6 Trend Utama dalam Perlombongan Masa Depan Yang Tidak Boleh Diabaikan

Dengan perkembangan industri, permintaan terhadap sumber mineral terus meningkat. Pada masa ini, kedua-dua negara maju dan membangun menganggap pemilikan dan pembangunan sumber sebagai langkah strategik. Akibatnya, pembangunan perlombongan telah menyaksikan kemunculan pelbagai teknologi dan kaedah perlombongan yang cekap, selamat dan kos rendah. Adalah penting untuk bersaing dengan teknologi canggih untuk membangunkan sumber dengan berkesan.

(I) Perisikan dalam Lombong Bawah Tanah

Pada masa ini, lombong bawah tanah di seluruh dunia sedang mengejar kecekapan dan keselamatan, yang membawa kepada peningkatan berterusan dalam tahap mekanisasi dan automasi. Ambil Lombong Besi Kiruna Sweden sebagai contoh. Lombong Besi Kiruna terkenal kerana menghasilkan bijih besi gred tinggi (dengan kandungan besi melebihi 70%) dan merupakan salah satu lombong besi terbesar di dunia. Pengekstrakan bijih besinya. Mempunyai sejarah lebih 70 tahun, beralih daripada perlombongan terbuka kepada perlombongan bawah tanah. Perisikan Lombong Besi Kiruna mendapat manfaat terutamanya daripada penggunaan peralatan mekanikal berskala besar, sistem kawalan jauh pintar dan sistem pengurusan moden. Sistem dan peralatan perlombongan yang sangat automatik dan pintar adalah kunci untuk memastikan pengekstrakan yang selamat dan cekap.

1. Pembangunan. Lombong Besi Kiruna menggunakan gabungan sistem pembangunan aci dan tanjakan. Lombong ini mempunyai tiga aci untuk pengudaraan, bijih dan pengangkat batuan sisa. Kakitangan, peralatan dan bahan diangkut terutamanya menggunakan peralatan tanpa jejak melalui tanjakan. Aci angkat utama terletak pada dinding kaki badan bijih. Sehingga kini, muka perlombongan dan sistem pengangkutan utama telah diturunkan sebanyak enam kali, dengan paras pengangkutan utama semasa pada 1045 m.

2. Penggerudian, Pengecasan dan Peletupan. Pemanduan terowong menggunakan gerudi jumbo yang dilengkapi dengan alat pengukur elektronik tiga dimensi untuk kedudukan lubang yang tepat. Penggerudian Stope menggunakan pelantar gerudi kawalan jauh Simba W469 yang dihasilkan oleh Atlas Copco Sweden, dengan diameter lubang 150 mm dan kedalaman lubang maksimum 55 m. Rig ini menggunakan sistem laser untuk kedudukan yang tepat, tanpa pemandu, dan boleh beroperasi dalam kitaran berterusan 24 jam. Jumlah letupan bijih tahunan boleh mencapai 3 juta tan.

3. Pemuatan Bijih Jauh, Pengangkutan dan Pengangkatan. Penggerudian, pemuatan, pengangkutan dan pengangkatan di perhentian Lombong Besi Kiruna semuanya telah mencapai kecerdasan dan automasi, dengan pelantar gerudi dan pemuat beroperasi tanpa pemandu. Pemuatan bijih menggunakan pemuat kawalan jauh Toro 2500E, dengan kecekapan satu unit 500 t/j. Sistem pengangkutan bawah tanah termasuk pengangkutan tali pinggang dan pengangkutan kereta api automatik. Pengangkutan kereta api automatik biasanya terdiri daripada 8 kereta bijih, yang merupakan kereta pembuangan bawah automatik untuk memuat dan memunggah berterusan. Penghantar tali pinggang secara automatik mengangkut bijih dari stesen penghancuran ke peranti pengukur, menyelesaikan pemuatan dan pemunggahan dengan skip aci, semuanya di bawah kawalan jauh.

4. Teknologi Penyemburan Konkrit Kawalan Jauh dan Teknologi Tetulang Sokongan. Sokongan terowong menggunakan gabungan shotcrete, bolt batu, dan mesh. Ini dilengkapkan dengan penyembur konkrit kawalan jauh, dengan bolt batu dan jaring keluli dipasang menggunakan pelantar bolt.

(II) Aplikasi Teknologi Lesap yang Semakin Berleluasa

Pada masa ini, teknologi larut lesap digunakan secara meluas dalam mendapatkan semula tembaga gred rendah, bijih emas, bijih uranium, dsb. Teknologi larut lesap termasuk larut lesap in-situ, larut lesap timbunan dan larut letupan in-situ. Negara-negara seperti Amerika Syarikat, Kanada dan Australia biasanya menggunakan larut lesap timbunan dan larut letupan in-situ untuk mendapatkan semula 0.15%–0.45% bijih tembaga gred rendah, lebih daripada 2% bijih tembaga oksida dan 0.02%–0.1% bijih uranium.

Mengambil Amerika Syarikat sebagai contoh, terdapat lebih 20 lombong yang menggunakan larut letupan in-situ untuk tembaga. Sebagai contoh, Lombong Mike di Nevada dan Lombong Tembaga Zonia di Arizona masing-masing menghasilkan lebih daripada 2.2 tan tembaga setiap hari. Tambang Butte Montana dan Tambang Copper Queen Branch menghasilkan 10.9–14.97 tan logam tembaga setiap hari. Di AS, tembaga larut lesap menyumbang lebih daripada 20% daripada jumlah pengeluaran, emas melebihi 30%, dan sebahagian besar pengeluaran uranium berasal daripada perlombongan larut lesap.

(III) Teknologi Perlombongan Aci Dalam

Apabila jumlah sumber terus berkurangan, kedalaman perlombongan semakin meningkat, selalunya melebihi 1000 m. Ini membawa banyak kesukaran dan masalah yang tidak dihadapi dalam perlombongan cetek, seperti peningkatan tekanan tanah, suhu batuan yang lebih tinggi, dan cabaran yang lebih besar dalam pengangkatan, saliran, sokongan dan pengudaraan.

Isu biasa dalam lombong aci dalam:

1. Kapasiti Mengangkat. Apabila kedalaman perlombongan meningkat, isu pertama yang dihadapi ialah kapasiti angkat lombong. Pengangkat semasa boleh mencapai ketinggian lif tunggal maksimum melebihi 2000 m, seperti lombong Kanada dengan lif tunggal terdalam 2172 m, dan lombong emas Afrika Selatan dengan kedalaman aci 2310.4 m. Keupayaan peralatan angkat memenuhi sepenuhnya keperluan lombong aci dalam yang besar.

2. Suhu Batu dan Penyejukan Pengudaraan. Apabila kedalaman perlombongan meningkat, suhu batu meningkat dengan sewajarnya. Sebagai contoh, di Lombong Tembaga-Zink Toyoha Jepun pada paras -600 m (kira-kira 1200 m dari permukaan), suhu batuan melebihi 100°C, tetapi banyak negara menetapkan bahawa suhu bawah tanah tidak boleh melebihi 28°C. Lombong aci dalam biasanya meningkatkan isipadu pengudaraan bawah tanah dan menyejukkan udara menggunakan kaedah penyejukan udara dan penyejukan air. Apabila memilih satu atau kedua-duanya, sebagai tambahan kepada menurunkan suhu, perhatian juga mesti diberikan untuk mengurangkan pelesapan haba daripada peralatan mekanikal bawah tanah, peralatan diesel, dan peralatan penyejukan itu sendiri.

3. Kaedah Pengurusan Tekanan Tanah dan Perlombongan. Lombong aci dalam umumnya mewujudkan sistem pengukuran dan pemantauan tekanan tanah yang lengkap, yang secara langsung mempengaruhi sama ada pengeluaran perlombongan dapat diteruskan dengan lancar dan tahap kos pengeluaran. Batu pecah adalah isu yang menonjol dalam perlombongan aci dalam. Untuk meramalkan pecahan batu, banyak lombong memasang peranti pemantauan mikroseismik di bawah tanah, seperti US Sunshine Silver Mine, yang memasang pemantauan mikroseismik pada paras 2254 m untuk pemantauan 24 jam.

4. Pembakaran dan Letupan Spontan. Perlombongan aci dalam juga mungkin mengalami pembakaran spontan bijih sulfida disebabkan oleh suhu bijih yang tinggi dan letupan sendiri semasa pengecasan bahan letupan, yang memerlukan perhatian yang mencukupi.

Pada masa ini, kedalaman perlombongan lombong bukan arang batu di China secara amnya tidak melebihi 700–800 m, tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa deposit bijih yang tertimbus pada kedalaman kira-kira 1000 m sedang dibangunkan, termasuk Lombong Tembaga Dongguashan di bawah Syarikat Tongling Nonferrous Metals dan Kawasan Perlombongan No. 2 Jinchuan.

(IV) Kerja Perlindungan Alam Sekitar Lombong

Di negara luar, terutamanya negara maju, langkah komprehensif diguna pakai untuk pengurusan alam sekitar lombong. Piawaian teknikal yang ketat digunakan untuk air sisa, gas ekzos, sanga, habuk, bunyi bising, dsb., yang dilepaskan dari lombong. Banyak lombong gred rendah tidak boleh dibina atau dikeluarkan kerana kos rawatan alam sekitar yang berlebihan.

Pada masa ini, terdapat penekanan di luar negara untuk mewujudkan lombong bebas sisa dan bersih. Lombong Arang Batu Walsum Jerman di kawasan perindustrian Ruhr adalah contoh yang berjaya. Ia menggunakan lendir arang batu dari loji pencuci arang batu, abu daripada penjanaan kuasa arang batu, dan batu sisa bawah tanah yang dihancurkan bercampur dengan simen, diaktifkan dan dikacau, kemudian dipam di bawah tanah dengan pam PM untuk mengisi lompang. Lombong tidak mengeluarkan sisa pepejal ke luar.

(V) Teknologi Perlombongan Pengisian

Bahan pengisian yang berbeza digunakan berdasarkan keadaan yang berbeza:

1. Sokongan Serantau. Bahan pengisian tegar berkualiti tinggi diperlukan untuk mengurangkan penutupan volum elastik dan bahaya pecah batu.

2. Kawalan Strata Batu. Keperluan kualiti bahan pengisian tidak ketat, tetapi pengisian berskala besar diperlukan, dan pengisian tidak boleh mengecut selepas penempatan.

3. Perlombongan Pelbagai Urat. Bahan pengisian memerlukan ketegaran dalam keadaan tegasan rendah untuk meminimumkan ubah bentuk dan anjakan batuan.

4. Kawalan Alam Sekitar. Untuk memastikan dinding gantung dimeterai untuk mengelakkan aliran udara melalui kawasan yang dilombong, bahan pengisi tidak boleh mengecut, dan pengisian kawasan yang besar diperlukan.

5. Mengurangkan Pengangkatan Batu Sisa. Menyediakan dan menghancurkan batu buangan di bawah tanah untuk mengisi bahan, dengan itu meningkatkan kecekapan.

Pertimbangan semasa untuk mengisi:

1. Tumpukan usaha untuk membentuk sistem yang praktikal dan boleh dipercayai. Menyelidik dan membangunkan teknologi pengisian yang berkesan untuk mengintegrasikan operasi pengisian dengan kitaran perlombongan. Tekankan pengurusan sistem pengisian.

2. Teknologi penyelidikan untuk mengoptimumkan sistem sedia ada, termasuk pengedaran saiz zarah untuk bahan pengisian berkualiti tinggi, proses penyediaan bahan pengisian yang lebih baik dalam hidrosiklon dan penghancuran, dan teknologi penyampaian yang dioptimumkan seperti kehilangan tekanan, haus, kakisan dan reka bentuk sistem pengisian keseluruhan.

3. Mengukuhkan pemahaman kuantitatif penyediaan bahan pengisi, pengangkutan, penempatan dan proses ubah bentuk beban untuk meletakkan asas bagi perlombongan yang selamat, stabil dan cekap. Proses pengisian yang digunakan di peringkat antarabangsa termasuk pengisian pasir hidraulik, pengisian kering, pengisian pepejal air tinggi dan pengisian bersimen. Pengisian bersimen dibahagikan lagi kepada: pengisian hidraulik tailing bersegmen (pengangkutan graviti berkepekatan tinggi), pengisian hidraulik bahan pengisi lain (pengangkutan graviti berkepekatan tinggi), pengisian graviti tailing tailing penuh, dan pengisian pengepaman tailing penuh. Kaedah yang disyorkan di peringkat antarabangsa ialah pengisian pengepaman tailing penuh.

Pada masa ini, Kanada mempunyai 12 lombong menggunakan pengisian pes berkepekatan tinggi, dan Afrika Selatan dan Australia juga mempunyai sistem pengisian pes baharu yang beroperasi. Proses pengisian baharu akan lebih memenuhi keperluan untuk perlindungan sumber, perlindungan alam sekitar, peningkatan kecekapan dan pembangunan lombong. Pengisian perlombongan akan mempunyai prospek yang lebih luas dalam industri perlombongan abad ke-21.

(VI) Perlombongan Nodul Polimetal Lautan

Nodul polimetal berlaku di dasar laut pada kedalaman kira-kira 3000–5000 m. Untuk melombong mereka, kaedah perlombongan yang boleh dilaksanakan adalah penting. Oleh itu, negara-negara di seluruh dunia mengutamakan membangunkan kaedah perlombongan yang boleh dipercayai dan telah menjalankan penyelidikan eksperimen yang meluas, malah ada yang melakukan ujian perlombongan laut dalam skala pertengahan. Dari penghujung 1960-an hingga sekarang, kaedah perlombongan lautan yang dibangunkan dan diuji di peringkat antarabangsa terutamanya terbahagi kepada tiga kategori: Perlombongan Baldi Talian Berterusan (CLB), perlombongan kenderaan kawalan jauh dasar laut dan perlombongan lif bendalir.

1. Kaedah Perlombongan Baldi Talian Berterusan (CLB). Kaedah ini dicadangkan oleh Jepun pada tahun 1967. Ia agak mudah, terutamanya terdiri daripada kapal perlombongan, kabel tunda, baldi, dan kapal penarik. Baldi dipasang pada kabel tunda pada selang waktu tertentu dan diturunkan ke dasar laut. Kabel tunda, didorong oleh kapal penarik, menggerakkan baldi ke bawah, mencedok, dan ke atas. Operasi kitaran tali tanpa langkah ini membentuk gelung pengumpulan berterusan. Ciri utama CLB ialah keupayaannya untuk menyesuaikan diri dengan perubahan kedalaman dan mengekalkan operasi biasa. Walau bagaimanapun, pengeluaran CLB hanya sehingga 100 t/d, jauh di bawah keperluan perlombongan industri. Oleh itu, kaedah perlombongan CLB telah ditinggalkan pada akhir 1970-an.

2. Kaedah Perlombongan Kenderaan Kawalan Jauh Dasar Laut. Kaedah ini terutamanya dicadangkan oleh Perancis. Kenderaan kawalan jauh dasar laut ialah kenderaan perlombongan tenggelam tanpa pemandu, terutamanya terdiri daripada empat sistem: pengumpulan bijih, pendorong sendiri, kawalan keapungan dan pemberat. Di bawah pemantauan dari kapal induk permukaan, kenderaan perlombongan itu menyelam ke dasar laut mengikut arahan untuk mengumpul nodul. Setelah penuh, ia muncul dan memunggah nodul ke dalam tong penerima kapal induk. Kapal induk permukaan biasanya boleh mengawal berbilang kenderaan perlombongan secara serentak. Sistem perlombongan ini memerlukan pelaburan yang besar, dan dengan nilai produk yang rendah dan tiada faedah ekonomi selama beberapa dekad, Persatuan Penyelidikan dan Pembangunan Nodul Lautan Perancis menghentikan penyelidikan pada tahun 1983. Walau bagaimanapun, prinsip pengumpulan dan pengangkutan kenderaan perlombongan ini dianggap menjanjikan.

3. Kaedah Perlombongan Fluid Lift. Pada masa ini, kaedah yang diiktiraf di peringkat antarabangsa dengan potensi aplikasi paling industri ialah perlombongan lif bendalir. Apabila kapal perlombongan tiba di kawasan perlombongan, pengumpul dan paip pengangkat disambungkan dan diturunkan secara beransur-ansur ke dalam laut. Pengumpul mengumpul nodul dari sedimen dasar laut dan melakukan pemprosesan awal. Menggunakan pengangkatan hidraulik atau pneumatik, air dalam paip bergerak ke atas pada kelajuan yang mencukupi untuk mengangkut nodul ke kapal perlombongan permukaan.

Dengan kemunculan pembangunan dan penggunaan lautan manusia pada abad ke-21, teknologi perlombongan lautan amat penting. Perkembangan teknologi tinggi moden telah membuka jalan bagi eksploitasi sumber lautan, dan pembentukan serta kemajuannya akan memberi kesan positif dan meluas kepada ekonomi lautan dunia, budaya dan kesedaran lautan manusia.