采矿知识入门-采矿概要

采矿概要1、 采矿概念：通过技术手段把地壳中有用的矿物开采出来2、、采矿方式：露天开采、地下开采、特殊开采（地下水溶法开采、石材开采、宝石开采、海洋采矿、露天、地下联合开采、砂矿开采、太空采矿）。

3、、露天开采：3.1、露天开采概念：露天开采的目的是从地面把地壳中的有用矿物开采出来。

为此按一定工艺过程，把矿石从整体中开采出来的全部工作，总称为露天矿山工程。

用矿山设备进行露天开采的场所，称为露天采场或露天矿场，它包括露天开采形成的采坑、台阶和露天沟道。

从事露天采矿的企业称为露天矿。

根据采矿作业情况，露天矿分为山坡露天矿和凹陷露天矿，封闭圈以上称为山坡露天矿，以下称为凹陷露天矿。

封闭圈是指露天采场最上部境界在同一标高上的台阶形成的闭合曲线。

露天开采时，把矿岩按一定的厚度划分为若干个水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，这些分层称为台阶或阶段。

台阶是露天采场的基本构成要素，进行采矿和剥岩作业的台阶称为工作台阶，暂不作业的台阶称为非工作台阶。

台阶的基本要素见图3.1露天开采中，除开采有用矿石外，还要剥离大量岩石或土，将剥离的岩土与采出的矿石量之比称为剥采比，单位是33//m m t t 或。

3.2、露天开采的地位和特点：固体矿床露天开采是用一定的采掘运输设备，在敞露的空间里从地表开始进行开采作业。

为了采出矿石，需将矿体周围及其上覆岩土剥离去，通过露天道路或地下井巷将矿石和岩土运至地表的卸载点。

露天开采是指松碎、搬移岩土及采台阶高度 台阶坡面角 图3.1 台阶基本要素出矿石的总称。

松碎、搬移岩土的生产过程称为剥离，开采矿石的生产过程称为采矿。

全世界固体矿物产量的三分之二采用露天开采。

露天开采的产量占总产量的比重是：磁铁矿占78%，褐铁矿占84%，锰矿占86%，铜矿占90%，铝土矿占91%，镍矿占45%，铀矿占30%，磷酸盐矿占87.55%，石棉矿占75%，建筑材料近100%，其他占40%。

在煤炭开采方面，美国、澳大利亚的煤炭产量中有60%以上来自于露天开采。

预计今后露天开采的比例还会有所增加。

我国近年来露天开采产量的比重是：铁矿石占90%，有色金属矿石占52%，化工原料占70.7%，建筑材料占100%，煤炭占4%。

目前，国外一些露天矿以扩大生产规模，提高生产能力来加快采矿工业的发展速度。

已经投产和正在建设的年产矿石1000万吨以上的大型露天矿有70余座，其中年产矿石4000万吨的特大型露天矿有20余座。

我国近年来也建成了多座1000万吨级的大型露天矿，如山西安太堡露天煤矿、江西德兴露天铜矿、辽宁鞍钢齐大山露天铁矿、辽宁本钢南芬露天铁矿、首钢水厂露天铁矿、内蒙包钢白云鄂博露天铁矿、陕西金堆城露天钼矿等。

这些矿山通过采用相应的大型设备，合理的开采工艺，提高生产管理水平和技术操作水平，可望使矿石的生产能力达到2000万吨级的水平。

与地下开采相比，露天开采具有如下优点：（1）矿山生产能力大。

特大型露天矿的年产矿石量达3000～5000万吨，采剥总量达1~3亿吨;（2）机械化程度高。

受开采空间限制小，易于实现机械化和设备大型化。

大中型露天矿的机械化程度为100%，而且正朝着设备大型化和自动化方向发展,从而大大提高了劳动生产率(为地下开采的5~10倍);（3）安全和劳动条件好。

开采的安全条件和作业条件好，不受有害气体与顶板等灾害的威胁，劳动强度低;（4）矿石损失贫化小。

损失率和贫化率不超过3~5%;（5）开采成本低。

为地下开采的1/2~1/3;（6）基建期短。

约为地下开采的一半，每吨矿石的基建投资额低于地下开采。

露天开采的主要缺点是：（1）污染与损坏环境。

开采过程中，穿爆、采装、运输、排卸等作业粉尘较大，运输汽车排出的一氧化碳逸散到大气中，废石场的有害成分在雨水的作用下流入江河湖泊和农田等，污染大气、水域和土壤，将危及人民身体健康，影响农作物与动植物的生长，破坏生态环境，露天开采后留下赤裸的矿坑，破坏地表植被；（2）占用土地多。

露天开采的矿坑以及排弃的大量剥离物均要占用大片土地，一个露天开采的矿区占用的土地可达几十平方公里；（3）受气候条件影响大。

暴雨、大风、严寒、酷热等对露天开采均有一定影响；（4）对矿床埋藏条件要求严格，合理的开采深度较浅。

虽然露天开采在经济和技术上的优越性很大，但它不能取代地下开采。

当开采技术条件一定时，随着露天开采深度增加，剥岩量迅速增大，达到一定深度后继续用露天开采，经济上不再合理，这种情况就应转入地下开采。

随着地下开采技术进步，地下开采的能力和生产条件也正在逐步提高。

3.3、露天矿山建设程序和开采步骤3.3.1 露天矿建设程序一个露天矿从建设到建成投产，少则2~3年，多则7~8年，建设投资额可达数亿元，因此遵循科学合理的建设程序十分重要。

设计部门获得相应的设计任务后，进行露天矿床开采设计，提交主管部门批准，然后进行露天矿的建设和生产。

露天矿建设的一般程序如下：（1）地面准备。

把外部交通、供水、供电等系统引入矿区，形成矿区内部的交通、供水、供电系统。

进行矿区的生产、生活、设施等建设。

在进行开采的区域清除和搬迁天然或人为的障碍物，如树木、村庄、厂房、道路、河流等。

（2）矿区隔水与疏干。

截断通过开采区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）矿山基本建设工程。

修筑道路，建立地面与开采水平的联系，进行基建剥离揭露矿体，建立开采工作线，形成排土场（堆积废弃物的场地）和通往排土场的运输线路。

（4）日常生产。

在开辟了必要的采剥工作面，形成了一定的采矿能力后即可移交生产。

一般再经过一段时间，才能达到设计生产能力，进行正常的开采生产。

（5）矿山开采结束。

在矿山开采过程中和结束后，都要对采场和排土场以及破坏植被的区域，进行恢复植被或复土造田。

开采结束，企业转产、搬迁或关闭。

露天矿的建设和生产是十分复杂的工程项目，土地的购置，村庄搬迁，设备的采购、安装、调试，人员培训，组织机构建立等，涉及到生产和生活的多个方面，必须统筹安排。

露天矿进行较长时间的生产后，可能进行改建、扩建，以提高产量或进行技术改造，运用新技术与装备改进开采方案与设备配套等，此时需要进行改、扩建设计。

3.3.2露天开采步骤进行露天开采的基本步骤如下：（1）矿岩松碎工作。

用爆破或机械等方法将台阶上的矿岩松动破碎，以适于采掘设备的挖掘。

对于采掘设备能直接从台阶上挖落的矿岩，不需要这一生产环节。

（2）采装工作。

用挖掘设备将台阶上松碎的矿岩装到运输设备中，这是露天开采的核心环节。

（3）运输工作。

运用一定的运输设备，如汽车、机车、胶带运输机等，将采场的矿岩运送到指定地点，如矿石运送到选矿厂或储矿场，岩石运送到排土场。

（4）排卸工作。

矿石的卸载工作和岩石的排弃工作。

4、地下开采4.1、地下开采基本概念：当矿产资源埋藏深度过大，采用露天开采从技术上、经济上不合理，或者考虑到环境保护及其它要求不能进行露天开采时，必须进行地下开采。

所谓地下开采是指开凿一系列巷道（简称巷道系统）由地表进入矿体，对矿产资源进行回采的一种开采方式。

地下开采也称为矿井开采。

从事地下开采的一个生产单位称为一个矿井。

地下开采有两大任务：一是掘进巷道，二是开采矿石，两个任务合起来简称采掘。

采掘工作是矿井生产的中心工作。

为了保证采掘工作高效、安全、顺利地进行，还必须建立矿井运输、供电、供水、压气、通风、排水、通讯等系统，建立和维持这些系统正常运行的工作都是矿井生产的辅助工作。

而这些系统的建立和这些辅助工作的开展都以矿井巷道系统为基础，因此，巷道系统的建立必须考虑所有这些用途。

矿床地下开采技术是以矿石开采方法为核心，以矿井巷道布置、开凿和维护技术为主体，以其它技术为保障的一门综合技术。

4.2、影响矿床开采的主要因素影响矿床地下开采的工业特征有矿体的空间分布特征、矿体的开采工艺特征以及矿床的其它特征。

(1) 矿床赋存条件，包括矿床赋存特征(厚度、倾角、沿走向长度及沿倾向深度等)，地质构造(层理、节理、褶曲、断层等)，矿石和围岩的物理力学性质(坚固性、稳固性等)，水文地质条件（地表水、地下水、溶洞分布情况等）等。

(2) 矿石储量和矿石价值，矿床勘测程度和远景。

(3) 地表地形条件，地面运输条件和工业场地布置条件。

(4) 洗煤厂或选矿厂的位置。

(5) 矿井生产能力和矿井服务年限。

(6) 选用的采矿方法。

(7) 原有井巷的存在状况。

4.3、矿床地下开拓方式4.3.1、开拓方式分类矿床地下开拓方式主要有平硐开拓、斜井开拓、立井开拓、斜坡道开拓以及混合开拓等五类。

混合开拓又可以根据采用的混合方式分为几种。

矿床地下开拓方式主要受地表地形、矿床倾角、矿岩性质、开采规模、开采深度、矿山机械设备等因素的影响。

4.3.2、开拓方式选择矿床开拓方案选择的方法和步骤包括：方案初选；对方案做技术经济分析；技术经济综合分析比较，确定方案。

（1）方案初选：根据矿床条件和地形条件，结合考虑选矿厂(或矿石转运站)的可能位置及地表运输条件等因素，提出几个技术上可行、经济上无重大或明显缺点的方案。

为便于进行分析比较，应拟出各方案的开拓系统，大致确定主要开拓巷道的类型、位置、断面尺寸，以及主要机械设备的型号、规格、数量，并绘出开拓方案草图。

（2）对方案做初步的技术经济分析：一般不进行详细计算，必要时可概略地计算其工程量和用扩大指标对主要经济因素加以分析，去除有重大缺点或难以实现的方案。

分析的内容包括：①基建工程量、基建投资和生产经营费用；②基本建设时间，从投产到达产的时间；③施工条件，劳动力、设备、材料、动力等的供应条件；④生产技术和生产管理条件，如生产的可靠性、安全性以及劳动卫生条件等；⑤是否占用农田及占用多少农田；⑥是否留保安矿柱及保安矿柱的大小。

（3）技术经济综合分析比较通过初步技术经济分析后，还剩下2～3个技术和经济上优劣难分的方案。

此时，需要做详细的技术经济计算，各项指标进行综合分析比较，选定最优方案。

矿床开拓方案的经济比较方法很多。

目前国内外常用的比较方法可归纳为两大类：第一类：不考虑投资和费用的时间价值的方法,即静态方法，包括总算法、返本期法、折算费用法；第二类：考虑投资和费用的时间价值的方法，即动态方法，包括年成本法、现值法、贴现法。

尽管静态方法在一定条件下也能确定出经济上合理的方案，但有时基建费和生产经营费总值最低的方案，在考虑时间价值以后在经济上未必为最优方案。

因此，对各方案应进行静态和动态全面经济评价。

4.3.3、开拓方式1、平硐开拓利用平硐开拓矿床的方式，叫平硐开拓。

当矿体全部或部分赋存在地面工业场地标高以上的山体中时，可采用平硐进行开拓。

由于平硐所在水平就是一个开采水平，因而使矿井在开采该水平及其以上的矿体时在运输、排水等系统上得到简化，所以平硐开拓是矿井优先选用的一种开拓方式。