深部開採是指深度大於600m的地下開採作業。開採深度大於2000m時。為超深開採，全世界約有200座礦山處於深部開採範圍，其中以南非居多，開採深度為1000-3000m，最深礦井為威特沃特斯蘭德金礦的西部水平，深度達950m(己閉坑)，紅透山銅礦開採水平為467m，距地表為900m。但中國有很多生產礦山設計深度在千米以上，如弓長嶺鐵礦設計深度為-750m，距地表深度達1000m，根據中國、南非、加拿大、美國、印度等國的一些開採深度大於600-700m，以及深度大於1000-2000mm的礦山生產實踐，深部開採將面臨著改進岩層控制、井下工作環境、深部回採工藝等問題。
基本介紹
- 中文名：深部開採
- 外文名：Deep mining
- 學科：開採工程
- 領域：能源
- 範圍：地下開採
- 釋義：深度大於600m的地下開採作業
簡介,岩層控制,礦井高溫,礦井降溫方法,深部開採工藝,
簡介
深部開採是指深度大於600m的地下開採作業。開採深度大於2000m時。為超深開採，全世界約有200座礦山處於深部開採範圍，其中以南非居多，開採深度為1000-3000m，最深礦井為威特沃特斯蘭德金礦的西部水平，深度達950m(己閉坑)，紅透山銅礦開採水平為467m，距地表為900m。但中國有很多生產礦山設計深度在千米以上，如弓長嶺鐵礦設計深度為-750m，距地表深度達1000m，根據中國、南非、加拿大、美國、印度等國的一些開採深度大於600-700m，以及深度大於1000-2000mm的礦山生產實踐，深部開採將面臨著改進岩層控制、井下工作環境、深部回採工藝等問題。
岩層控制
原岩應力觀測結果表明，深度超過450-500m時，水平應力分量將增天，可能超過垂直應力分量。原岩應力值增大，地壓增大。其顯現特點將與深度小於400m的顯現特點不同。變靜壓為動壓。具體表現為巷道破壞或巷道和采場的圍岩變形、礦柱失穩、特別是岩爆(衝擊地壓)顯現頻度及強烈程度增大，並表現出具有瞬間釋放出大量能量的特點，使較長一段巷道破壞，並伴有震動與響聲，震動不僅在井下可感受到，在地表亦能感受到，釋放的能量相當芮氏地震5級以上。釋放能量小者可使巷道頂板岩石星薄透鏡狀以很高速度彈出一一彈射。不是所有深部開採礦山都會發生岩爆。發生岩爆是有條件的、根據發生岩爆礦山資料分析認為，岩爆是自然地質條件與採礦技術條件按一定方式組合而發生的，岩爆的等級與回採空間形狀、規模、礦岩物理力學性質有關，一般可將能量釋放率做為度量岩爆發生頻度及程度的指標，在這些礦山中，當由計算得到的能量釋放率大於40MJ/m時，岩爆就成為嚴重問題。但應指出在世界其他地區，如加拿大通常發生岩爆時能量釋放率遠低於上述數值。
深部地壓對安全生產和經濟效益產生極其不利的影響。在進行深部開採、設計開拓系統、采準布置以及選擇來礦方法和回採工藝時，必須根據具體條件，研究解決岩層控制問題。
礦井高溫
隨開採深度增加，礦井中空氣及巷道周圍岩體的溫度升高。由於深井開採面臨著高溫威脅。為改善礦井工作環境，保證礦山必要的勞動生產能力。深部開採的礦山必須控制礦井高溫和選擇合適的降溫方法。深部開採時，因岩溫受地熱影響，隨礦井深度增加。岩溫通過井巷壁以一定強度遞增。
礦井降溫方法
分為兩類：一類為普通降溫法，以控制熱源散熱，加強通風為主要手段；另一類為人工製冷降溫法，以壓縮製冷為主要手段，為提高降溫效果，礦山應當採用綜合降溫措施。
1.普通降溫方法
普通降溫方法包括:礦井通風降溫，即通過建立合理通風系統，增加風量，提高風速等措施。實現礦井降溫，天然冷水降溫，利用礦井或地面冷水直接送至採掘工作面。通過空氣冷卻器降溫，冰塊降溫，在深並降溫方面的作用受到重視。
2.人工製冷降溫方法
當礦井或地面水源條件不好，礦井過深無法利用地面水源時，可採用循環式壓縮製冷降溫方法。該法適用於任何類型的礦井在選擇了合適的人工製冷降溫方法後，通常要進行礦井製冷系統的有關計算。選擇合適的制冷機和空氣冷卻器、移動式空調機和礦井空氣冷卻系統，制冷機由氣體壓縮機、冷凝器、蒸發器、動力機械、安全裝置、管道系統組成，其製冷物質廣泛使用氨和氟里昂，不能用有毒、有刺激味和易爆的氰，空氣冷卻器是一種熱交換器，它將制冷機產生的冷量傳給空氣，並將空氣的熱量帶給制冷機的換熱裝置。
深部開採工藝
深部礦床設計前必須進行可行性研究，以便礦山投產後用最少的井筒數目回採全部礦石儲量，在具體設汁中，應根據深部開採特點，確定採用單一開拓或聯合開拓，考慮井筒的類刑、位置、數目和提升段數。採用25-50t箕斗多繩提升機，一段提升深度可達200cm。南非製造的“布雷爾”多繩纏繞式提升機鼓大提升深度為2442m。所以對延展深度<2000m的礦床，可採取單段提升，即一段開拓。
