21世纪现代化前瞻性采矿新技术(焦玉书)

21世纪现代化前瞻性采矿新技术中国矿业联合会高级资政中国冶金矿山企业协会顾问焦玉书（教授高工）2013年12月17日目录1智能采矿前言2深井采矿3现金流采矿4水力提升6月球采矿5深海采矿工业革命第一次工业革命第二次工业革命第三次工业革命以英国纺织机裓化为标志，使19世纪发生了天翻地覆地变化以福特汽车公司大规模生产流水线诞生为标志，为20世纪人们创造了新世界现在我们正在面临第三次工业革命的到来，第三次工业革命是指以数字化制造及新型材料应用为代表的一个崭淅的时代前言今天我想以《21世纪现代化前瞻性采矿新技术》为题发言，目的在于动员矿业界同仁们，特别是青年朋友们发奋图强，努力把矿业推向高峰，为第三次革命的到来做贡献1.智能采矿采矿智能化（古德生院士）开采环境数字化采选装备智能化、生产过程遥控化工艺信息传输网络化、经济管理信息化以安全、高效、经济、环保为目标采矿选矿智能化，是21世纪矿业发展前瞻性目标，它将给矿业带来根本性变革1.智能采矿实现智能采矿的基本任务创建采矿生产管控一体化的综合信息平台。采用信息技术实现资源科学评价与管理、优化开采设计与生产计划、保障安全环境监测与预警等研发大型化智能化的遥控与自动定位采矿设备。特别要加大投入,加强矿山智能化采矿设备的研制.没有先进装备,就不可能有先进工艺创新与智能设备效能相适应的高效采矿技术。三类采矿法：阶段自然崩落法、阶段矿房连续回采嗣后充填采矿法和开采环境再造阶段落矿采矿法采矿生产管控一体化信息平台信息技术智能技术数字化矿山智能采矿矿业未来追求目标智能采矿创新过程智能采矿基础平台与智能设备相适应的采矿技术远控遥控自动定位采矿设备1.智能采矿智能采矿的基本框架1.智能采矿智能采矿的基本内涵①矿床模型与矿床开采设计数字矿山软件;②金属矿山采掘、装载、运输等智能设备;③适应智能设备作业的高效采矿工艺技术;④矿井数据采集、通讯与视频的传输网络;⑤矿山移动设备遥控与生产过程智能控制;⑥矿山系统智能监测与作业运行集中遥控;⑦矿山生产计划组织与经营管理信息系统。智能采矿是个渐进的发展过程,在这过程中,其科技内涵将不断丰富、扩展和延伸1.智能采矿智能采矿的实例—中信泰富SINO露天铁矿SINO铁矿位于澳大利亚西澳洲,用露天开采,境界内圈定资源量30亿吨，矿石类型为磁铁矿，平均品位MFe23%，SINO铁矿是世界上规模最大的现代化矿山工程SINO铁矿工程包括：（1）露天矿8400万吨原矿/a；（2）选矿厂2400万吨精矿/a；（3）球团厂600万吨球团/a；（4）450兆瓦电站；（5）510亿升海水淡化厂；（6）25KmФ30英寸矿浆管道；（7）港口设施1.智能采矿西澳SINO铁矿生产链示意图智能采矿的实例—中信泰富SINO露天铁矿1.智能采矿西澳SINO铁矿工程布置图智能采矿的实例—中信泰富SINO露天铁矿1.智能采矿智能采矿的实例—中信泰富SINO露天铁矿（1）露天采场：长5500m，宽3000m，深400m。（2）开拓方式：汽车—可移式破碎站—胶带机联合运输开拓。（3）采矿方法：穿孔应用SKF-15型潜孔钻，孔径203mm；爆破段高12m,孔深13.5—14m，孔距5~6m，多孔粒状铵油炸药爆破；装载应用45m³RH400型挖掘机（年生产能力3800~4200万t/a）和34m³RH340型挖掘机（年生产能力2200~2400万t/a）；运输应用MT6300交流电动轮汽车（载重360t）和MT4400型交流电动轮汽车（载重225t）。SINO露天开采新工艺新设备1.智能采矿智能采矿的实例—中信泰富SINO露天铁矿交流电动轮性能大大优于直流电动轮汽车1.智能采矿智能采矿的实例—中信泰富SINO露天铁矿RH400型挖掘机结构示意图1.智能采矿智能采矿的实例—中信泰富SINO露天铁矿无人驾驶汽车露天采场使用无人驾驶汽车,目的在于节省人力成本,同时提高安全性和生产效率，无人驾驶的汽车自主驾驶，由计算机根据程序对设备进行控制，目前世界上有日本小松和美国卡特彼勒两大公司研究成功无人汽车1.智能采矿小松的无人驾驶930E车队在澳大利亚力拓公司成功运营，无人汽车走行了45万公里，完成14.5万个循环，完成4500万吨运量，将来在HopDown铁矿更大范围使用，无人汽车控制中心在相距1500公里外的西澳洲首都佩斯市（Perth）,现在向无人汽车装载用的电铲是有人驾驶的，将来电铲（挖掘机推土机）等设备也可实施在视距内遥控，（无人汽车是视距外遥控），力拓集团肯尼科特铜业正使用遥控推土机清理宾汉姆铜矿大滑坡产生的巨大堆积体1.智能采矿力拓公司露天采场使用无人汽车Automatedtrucksimprovehealth,safetyandproductivityRioTintoisrollingoutafleetof150automatedtrucksatourPilbaraironoreoperations,theworld'sfirstmajordeploymentofanautonomoustruckfleet.Sincethetwo-yeartrialbegan,theautonomoustruckshaveoperatedeveryday,24hoursaday,andhavemovedmorethan42milliontonnesofmaterialinapproximately145,000cycles.Theyhavetravelledmorethan450,000kilometres.WecontrolthetrucksfromourOperationsCentreinPerth,1,500kilometresaway.Thetrucksfollowpre-definedcourses,andGPSsystemsnavigateautonomouslyfromloadingunitstodumplocations.Thetrucks(theKomatsuAutonomousHaulageSystem)areakeypartofourMineoftheFuture™programme,whichcreatesminingtechnologiesforgreaterefficiency,lowerproductioncosts,andimprovedhealth,safetyandenvironmentalperformance.AfterfivemonthsofautonomousoperationatYandicoogina,thebenefitsofAutonomousHaulageSystem(AHS)continuetobeseeninthesite'sstrongproductionresults,whichareconsistentlyimprovingeachmonth.TheMineoftheFuture™teamwillbeimplementingAHSacrossanumberofsitesinthefuture,beginningwithNammuldiBelowWaterTableinQ1ofnextyear.NineteenautonomoushaultruckswillbedeployedatHopeDowns4during2013/2014,withthefirstKomatsu830E-ATtruckscheduledtobedeliveredin1.智能采矿澳大利亚FMG公司中国湖南华菱钢铁集团有限公司（简称华菱公司）投资11.85亿澳元折合人民币53.325亿元，收购澳大利亚FortescueMetalsGroupCtd（简称FMG），总股份16.48%的股权。每年得到1000万吨成品矿。澳大利亚FMG公司现为澳大利亚居RIOTINTO，BHP·B之后第3大铁矿公司，年产矿石近亿吨。1.智能采矿澳大利亚FMG公司FMG公司所属铁矿区地处奇切斯特（Chichester）山脉，FMG所属Cloudbreak铁矿和ChristmasCreek铁矿距西澳海德兰港（Hedland）约260km。为输出铁矿石，FMG公司已专门修建了铁矿专用线，并修建了艾利特港（HerbElliot），同时修建了飞机场。矿山交通位置1.智能采矿澳大利亚FMG公司矿床地质FMG铁矿床赋存在西澳皮尔巴拉地区，系哈默斯利盆地含铁建造（BIF）。FMG所属Cloudbreak和ChristmasCreek铁矿都属于高品位的氧化含铁建造（BIF）（BandedIronformations）。矿石类型Cloudbreak和ChristmasCreek铁矿的矿石均属氧化型矿石。矿石中铁矿物主要为假象赤铁矿、微片状赤铁矿、针铁矿（即褐铁矿）和赭状针铁矿。矿石储量和资源量：ChritmasCreek铁矿和Cloudbreak铁矿矿石储量的计算结果列于表4，表5则为不同品级矿石的储量。1.智能采矿澳大利亚FMG公司采矿新工艺新设备Cloudbreak和ChristamsCreek铁矿为缓倾斜矿层，倾角2°～5°，矿层厚3～10m，矿岩松软，按矿床赋存条件和产状，适用于露天开采，同时剥离适用内排土方式。采矿采用条带开采，矿床划分为若干采区，采区长300m，宽200m，形成一条长达4KM的条带，采矿起始点先剥离。最初开始的第一条带采区用传统的矿运方式开采，剥离废石用斗轮铲，废石装入汽车运到露天矿外的废石场。矿石用表面采矿机回采，将矿石装入汽车运到与选厂以及场外基础设施相连的地面运输系统。矿层内废石亦用表面采矿机回采，废石装入汽车运到露天矿废石场。1.智能采矿澳大利亚FMG公司第一条带的覆盖层剥离完后，开始第二条带的开采作业，第二条带用斗轮铲采掘废石，废石通过移动式堆料运输机，排放到第一条带采矿后形成的采空区，即实施内排土，以此顺序进行露天开采作业第二条带采矿与第一条带采矿作业相同采掘设备主要是表面采矿机。该设备通常应用于采煤，尤其适合于选择性地开采水平或缓倾斜厚矿层采矿新工艺新设备1.智能采矿澳大利亚FMG公司矿山采矿状况可自由开采多个埋藏浅而宽的矿体矿体特征：（1）表层覆盖层易挖掘，剥离成本低（2）矿床稍有起伏，波浪形-典型的倾角为2－5°（3）矿床厚度3－20米（4）多个工作面同时开采有助于高产量和灵活配矿底板+页岩Orehorizon硬覆盖层及碎屑冲积覆盖层矿床宽度20米4,000米下向倾斜微片状赤铁矿南北垂直方向扩大１０倍CCSurfaceMinerROM(Cumulative%Passing)0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%-1mm-10mm-100mm-1000mmCCMUF99%-75mmCCMUM99%-75mmCCMUH99%-75mm1.智能采矿澳大利亚FMG公司表面采矿机产品–原矿粒度分布均匀1.智能采矿澳大利亚FMG公司表面采矿机在紧张工作1.智能采矿澳大利亚FMG公司采矿生产现状1.智能采矿澳大利亚FMG公司FMG公司露天采场1.智能采矿澳大利亚FMG公司矿石运输方式运输系统将会沿着Cloudbreak和ChristmasCreek矿床的整个走向长度延伸。当前在采场、采场至选矿厂以及从ChristmasCreek铁矿到Cloudbreak铁矿，矿石均采用卡车运输。采场卡车的载重量为100吨--200吨地面联合运输系统是用1400mm宽的胶带机将矿石从Cloudbreak矿和Christmeacreek矿采区运输到位于CloudBreak的破碎和筛分车间。胶带机的设计能力为6500t/h,速度为5.8～6.4m/s1.智能采矿澳大利亚FMG公司FMG公司矿山装矿站1.智能采矿澳大利亚FMG公司连接港口的铁路1.智能采矿大台沟铁矿-井下采矿（1）矿体为较坚硬的赤铁石英岩和磁铁石英岩，矿体完整性及稳定性较好（2）大台沟铁矿矿体埋藏很深，矿体控制最深处为2010.02m（标高-1787m），在-1800m标高以上资源量可达49.57