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深部开采主要问题(随着开采深度的增加)

深部开采主要问题(随着开采深度的增加) 深部开采的特点和问题

矿床视其成因延展深度差异很大。内因及热液矿床可能延展到几千米以下,随生产发展矿山开采深度日益增加。当前我国金属矿山开深度大多数在300~400m,仅个别矿山如石嘴子铜矿深近千米。但目前很多生产矿山设计深度近千米或千米以上,如鞍钢弓长岭铁矿设计深度为-750m,距地表深度达1000m。在本世纪内,我国金属矿山将有一批进入深部开采的范围,其深度在600~700m以上。 根据我国石嘴子铜矿和南非、加拿大、美国、苏联、印度等国的一些开采深度大于600~700m以及深度大于1000~2000m的矿山生产实践,深部开采有如下几方面的问题: 一、岩层控制。大量的原岩应力测量结果表明,在一般条件下,原岩应力的垂直应力分量与深度成正比;某些深部开采矿山的岩石力学性质试验结果表明,矿岩的强度指标随深度增加,有下降的趋势。上述两个因素单独或综合起作用的结果是,矿岩的强度指标随深度增加,其破坏的现象加剧;各类矿柱随开采深度增加,失稳现象增多;岩体的流变性质会随开采深度增加而增强。例如苏联克里沃罗格矿区当开采深度大于700~900m时,在采动影响范围内岩体发生流变及应力松弛。随深度增加流变量在总应变量中所占分量可达80%。体积相对改变量可达0.2~0.3%,岩体长期强度降低,仅为瞬时强度的1/2;岩爆发生次数随开采深度增加及支撑面积减少而增加,如图1所示。

图1 南非深矿井岩爆发生次数与采空区面积和开采深度的关系 巷道破坏或巷道和采场的围岩变形、矿柱失稳、岩爆频度增加,是深部开采地压显现的最明显特征之一,对安全生产和经济效益产生极其不利的影响。因此,在进行深部开采、设计开拓系统、采准布置以及选择采矿方法和回采工艺时,必须根据具体条件,研究解决岩层控制问题。 二、井下工作环境。随开采深度增加,矿井中空气及巷道周围岩体的温度升高。金属矿山根据矿床地质条件,地温升温率变化于35~120m之间。当前世界上最深的矿井是南非的威特沃特斯兰德金矿的西部深水平,在地面上近4000m深处温度为43℃。加拿大一钾盐矿开采深度在1100m以上时,地温为40~42℃。井下温度升高影响工人劳动正常热交换的进行。根据井下温度对劳动和平率影响研究得知,井下温度升高影响工作劳动正常热交换的进行。根据井下温度对劳动生产率影响研究得知,井下空气湿球温度提高一度会使劳动生产率降低30%。不仅如此,工人长期在高温环境中工作会因高温而导致的疾病,如热痉挛、热疲劳、热幅射病等。因此,工作条件恶化,劳动生产率降低,职业病威胁是深部开采所面临的一个新的严重问题。 三、随着开采深度增加,提升、排水的能力及供风、供水的压力变化,对深部开采的生产能力将会产生极大的影响。 四、为改善岩层控制、井下工作环境、保证矿山必要的生产能力,深部开采的单位投入要比在浅部开采时为多,这无疑会影响矿山的经济效益。 

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