深部矿床大规模协同绿色开采技术

自然资源部《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录（2022年版）》黑色金属类技术推广之一

深部矿床大规模协同绿色开采技术

一、技术类型

黑色金属矿高效开采技术。

二、适用范围

高地应力、高地温地下金属矿山。

三、技术内容

（一）基本原理

进行深部多区段并行协同开采地压研究、多区段多种采矿工艺高效并行协同开采技术研究、基于塌陷坑回填治理的无废绿色循环开采工艺、深部工程高温微气候通风降温技术研究，形成了一整套深部大规模协同绿色开采综合保障技术，分别应用于深部地压灾害防治、深部开采工艺优化、废石无废绿色循环利用及深部井下通风降温等方面。

（二）关键技术

（1）深部多区段并行协同开采高频强扰动下地压活动规律及灾害预警技术；

（2）露天地下多区段多种采矿工艺高效并行协同开采技术；

（3）露天开采无废绿色循环工艺；

（4）深部工程高温微气候通风降温技术。

（三）工艺流程

（1）通过开展基于露天地下全网多维度现场及实验室相似模拟试验的岩体变形观测及地压监测，掌握了深部多区段并行协同开采高频强扰动下地压活动规律及灾害预警技术。揭示了崩落法上覆岩层冒落及地表塌陷发展的规律及全过程形态；建立了适合大红山矿地压预警方法、确定多指标预警值的量化指标，实现定量地评估地压灾害发生的概率；

（2）开发露天地下多区段多种采矿工艺高效并行协同开采技术，从放矿椭球体理论及现场工业试验多方案入手，优化了（进路间距×分段高度）结构参数下最佳的爆破排距、孔底距、炸药单耗，大幅提高了矿石综合回收率，降低了采场二次破碎频率，从而降低安全风险；

（3）开发形成了基于露天塌陷坑回填治理的露天开采无废绿色循环工艺，分析掌握了塌陷坑动态发展特性，据此制定回填治理方案，通过划定不同回填风险区域进行分布治理，同时提出了较为详细的安全保障措施，通过采用废石进行塌陷坑回填既治理了塌陷坑又减少了地质灾害风险；

（4）开发了深部工程高温微气候通风降温技术，通过通风系统优化与机械制冷降温联合控制硐室热害，借助热力学对流换热、热辐射和热交换理论计算，建立通风网络模型应用水冷降温技术。

四、主要技术指标

（1）确保了矿山多区段大规模高强度开采的安全顺利进行，使矿山连续几年的原矿生产规模都超过千万吨；

（2）优化爆破参数，每年可节约爆破成本391.46万元；

（3）通过开展井下降温及通风系统优化，6号驱动站整体降温达10℃左右。

五、典型实例及成效

    玉溪大红山铁矿通过开展深部矿床大规模协同绿色开采技术研究，形成了一系列成果，包括：（1）矿山连续几年的原矿生产规模都超过千万吨，位于地下冶金矿山前列。（2）通过优化爆破参数，大幅提高了矿石综合回收率，降低了采场二次破碎频率，从而降低安全风险。（3）通过采用废石进行塌陷坑回填既治理了塌陷坑减少了地质灾害风险，又避免了污染占用新增土地，实现了无废绿色循环开采。（4）创新应用水冷降温技术，彻底解决6号驱动站电器设备散热量大，作业环境温度高的问题。

六、推广前景

随着我国大部分矿山浅部资源的耗尽，将有越来越多的矿山进入深部开采，深部绿色开采将是未来地下开采的主流，因此本技术有很大的推广潜力。

[推荐单位：中国中钢集团有限公司；申报单位：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司]