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深地矿山动态调控理论体系

发布日期:2021-07-07  作者:矿道网  浏览次数:441
   不久前,山东省青岛市举办了以聚焦深度前沿,引领矿业未来为主题的深度资源绿色智能开发高端论坛。业内院士专家、企业干部等聚集在一起,谈深海、深地资源开发。
 
  东北大学校长冯夏庭在讲话中说:加快我国深部矿产资源开发,是矿业科技创新发展亟待解决的重大课题,也是高校立足国家需求的历史使命。
 
  伴随着我国经济的速发展,对矿产资源的需求日益增加。中国铜、铁、锂等金属矿产对外依存度不断上升。
 
  据国深海、深地矿产资源丰富。深海、深地矿产资源作为21世纪最重要的陆地浅部矿产替代资源,已成为国家发展的重要目标。
 
  山东黄金集团有限公司党委书记、董事长陈玉民表示:随着地表资源的日益减少,我们必须把重点放在地球深处。
 
  但是,随着对矿产资源需求的不断增加,浅资源无法满足供应。为了保证经济发展的需要,中国加快了深入地球的步伐。然而,浅开采的技术和设备暂时无法满足深开采的需要。同时,深开采引发的工程地质灾害和事故隐患日益突出。
 
  据悉,与浅部资源开采相比,深部开采环境更为复杂,片帮、冒落、塌方、岩爆等工程地质灾害增多;开采深度大,地应力大;支撑和填充费用增加;埋深大,地温高,设备磨损腐蚀严重,降低了生产效率和生产能力。
  在深度条件下,岩体处于复杂的‘三高一扰动’(高应力、高渗透压力、高温、开采扰动)环境中,会出现脆性和延展性转化,表现出明显的流变性。因此,随着开挖深度的增加,岩爆等矿山动力灾害事故将呈指数级增加。会上有专家说。
 
  针对深部岩体处于三高一扰动状态,研究岩体力学变形破裂过程的基本特点,探讨诱发深部矿体重大灾害的机理及其预测和控制方法,对实现深部矿体安全高效开采具有重要意义。
 
  陆地深地开采有许多困难,深海开采的困难也不容忽视。
 
  会上有专家介绍,海水是影响深海采矿工程岩体稳定性最活跃的因素之一。与纯水或普通地下水相比,海水具有更复杂的化学成分。海水对岩体的破坏不仅表现为对岩体结构表面和结构体力学性质的削弱,而且其复杂的化学成分也会加速对岩体的腐蚀。在海水的腐蚀作用下,岩体内部的微孔结构发生了变化,导致岩体的宏观物理和力学特性的变化,增加了海底采矿的风险。
 
  目前,国内矿山企业正在打破传统模式,基于物联网、大数据、工业互联网等技术打造智能矿业产业链,实现矿业向少人化、智能化转型升级。
 
  然而,目前深度开采重大工程灾害(岩爆、大变形、塌方)的开采过程智能优化和控制还没有实质性进展。实现深部金属矿高效开采的关键是解决这些重大工程灾害问题,开发以降低重大工程灾害风险为目标的开采过程优化技术、应力释放和转移等自主预防技术。
 
  有专家表示,地下开采的每一次重大变化几乎都与采矿方式有关。就深度开采而言,全球矿业正在努力解决一个重大问题,即如何使新的工艺方法适应深度开采条件,克服深度开采引发的各种问题,如岩石爆炸、支撑、高岩石温度等。
 
  因此,在深度开采过程中应用了大量的勘探和监测手段,获得了反映开采过程变化的大量、多源、异构和动态的深度开采过程大数据。据了解,通过人工智能、物联网、云计算、地理信息技术、智能机器人等高科技活动,开展了深海深地矿床预测和勘察、岩体力学和灾害机理等理论基础和应用基础研究,实现了深海深地金属矿开采的安全、高效、绿色、智能开采。
 
  以山东金三山岛金矿为例。近年来,随着5G、大数据平台等技术应用的提高,该矿山加快了进入深海的步伐,开采资源量比以往大幅度提高,为中国深海、深地开采、绿色开采和智能开采技术的突破提供了科研平台和示范基地。
 
  目前,中国有45个金属矿山开采深度超过1000米,居世界第一。未来,山东黄金将面临深部金属矿安全高效开采系列问题。凭借对科技创新的高度重视和独特的矿藏优势,力争在深海和深地开采中取得重大突破。
 
  2020年12月31日,山东黄金与东北大学联合成立了山东省深海深地金属矿智能开采重点实验室。该实验室充分发挥了东北大学矿业工程和自动控制学科的优势,抓住了山东黄金建设世界一流矿山的机遇,开展了深海深地金属矿智能开采理论和关键技术研究,填补了中国重点实验室的空白。
  山东省深海深地金属矿智能开采重点实验室开展了海底岩体腐蚀力学特性与灾害机理研究、深海深地金属矿安全高效开采理论与技术、深海深地金属矿开采过程岩体响应智能感知与灾害预警三个重要方面的研究
 
  今后,实验室还将针对深度开采的技术特点和新问题进行定向研究,采用先进的科技手段,解决业界最棘手的问题。并且以大数据融合技术为基础,对深海、深地金属矿开采过程中的典型灾害预警技术,建立了灾害孕育机制认识-响应信息实时智能感知-典型灾害安全预警-调控措施优化及动态反馈分析的深海深地矿山动态调控理论体系。
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关键词TAG: 开采 金属矿
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