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深部采矿将是一场优胜劣汰的角逐

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   芮强表示,未来矿业发展必然会进入深地,因为地下开采对环境的影响要小于地上开采。



   芮强认为,因为深部采矿是一件需要高投资、高技术的事业,只有现在涉足深部采矿领域的企业,在积累了一定经验之后,才能在未来更加激烈的竞争中脱颖而出。“深部矿井的建成,前期投资时间长、成本高,这需要资质雄厚的企业才能坚持下去。”



随着浅部矿产资源逐年减少和枯竭,矿产资源特别是金属矿产资源开采正处于向深部全面推进阶段。矿业企业想要在未来的角逐中留存下来,就必须将视线定格在深地。



“我认为,未来矿业发展必然会进入深地,而不是地上,因为地下开采对环境的影响要小于地上开采。” 芮强表示,现在地方社区和中央政府越发难容忍露天开采,越来越多的人反感使用大片土地进行采矿,尤其是在推行自给农业的发展中国家,这种反感可能会渐渐变得更明显。同时,尾矿堆带来的占据土壤面积的压力也越来越大。“这些都促使采矿业日益转入地下。”



但深部开采要面临诸多的关键难题,中国工程院院士蔡美峰、古德生等都曾提出过,深部采矿要解决深部高应力、岩性恶化、深井高温环境、物料提升成本增加等问题,也正是这些“绊脚石”才导致深部采矿领域的“淘汰机制”。对此,芮强也提出了自己的见解。



芮强表示,深部采矿首先要面对的就是时间成本。“建成一座地下金矿耗时长久,比如在南非,向下钻探可能要花费15年时间。”企业不能想要一蹴而就,需循序渐进。



其次,深部采矿要解决地热带来的深井高温。随着矿井向下延伸,地热发出的热量就越高,在这种环境下作业风险性极高。“如果未经任何冷却措施,南非的一个金矿可能达到70摄氏度,作业人员不用多久就会死于休克。”他说。



芮强认为,要想应对高温问题,需要“空调 制冷”相结合,一方面通过空调将新鲜的冷空气打入地下作业层,一方面需要加入制冷机制,例如冰块、冷却水等来降低温度。



同时,随着挖掘越深,巷道承受上部岩层的压力就越大。对此,芮强表示,在进行地下矿井设计时要非常谨慎,因为一旦设计不慎,出现坍塌等事故就是致命性的。“在设计时,要进行大量计算机模拟,施工时要用地震探测仪监测小型地震。比如,钻探可能对岩石坚硬程度产生影响,这就需要模拟、监测。”



    芮强举了澳大利亚一个金矿的例子进行说明。他表示,为了防止坍塌,这家金矿的从业者会开挖两条地下巷道,分化坍塌风险造成的损失。另外一种解决办法,就是在矿体上方建造一个横切面,这样能够为下面巷道减轻一定压力。



除了上述难题,芮强提出,深部采矿还要面临岩石性质变化、排水、通风等问题。



     比如,排水就是深部采矿需要解决的一个重点难题。芮强表示,在向下挖的时候,可以在岩石上挖小孔并灌注混凝土,这样就能够减少地下水进入巷道。其次,可安装大型泵机,将渗水抽到地上排出。在上述两种方法解决不了问题时,还有一种比较罕见的方法,就是选择将水冷冻住,“西加湖矿业公司(Cigar)及卡米可矿业公司(Cameco)这两家铀矿企业就采用了这种降温方式。”他说。



伴随排水难题,还有甲烷的产生需要关注,因为一般深地矿体的上方都会有甲烷,而甲烷是易燃易爆气体,当浓度达到5%~15%时,作业人员的生命安全就受到威胁。“所以通风系统的功率要强大,降低甲烷浓度的同时,也能降低井下温度。”



从理论上讲,地球内部可利用的成矿空间分布从地表到地下1万米,目前世界先进水平勘探开采深度已达2500米至4000米。据统计,未来10年内,我国将有三分之一以上金属矿山开采深度达到或超过1000米,其中黄金矿山会一马当先。为了发展深部矿床开采,我国需要大力研究、引进、开发智能采、装、运等设备,以支撑深部采矿实现集约化、连续化和遥控化。



未来,如何缩小与澳大利亚、美国、南非等国家在深部采矿方面的差距是中国黄金矿企不得不下功夫解决的战略难题。芮强认为,中国黄金企业可以选择和外国企业进行合作,优势互补,“这是一种比较快速、便捷的发展方式。”



   同时,在澳大利亚、美国等国家,高等教育系统里会设置计算机模拟等适宜深地开采方向的专业,芮强表示,如果中国能够做到这一点,未来深部采矿的人才补给很大程度上就能解决。


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