采礦知識(shí)入門采礦概要

1、采礦概要1、采礦概念：通過技術(shù)手段把地殼中有用的礦物開采出來2、采礦方式：露天開采、地下開采、特殊開采（地下水溶法開采、石材開采、寶石開采、海洋采礦、露天、地下聯(lián)合開采、砂礦開采、太空采礦）。3、露天開米：3.1、 露天開采概念：露天開采的目的是從地面把地殼中的有用礦物開采出來。為此按一定工藝過程，把礦石從整體中開采出來的全部工作，總稱為露天礦山工程。用礦山設(shè)備進(jìn)行露天開采的場(chǎng)所，稱為露天采場(chǎng)或露天礦場(chǎng)，它包括露天開采形成的采坑、臺(tái)階和露天溝道。從事露天采礦的企業(yè)稱為露天礦。根據(jù)采礦作業(yè)情況，露天礦分為山坡露天礦和凹陷露天礦,封閉圈以上稱為山坡露天礦，以下稱為凹陷露天礦。封閉圈是指露天采場(chǎng)最上

2、部境界在同一標(biāo)高上的臺(tái)階形成的閉合曲線。露天開采時(shí)，把礦巖按一定的厚度劃分為若干個(gè)水平分層，自上而下逐層開采，并保持一定的超前關(guān)系，這些分層稱為臺(tái)階或階段。臺(tái)階是露天采場(chǎng)的基本構(gòu)成要素，進(jìn)行采礦和剝巖作業(yè)的臺(tái)階稱為工作臺(tái)階，暫不作業(yè)的臺(tái)階稱為非工作臺(tái)階。臺(tái)階的基本要素見圖3.1圖3.1臺(tái)階基本要素露天開采中，除開采有用礦石外，還要?jiǎng)冸x大量巖石或土，將剝離的巖土與采出的礦石量之比稱為剝采比，單位是t/t或m3/m3。3.2、 露天開采的地位和特點(diǎn)：固體礦床露天開采是用一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備，在敞露的空間里從地表開始進(jìn)行開采作業(yè)。為了采出礦石，需將礦體周圍及其上覆巖土剝離去，通過露天道路或地下井巷將礦

3、石和巖土運(yùn)至地表的卸載點(diǎn)。露天開采是指松碎、搬移巖土及采出礦石的總稱。松碎、搬移巖土的生產(chǎn)過程稱為剝離，開采礦石的生產(chǎn)過程稱為采礦。全世界固體礦物產(chǎn)量的三分之二采用露天開采。露天開采的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比重是：磁鐵礦占78%，褐鐵礦占84%，錳礦占86%，銅礦占90%，鋁土礦占91%，鎳礦占45%，鈾礦占30%，磷酸鹽礦占87.55%，石棉礦占75%，建筑材料近100%，其他占40%。在煤炭開采方面，美國(guó)、澳大利亞的煤炭產(chǎn)量中有60%以上來自于露天開采。預(yù)計(jì)今后露天開采的比例還會(huì)有所增加。我國(guó)近年來露天開采產(chǎn)量的比重是：鐵礦石占90%，有色金屬礦石占52%，化工原料占70.7%，建筑材料占100%

4、，煤炭占4%。目前，國(guó)外一些露天礦以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高生產(chǎn)能力來加快采礦工業(yè)的發(fā)展速度。已經(jīng)投產(chǎn)和正在建設(shè)的年產(chǎn)礦石1000萬噸以上的大型露天礦有70余座，其中年產(chǎn)礦石4000萬噸的特大型露天礦有20余座。我國(guó)近年來也建成了多座1000萬噸級(jí)的大型露天礦，如山西安太堡露天煤礦、江西德興露天銅礦、遼寧鞍鋼齊大山露天鐵礦、遼寧本鋼南芬露天鐵礦、首鋼水廠露天鐵礦、內(nèi)蒙包鋼白云鄂博露天鐵礦、陜西金堆城露天鉬礦等。這些礦山通過采用相應(yīng)的大型設(shè)備，合理的開采工藝，提高生產(chǎn)管理水平和技術(shù)操作水平，可望使礦石的生產(chǎn)能力達(dá)到2000萬噸級(jí)的水平。與地下開采相比，露天開采具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）礦山生產(chǎn)能力大。特大型

5、露天礦的年產(chǎn)礦石量達(dá)30005000萬噸，采剝總量達(dá)13億噸;（ 2）機(jī)械化程度高。受開采空間限制小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和設(shè)備大型化。大中型露天礦的機(jī)械化程度為100%，而且正朝著設(shè)備大型化和自動(dòng)化方向發(fā)展,從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率（為地下開采的510倍）;（ 3）安全和勞動(dòng)條件好。開采的安全條件和作業(yè)條件好，不受有害氣體與頂板等災(zāi)害的威脅，勞動(dòng)強(qiáng)度低;（ 4）礦石損失貧化小。損失率和貧化率不超過35%;（ 5）開采成本低。為地下開采的1/21/3;（ 6）基建期短。約為地下開采的一半，每噸礦石的基建投資額低于地下開采。露天開采的主要缺點(diǎn)是：（ 1）污染與損壞環(huán)境。開采過程中，穿爆、采裝、運(yùn)輸、排

6、卸等作業(yè)粉塵較大，運(yùn)輸汽車排出的一氧化碳逸散到大氣中，廢石場(chǎng)的有害成分在雨水的作用下流入江河湖泊和農(nóng)田等，污染大氣、水域和土壤，將危及人民身體健康，影響農(nóng)作物與動(dòng)植物的生長(zhǎng)，破壞生態(tài)環(huán)境，露天開采后留下赤裸的礦坑，破壞地表植被；（ 2）占用土地多。露天開采的礦坑以及排棄的大量剝離物均要占用大片土地，一個(gè)露天開采的礦區(qū)占用的土地可達(dá)幾十平方公里；（ 3）受氣候條件影響大。暴雨、大風(fēng)、嚴(yán)寒、酷熱等對(duì)露天開采均有一定影響；（ 4）對(duì)礦床埋藏條件要求嚴(yán)格，合理的開采深度較淺。雖然露天開采在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的優(yōu)越性很大，但它不能取代地下開采。當(dāng)開采技術(shù)條件一定時(shí)，隨著露天開采深度增加，剝巖量迅速增大，達(dá)到一

7、定深度后繼續(xù)用露天開采，經(jīng)濟(jì)上不再合理，這種情況就應(yīng)轉(zhuǎn)入地下開采。隨著地下開采技術(shù)進(jìn)步，地下開采的能力和生產(chǎn)條件也正在逐步提高。3.3、露天礦山建設(shè)程序和開采步驟3.3.1 露天礦建設(shè)程序一個(gè)露天礦從建設(shè)到建成投產(chǎn)，少則23年，多則78年，建設(shè)投資額可達(dá)數(shù)億元，因此遵循科學(xué)合理的建設(shè)程序十分重要。設(shè)計(jì)部門獲得相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)后，進(jìn)行露天礦床開采設(shè)計(jì)，提交主管部門批準(zhǔn)，然后進(jìn)行露天礦的建設(shè)和生產(chǎn)。露天礦建設(shè)的一般程序如下：（ 1）地面準(zhǔn)備。把外部交通、供水、供電等系統(tǒng)引入礦區(qū)，形成礦區(qū)內(nèi)部的交通、供水、供電系統(tǒng)。進(jìn)行礦區(qū)的生產(chǎn)、生活、設(shè)施等建設(shè)。在進(jìn)行開采的區(qū)域清除和搬遷天然或人為的障礙物，如樹木

8、、村莊、廠房、道路、河流等。（ 2）礦區(qū)隔水與疏干。截?cái)嗤ㄟ^開采區(qū)域的河流或把它改道，疏干地下水，使水位低于要求的水平。（ 3）礦山基本建設(shè)工程。修筑道路，建立地面與開采水平的聯(lián)系，進(jìn)行基建剝離揭露礦體，建立開采工作線，形成排土場(chǎng)（堆積廢棄物的場(chǎng)地）和通往排土場(chǎng)的運(yùn)輸線路。（ 4）日常生產(chǎn)。在開辟了必要的采剝工作面，形成了一定的采礦能力后即可移交生產(chǎn)。一般再經(jīng)過一段時(shí)間，才能達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，進(jìn)行正常的開采生產(chǎn)。（ 5）礦山開采結(jié)束。在礦山開采過程中和結(jié)束后，都要對(duì)采場(chǎng)和排土場(chǎng)以及破壞植被的區(qū)域，進(jìn)行恢復(fù)植被或復(fù)土造田。開采結(jié)束，企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)、搬遷或關(guān)閉。露天礦的建設(shè)和生產(chǎn)是十分復(fù)雜的工程項(xiàng)目，土

9、地的購置，村莊搬遷，設(shè)備的采購、安裝、調(diào)試，人員培訓(xùn)，組織機(jī)構(gòu)建立等，涉及到生產(chǎn)和生活的多個(gè)方面，必須統(tǒng)籌安排。露天礦進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)后，可能進(jìn)行改建、擴(kuò)建，以提高產(chǎn)量或進(jìn)行技術(shù)改造，運(yùn)用新技術(shù)與裝備改進(jìn)開采方案與設(shè)備配套等，此時(shí)需要進(jìn)行改、擴(kuò)建設(shè)計(jì)。3.3.2 露天開采步驟進(jìn)行露天開采的基本步驟如下：（ 1）礦巖松碎工作。用爆破或機(jī)械等方法將臺(tái)階上的礦巖松動(dòng)破碎，以適于采掘設(shè)備的挖掘。對(duì)于采掘設(shè)備能直接從臺(tái)階上挖落的礦巖，不需要這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)。（ 2）采裝工作。用挖掘設(shè)備將臺(tái)階上松碎的礦巖裝到運(yùn)輸設(shè)備中，這是露天開采的核心環(huán)節(jié)。（ 3）運(yùn)輸工作。運(yùn)用一定的運(yùn)輸設(shè)備，如汽車、機(jī)車、膠帶運(yùn)輸機(jī)等

10、，將采場(chǎng)的礦巖運(yùn)送到指定地點(diǎn)，如礦石運(yùn)送到選礦廠或儲(chǔ)礦場(chǎng)，巖石運(yùn)送到排土場(chǎng)。（4）排卸工作。礦石的卸載工作和巖石的排棄工作。4、地下開采4.1、 地下開采基本概念：當(dāng)?shù)V產(chǎn)資源埋藏深度過大，采用露天開采從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上不合理，或者考慮到環(huán)境保護(hù)及其它要求不能進(jìn)行露天開采時(shí)，必須進(jìn)行地下開采。所謂地下開采是指開鑿一系列巷道（簡(jiǎn)稱巷道系統(tǒng)）由地表進(jìn)入礦體，對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行回采的一種開采方式。地下開采也稱為礦井開采。從事地下開采的一個(gè)生產(chǎn)單位稱為一個(gè)礦井。地下開采有兩大任務(wù)：一是掘進(jìn)巷道，二是開采礦石，兩個(gè)任務(wù)合起來簡(jiǎn)稱采掘。采掘工作是礦井生產(chǎn)的中心工作。為了保證采掘工作高效、安全、順利地進(jìn)行，還必須建

11、立礦井運(yùn)輸、供電、供水、壓氣、通風(fēng)、排水、通訊等系統(tǒng)，建立和維持這些系統(tǒng)正常運(yùn)行的工作都是礦井生產(chǎn)的輔助工作。而這些系統(tǒng)的建立和這些輔助工作的開展都以礦井巷道系統(tǒng)為基礎(chǔ)，因此，巷道系統(tǒng)的建立必須考慮所有這些用途。礦床地下開采技術(shù)是以礦石開采方法為核心，以礦井巷道布置、開鑿和維護(hù)技術(shù)為主體，以其它技術(shù)為保障的一門綜合技術(shù)。4.2、 影響礦床開采的主要因素影響礦床地下開采的工業(yè)特征有礦體的空間分布特征、礦體的開采工藝特征以及礦床的其它特征。（1）礦床賦存條件，包括礦床賦存特征（厚度、傾角、沿走向長(zhǎng)度及沿傾向深度等），地質(zhì)構(gòu)造（層理、節(jié)理、褶曲、斷層等），礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)（堅(jiān)固性、穩(wěn)固性等）

12、，水文地質(zhì)條件（地表水、地下水、溶洞分布情況等）等。（2）礦石儲(chǔ)量和礦石價(jià)值，礦床勘測(cè)程度和遠(yuǎn)景。（3）地表地形條件，地面運(yùn)輸條件和工業(yè)場(chǎng)地布置條件。（4）洗煤廠或選礦廠的位置。（5）礦井生產(chǎn)能力和礦井服務(wù)年限。（6）選用的采礦方法。（7）原有井巷的存在狀況。4.3、 礦床地下開拓方式4.3.1、 開拓方式分類礦床地下開拓方式主要有平硐開拓、斜井開拓、立井開拓、斜坡道開拓以及混合開拓等五類。混合開拓又可以根據(jù)采用的混合方式分為幾種。礦床地下開拓方式主要受地表地形、礦床傾角、礦巖性質(zhì)、開采規(guī)模、開采深度、礦山機(jī)械設(shè)備等因素的影響。4.3.2、 開拓方式選擇礦床開拓方案選擇的方法和步驟包括：方案初

13、選；對(duì)方案做技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較，確定方案。(1)方案初選：根據(jù)礦床條件和地形條件，結(jié)合考慮選礦廠(或礦石轉(zhuǎn)運(yùn)站)的可能位置及地表運(yùn)輸條件等因素，提出幾個(gè)技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上無重大或明顯缺點(diǎn)的方案。為便于進(jìn)行分析比較，應(yīng)擬出各方案的開拓系統(tǒng)，大致確定主要開拓巷道的類型、位置、斷面尺寸，以及主要機(jī)械設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量，并繪出開拓方案草圖。(2)對(duì)方案做初步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：一般不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，必要時(shí)可概略地計(jì)算其工程量和用擴(kuò)大指標(biāo)對(duì)主要經(jīng)濟(jì)因素加以分析，去除有重大缺點(diǎn)或難以實(shí)現(xiàn)的方案。分析的內(nèi)容包括：基建工程量、基建投資和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用；基本建設(shè)時(shí)間，從投產(chǎn)到達(dá)產(chǎn)的時(shí)間；施工條件，勞

14、動(dòng)力、設(shè)備、材料、動(dòng)力等的供應(yīng)條件；生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)管理?xiàng)l件，如生產(chǎn)的可靠性、安全性以及勞動(dòng)衛(wèi)生條件等；是否占用農(nóng)田及占用多少農(nóng)田；是否留保安礦柱及保安礦柱的大小。(3)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較通過初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后，還剩下23個(gè)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上優(yōu)劣難分的方案。此時(shí)，需要做詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算，各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析比較，選定最優(yōu)方案。礦床開拓方案的經(jīng)濟(jì)比較方法很多。目前國(guó)內(nèi)外常用的比較方法可歸納為兩大類：第一類：不考慮投資和費(fèi)用的時(shí)間價(jià)值的方法，即靜態(tài)方法，包括總算法、返本期法、折算費(fèi)用法；第二類：考慮投資和費(fèi)用的時(shí)間價(jià)值的方法，即動(dòng)態(tài)方法，包括年成本法、現(xiàn)值法、貼現(xiàn)法。盡管靜態(tài)方法在一定條件下也能確定出

15、經(jīng)濟(jì)上合理的方案，但有時(shí)基建費(fèi)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)總值最低的方案，在考慮時(shí)間價(jià)值以后在經(jīng)濟(jì)上未必為最優(yōu)方案。因此，對(duì)各方案應(yīng)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)全面經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。4.3.3、 開拓方式1、平碉開拓利用平碉開拓礦床的方式，叫平碉開拓。當(dāng)?shù)V體全部或部分賦存在地面工業(yè)場(chǎng)地標(biāo)高以上的山體中時(shí)，可采用平碉進(jìn)行開拓。由于平碉所在水平就是一個(gè)開采水平，因而使礦井在開采該水平及其以上的礦體時(shí)在運(yùn)輸、排水等系統(tǒng)上得到簡(jiǎn)化，所以平碉開拓是礦井優(yōu)先選用的一種開拓方式。圖走向平胴1一平胴；C第一采區(qū)；C2第二采區(qū)圖，非走向平胴1一主平胴；2一階段運(yùn)輸平巷；3放礦 溜井；4通風(fēng)井；5一階段通風(fēng)平巷；6通風(fēng)平胴；2、斜井開拓它在礦體賦存于

16、地面工業(yè)場(chǎng)地標(biāo)高以利用斜井開拓礦床的方式叫斜井開拓，下，且其賦存條件合適時(shí)采用。斜井可按其用途布置成不同的角度，斜井傾角與用途、運(yùn)輸方式、運(yùn)輸設(shè)備的關(guān)系見表(a)頂板穿層斜井(b)底板穿層斜井表2斜井傾角與其用途、運(yùn)輸方式、運(yùn)輸設(shè)備的關(guān)系用途運(yùn)輸方式運(yùn)輸設(shè)備斜井傾角(°)煤礦金屬礦與非金屬礦運(yùn)輸軌道箕斗2535>3040用車支5<25-30無極純絞車用0A7切5行人其0秋1一穿層斜井；2一階段運(yùn)輸大巷1穿層斜井；2一階段運(yùn)輸大巷；3一階段回風(fēng)大巷；4一風(fēng)井(c)折返式斜井1斜井(暗井)；2一階段運(yùn)輸大巷圖2.2.3幾種常見的斜井2.2.3.3影響斜井傾角、提升方位角及位置

17、的自然因素3、立（豎）井開拓利用立（豎）井開拓礦床的方式叫立（豎）井開拓。（1）、立井開拓的適用條件當(dāng)?shù)V體賦存于地面工業(yè)場(chǎng)地標(biāo)高以下，且賦存條件合適時(shí)，可采用立井開拓對(duì)急傾斜的礦體，有下盤立井和上盤立井，下盤立井井筒在礦體的底板中，上盤立井井筒在礦體的頂板中。圖2.2.5下盤立井（a）和上盤立井（b）1立井；2一階段石門；3一沿脈巷道；一上盤巖石移動(dòng)角;1、 2一下盤巖石移動(dòng)角；l立井至巖石移動(dòng)界限的安全距離4、斜坡道開拓斜坡道是一種特殊的井筒。斜坡道開拓是金屬礦山在使用無軌設(shè)備后出現(xiàn)的一種開拓方式。斜坡道主要用于無軌設(shè)備的上下通行。當(dāng)?shù)V井不設(shè)其它形式的提升井，用斜坡道作為主、輔運(yùn)輸通道時(shí)，稱

18、為斜坡道開拓；當(dāng)?shù)V井設(shè)主提升井，僅用斜坡道作為輔助運(yùn)輸通道時(shí)，稱斜坡道為輔助開拓巷道。當(dāng)?shù)V體賦存于地面工業(yè)場(chǎng)地標(biāo)高以下且埋藏較淺（一般不大于2oom）時(shí)，可采用斜坡道開拓。（1）斜坡道的類型根據(jù)幾何形狀斜坡道分為以下兩種類型：（1）螺旋式斜坡道。幾何形狀為圓柱螺旋線或圓錐螺旋線（圖2.2.7a）o當(dāng)其曲率與坡度保持不變時(shí)，為規(guī)則螺旋線，否則為不規(guī)則螺旋線，坡度一般為10%-30%。（2）折返式斜坡道。幾何形狀是將處在不同平面的直線用不同的空間曲線連接起來形成的一個(gè)復(fù)雜的空間曲線（圖2.2.7b）0直線段變換高程，曲線段主要變換方向。其坡度一般不大于15%。圖2.2.7斜坡道類型a一螺旋式；b一

19、折返式5、聯(lián)合開拓與綜合開拓聯(lián)合開拓是指金屬礦與非金屬礦采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的井筒形式由淺到深接力開采不同水平的開拓方式。常用的聯(lián)合開拓方式有平碉與盲豎井聯(lián)合開拓方式（見圖2.2.10）和明豎井與盲豎井聯(lián)合開拓方式（見圖2.2.11）,另外還有斜坡道與盲豎井聯(lián)合開拓方式。圖2.2.10平碉與盲豎井聯(lián)合開拓圖2.2.11明豎井與盲豎井聯(lián)合開拓1一主平碉；2一盲豎井；3溜井；4一沿脈巷道4.4、 礦床地下主要工藝過程4.4.1 采礦方法4.4.2 、工藝過程：鑿巖、爆破、出礦5、礦山項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)5.1 、財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)的原則1、動(dòng)態(tài)分析與靜態(tài)分析相結(jié)合，以動(dòng)態(tài)分析為主采用靜態(tài)分析評(píng)價(jià)方法，不考慮投入與產(chǎn)出

20、資金的時(shí)間價(jià)值，評(píng)價(jià)指標(biāo)很難反映未來時(shí)期的變動(dòng)情況。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)資金的時(shí)間因素，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的價(jià)值判斷，將項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)不同時(shí)間段上資金的流入、流出折算成同一時(shí)間的價(jià)值，從而為不同項(xiàng)目或方案的比較提供同等的基礎(chǔ)。這對(duì)于投資者和決策者樹立資金時(shí)間價(jià)值觀念、資金回收觀念有重要的作用。2、定量分析與定性分析相結(jié)合，以定量分析為主經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的根本要求，是對(duì)項(xiàng)目建設(shè)和生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)通過費(fèi)用效益計(jì)算，給出明確的數(shù)量概念，進(jìn)行價(jià)值判斷。凡可量化的經(jīng)濟(jì)要素都應(yīng)做出量的表述，一切工藝技術(shù)方案、工程方案、環(huán)境方案的優(yōu)劣，都應(yīng)通過數(shù)量將隱含的經(jīng)濟(jì)價(jià)值揭示出來。3、全過程效益分析與階段效益分析相結(jié)合，以全過程效益分析為主經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的最終要求，是看項(xiàng)目在整個(gè)計(jì)算期，包括建設(shè)階段和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)階段全過程經(jīng)濟(jì)效益的大小。過去，由于基本建設(shè)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)分屬不同部門管理，在項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)，往往偏重于建設(shè)投資多