从市场、技术和制度看国际海底矿产资源的商业开采时机

探讨了国际海底矿产资源商业开采的影响因素, 分析了深海矿产资源中主要金属镍、钴、铜的近中期供需趋势、深海采矿技术和装备的发展现状、国际海底采矿制度制定面临的难题, 在此基础上, 对国际海底矿产资源商业开采时机进行了预判, 并提出我国应积极应对的建议。     

大洋多金属结核工业开采前的技术准备

1前言在世界大洋海底表层蕴藏着极其丰富的多金属结核矿产资源，随着《联合国海洋法公约》的生效，大洋开采的法律问题已经解决，新一轮资源开发的技术竞争将日趋激烈。据联合国采矿专家组预测，最早实现大洋多金属结核工业开采的时间是2020年以后，到时深海采矿极有可能成为一门高新技术产业。世界上许多深海采矿研究部门对大洋采矿进行的技术经济分析和预测，认为采矿企业必须获得15％～20％的内部收益率才能盈利，为此年产于结核县领达3Mt，可供20～30年连续开采，且具有开采价值的富矿区面积达20000km’才值得开采。2矿区勘探工业开采…     

深海底采矿机器车的研究现状

海洋占地球表面积的71％,随着地球陆地矿产资源枯竭等问题的日益加剧,开发海洋矿产资源日益引起人们的关注。海洋矿产包括含锰、铜、钴、镍、金、银等十几种矿物,已探明储量多达15000亿t的锰结核,是目前海底矿产资源开发的一个热点。锰结核赋存于水深4000～6000m的深海底表面,表现为直径为0．5～25cm的黑色矿物块群。     

海底堆积层采挖性能测定装置的研制

日本工业技术院从1981年开始,制定了开采4000～6000米深海底锰结核的大型科研计划。采矿系统中的集矿系统的研究是最复杂的,因为研制集矿机械,必须试验集矿机对深海底堆积层的力学作用,只有了解了堆积层的承载力、沉降特性、集矿机行走时受堆积层粘着阻力的影响等问题,才能研制出     

基于ADAMS的深海采矿系统联动模拟

随着陆地矿产资源的逐渐枯竭,丰富的海洋矿产必将成为难以取代的接替资源而为人类所开发和利用。深海资源开采技术及装备已成为各先进工业国家的重要研究对象。深海多金属结核采矿系统的任务是在海底采集多金属结核矿石,破碎后扬升至海面采矿船,然后经脱水并运输到口岸。     

滨海矿山深部开采水力调查及稳定性分析

占地球表面71%的海洋蕴藏着丰富的矿产资源,随着陆地矿产资源日益减少,海底资源开采成为未来的发展方向,其中海底基岩矿产资源深井开采普遍面临富水和高地应力的问题,水和应力的分布及其耦合作用是影响海底深井开采安全性的重要因素。以滨海矿山三山岛金矿深井开采为背景开展水力研究,调查矿区深部含水带分布,开展现场地应力测量,统计深部岩体节理裂隙分布规律,研究深部岩体的渗透性,建立水力耦合数值模型,对深部矿体进行模拟开采。通过上述研究工作,获得了矿区地应力分布规律,深部岩体渗特性以及资源开采过程中围岩位移、应力的时空演化规律,并指出了潜在危险源的时空分布。     

三山岛金矿海底采矿的采准工程优化

三山岛金矿新立矿区是我国第一个进行海底采矿的硬岩矿山,矿山研究采用机械化上向水平分层全尾砂充填法开采。通过无轨采准系统工程优化研究,确定分层高度为3.3 m,当矿房宽度采用15 m左右时,分段高度采用10～13.3 m比较合适。应用效果证明,优化设计为新立矿区海底矿石资源安全经济开采提供了技术保障。     

有色金属矿集区协同采矿理论与实践

为加快实现我国有色矿集区矿产资源的集约安全高效开采,从个旧矿集区矿产资源开发利用出发,针对国内矿产资源"多、小、散"的赋存特点和管理粗放、集约化程度低的开发方式,总结提出了矿集区协同采矿理论体系,包含五律协同采矿理论、多尺度协同采矿理论、时空协同采矿理论。在该理论的指引下,个旧矿集区整合矿集区矿产资源,优化生产系统网络,革新缓倾斜复杂难采矿体采矿方法,开发矿山信息化、集约化关键配套技术,构建了区域矿山协同采矿模式。工程实践表明:区域矿山协同采矿模式具有巨大的经济效益和良好的推广价值,为我国中小型矿集区规模化、集约化开采指明了方向,对我国采矿科学技术进步做出了重要贡献。     

海下充填开采岩层稳定性研究

三山岛金矿矿床赋存于海底,表层海水时刻威胁着采矿安全。为合理分析矿区充填开采的安全稳定性,建立了矿区岩层监测系统。对矿区各中段石门巷道顶板进行了周期位移记录,通过数据分析得到了监测期间的岩层变形规律。通过ANSYS模拟对比研究,分析了整个矿区真实开采过程中采场与围岩变形规律。研究表明,海底基岩层的地表倾斜率和水平变形率尚未超出极限值,说明目前海底基岩层尚未出现较大的损伤,海底开采使用充填法采矿是安全稳定的。为保证矿山开采过程中的长期稳定,建议先开采深部矿体,将中深部矿体作为隔离层,待矿山后期再进行开采活动。     

科学采矿视角下煤系共伴生矿产资源的开采初探

我国含煤岩系共伴生矿产资源丰富,且属于不可再生资源。基于科学采矿的理念对煤系共伴生矿产资源的开采进行了初步探讨,认为含煤岩系共伴生矿产资源的开采是科学采矿的重要组成部分,不仅提高了资源采出回收率,而且为保护环境、安全生产和降低采矿生产成本提供了技术条件。要实现科学采矿,必须对煤系共伴生矿产资源的开采利用加以重视。     

深海采矿矿石输送软管的力学实验分析

根据深海采矿软管输送系统的主要参数,建立了采用实验对输送管道进行力学分析的相似理论。根据相似理论,选取了一根模型输送管道,对其进行了力学实验,同时采用有限元方法对相应情况进行了力学分析。两种分析方法所得结果基本一致,从而证明了采用有限元方法可以对深海采矿输送软管进行力学分析。     

尾矿浆体高海拔U型管道输送工程应用实践

通过对钨尾矿性质、浆体颗粒悬浮机理、非均质悬液淤积流速、磨阻损失、磨损机理研究分析,设定该钨矿尾矿浆体以紊流流态输送,速度区间为2~2.5 m/s,最大输送压力为40 kg/cm²。在管道磨蚀控制、输送泵配置、检测仪器配置等方面,工程设计中注入了诸多相应技术措施。实际运转证明,输送系统运行安全、稳定,达到了设计预期目标。     

高浓度(膏体)充填流变特性及自流输送参数的合理确定

高浓度充填是近十几年充填研究的主要发展方向。本文根据高浓度(膏体)料浆输送试验数据,归纳了高浓度充填流变模型及其特性参数,通过分析计算,建议矿山采用高浓度自流充填方式:料浆浓度低于临界流态浓度3～5个百分点,充填管径4～6英寸,流速1 0～1 5m/s。     

煤水管道输送自动控制系统

阐述了在煤水管道输送技术中 ,采用自动控制系统 ,通过检测煤水浓度 ,采用软件的计算与比较结果 ,使输送的煤水浓度控制在工艺要求的最佳范围 ,最大地提高经济运行效果 ,为煤水管道输送 ,提供了一种有价值的控制手段 通过实践 ,证明了该系统的科学性、稳定性与可靠性 ,经济效果显著 ,有利于煤水管道输送技术的推广应用。     

基于有限元法的钻杆柱纵向振动分析

钻杆的纵向振动对钻杆失效有较大影响。采用ANSYS软件对2000 m以内钻杆柱的纵向振动进行了分析,得到了不同钻具规格、不同钻铤长度、不同钻杆柱长度的固有频率,获得了钻杆柱纵向振动的前五阶固有振型。结果表明,钻杆柱的固有频率受钻杆规格和钻铤长度影响很小,受钻杆柱长度影响较大。     

渣浆泵选型公式探讨

从数学逻辑,理论分析,试验结果,实例计算等方面,对一些手册中给出了输送浆体管路损失扬程计算公式分析了论述,指出了公式中存在的不足,并给出了较适合实际的计算公式及选择系数,对合理选择输送浆体用泵,具有一定的指导意义。     

似膏体充填系统管网参数及泵送压力选择

湖南闪星锑业有限责任公司对浅部残矿进行回采,并采用高浓度的似膏体充填系统进行充填。通过从锡矿山选场选取尾砂充填体,在实验室测试其物理力学性质,同时测定不同浓度下不同配比的充填体的抗压强度及泌水率,得出适合矿山的充填材料配比为 1∶2∶8(水泥∶粉煤灰∶分级尾砂),质量浓度为70%~76%。通过充填管道输送参数计算,选用外径为0.114 m,壁厚为0.007 m的钢管,得出似膏体料浆的临界流速为0.97 m/s,充填料浆水力坡度为885.92 Pa/m,充填管道最大输送阻力为1.53 MPa,工业泵的启动压力2 MPa,得出泵的最小压力值为3.53 MPa,从而设计出适合锡矿山的似膏体充填系统,为矿区充填可靠性提供了保障。     

Mechanics of Oil Sands Slurry Flow in a Flexible Pipeline System

Slurry transportation is an economic haulage system in oil sands and coal-mining operations characterized by long haulage distances and rugged terrain. In such conditions, the ton-km-hr limits are exceeded creating extreme tire wear and high maintenance costs. Steep haul grades and rugged terrain also cause mechanical wear and tear, which decrease haulage equipment economic life. Hydraulic transportation is a proven and viable technology for slurry transportation in such conditions. Currently, stationary pipeline transportation is being used in transporting minerals in many mines. There is an increasing demand to create slurrified minerals at the mining faces to be transported to the processing plant. However, stationary pipelines are not capable for dealing with the rapidly changing configuration of the mining faces. In this paper, the authors develop the ground articulating pipeline (GAP) technology to address this problem. The GAP system consists of pipelines connected together with flexible joints in each pipe section, which allows deflection to avoid torsional stresses from the adjoining frames. This flexible arrangement accommodates the horizontal and vertical displacements of the mobile system as it follows the hydraulic shovels in the excavation process. The mechanics of the GAP system, as well as the production–economic function, are formulated and simulated over an extended period using data and information from Syncrude’s North Mine. The results show that the GAP system is technically and economically viable for productivity between 6,300 and 6,500 tons per hour. The simulated head loss for the GAP system is 15.66 m per 400 m, which compares with 20 m per 400 m for the existing stationary system at Syncrude. The pressure gradient-radius curves are asymptotic to the pipe boundaries, which indicates steep axial pressure gradient in these areas.     

杨家坝矿业公司尾矿浓密机改造实践

为满足杨家坝矿业公司的扩产计划,在对尾矿进行沉降试验的基础上,对原尾矿浓缩输送系统进行了改造方案设计及对比分析,结果表明,通过拆除原有Φ53 m普通浓密机、新建Φ28 m高压浓密机,可以满足公司生产规模扩大到年处理原矿石200万吨后尾矿浆高浓度输送至尾矿库储存的生产需求。改造实践证实,原有浓缩系统的问题基本得到了解决,新建高压浓缩系统大大提高了尾矿浓缩效率,节约了输送能耗和水资源,经济效益显著。     

5000m扬矿管纵向振动研究

运用有限元的方法对深海采矿系统中的扬矿管进行了静力分析和动态分析,将５０００ｍ扬矿管等分成２０个两节点梁单元,应用等效线性化方法及结构对地震的反应原理建立了扬矿管纵向运动模型．采用ＡＤＩＮＡ有限元分析软件．通过研究在海水中不同海浪周期下扬矿管的振动特性可知：扬矿管的一阶纵向共振周期处于海洋中海浪通常出现的周期范围内;共振时扬矿管顶端与末端的纵向振动的相位差接近１８０°,产生轴向应力很大,给管子的设计和操作带来极大的影响．