,由于受到技术指标和装备的影响,造成矿石贫化率程度较高,容易导致采矿回采率较低。总的来说,有良好的地质勘测做保证,矿山资源的利用程度就越高,只要实际变化和设计保持一致,就能够保证采矿回采率。

第二,采矿工艺和方法的选用会直接影响到回采率。同落后的开采方式和工艺相比,成熟的矿山开采会带来更高的回采率。一般来说,根据矿产要求以及开采规模可以将非金属矿产非为四大类,其中各种类的回采率之间也存在着差异。最为普遍的采矿方式是采用自上而下的方式,在水平方向上进行分层,在高台段进行分台阶的推进式采矿法,这种方式在小型矿山中应用较广,采用的采矿工艺也比较简单,以浅孔爆破、手持式凿岩机钻孔、自卸汽车运输等为主要的开采方式,对矿山造成的伤害小,当然回采率会比较高。大中型非金属矿山适合采用方向上自上而下,水平方向上分层的台阶式采矿方式,相适应的采矿工艺是潜孔穿孔、挖掘机采矿、自卸车运输的方式,回采率也是比较高的。

第三,生产规模的大小与回采率成正比。正常情况下,生产规模越大,资源开采回采率也就越高。究其原因,规模大的开采工作会有水平较高的技术设备进行支持,在采矿方法、生产管理、考核体系等方面也比较先进,制度的完善会带来更高的回采率。相反,一些规模小的开采方,往往没有详实的开采计划,为了追求眼前的利益而乱采乱挖,会对矿山造成严重的破坏,降低采矿回采率。

第四,矿产本身的价值也是回采率的影响因素。矿产的价值不是一成不变的,随着时间的改变会出现不同程度的波动,当然价值高的矿产更能够得到开采方的重视,回采率也就会随之升高。价值低的矿产被主动回收的机会很小,自然回采率也会降低。

1.2 不同开采方式下矿山开采回采率影响因素的具体分析

我们知道,按照开采方式的不同可以将矿山开采分为露天开采和地下开采两种,我们分别就两种不同的方式来进行分析。

露天开采条件下,金属矿石的损失主要是由于地质条件以及开采和管理方式的综合作用造成的。其产生原因主要有以下几点,第一是对于矿产地质条件的勘测,一旦地质勘测不充分,没有进行深入的研究,就不能够制定出最好的开采方案,导致露天境界圈的设定不符合实际情况,进而造成一些矿体被排除在外,影响回采率;第二是实行开采的工艺,因为露天圈定境界参数的错误,例如路面宽度不合理、坡角不准确等,会造成边坡上三角矿过多的问题;第三是开采技术的选用,尤其是在地势复杂、含有夹层的地段,如果在横向或者纵向上选用了不合适的采剥方式会直接导致回采率的降低。第四是采矿工组的管理,如果在地测中不能及时的完成样本的采集和分析,就会影响到露天采矿工作的进一步开展,整体管理的不善会直接造成采矿的损失。

在地下开采中,回采率的首要影响因素就是矿床的赋存条件,金属矿体本身的厚度、形态、稳定性以及倾角等因素存在着很大的变化,在选择采矿方法的时候要考虑到这些因素,而方法的选用会最终影响回采率的高低。在厚度方面,较薄的厚度往往回采率更高;在形态方面,越是简单的形态回采率越低;在岩体倾角方面,越是水平的矿产回采率越高;在稳定层度方面来看,顶地板的稳定程度越高回采率也就越高,不稳定的矿床也会造成回采率的降低。其次,采矿方法的选用也至关重要,一定要在实际勘测的基础上进行采矿方法的选择,不同赋存条件的矿体适应的采矿方式也是不同的,只有合理选用采矿方式才能提高回采率。再次,生产规模的大小也会对回采率造成影响,越是大型的矿山,开采的管理工作就越规范,技术设备也更加先进,这也直接造成了回采率的升高。

2、提高矿山开采回采率的措施建议

第一,提高珍惜资源的意识。回采率的提高归根到底是倡导对矿产资源的珍惜,政府可以制定矿产资源补偿费用的征收制度,对矿山企业开采回采率进行考核,努力促进资源回采率的上升,建立起一种让矿山开采企业更加注重资源的珍惜、节约和合理利用的发展新机制。

第二,通过奖励措施刺激企业提高回采率的积极性。我国国土资源以及财政的相关部门已经出台了政策,奖励对于矿山资源实行节约和合理利用的企业,给予资金来扶植矿产资源的回采率、综合利用率的提高。

第三,注重前期矿山的地质勘查工作。对于企业储量加大核查的力度,对于新办的矿山要求其勘测程度一定要在详查以上,对于矿体的赋存规律、空间形态都要进行详细的勘测,并制定出合理的开采方案为矿产资源的有效利用提供保证。

第四,改进开采技术、加强矿山管理。引导矿山企业根据自身的实际情况进行开采技术和工艺的创新,通过更加成熟和科学的方式来进行矿产资源的利用。开采过程的顺利实现离不开良好的生产管理,只有建立健全管理制度,才能够系统的对实际情况进行勘测以及指导,管理部门要做到及时总结经验教训,并应用新的方式和手段来指导矿山开采工作。

3、小结

综上所述,矿山开采回采率受矿山结构条件、开采工艺、生产规模和矿产价值等因素的影响,我们要想提高开采回采率,不仅要加强对矿山的勘测,还要在开采的工艺和技术方面进行创新,并通过科学的矿山开采管理模式来实现矿产资源的最有效利用。

参考文献