矿山充填技术的研究与展望
Serial No .495July .
2010
现 代 矿 业
MORDE N M I N I N G
总第495期
2010年7月第7期
李 强(1979-),男,河北廊坊人,讲师,221116江苏省徐州市。
矿山充填技术的研究与展望
李 强 彭 岩
(中国矿业大学力学与建筑工程学院)
摘 要:介绍了矿山充填技术的发展历程及应用现状,着重提出了煤矿矸石井下充填技术,融
入了“绿色开采”理念。通过对充填体力学作用机理的探讨,结合采矿作业要求,研究了新的充填工艺和方式。对于保护环境、合理开发资源,实现矿产资源的二次开发利用,促进矿山可持续发展具有一定的现实意义。
关键词:矿山充填;应用现状;可持续发展中图分类号:T D823.7 文献标识码:A 文章编号:167426082(2010)0720008206
Research and Prospect on M i n e F illi n g Techn i que
L i Q iang Peng Yan
(School of Mechanics&Civil Engineering,China University of M ining and Technol ogy )Abstract:The devel opment course and app licati on situati on of m ine filling technique are intr oduced,coal m ine gangue undergr ound filling technique is raised e mphatically which combine with "har moni ous m ining "idea .Ne w filling technol ogy and mode are studied thr ough the discussi on on mechanics functi on mechanis m of backfill and combine with m ining operati on require ments .It has a certain p ractical signifi 2cance on envir on ment p r otecti on 、reas onable res ources exp l oitati on,and realize the second devel opment and utilizati on of m ineral res ources and p r omote the sustainable devel opment of m ine .
Keywords:M ine filling;App licati on situati on;Sustainable devel opment
进入工业社会以来,人类对能源的需求日益增
大。矿山中蕴含着大量能源物质,特别是煤炭,我国未来的发展对其的依赖还很巨大。矿山开采在带来矿产资源的同时,也是诱发地质灾害和污染环境的直接因素。其中最为突出的就是地表沉陷。
矿山充填是治理开采沉陷的有效手段,国内外学者对其进行了大量研究,提出了许多行之有效的方法。自20世纪50年代以来,我国矿山充填技术
的发展大致经历了四个阶段[1,2]
:50年代为废石干式充填的全盛时期;60年代发展应用分级尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土胶结充填;70～80年代广泛应用以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填技术;90年代全面发展了全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填和膏体泵压输送胶结充填等新技术,促进了我国采矿技术
的进步和采矿工业的发展[3]
。进入21世纪,矿山开
采将转向深部矿体、“三下矿体”[4]
以及其它复杂难采矿体。地压控制问题将日益突出,并成为深部高效、安全作业的主要障碍。胶结充填是深部及复杂应力环境下地压控制的有效途径之一,因此,充填采矿法和充填工艺技术越来越受到人们的重视,且在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与进步。一方面通过对充填材料和充填体物理力学性质的认识,研究开发来源广泛、成本低廉、便于制浆和输送、充填体强度高的新型充填材料;另一方面,通过对充填体力学作用机理的探讨,结合采矿作业要求,研究新的充填工艺和方式。在此基础上,结合现代矿山充填技术发展的趋势,逐渐形成了似膏体充填新思想,研究了一种新的充填技术———似膏体充
填新技术[5]
。1 矿山充填技术的应用概况
目前在中国应用的充填工艺[6,7]
主要有分级尾砂充填、全尾砂胶结充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、高水固化胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。
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1.1 分级尾砂充填
分级尾砂充填工艺是我国应用最为广泛的充填工艺,绝大部分充填矿山均建有分级尾砂充填系统,包括分级尾砂胶结充填和非胶结充填。这一充填工艺和技术已相当成熟,其输送浓度为65%～70%。分级尾砂的利用粒径一般为+37μm,利用率一般在50%,而对有些多金属矿山,其产率仅30%左右,如凡口铅锌矿、西林铅锌矿、安庆铜矿[8]等矿山。
1.2 高浓度全尾砂胶结充填
高浓度全尾砂胶结充填工艺的特点是以全尾砂作为充填骨料,通过活化搅拌,在高浓度状态下输送到采场。该工艺全部尾砂作为充填料,因而适用于充填料来源不足、在地表不能建尾砂库、尾砂中含有害物质需要处理或尾砂中含有将来可以利用的有用物质而需要保存在井下的矿山。该法不能用常规方法搅拌,必须用活化搅拌技术,才能制备出高质量的全尾砂胶结充填料[9]。
上世纪90年代初开始,长沙矿山研究院进行了全尾砂活化搅拌机的研究,第二代全尾砂活化搅拌机在济南钢铁公司张马屯铁矿[10]投人使用,该系统的尾砂利用率为100%。因而使张马屯铁矿成为一座无尾砂库、不外排尾砂的金属矿山。该技术现已相继在柿竹园多金属矿和湘西金矿等矿山得到推广应用。为了大面积推广应用全尾砂充填工艺,有必要进一步研究开发全尾砂脱水新技术。由加拿大莫吉尔大学提出的一种脱水流程将会很有发展前途。该流程装备有水力旋流器、沉淀漏斗和浓密机。其最终产品是浓密机的溢流和沉淀漏斗的底流,底流的固体浓度可达78%[9]。
1.3 块石砂浆胶结充填
块石砂浆胶结充填的基本特点是以砂浆包裹块石形成胶结充填体。所谓包裹包含两层意义:①为砂浆包裹单个块石,形成坚固的胶结充填体;②块石位于采场中央而四周被砂浆包裹,形成一种“外强中干”的具有整体支撑能力和自立能力的胶结整体。块石粒径一般小于300mm。砂浆一般为细砂浆或尾砂浆。
由于充填体中的部分砂浆被块石替代,不但提高了充填体的整体强度,而且可显著降低充填成本。该工艺将块石与砂浆分别输送井下,下放到采场混合形成胶结体(故一般适用于大采场充填)。若矿山有露天采场的剥离废石可供利用,则效益更值显著。
该技术于70年代首先在澳大利亚的芒特艾萨矿应用成功后获推广[11],国内则由长沙矿山研究院与柳州华锡公司铜坑锡矿共同研究开发[12],并于1993年在铜坑锡矿成功地应用了这一技术。铜坑矿所用的块石粒径为10～300mm,经自重输送到井下后再通过悬挂式胶带输送机送至采场;-5mm的磨砂浆,通过管道自溜输送到井下。平均水泥耗量约100kg/m3,28d的充填体试块单轴抗压强度可达2～3MPa。
1.4 碎石水泥浆胶结充填
碎石水泥浆胶结充填是以自然级配的碎石料作为充填集料的一种充填新工艺。往往将碎石与水泥浆分别输送到井下,充填料采用无轨设备或矿车运送充入采场,也可借助自重经溜槽直接充入采空区,通过水泥浆浇淋碎石进行自淋混合。
该充填方式继承了粗骨料胶结充填体具有的高力学强度(或低水泥单耗)和无需采场脱水的优点,同时也克服了传统混凝土胶结充填方式对集料配合要求高、需经机械混合和输送难度大等缺点。因而具有较广泛的适用范围,无论是大采场或小采场、大规模充填或小规模充填均可应用。特别是有井下掘进废石和露天矿剥离废石可供利用时,经济效益尤佳。碎石水泥浆胶结充填还具有应用灵活的优势,当充填规模较小时,其充填系统相当简易,基建投资低,因此,小规模充填时,该充填工艺亦具优势。
加拿大的基德克里克矿[13]、奥地利的布莱堡铅锌矿、联邦德国的德莱斯赖重晶石矿等国外矿山,于80年代即已应用碎石水泥浆充填技术。
90年代长沙矿山研究院与丰山铜矿共同研究开发的碎石水泥浆胶结充填技术[14],成功用于分段采场的充填。该系统采用-80mm的自然级配碎石料和掘进废石料作为集料,充填料试块28d的单轴抗压强度为2～4MPa。
1.5 废石胶结充填
废石充填往往采用自然级配的破碎料、掘进废石料作为充填集料。大规模废石胶结充填主要采用自淋混合的工艺制备胶结混合料,不但简化了混合工艺,大幅度降低了制造成本,而且可实现大规模连续充填。
胶结充填料浆体通过管道输送到井下采场。废石散体一般采用多种输送方式,如自溜、带式输送机、矿车等。分流输送工艺对充填料的输送特性没有特殊要求。因而,分流输送为实现最佳用水量配合和简化物料配合的要求,奠定了工艺基础。
国内大规模应用废石胶结充填的矿山有丰山铜
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矿、龙首镍矿、吉林镍矿、金山金矿、望儿山金矿、新桥硫铁矿和铜坑锡矿等,而部分应用废石的矿山则较多,如凡口铅锌矿、金川二矿和白银深部铜矿等,均部分利用井下废石进行胶结充填。其中铜坑锡矿和深部铜矿为废石砂浆胶结充填,其他矿山为废石水泥浆胶结充填。
1.6 膏体泵送胶结充填
膏体泵送胶结充填的特点是将充填物料制备成高浓度的膏体状稠料,借助正压排量泵输送[15]。该充填方式的关键因素是物料的可泵送特性,因此对充填物料的配合有比较严格的要求。目前工业上常用的配料方式是粗物料+细物料+超细物料。试验表明,当充填料中细料含量大于45%,且其中-25μm的超细物料含量达到25%时,混合料具有很高的抗沉淀能力,在管道内存留一段时间仍然可泵送;
层润滑薄膜,可输性好[16]。水泥的添加方式一般有3种选择:地表制备泵送混合料时添加水泥;井下进入采场前加水泥干粉;井下进入采场前加水泥浆。
1994年在金川二矿[17]建成了膏体泵送充填系统,并相继在铜绿山铜矿、山东湖田铝土矿也建设了膏体泵送充填系统。其中前两座矿山用德国泵,后者用中国沈阳泵。
1.7 磨砂胶结充填
磨砂胶结充填已逐步减少,目前成规模应用的矿山主要有金川二矿、龙首矿、武山铜矿和建德铜矿。20世纪80年代在金川二矿区和龙首矿建成了磨砂高浓度自流充填工艺系统。目前金川集团公司二矿区、龙首矿、三矿区分别有5、2、2套高浓度磨砂胶结自流充填工艺系统,年充填量达到150万m3。
1.8 赤泥胶结充填
赤泥胶结充填于20世纪90年代在山东湖田铝土矿应用成功。其主要组份包括赤泥、粉煤灰、石灰和减水剂。选用粉煤灰作为充填掺和料,其作用是吸收赤泥浆中多余的水分,提高充填料浆浓度。又由于粉煤灰颗粒较均匀且呈球状,和赤泥制备成混合浆后,有利于管道输送。
采用主副双管道输送工艺,主管道用于输送赤泥粉煤灰浆,副管道用于输送石灰浆。料浆在井下主副管道的排出口附近经气流混合器进行混合,最终排入采空区时形成不需脱水的膏状物料,凝固后形成较高强度的充填体。
1.9 赤泥全尾砂胶结充填
赤泥全尾砂胶结充填是以赤泥胶结剂与全尾砂混合后进行胶结充填的技术。结合山东莱芜铁矿开展了工业试验,其充填料组份包括赤泥、石灰浆和全尾砂。赤泥浆及石灰浆均采用调节液压砂浆泵活塞换向频率来控制输送量,全尾砂则通过调节中间砂仓底部圆盘给料机螺旋阀开度控制给料量。赤泥浆、石灰浆、全尾砂3种组份连续供给搅拌桶后,制备成58%～60%的料浆,通过已有充填钻孔及井下充填管道,自流输送至采空区进行充填。
1.10 高水固化胶结充填
成规模应用高水固化胶结充填工艺的矿山主要有鸡冠嘴金矿和焦家金矿。其他如铜陵凤凰山铜矿[18]、小铁山铅锌矿和武山铜矿等矿山,则在特殊条件下应用或用于充填接顶。
1.11 似膏体充填新技术
矿山似膏体充填技术集各种充填方式的优点于一体,其主要特点[5,19]如下。
(1)用新研制的全砂土固结剂作胶固剂。该新型胶凝剂一方面能固结全尾砂,胶结体强度高,各方面的性能均达到矿山充填的要求;另一方面还能代替水泥用于其它建筑行业。全砂土固结剂已由中国矿业大学(北京校区)高水材料与矿山工程研究所研制成功,各项技术参数已通过国家水泥质量监督检验中心检验,正逐步推向市场。
(2)实现高浓度、全尾砂管道输送。似膏体浓度接近于膏体,采用全砂土固结剂配以骨料(全尾砂、砂土)制成的高浓度料浆,外观像膏体,故称之为似膏体充填。
(3)料浆流动性能好。在料浆的制备过程中采用了多项新技术,使似膏体料浆流动性能明显优于膏体和高浓度料浆的流动性,接近一般水力充填中等浓度料浆的流动性。能实现自流输送(倍线条件较好)或低压泵送充填。
(4)料浆进入采场后只需少量脱水,充填体质量好,能满足各种强度的需要。井下无排水排泥污染。
似膏体充填技术继承了一般水力充填中料浆流动性能好,易于实现管道输送的优点,同时又具有膏体充填浓度高,井下不脱水或少量脱水,充填质量好,强度高的优势。
2 国内外充填采矿技术水平比较
虽然我国矿山胶结充填工艺研究的技术水平与国外矿山是接近的,但是由于新工艺和新材料尚未得到推广,目前整体上我国与国外先进矿山在充填技术方面差距是较大的,主要表现在以下几个方
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面[20～25]。
(1)国外先进矿山在胶结充填作业中基本上已不再使用传统的管道水力输送法,输送充填料时,或用膏体泵送技术取代传统的水力管道输送法,或通过使用活化剂,既保留了水力管道输送系统优点,又大大减少了充填料中水泥的流失。但我国使用充填采矿法的有色金属矿山基本上仍在使用常规的水力输送工艺,通常料浆输送浓度为70%～72%。充填料含水量高,再加上其他因素的影响,使料浆离析严重,井下水泥流失量大,充填体质量差,局部地方甚至是完全沙化的无水泥带。
(2)国外矿山全尾砂充填技术已经成熟并得到了应用,其中既有使用高新技术和设备的泵送膏体充填法,也有使用活化剂并保留水力输送系统的方法。而国内矿山全尾充填技术正处于试验研究阶段,还未普遍开展
(3)国外矿山充填料中粉煤灰、冶炼炉渣等水泥替代物的应用比较普遍,而国内在这方面的试验力度还不够。金川镍矿虽在充填料中添加了粉煤灰,但并未把水泥用量减下来。
(4)我国对充填体强度设计的研究落后,即取用的充填体强度指标偏于保守,水泥投放量大。
国外矿山在井下充填作业中突破以往的强度观念,大胆将水泥用量降低至最低的水平,采用低标号胶结充填料进行较大暴露面积的采矿作业。澳大利亚Mount Isa矿[26]用含水泥3%、细磨炉渣6%(质量比)的尾砂浆浇灌在废石充填体上,其强度为1.1～2.3MPa,回采间柱时其暴露面积约3000m2。尽管水泥用量少、充填体强度低,仍能正常采矿。
我国充填料配比一般为灰砂比1∶4～8,水泥用量多为170～300kg/m3,或100kg/t。安庆铜矿[27]Ⅰ#矿体的开采采用两步骤高阶段深孔采矿法,矿房充填时的灰砂比为1∶4～6,充填体强度要求达到4MPa。显然,这一点与国外的差距是较突出的。
3 矿山充填材料的多元化
充填采矿法中,充填成本占采矿成本的1/3左右,充填成本中充填材料又占80%以上。因此寻求廉价而又能达到必要的物理力学性能的材料作矿用充填材料,以及采用新工艺技术降低水泥单耗量又不致降低充填体强度,是充填技术的主攻方向。3.1 尾砂
凡口铅锌矿为解决充填材料严重不足和需建造新的尾沙坝来储存大量细粒级尾砂的矛盾,1991年成功研究了高浓度全尾砂充填新工艺及装备。采用该充填技术,充填料浆进入采场后无需脱水,充填体不离析,水泥不流失,不造成井下污染,充填体28d 强度为0.85～1.30MPa,尾砂利用率在95%以上[28]。
3.2 块石
块石胶结充填法以其成本低、充填体强度高而受到欢迎。“八五”期间,华锡集团铜坑锡矿试验成功了充填系统先进、充填能力大的块石胶结充填工艺技术[29]。为提高充填质量和降低充填成本,该矿先后对块石充填料在采场中的运动规律和堆积特点及混合特性、粗骨料的合理粒级组成、运输过程对骨料粒级变化的影响进行了系列试验,并对块石胶结充填的特征及作用机理等进行了深入地研究。
铜坑锡矿块石胶结充填工艺成功用于生产[30]。该系统充填能力为254m3/h,块石充填体90d的强度可达到2.34MPa。该矿全面推广该技术,充填成本降低了40%左右,年效益达660万～940万元。此外,辽宁红透山铜矿、铜陵新桥硫铁矿也开展了块石胶结充填工艺的研究,也取得了预期的效果。
3.3 粉煤灰
20世纪80年代金川镍业公司对用粉煤灰和尾砂作为矿山充填料做了大量的试验研究工作[28]。粉煤灰是具有火山灰性质的潜在活性材料,是一种能够就地取材变废为宝的廉价建材资源。金川公司1983年开展此项试验研究,随后又组织了工业试验,取得了较好的效果。金川公司二矿区充填料中,粉煤灰的添加量为90～100kg/m3,可使充填体强度R28>5MPa。近年来,铜陵新桥硫铁矿[31]也开展了粉煤灰部分代替水泥的试验研究,据该矿测算,采用水泥∶粉煤灰∶江砂=1∶2∶8的原料配比充填,要比原来的水泥∶江砂=1∶6胶结充填成本节约14.46元/m3,下降21.46%。
3.4 高炉矿渣
上世纪90年代,济南钢铁公司张马屯铁矿为降低充填成本,进行了磨细高炉渣替代胶结充填料中部分水泥的试验研究。试验结果表明[29],采用尾砂∶水泥+炉渣=7∶1的配比,高炉矿渣取代水泥充填体,强度不仅不会降低,反而随着炉渣替代水泥量的增加,充填体强度提高。目前,铜都铜业安庆铜矿和南京锌阳矿业公司推广应用了该技术。
3.5 全砂土固结材料
全砂土固结材料是中国矿业大学孙恒虎教授主持最新研究成功的一种砂土固结剂[29]。该材料选用工业废渣再加入适量天然矿物及化学激发剂,经
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磨细、均化等工艺制成的一种粉状物料。该材料对粘土量高的砂土及工业垃圾(如矿山尾砂等)有很强的固结能力。试验表明:在与水泥同等用量的情况下,其强度是水泥的2～3倍;在同样强度要求的情况下,材料用量可减少一半以上。
4 煤矿矸石井下充填技术的研究
4.1 煤矿矸石井下充填技术的研究背景
煤矸石是煤矿开采、洗选加工过程中产生的固体废物。煤矸石堆存占用大量土地,造成土地资源的浪费,全国国有煤矿现有矸石山1500余座,堆积量30亿t以上(占中国工业固体废物排放总量的40%以上);煤矸石中含有一定的可燃物,易发生自燃,排放的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等大量有害气体,严重污染大气环境;有害气体随雨水渗入地下,对土壤、地下水等宝贵资源造成了污染,致使农作物减产。可见,煤矸石堆存不仅污染环境,破坏生态平衡,而且影响矿区居民的身体健康。
开采沉陷破坏土地排水系统,使山区风化表土层错动、滑移,引发滑坡和泥石流,加剧了水土流失,同时对矿井本身安全也造成威胁,引起建筑物、铁路、公路、桥梁、管线、供电和通讯系统、地表防洪、蓄水设施等破坏,严重时导致水旱灾害。
有学者提出矸石不出井直接充填井下,既可以消除矸石山,又可以减少开采深陷。近年来的实践表明,煤矸石作为充填物回填井下取得了明显的经济效益[32]。
4.2 煤矿矸石井下充填技术的研究现状
在倾角较大的下山和矸石附近的存矸间可以采用自溜和人工垒砌来完成,而在倾角较小的下山和平巷要采用设备处理,如扒装机、皮带输送机、刮板输送机[33]等。
(1)扒装机方式。利用扒装机台铲和扒斗,将台铲固定在卸矸点外,回头轮固定在废弃巷道充填面上端(锚喷锚杆巷道挂在锚杆上,也可专门打眼或是棚头上),用扒斗将矸石扒向充填面。
(2)皮带输送机方式。输送机固定在卸矸点外,皮带机尾可采用悬壁梁架,且可调坡度,将矸石送高或送低,即能充填上山也可充填下山,机身可加长,也可缩短,以保证卸矸的适应性。
皮带输送能较好的将矸石送到充填面,并且可调整卸矸点到充填面的距离,也能减少刮板输送机的磨损问题,而扒斗式具有简便易行的特点,但在与卸载设备排列方面对巷道断面要求较大,在巷道充填系数上也有影响。
目前,我国对煤矿井下矸石充填技术的研究还处于研发阶段,并未形成非常系统的理论,而且尝试矸石充填采矿法的矿山只有邢东矿等少数矿山。
5 展 望
长期以来,矿山充填仅是作为地下采矿的一个工序,以满足采场地压管理的要求。随着人类可持续发展战略的需要,21世纪矿山充填的意义远不只局限于满足地下采矿的地压管理,还将逐渐展示出充分利用矿产资源和环境保护等方面的社会意义。因此,在矿山开采评估过程中应充分认识这一深层次上的意义,树立矿山充填开采的新观念[1、34]。
5.1 合理开发矿产资源
从可持续发展的观点出发,矿产资源的合理开发应该是针对人类总体资源,即现有技术水平和经济环境下可以开发利用的当代资源和现有技术水平下还不能开采、利用或者即使能开采利用,但在经济上不合理的远景资源。矿山充填,特别是矿山胶结充填能使当代人在不能确定远景资源的条件下,为将来开发远景资源提供良好的开采环境,甚至可以说为综合开发和利用人类总体资源奠定了技术基础,是合理开发人类总体矿产资源的最佳技术途径。
5.2 矿产资源二次利用
在当代所废弃的废料中,大量的属于远景资源,因短乏足够认识而往往难以激发人们的保护意识。事实上,在地面难以长期安全保存的这些废料,特别是选矿尾砂充填在井下采空区,将是一种最可靠、最经济的储存保护方式,使人类在发展过程中可随时利用这些矿产资源。
5.3 人类环境保护
矿山充填最显著的效果是保护地表不受破坏和储存工业废料。采矿活动使大量农田和植被遭受破坏,如每年因采煤导致地表塌陷面积达3.35万hm2,而大量的采选废料堆置地表又占用3万～5万km2的土地。将矿山采选废料充填到井下,不但可以得到妥善保存以利于二次利用,而且可以达到保护自然环境的目的。另外,矿山充填还是处理除核废料以外的其他工业废料的一条既安全又经济的有效途径。如奥地利的布莱堡矿就将已建成的泵送充填系统,专门应用于充填处理工业废料。
5.4 煤矿绿色充填开采
5.4.1 采空区充填开采技术
采空区充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分。从理论上来说,充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径,但由于目前充填采矿的成本
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相对偏高,限制了该项技术在煤矿的应用[37]。
在市场经济条件下,充填技术的关键是充填材料的选取及如何降低成本。另外就是充填技术本身,它应该包括充填系统与开采系统的协调;充填运输系统的畅通;充填后材料的力学特性等。顺利解决上述问题将从根本上改变将来我国经济发达区域的开采技术。为了降低充填成本,基于岩层控制的关键层理论,提出了部分充填(条带充填)控制开采沉陷的思路[37]:仅充填部分采空区,只要保证未充填采空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距,且充填条带能保持长期稳定,就可有效控制地表沉陷。
5.4.2 煤巷支护技术与减少矸石排放
采矿引起的矸石排放对环境形成影响,而减少矸石排放的主要措施是将巷道设置在煤层内。巷道维护是煤矿的永恒主题。目前推行锚杆支护,要形成“应力场测定2数值计算2支护设计2现场测定”完整技术以及煤巷锚杆支护理论[38]。
矸石不上井涉及到煤巷维护问题,而且随着采深的增加,岩石巷的开掘将不可避免。因此矸石不上井就存在一个矸石井下处理系统,应该说,在经济原则下矸石的井下处理是绿色采矿问题。
参 考 文 献:
[1] 周爱民,何哲祥,鲍爱华.矿山充填技术的发展及其新观念
[C].第四届全国充填采矿会议,1999.
[2] 何哲祥,周爱民.矿山充填技术研究与应用新进展[C].中国有
色金属学会第五届学术年会论文集,2003,8.
[3] 吕 辉,陈广平.矿山胶结充填技术述评与展望[J].矿业快
报,2004,10(10).
[4] 赵兵朝,余学义,尹士献.建筑群下覆岩加固协调开采减损方
法[J].西安科技学院学报,2004,24(1).
[5] 胡 华,孙恒虎.矿山充填工艺技术的发展及似膏体充填新技
术[J].中国矿业,2001,10(6).
[6] 周爱民.中国充填技术概述[C].第八届国际充填采矿会议论
文集,2004.
[7] 王彩根,赵继云.泵送壁后充填技术的研究与应用[J].矿山压
力与顶板管理,1993,3(4).
[8] 李 政,邹贤季,卫 明.坑下矿山高阶段强化开采充填技术
研究[C].第八届国际充填采矿会议论文集,2004.9.
[9] 孙恒虎,刘文永,杨宝贵,刘华生.高水固结充填技术的应用研
究与进展[C].第六届全国采矿学术会议文集.1999,10. [10] 韩克峰,高 林.全尾砂胶结充填技术在张马屯铁矿的应用
与探讨[J].山东冶金,1995,17(6).
[11] 潘文元.胶结充填技术在澳大利亚的应用[J].山东冶金,
1991(2).
[12] 刘福春.块石砂浆胶结充填技术在铜坑锡矿的应用[J].工程
设计与研究,1997,9(97).
[13] 李 键,王庆阶,王爵鹤等.加拿大基德克里克矿的碎石胶结
充填技术[J].有色金属.1992(1).
[14] 章忠宪.丰山铜矿碎石胶结充填技术研究[J].世界采矿快
报,1999,15(7).
[15] 王佩勋,王五松.膏体泵送充填工艺试验研究与应用[C].第
六届全国采矿学术会议文集,1999,10.
[16] 徐国元,古德生,李建雄等.改进高水速凝材料尾胶充填体稳
定性的综合技术[C].第八届国际充填采矿会议论文集, 2004.9.
[17] 李云武.膏体泵送充填技术在金川二矿区的试验研究与应用
[J].有色金属,2004,56(5).
[18] 张亚海.凤凰山铜矿充填技术的应用与实践[J].金属矿山,
2005(7).
[19] 崔建强,孙恒虎,黄玉诚.基于似膏体充填的建筑物下采煤新
模式[J].矿冶工程2003,23(5).
[20] 徐瑞勇.有色金属地下矿山充填技术的发展[J].矿冶,1999,
8(3).
[21] 郭金刚,柏建彪,张长根等.超长综放工作面高冒空巷充填技
术研究[J].煤矿支护,2004(3).
[22] [德]M.Roes.德国煤矿充填技术现状[J].矿业译丛,1992
(1).
[23] 刘同有,蔡嗣经.国内外膏体充填技术的应用与研究现状
[J].中国矿业,1998,7(5).
[24] 周华强,侯朝炯,易宏伟等.国内外高水巷旁充填技术的研究
与应用[J].矿山压力与顶板管理,1991(4).
[25] 刘同有.中国有色矿山充填技术的现状及发展[J].中国矿
业,2002,11(1).
[26] 易圻封.块石胶结充填技术的应用[J].江西有色金属,1992,
6(3).
[27] 刘能国.安庆铜矿高大采场充填工艺技术研究[J].矿业研究
与开发,1997,17(1).
[28] 袁世伦,胡国斌,杨承祥.金属矿山充填技术的回顾与展望
[J].江西有色金属,2004,18(3).
[29] 谢龙水.矿山胶结充填技术的发展[J].湖南有色金属,2003,
19(4).
[30] 高士田.我国矿山胶结充填技术现状及改进方向[J].有色
矿山,1996(4).
[31] 张钦礼,王新民,古德生等.新桥硫铁矿粉煤灰充填技术研究
[C].第八届国际充填采矿会议论文集,2004.9.
[32] 王有俊.矸石直接填充及其效益分析[J].辽宁工程技术大学
学报,2003,22(1).
[33] 付振峰.岩石巷道矸石处理综合技术研究[J].山东煤炭科
技,2002(5).
[34] 姚 香,刘成平.中国岩金充填采矿技术现状与发展方向
[C].第八届国际充填采矿会议论文集,2004.9.
[35] 许家林,赖文奇,钱鸣高.中国煤矿充填开采的发展前景与技
术途径探讨[C].第八届国际充填采矿会议论文集,2004.9. [36] 钱鸣高,许家林,缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大
学报,2003,32(4).
(收稿日期2010203211)
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李 强 彭 岩:矿山充填技术的研究与展望 2010年7月第7期
北京科技大学膏体充填采矿技术中心
1 中心简介 国际矿业形势发展日新月异，矿业科学技术不断创新，但矿山生态环境和矿业安全问题是困扰我国矿业可持续发展的两大顽疾。“国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006--2020年）”明确指出：“重点研究深层和复杂矿体采矿技术及无废开采综合技术，强化废弃物的减量化、资源化利用与安全处置”；2012年，国家安监总局等五部委联合下发了《关于进一步加强尾矿库监督管理工作的指导意见》（安监总管一〔2012〕32号），要求矿山优先推行充填采矿法。 膏体充填采矿技术具有安全、环保、经济、高效等优点，是全球矿业领域的研究热点和发展趋势，是国家建设绿色矿山和无废矿山的重要手段。为了研究全尾膏体充填采矿技术的基础理论，并努力解决膏体充填采矿技术的关键技术，北京科技大学膏体充填采矿技术研究中心 (The Research Center of Paste Backfill and Mining，USTB)于2012年12月经北京科技大学批准，正式挂牌。 膏体充填技术研究中心充分利用北京科技大学土木与环境工程学院、金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室的科研和人才等综合优势及基础条件而成立。本中心先后承担了包括国家科学支撑计划在内的几十项膏体充填采矿技术研究课题，在充填作用机理、充填材料散体力学特性、管道输送流体力学、尾矿脱水与膏体制备技术、绿色开采综合技术等研究中获得重要研究成果。获得了多项国家发明专利，发表了百余篇学术论文。在本中心，拥有教授10余名，其中教育部“长江学者”1名，杰出青年基金获得者1名，教育部新世纪人才3名，全国百篇优博论文获得者1名。 本中心的总体目标是促进中国矿业产业发展，搭建膏体技术开发平台、汇聚人才、激励创新、发展产业。围绕膏体充填采矿技术进行新技术研发和集成，缩短膏体科研成果转化周期、刺激膏体充填采矿技术的自主创新研发、提升现有膏体研究成果的成熟性、配套性和工程化水平。努力建成具有国际先进水平的国家级膏体充填采矿技术研究中心，为推进我国尾矿膏体研究技术进步、大幅度地提高经济和社会效益做贡献。
智慧矿山物联网技术发展现状及展望
智慧矿山物联网技术发展现状及展望 发表时间：2019-08-14T15:11:32.707Z 来源：《科技新时代》2019年6期作者：张于水 [导读] 矿山管理者还可以对矿山相应的信息数据进行分库管理，保证数据信息的采集和分析效率，对矿山发展决策提供数据和信息依据。内蒙古昊盛煤业有限公司内蒙古自治区鄂尔多斯市 017212 摘要：矿山资源在在国民生产生活中占据重要地位，然而由于安全管理技术不完善，安全问题频出。物联网技术为矿山及人员安全管理提供了新的技术手段，“智慧矿山”正是在成熟的物联网技术和大量的信息技术的支持下建立的精准信息采集、网络传输和智能化应用系统，矿山井下定位技术是智慧矿山中重要的一项关键技术。矿山与物联网技术结合使矿山安全管理手段更加制度化、智能化、科学化，可有效降低矿山安全事故的发生率，智慧矿山必将成为煤矿等矿山安全管理新的发展方向。 关键词：智慧矿山；物联网；井下定位 一、矿山发展现状及形势 在我国绝大多数的矿业企业表现为地理条件较差，生产过程复杂，工作场地黑暗艰苦，开采地面随时会发生移动，由于地质条件的不断变化，开采过程中会发生新的情况和问题，若不能及时采取合理的措施，就可能会导致重大事故，为了改善这一问题，许多大型的国有矿业企业不断加大技术改革，利用先进的信息化和自动化代替原有的传统落后的技术，全面改变煤炭生产面貌，塑造现代化、集成化、精细化的煤炭企业新形象。在过去的几十年里，我国矿业企业的信息建设逐渐转变为初步自动化，从过去到未来的发展趋势大致可以分为下面4 种阶段：①信息电子化。利用单一的电子部件进行收集数据资料，通常以文本、电子表格等样式记录统计，使生产信息迈向电子化阶段。②矿山数字化。将矿井的日常安排、生产设备的管理、运营等信息通过矿山数字化信息系统进行入库统计，利用数据库储存大批量的业务数据资料，形成生产信息的数据库化，以系统的方式呈现和掌握整个矿山的生产和发展状况。③虚拟矿山。把整个真实矿山和和它有关的东西都联合起来，连接视频监控系统、安全生产监测系统等达到井下真实场景虚拟重现和视频可见，与模拟仿真的矿区场景结合在一起，完成辅助分析功能。④智慧矿山。在虚拟矿山的基础上，通过物联网技术手段系统地融合信息形成管理、监测、监控三者的一体化，使用人工智能实现科学的和智能的决策，并采用跟踪和导航定位技术实现生产的远程操控和无人化。近年来，我国对于矿业企业安全生产和信息自动程度的要求不断提高，矿业企业自身对安全生产、生产效率及管理标准的需求也越来越高，已有的落后的发展模式很难前进，一定会被先进科学的矿山物联网技术所代替，基于物联网的数字化智慧矿山建设会去的巨大的成功，确保安全、可靠、智能、的煤炭生产管理。 二、矿山现有技术和模式难以解决的问题 2.1影响安全生产的主要因素 从技术角度来说，影响矿山安全生产的最主要因素是什么呢？主要是矿山生产过程中存在许多未知因素，即矿山涉及对象的不确定性。比如矿山灾害源的成因及迁徙的随机性，如瓦斯的集聚与迁徙等；设备运行环境及工况的不确定性，如采煤机切割顶底板的情况等；人员行为的不规范性等等。从目前现有的技术来说，对这些随机性强的灾害源的监测手段单一、缺乏泛在感知、可靠性差、数据不够开放、不利于信息的共享等一系列问题。而要解决这些问题，远不是一个专业所能达到的。而目前的技术形成不了一个多专业协同工作的平台，很难解决长期困扰矿山的不确定性因素问题。而矿山物联网的目标是实现矿山物与物相连，各个系统通过网络实现了信息共享，减少甚至消除监测盲区。云计算和大数据的使用有利于从大量低价值信息中提取有用信息，使得矿山物理世界逐步从不透明向透明过渡。 2.2影响矿山安全问题解决的运行模式 从矿山现有运行模式来说，几乎所有矿山综合自动化系统建设都是沿袭传统的理念与思路，即矿山自己建设、自己使用、自己维护这样一种模式。这种自建、自用、自维的“三自模式”一切均是自己来做，基本是一个封闭的系统，不具备将第三方的应用服务纳入到网络里来的能力。也就是说，目前技术构建的系统没有能为专业化的服务提供平台。而矿山物联网顶层设计中明确指出“矿山物联网是一个承载服务的平台。矿山的各种应用，矿山各专业均可在物联网平台上提供应用服务”。 2.3矿山对人才的需求 高技术的应用本应该是将人解放出来，让人更为专注于自己擅长的工作。然而，不管是从技术还是从矿山运行模式，现有的方式都难以形成一个多专业协同工作的平台，不能有效的应用第三方的服务，反而越来越依靠矿山自己的力量来应对难以解决的问题。即使系统建设初期，让其他公司来实现，但最终还是要矿山自己接手，去做自己根本不熟悉、甚至不了解的工作。这又带来了矿山技术人材的严重缺乏，并且形成了恶性循环，建设的系统越多，人反而越不够用，而不是将人解放出来。 三、智慧矿山系统建设展望 智慧矿山在保证人员安全的基础上，另一个重点目标是对矿山生产成本进行有效管理，实现矿山的优化控制、优化运行和优化管理，减少人力成本，提高矿井和支撑部门的运行效率，这是一个系统性的工程，而不仅仅是对矿井人员和设备的简单监控。因此，在构建基于物联网的“智慧矿山”时应做好以下几方面工作。 3.1在规划和设计统一的基础上进行逐步实施 由于不同类型矿山有着自己本身的特点，这就需要基于物联网的矿井生产智能管理技术根据不同矿山特点，如规模、现代化水品、开采方式等进行灵活的调整。同时，在重视程度上，各级领导和技术人员应当要对数据、网络和应用平台的建设在思想上和行动上高度重视。对于系统中各个子系统的接入方式，可以采取承包方式，把协调各子系统厂商的接入方式问题交给承包商来解决。 3.2重视矿山建设的同时也要重视应用 物联网的价值在于应用。这里面的含义就是要避免只重视矿山物联网建设而忽略了应用。因为迫于政策而建设物联网，建设完之后没有发挥其价值，这种情况应该避免。应用基于物联网的矿山智能化管理可以实现高效、安全、绿色开采目标，通过物联网动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程，保证矿山经济可持续增长。 3.3应对标准建设引起重视 统一的标准是规范化实时的首要步骤，作为一个开放性的物联网应用平台，现有的“智慧矿山”系统应构建统一的接入端口，便于第三方和用户增加、删除和接入现有平台。需要针对现有“智慧矿山”的关键技术、协议、接口、应用平台和中间件等方面构建标准，打通产业链上
充填采矿法简介
第十二章充填采矿法 §1 充填采矿法概述 一、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。 二、充填采矿法的发展情况 充填采矿法在国内外金属矿山应用的历史悠久，古代就用采掘的废石留在采空区的办法来采矿， 发展到现在的机械化作业的充填采矿法。 （1）国内情况 充填采矿法在金属的矿山应用情况也是变化的，有起有落，开始应用的比较多，后来减少了，现 在又兴盛起来。目前仍然有日益增加的趋势。全国约有20多个冶金山采用了充填法，不是今年的统计 数字。 [参考资料] ①我国的红透山铜矿、凤凰山铜矿、铜录山铜矿、焦家金矿、凡口铅锌矿、湘潭锰矿、黄沙坪铅锌矿等都使用充填采矿法。② ③国内使用充填Array法的历史情况 1）解放时期—— 我国仅有少数几个冶 金矿山采用干式充填 采矿法、水砂，胶结充填法还没有用过。 2）大跃进期间——各种高效率的采矿方法在冶金矿山中大力推广，有些原来采用干式充填采矿法的矿山，改用了其他方法，故充填法比重急剧下降。 3）1964年——我国凡口铝锌矿开始使用胶结充填法。 4）1965年——我国某矿山南矿由于采空区的面积过大，发生地压活动，故开始了尾砂充填空区的试验。后来其他矿又进行了胶结充填法试验。 5）1966年——湘潭锰矿第一期扩建设计，采用3水砂充填壁式采矿法。1969年投产，用到现在， 对防止内因火灾取得了较好效果。
国内外智慧矿山技术研究的现状与发展趋势
国内外智慧矿山技术研究的现状与发展趋势 3.1 国内智慧矿山技术研究的现状与发展趋势 智慧矿山概念从2010年从发达国家传入国内，一经传入，既在我国矿业届引起了极大震动，许多矿山、设备研发制造厂家和科研单位、大学纷纷推出了自己对智慧矿山的理解。山东省明确将建设智慧矿山定为基本省策。并通过了建设智慧矿山的一系列的规范、规定，开始了首个智慧矿山省的建设。 我国矿山技术的发展经历了原始阶段--机械化--数字化--正在向智慧化方向迈进。 智慧主要生产系统方面 进行了无人采煤工作面的建设，情况如下： 2000年铁法小青（德国DBT\ 北京煤机厂）、2003年马兰、2005年大同引进DBT刨煤机自动工作面。2007年东滩煤矿完成首个自主知识产权的无人面，2010年龙口矿业集团完成首个海下无人面。神化神东公司2005年先后建成榆家梁煤矿哈拉沟半截深、补连塔全截深工作面。 河南义煤集团首个综放工作面，预计今年10月投产。 河北峰峰、山东新汶华恒等，以开采“三下压煤”实现地面不塌陷目的的自动充填工作面系统，应用效果很好，并在推广之中。 提供技术装备的公司和研究机构有：
自主知识产权的研究方面：国家863项目2009年在西安启动，参加研究的单位有中国矿业大学、西安煤机厂和陕西煤矿化团，名称“煤矿井下采掘遥控关键技术”。 北京煤机厂：运输机等。 兖州矿业煤机厂：液压支架 山西科达自动化公司致力于研发自主知识产权的智慧采煤工作面系统的成套产品集成，并取得了可喜成果，完成晋城古书院和阳泉荫营煤矿自动化工作面项目，控制系统的建设。 安徽山河矿业装备公司：薄煤层无人面。 非煤矿山智慧采矿工作面： 非煤矿山的采矿受地质条件的限制，主要在智慧爆破采矿方面。在此方面发展了数码雷管爆破采矿技术。 智慧掘进工作面主要有： 智慧化煤巷机械化掘进工作面，在自动掘进、自动支护（锚网支护）、自动运输、智能综合降尘等方面有较大突破，代表作是潞安矿业的王庄煤矿。 在智慧化岩巷掘进工作面，岩巷机械化掘进线、喷浆机器人喷浆支护方面取得了进展。 智慧化普掘工作面，智能爆破监控、综合防尘等方面取得了明显进展。掘进工作面的智能化还没有达到无人值守水平。
充填采矿方法
充填采矿方法 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
充填采矿方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。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，主要是利用所开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。有时还用来预防自燃矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向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、水力充填采矿法和胶结充填采矿法。 (1)单层充填采矿法。适用于缓倾斜薄矿体中，用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。 (2)上向水平分层充填采矿法。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。充填体维护两面帮围岩，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。矿房架采到最上面分层时，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。矿房架采的充填方法，可用干式充填、水力充填或胶结充填。 (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运主要靠重力。这种方法只能用干式充填。 (4)下向分层充填采矿法。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下进行的。回采分层水平或与水平成4°～10°或10°～15°倾斜角。倾斜分层主要是为了充填直接顶，同时也有利、于矿石搬运，但凿岩和支护作业不如水平分层方便。
充填采矿方法通用版
操作规程编号：YTO-FS-PD569 充填采矿方法通用版 In Order T o Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And T asks Are Controlled By The Determined Terms, So As T o Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
充填采矿方法通用版 使用提示：本操作规程文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制,使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 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。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，主要是利用所开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。有时还用来预防自燃矿石的内因火灾。按矿块结构和回采工作面推进方向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、水力充填采矿法和胶结充填采矿法。 (1)单层充填采矿法。适用于缓倾斜薄矿体中，用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。 (2)上向水平分层充填采矿法。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
削壁充填采矿法应用
削壁充填采矿法应用 摘要：采矿方法是矿山建设和生产的核心内容，寻求安全、高效、经济、合理的采矿方法，是矿山生产建设的迫切需要，也是矿山进行合理规划、经济开采、安全生产的理论基础。本文就削壁充填法在开采极薄矿脉中的应用进行了阐述。 关键词：削壁充填采矿法；运用；意义 Abstract:Mining method is the core contentof the mine construction and production,seeking security,efficient, economic,reasonablemining method,it is in urgent need of mine production and construction,but also the theoretical basis forminereasonable planning,economic exploitation,production safety.Theapplication ofcut and fillmining inthin veinwere presented in. Key words:resuing method;application;significance 引言： 削壁充填采矿法是中国岩金地下开采矿山20世纪70年代中期以后逐渐试验与应用的充填采矿法之一。削壁充填采矿法是干式充填采矿方法的一种回采方案。在极薄矿体回采过程中，为保证采场工作的操作空间，减小矿石贫化率，必须采掘部分围岩，而围岩和矿石一般分别回采。采下的矿石由溜井放出，崩落的围岩则充填采空区，支撑围岩并作为回采作业平台。削壁充填法的优点是能最大限度地降低矿石的废石混入率，充填料能有效地支撑采场顶和底盘围岩，阻止其不发生错动；缺点是劳动生产率低、回采工序复杂、材料消耗多、工效较低。该法适用于矿脉产状稳定的极薄矿脉，矿脉与围岩接触明显、易分离且围岩不含矿的矿体。 1削壁充填采矿法应用的现实意义 削壁充填法是开采极薄矿脉的一种干式充填法。该方法与混采相比较，虽然采矿成本高，但降低了矿石损失率、废石混入率，同时提高了出矿品位，从而降低了采出矿石的运输、提升和选矿费用，还减少了随尾矿而流失的金属量，最终有利于最大限度地回收矿产资源和提高矿山开采的经济效益。因此在开采矿石与围岩接触明显且易分离、贵重矿或高价富矿、围岩不含品位、厚度小于0.3、0.4ｍ的极薄矿脉时，削壁充填采矿法是一种极有前途的采矿方法。在开采矿岩中稳以下的缓倾斜、倾科极薄矿脉具有重要的现实意义，主要表现在以下几个方面: 1.1由于采用矿岩分采,废石就地充填,减少了出矿量,缓解了井下提升、运输的压力,可增加探矿和采切作业面的数量,并逐步扭转采掘比例失调的被动局面。 1.2对目前配矿调节出矿品位能起到很好的作用,尽量提高充填采矿法的应
矿山充填技术的研究与展望
Serial No .495July . 2010 现 代 矿 业 MORDE N M I N I N G 总第495期 2010年7月第7期 李 强(1979-),男,河北廊坊人,讲师,221116江苏省徐州市。 矿山充填技术的研究与展望 李 强 彭 岩 (中国矿业大学力学与建筑工程学院) 摘 要:介绍了矿山充填技术的发展历程及应用现状,着重提出了煤矿矸石井下充填技术,融 入了“绿色开采”理念。通过对充填体力学作用机理的探讨,结合采矿作业要求,研究了新的充填工艺和方式。对于保护环境、合理开发资源,实现矿产资源的二次开发利用,促进矿山可持续发展具有一定的现实意义。 关键词:矿山充填;应用现状;可持续发展中图分类号:T D823.7 文献标识码:A 文章编号:167426082(2010)0720008206 Research and Prospect on M i n e F illi n g Techn i que L i Q iang Peng Yan (School of Mechanics&Civil Engineering,China University of M ining and Technol ogy )Abstract:The devel opment course and app licati on situati on of m ine filling technique are intr oduced,coal m ine gangue undergr ound filling technique is raised e mphatically which combine with "har moni ous m ining "idea .Ne w filling technol ogy and mode are studied thr ough the discussi on on mechanics functi on mechanis m of backfill and combine with m ining operati on require ments .It has a certain p ractical signifi 2cance on envir on ment p r otecti on 、reas onable res ources exp l oitati on,and realize the second devel opment and utilizati on of m ineral res ources and p r omote the sustainable devel opment of m ine . Keywords:M ine filling;App licati on situati on;Sustainable devel opment 进入工业社会以来,人类对能源的需求日益增 大。矿山中蕴含着大量能源物质,特别是煤炭,我国未来的发展对其的依赖还很巨大。矿山开采在带来矿产资源的同时,也是诱发地质灾害和污染环境的直接因素。其中最为突出的就是地表沉陷。 矿山充填是治理开采沉陷的有效手段,国内外学者对其进行了大量研究,提出了许多行之有效的方法。自20世纪50年代以来,我国矿山充填技术 的发展大致经历了四个阶段[1,2] :50年代为废石干式充填的全盛时期;60年代发展应用分级尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土胶结充填;70～80年代广泛应用以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填技术;90年代全面发展了全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填和膏体泵压输送胶结充填等新技术,促进了我国采矿技术 的进步和采矿工业的发展[3] 。进入21世纪,矿山开 采将转向深部矿体、“三下矿体”[4] 以及其它复杂难采矿体。地压控制问题将日益突出,并成为深部高效、安全作业的主要障碍。胶结充填是深部及复杂应力环境下地压控制的有效途径之一,因此,充填采矿法和充填工艺技术越来越受到人们的重视,且在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与进步。一方面通过对充填材料和充填体物理力学性质的认识,研究开发来源广泛、成本低廉、便于制浆和输送、充填体强度高的新型充填材料;另一方面,通过对充填体力学作用机理的探讨,结合采矿作业要求,研究新的充填工艺和方式。在此基础上,结合现代矿山充填技术发展的趋势,逐渐形成了似膏体充填新思想,研究了一种新的充填技术———似膏体充 填新技术[5] 。1 矿山充填技术的应用概况 目前在中国应用的充填工艺[6,7] 主要有分级尾砂充填、全尾砂胶结充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、高水固化胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。 8
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
削壁充填采矿法(分采充填采矿法)
削壁充填采矿法（分采充填采矿法） 1. 适用条件 矿石品位价高的薄矿体（小于0.8m），保证正常开采工作空间（0.8-0.9m）。 矿块尺寸不大（段高30-50m，天井间距50-60m），运输巷布置在脉外岩石中。为了缩短运搬距离，常在矿块中间架设顺路天井 2. 回采方法 将矿石和岩石分别采下，运走矿石，岩石留在空区作充填料，也作为继续上采工作平台。 自下向上分层回采时，可根据具体条件决定先采矿石或先采岩石。当矿石易于采掘，有用矿石又易被震落，则先采矿石；反之则先采岩石。 采用小孔径炮孔，间隔装药，进行松动爆破。 3. 削壁充填法回采 在回采时，若矿石比围岩稳固则先采围岩，若围岩比矿石稳固则先采矿石。 削壁充填法回采工艺过程包括：落矿、矿石运搬、崩落围岩和充填、铺设垫层、架设顺路天井等。
3.1 崩落矿石和围岩 削壁充填采矿法要求对矿石和围岩分次崩落，崩落矿岩的先后顺序取决于矿脉倾角和矿岩的稳固程度。开采急倾斜矿脉时，一般先崩落矿石，而在围岩稳固条件差时应先崩落围岩。先落矿时，由于矿脉过薄夹制性大，宜用小直径钎头钻凿深度不超过1.0--1.5M的浅孔，孔间距为0.4--0.6M，并采用间隔装药进行爆破以减轻对围岩的破坏。围岩的崩落量必须满足最小回采空间的要求，开采急倾斜矿体采场宽度的最小尺寸是：采用人工、电耙或独轮车运搬矿石时，不小于0.8M；当采用CT-500HE型电动铲运机运搬矿石时，不小于1.1--1.2M。确定崩落围岩量时，还应满足充填采空区的要求，力争既不外取充填料，也不放出多余的废石。 3.2 矿石运搬 崩落的矿石在采场内可用人工或用机械运搬至矿石溜井。人工运搬矿石时，由于工作面狭窄作业条件差，劳动强度大，效率低。为实现窄工作面矿石运搬机械化，目前已成功地使用 5.5KW小型电耙和CT-500HE型电动铲运机运搬矿石。 3.3 铺设垫层 为避免高品位的碎块矿石或粉矿混入充填料中，在充填体面上必须铺设垫层。垫层的材料可以是木板、铁板、胶带、水泥砂浆或混凝土等。实践表明，木板或铁板在崩落矿石时被砸坏或变形，从而造成
金属矿山充填采矿方法研究
金属矿山充填采矿方法研究 发表时间：2019-04-24T15:21:26.923Z 来源：《中国电气工程学报》2019年第2期作者：孟鹏飞[导读] 随着科学技术的发展，金属矿山采矿的方法也得到进步，安全性能好、对生态环境破坏性小及回采率较其他方法高的充填采矿方法得到了广泛的关注。文主要介绍了几种主要的充填采矿法，并将结合各个方法的优缺点，调研矿山的实际情况，简要分析了该方法今后的发展方向，主要包括趋于回采连续化和无轨机械化发展、向应用新型充填材料方向发展、向现场连续监测与预报方向发展、充填设施仪器 更新换代进程加快、充填模式向生态化和无公害化发 河北金厂峪矿业有限责任公司 对于新建地下矿山，要首选充填采矿法，确实不能采用的还要经过设计单位或专家论证，出具相关论证材料。一般来说，充填采矿法指的是在矿产资源的地下开采过程中，通过一边推进回采工作面，一边逐渐用具有一定物理学性能的填充材料充填采空区的采矿方法，个别情况下为了维护采空区还需使用支架和充填料进行配合。充填采矿法的优点是适应性相对较强、安全性高、回采率高，并能有效保护地表等。它的缺点是工艺较为复杂、成本投入较高、劳动生产率较低。近些年来，充填采矿法的回采工作已经采用了较高效率的装采设施及设备，充填工作从而实现了管路化、自动化，资源化。充填采矿法充分考虑到采用选厂尾砂作为充填料，有矿石损失贫化小、作业安全性高等优点。尤其是对于围岩及地表需要保护、地压大、有自然火灾危险的高品味或贵重金属等矿床，充填采矿法的优越性将更为明显和突出，在可以遇见的将来，充填采矿法的应用范围将有不断扩大的趋势。 一、向无轨机械化和回采连续化趋势发展 这将区别于传统的、效率极低的充填工艺。现代充填采矿技术已然发展成为一种高效率的采矿工艺，特别是斜坡道和差异化无轨采掘设备的应用，打开了井下作业的新篇章，形成了彻底的变革，这不仅从根本上修复完善了矿业工人艰苦的劳动条件，还全面提高了采场的生产能力和效率。 二、向应用创新型充填材料趋势发展 矿山充填材料一般为主骨料和胶结剂两部分，其中，主骨料大多来源于廉价的物料，只进行了初步的破碎加工；而胶结剂大多来源于普通硅酸盐水泥或者矿渣水泥，有的还掺杂了少许石灰、粉煤灰、赤泥等。而应用胶结充填采矿法采矿将全面提高开采回采率，例如：安徽金安矿业草楼铁矿就是典型的应用胶结充填采矿法进行采矿的，这有效的提高了开采回采率。从2008年到2011年，该矿共节约矿石量达102万吨之多。 三、向现场连续监测与预报趋势发展 一般应用充填采矿法的均为普遍的矿山，我们比较注重研究此类方法对充填体的作用及充填体对采场周围岩壁稳定性的影响。一般来说，具备条件的矿山会经常性地联合科研院校进行各类试验研究，这为向现场连续监测与预报方向发展奠定了坚实基础，一般来说，这类研究主要通过原岩应力测量和矿岩的物理力学性质等物理专业检测，检测在井下采场充填体中上下盘围岩中埋设的各种应力，并且通过应变仪器真实测量相关参数，并将参数输入固有数学模型进行演算，从而得到相应结论。 四、充填设施仪器更新换代进程逐步加快趋势 在充填设施中，最为关键的是充填料贮仓的作用。一般来说，立式贮仓贮存湿法主要用于处理该技术所产出的分级尾砂、全尾砂，这对制备形成品质较高的充填料十分关键。为了提升效率，应加快充填设施仪器的更新换代，如针对现在广泛得到应用的立式贮仓，进行有效的分析及评价，综合设计开发利用无搅拌器重力排放充填料贮仓，这种设计对浆体充填系统和膏体充填系统都有极为重要的作用。 五、充填模式向全生态化、无公害化发展趋势 采矿工业在为人类生产生活提供原材料的同时也排放了大量的废料到自然环境中。目前有效解决这类环境问题的方法即是将矿山废料进行资源化再利用。充填模式的生态化即是要将矿山的每个工序看作一个完整的整体，并且通过对矿山的充填，实现固体废弃物的资源化、无公害化，从而大规模地减少矿山固体废弃物的排放，从源头上和根本上解决矿山生态的问题。未来的将会流行的充填模式必须要以低成本、高效率、高可靠性的充填技术为支撑和核心，在这样的充填模式下，才能有效实现经济平衡并获取新增效益，并同时实现最小固体废弃物排放量，甚至达到零排放的标准。 参考文献 [1] 刘兴华，刘晓辉.上向进路充填采矿法充填配比优化研究[J].中国矿山工程，2014（3）：1-4. [2] 刘方.金属矿山地下采矿方法选择系统[D].武汉理工大学，2011. [3] 王湘桂，唐开元.矿山充填采矿法综述[J].矿业快报，2008（12）：1-5.
2015-2020年智慧矿山行业现状及发展趋势分析
2015-2020年中国智慧矿山行业发展调研与 市场前景预测报告
行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网https://www.360docs.net/doc/3f3133429.html,基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。
一、基本信息 二、内容介绍 智慧矿山概念2010年从发达国家传入国内，一经传入，即在我国矿业届引起了极大震动。矿山软件设计企业、设备研发制造厂家、科研单位、大学和政府纷纷加入了智慧矿山的研究应用行列，山东省还明确将建设智慧矿山定为基本省策。我国是一个矿业大国，目前安全生产形势仍然严峻，智慧矿山的应用，有望改变这一现状。 2015-2020年中国智慧矿山行业发展调研与市场前景预测报告对我国智慧矿山行业现状、发展变化、竞争格局等情况进行深入的调研分析，并对未来智慧矿山市场发展动向作了详尽阐述，还根据智慧矿山行业的发展轨迹对智慧矿山行业未来发展前景作了审慎的判断，为智慧矿山产业投资者寻找新的投资亮点。 2015-2020年中国智慧矿山行业发展调研与市场前景预测报告最后阐明智慧矿山行业的投资空间，指明投资方向，提出研究者的战略建议，以供投资决策者参考。 2015-2020年中国智慧矿山行业发展调研与市场前景预测报告报告是相关智慧矿山企业、研究单位、政府等准确、全面、迅速了解智慧矿山行业发展动向、制定发展战略不可或缺的专业性报告。 正文目录 第一章中国智慧矿山发展综述 第一节智慧矿山的定义
智慧矿山框架与发展前景探思
智慧矿山框架与发展前景探思 摘要：智慧矿山是以数字矿山为背景发展而来的，通过载体物联网，利用传感网络感知矿山，实现矿山的智能化控制。本文主要阐述了智慧矿山框架建设主要内容、智慧矿山主要特征及矿山关键系统建设对我国数字化矿山发展前景进行了探思。 关键词：智慧矿山；特征；发展前景 引言： 进入21世纪以来，我国国民经济快速发展矿山行业也将通过智慧化迎来发展新高度。目前我国智慧矿山发展还处于起步阶段，发布的智慧矿山相关标准较少，缺乏智慧矿山标准体系，这影响了矿山企业的管理效率。本文从智慧矿山框架主要内容、智慧矿山主要特征及矿山关键系统的建设、智慧矿山未来的发展前景进行了探究，希望为智慧矿山框架完善和发展提供参考依据。 1 智慧矿山框架建设主要内容 1.1智慧矿山框架构建 在构架智慧矿山时，需将云计算、互联网、数据挖掘等技术结合起来，尽可能全面的嵌入传感器，通过这些来进行信息采集、网络传输、可视化展示、智能化服务等智能化系统来感知矿山内环境、人员、设备等信息，形成一道传感网，达到人与人、人与物、物与物之间无障碍的沟通。最后借助“云计算”对矿山运行进行预
测、分析，实现对矿山的动态化管理，解决矿山开采中的效率问题和安全问题。进而为智慧矿山发展的管理决策提供依据。 1.2智慧矿山建设主要内容 智慧矿山建设中涉及的领域很多。主要包括以下几个方面：（1）矿山整体规划建设； （2）互联网设备建设； （3）信息收集建设； （4）管控系统建设； （5）网络监控建设； （6）智能化系统建设。 基于以上方面的建设，智慧矿山系统能对矿山数据进行实时采集，对矿山生产进行不断优化，进一步提升矿山工作效率[1]。 2 智慧矿山主要特征及矿山关键系统建设 2.1智慧矿山的主要特征 智慧矿山建设是以矿山数字化、信息化为前提和基础的，拥有强大的互联网能力、全面的环境感知能力、更精准的智能应用服务。主要以下特征如下： （1）透彻的感知能力。智慧矿山通过利用多种不同类型的传感器来感知捕获并传递信息。感知手段多样，包括监控视频、传统的传感器、手持移动终端、GPS实时定位等。利用这些手段将捕获的准确信息传输给系统管理人员。
削壁充填采矿法采场安全管理体系可靠性分析
黄 金 GOLD２０１４年第１２期／第３５卷削壁充填采矿法采场安全管理体系可靠性分析 收稿日期：２０１４－０９－２０ 作者简介：李卫东（１９７４—），男，黑龙江海伦人，高级工程师，从事金属矿山采矿技术管理及采矿新技术研究工作；吉林省桦甸市夹皮沟镇，中国黄金集团夹皮沟矿业有限公司办公室，１３２４１１ 李卫东，吴清明 （中国黄金集团夹皮沟矿业有限公司） 摘要：夹皮沟矿业公司各矿区多为急倾斜极薄矿脉，采矿方法以削壁充填采矿法为主。由于安全事故多发于采场，将采场安全管理作为矿山安全生产的落脚点，为此建立了采场安全管理体系。 这一管理体系的可靠程度如何，可以运用事件树分析法进行分析，其分析结果不仅可以说明管理体 系的可靠性，还可以作为管理体系进一步改进完善的依据。通过分析，夹皮沟矿业公司采场安全管 理体系具有较高的可靠性。 关键词：削壁充填采矿法；采场；安全管理体系；可靠性；事件树分析 中图分类号：ＴＤ８５３．３４＋１ ＴＤ－０５文章编号：１００１－１２７７（２０１４）１２－００３４－０３ 文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０１４１２０９ ０引 言 中国黄金集团夹皮沟矿业有限公司（下称“夹皮 沟矿业公司”，原吉林省夹皮沟金矿）位于吉林省桦 甸市夹皮沟镇，地处长白山北麓，松花江上游。吉林 省夹皮沟金矿采金历史悠久，１８２０年开始开采至今 已有１９４年历史，是新中国第一座岩金矿山，以生产 优质黄金闻名于世，有“中国黄金第一矿”的美誉。 现今，夹皮沟矿业公司是中国黄金集团公司的全资子 公司和人才培养基地之一。拥有采矿权面积 ６．１３５ｋｍ２，有二道沟、三道岔、北沟、八家子４个生产 分矿（矿区），１个尾矿回收厂，矿山综合生产规模 ５０００ｔ／ｄ。目前，夹皮沟矿业公司竖井开拓深度达到 １４５５ｍ，采矿方法以削壁充填为主，是全国开采最深 的黄金矿山，深井开采技术在全国处于领先地位。 对于地下开采矿山，采场的生产安全是整个矿山 安全生产的基础。安全与生产是相互依存的关 系［１］。采场回采过程中必须保证安全，不安全就不 能采矿。采场中心任务是尽可能提高矿石产量，但事 实上，采场的安全状况如何，必然会影响到采矿生产 能力。采场发生事故总要或多或少造成损失，轻则发 生顶板冒落、设备损坏、人员健康受到影响或伤害；重 则造成人员伤亡、采场报废的重大损失。当然，安全 毕竟不等于产量，即安全工作做好了并不等于采场生 产能力就一定能提高。这说明只有做到安全与采矿 并举，同时以安全与产量为中心，才能实现采场安全 回采。 夹皮沟矿业公司历来重视安全生产管理，坚持安 全、生产两手抓，注重从基础工作入手，从生产基层安 全管理抓起，从严要求，从严把关，认真掌握安全生产 的主动权。以采场的安全生产为落脚点和出发点建 立不同层次的安全管理体系，形成全公司安全生产管 理大系统。采场安全生产管理体系关系到整个安全 管理系统的有效性和可靠性，因此对采场安全管理体 系的可靠性加强实践和研究分析是十分必要的。 １削壁充填采矿法 夹皮沟矿业公司的主力生产矿区为二道沟矿，该 矿区大面积分布着ＴＴＧ质片麻岩，容矿岩石类型主 要有细粒斜长角闪岩、角闪斜长片麻岩和黑云斜长片 麻岩。矿体呈脉状及似板状产出，形态变化复杂，具 透镜状、不规则脉状等，分支复合、膨缩现象显著，幕 式排列。矿体走向ＮＷ，个别北东向；倾向７５°，个别 １１５°；倾角５０°～８７°。二道沟矿开采深度达１６００ｍ， 矿体深部变薄，平均厚度０．５３ｍ。上下盘围岩是各 种片麻岩，包括混合片麻岩、注入片麻岩、细粒斜长片 麻岩、斜长片麻岩以及碎裂岩等，矿体形态较为规则。 根据矿体为急倾斜极薄矿脉的特点，二道沟矿所 用的采矿方法为削壁充填采矿法，其他矿区也多用这 一方法。削壁充填采矿法是开采极薄矿脉的一种干 式充填采矿法［２］，在回采过程中分别崩落围岩和矿 石，采下矿石经溜井放出，崩落的废石则存留在采空 区进行充填，支撑围岩并作为回采工作平台，具有损 失小、贫化较低的优点。 削壁充填采矿法矿块高度为４０ｍ，长度为５０ｍ； 采幅宽度一般不小于１．０～１．２ｍ。采切工程主要有 中段脉外运输巷道、装矿穿脉、行人天井以及拉底平 巷。行人通风天井和溜矿井采用顺路天井方式。回
智慧矿山的全面发展带动了我国矿山机械市场智能化发展
智慧矿山是对生产、职业健康与安全、技术和后勤保障等进行主动感知、自动分析、快速处理的无人矿山。矿山的数字化、信息化是智慧矿山建设的前提和基础。 矿山生产模式大致经历了四个阶段： 一是原始阶段，即主要通过手工和简单挖掘工具进行矿产采掘活动，无规划、效率低、资源浪费极大。 二是机械化阶段，即大量采用机械设备进行矿产生产活动，机械化程度较高，但仍无规划、生产较粗放、资源浪费比较严重。 三是数字化矿山阶段，采用自动化生产设备进行作业生产，采用信息化系统作为经营管理的工具，实现数字化整合、数据共享和互操作，但仍面临诸多系统集成、信息融合、数据存储与分析等复杂问题，而且核心仍围绕扩大开采量，对绿色开采、人文关怀、可持续发展等方面仍不够重视。 四是智慧矿山阶段，通过智能信息技术的应用，使矿山具有人类般的思考、反应和行动能力，实现物物、物人、人人的全面信息集成和响应能力，主动感知、分析、并快速做出正确处理的矿山系统，人为的因素将降低最低程度，矿山企业的人财物产销存等能协同、自动运作，实现矿山企业的集约、高效、可持续发展。新一代互联网、云计算、智能传感、通信、遥感、卫星定位、地理信息系统等各项技术的成熟与融合，实现数字化、智能化的管理与反馈机制，为智慧矿山发展提供了技术基础。在芬兰、加拿大、瑞典等发达国家已为此目标发展了20多年，我国正处于起步阶段。 2017年我国煤炭机械设备行业市场规模1295.5亿元，同比2016年的1002.8亿元增长了29.2%，近几年我国煤炭机械设备行业市场规模情况如下图所示：
2011-2017年中国煤炭机械装备行业市场规模情况 目前，煤炭机械设备主要包括露天开采设备和综合采掘设备以及洗选、安全、辅助设备等。近几年我国煤炭机械设备行业细分市场规模情况如下图所示： 2011-2017年中国煤炭机械装备行业市场细分规模情况 资料来源：智研咨询整理 在全球煤炭开采行业中，煤机已经得到了广泛的应用，特别是美国、澳大利亚、加拿大等发达国家煤炭井工开采基本采用了机械化程度较高的综采、综掘