8月28日,在2023国际黄金产业发展大会“国家重大项目交流”论坛上,东北大学资源与土木工程学院教授李元辉指出,薄矿脉在我国稀缺、稀贵战略性矿产资源中分布广泛,破解薄矿脉安全高效绿色开采技术难题,是国家战略性矿产资源开发重大技术需求和矿业工程学科前沿问题。
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薄矿脉矿体在我国稀有金属和贵金属矿中约占60%以上,在黄金和有色金属矿山开采中,薄矿体是典型难采矿体,生产效率低,矿石损失贫化率高,薄矿脉开采深度最大。未来20至30年,我国将有大量黄金矿山进入深部开采。
李元辉表示,“十四五”期间,开展薄矿脉井下采选充协同高效绿色开采技术和新模式研究,将对保障国家战略性矿产资源安全供给具有重大意义。
李元辉介绍,缓倾斜薄矿脉黄金矿山开采主要存在多方面难题,一是矿柱岩爆、大面积顶板冒落等地压灾害频发,威胁采矿安全;二是传统房柱法开采生产效率低,资源浪费严重,深部高应力下薄矿脉安全高效开采理论与技术—成为金属矿开采重要“卡脖子”技术难题。
“我们研制了一种可实现‘膨胀支护’的新型膨胀材料,解决原岩矿柱高应力脆性破坏、人工混凝土柱接顶难等技术难题。主动支撑、高强度、可让压的新型膨胀支柱及支护技术,实现支柱承载与顶板变形协同控制,丰富了主动支撑采场支护理论,最终形成了深部缓倾斜薄矿脉无矿柱连续开采新型采矿方法。”李元辉说。
李元辉表示,通过创新方法,我们提出了无矿柱连续开采地压分布理论,研发了新型预应力膨胀支护技术和深部采场地压均衡控制成套技术,最终形成了深部缓倾斜薄矿脉无矿柱连续采矿方法。
对于极薄矿脉,由于薄矿体形态变异性大,极薄矿体小于0.8米,多呈脉群产出,导致薄矿脉采幅小、开采夹制性大,中深孔爆破超挖严重,矿石损失贫化率大,其中极薄矿脉矿石贫化率70%以上。李元辉指出,如何创新采矿方法和开采模式,实现薄矿脉高效绿色低贫损开采,亟待解决。
李元辉表示,传统“采矿-选矿-充填”开采模式工艺流程长、井上下空间割裂、矿石废石提升量大、提升效能低,为此我们提出了短流程、高效能、低产废的薄矿脉井下“采-选-充”协同开采模式。
李元辉介绍,在薄矿脉中深孔落矿无矿柱连续开采技术下,需要解决一系列技术问题,如微型无轨采矿装备与智能化作业技术,井下矿石模块化智能抛废与梯级预选技术,窄幅采场中深孔爆破低贫损控制技术,多尺度尾废协同井下短流程充填技术,薄矿脉集群连续开采地压动态均衡调控技术等。
李元辉表示,目前正在江西大吉山钨矿开展急倾斜薄矿脉集群开采地压控制与高效开采技术应用,从效果来看,生产能力从60吨/日提升到超过130吨/日,损失率从10%降到低于7%,贫化率从70%降到低于49%,供矿品位从0.22%提升到高于0.25%,供矿成本从114元/吨下降到低于97元/吨。