[00125299]普朗铜矿特厚大矿床低成本高效开采关键技术与应用

我国矿产资源丰富,但大宗消费矿产资源禀赋差,其中铜矿平均品位小于1%,铁矿平均品位仅33%,大量贫矿资源因开采不经济而难以开发,致使我国大宗矿产品对外依存度很高,实现矿产资源低成本开采对于保障我国自有资源供给安全意义重大。 普朗铜矿为大型斑岩型铜矿床,矿区海拔3600～4200m。一期开采范围内可采矿量2.5亿吨,平均铜品位仅为0.48%,属于特大型贫矿床,研究采用自然崩落法回采,生产规模1250万吨/年。自然崩落法是依靠自身节理在自重和应力作用下实现连续崩落,是唯一能在生产成本上与露天开采相媲美的安全、高效、节能的地下采矿方法,但若控制不好,极有可能产生崩落停止、空气冲击波、泥石流、底部结构破坏、矿石损失贫化率高等风险,因此该方法是技术含量最高的采矿方法。国内大规模生产自然崩落法矿山只有铜矿峪矿,两者在矿岩性质、矿体形态方面差别巨大,铜矿峪矿规模只有600万吨/年,而普朗铜矿开采规模是铜矿峪的两倍多,矿体特别厚大达到500m,是铜矿峪矿的2-3倍;规模和矿体厚度越大,技术难度就越大。为此,云南迪庆有色金属有限责任公司、中国恩菲工程技术有限公司、中南大学等单位联合开展技术攻关,围绕矿床开采工艺、放矿控制、崩落监测、巷道支护等一系列核心技术难题开展研究。项目取得四个方面技术创新： 1、创立了超前连续拉底应力迁移理论和大段高、大面积分区开采的自然崩落法技术体系,研发了动态超前拉底和双侧弧形同步推进技术和连续拉底、均衡出矿的生产模式,构建了适合特厚大矿床的脉内溜井布置型式和平行多沿脉集群溜井装矿环形有轨自动化运输系统。 2、创建了高动荷载环境以长锚、网喷联合的积极式集成支护体系,研发了混凝土钢立柱高强结构支护技术和聚矿槽一次爆破成井技术,提出了基于模糊综合评价法的四维度风险评价方法及控、测、抑三位一体泥石流联合防治体系。 3、开发了国内首套自然崩落法矿体可崩性评估系统和矿岩崩落块度预测软件,研发了融合矿床资源模型和出矿数据动态采集、传输和分析于一体的自然崩落法放矿优化控制和智能化管理平台,开发了无人值守铲运机自动定位与计量系统。 4、构建了融合微震监测、地表三维激光扫描、时域反射监测、钻孔电视监测及底部结构应力监测的综合在线协同监测平台,并基于实时监测数据模拟反演了自然崩落法开采全过程,动态精准监测崩落发展和地表沉降。 项目研究成果整体达到国际领先水平。项目已获省部级科学技术进步一等奖2项,省部级优秀工程设计一等奖1项,优秀工程咨询成果一等奖1项;获得国家授权专利22项（其中发明专利10项）,计算机软件著作权5项,部级工法1项;发表学术论文36篇。该成果已在普朗铜矿全面应用,实现矿山投产2年时间即达到了设计产能。2018年至2019年,累计完成出矿量1382万吨,实现销售收入34.96亿元,利润9.13亿元。项目经济效益和社会效益十分显著。 该技术成果正在紫金罗卜岭矿区、眼前山铁矿深部、双尖子山银矿等特大型矿山推广应用,上述矿山建成后产能将达到年5000万吨以上,年销售收入超100亿元。该项目成果有力提升了我国矿山技术水平和贫矿资源的开发力度,推动我国自然崩落法技术进入世界领先水平,也为“一带一路”国家资源开发提供了强有力的技术支撑。