矿山开采

矿山开采矿山开采是指用人工或机械对有利用价值的天然矿物资源的开采。根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求，矿山开采分为露天开采和地下开采两种方式。接近地表和埋藏较浅的部分采用露天开采，深部采用地下开采。对于一个矿体，是用露天开采还是用地下开采，取决于矿体的赋存状态。若用露天开采，则应该采用多深合理，这里存在一个深度界线问题，深度界线的确定主要取决于经济效益。一般来说，境界剥采比如少于或等于经济合理剥采比的，可采用露天开采，否则就采用地下开采方法。（一）露天开采露天开采是采用采掘设备在敞露的条件下，以山坡露天或凹陷露天的方式，一个阶段一个阶段地向下剥离岩石和采出有用矿物的一种采矿方法。露天开采与地下开采相比有很多优点，如建设速度快，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，工作安全，矿石回收率高，贫化损失小等等。尤其是随着大型高效露天采矿及运输设备的发展，露天开采将会得到更加广泛的应用。目前，我国的黑色冶金矿山大部分采用露天开采。建设一个露天开采矿山的整个过程，一般包括：矿区的地面设施建设；矿床的疏干和防排水；露天采场基本建设以及投入生产的一系列准备工作。露天采场基建工程主要是开掘入车沟、出车沟和开段沟，铺设运输线路，建设排土场，剥离岩石以及修建供排水、供电设施等。出入沟是建立地面通往工作水平以及各工作水平之间的倾斜运输道路。开段沟是在每个水平上为开辟开采工作线而掘进的水平沟道，也就是开辟阶段的最初工作线。掘沟、剥离和采矿是露天矿生产过程中的三个重要环节。露天矿下降速度的快慢、新水平准备时间的长短，主要决定于掘沟速度。为保证露天矿持续正常的生产，掘沟、剥离和采矿三者之间，在空间和时间上必须保持一定的超前关系。遵循“采剥并举，剥离先行”的原则组织生产。露天矿生产过程中，不论是剥离还是回采矿石，工艺流程一般都要经过穿孔、爆破、装载和运输。目前我国黑色冶金矿山所使用的设备，穿孔主要是牙轮钻和潜孔钻，冲击钻已被淘汰。装载设备大都使用3～4.6米3电铲，6米3以上电铲也开始使用。运输设备大都使用20吨以上载重汽车和80～150吨电机车，100吨电动轮汽车也在部分特大型矿山推广使用。（二）地下开采当矿床埋藏地表以下很深，采用露天开采会使剥离系数过高，经过技术经济比较认为，采用地下开采合理时，则采用地下开采方式。由于矿体埋藏较深，要将矿石采出来，必须开凿由地表通往矿体的巷道，如竖井、斜井、斜坡道、平巷等。地下矿山基本建设的重点就是开凿这些井巷工程。地下开采主要包括开拓、采切（采准和切割工作）和回采三个步骤。开拓是为了由地表通达矿体而开凿的竖井、斜井、斜坡道、平巷等井巷掘进工程。采准是在开拓工程的基础上，为回采矿石所做的准备工作，包括掘进阶段平巷、横巷和天井等采矿准备巷道。切割是在开拓与采准工程的基础上按采矿方法所规定在回采作业前必须完成的井巷工程，如切割天井、切割平巷、拉底巷道、切割堑沟、放矿漏斗、凿岩硐室等。回采是在采场内进行采矿，包括凿岩和崩落矿石、运搬矿石和支护采场等作业。这三个步骤，开始是依次进行，当矿山投产以后，为能保持持续正常生产，仍需继续开凿各种井巷。如延伸开拓巷道，开凿各种探矿、采准、回采巷道等。在时间上必须遵循“开拓超前于采准、采准超前于回采、确保各级生产准备矿量达到合理保有期”的生产规律。这是通过长期的生产实践总结出来的比较符合矿山生产实践的科学规律。地下矿床开采时，一般是先采上阶段，后采下阶段。在阶段中，沿矿床走向划分为矿块（矿块高度一般是40～60米，国外一般为60～120米，甚至可达到200米），一般以矿块为基本单位或将矿块再划分为矿房和矿柱进行回采。地下采矿方法很多，主要分以下三类：（1）自然支撑采矿方法。采区划分为矿房和矿柱。回采矿房时，所形成的采空区，利用矿柱支撑，因此，使用这类采矿方法的基本条件是矿石和围岩均需稳定。（2）人工支撑采矿方法。在采区中，随着回采工作面的推进，用人工支撑方法来维护采空区并形成工作场地。（3）崩落采矿法。它是随着矿石的崩落，以崩落围岩来充填采空区，达到控制管理地压的一种方法。由于上、下盘岩石崩落将会引起地表的塌落，所以地表允许崩落是使用这类采矿方法的必要前提。地下开采，不论是开拓、采准还是回采，一般都要经过凿岩、爆破、通风、装载、支护和运输提升等工序。目前，我国重点地下矿山采用的设备，凿岩主要是采用凿岩机、凿岩台车和采场用的中深孔和深孔钻机。装载主要是采用装载机、铲运机、电耙等。平巷运输提升一般用电机车牵引成列的矿车至竖井、斜井、提升井和场地，再用罐笼将矿车提升至地面，大型地下矿山均将矿车中的矿石卸入矿仓，再装入箕斗提升至地面。(.00145Z01.国内外露天采矿技术发展趋势生意社生意社08月09日讯国内外露天采矿技术发展趋势国内外露天矿技术发展总的趋势是开采规模大型化、生产连续化、装备现代化。智能矿山的研究与开发，是露天矿科技进步的发展方向，采矿技术正向液压化、联动化、自动化发展。1水泥原料矿山开采规模大型化建设大型矿山，可以采用大型设备，提高劳动生产，降低矿石开采成本。随着预分解窑熟料生产线5000～10000t/d的投产，涌现一批年产100～500万t级矿石的大型矿山，而年产50～100万t矿石已属中型矿山。目前，矿石年产量＞500万t级的超大型矿山已开始显现。2选用大型、高效、耐用的采矿工艺设备水泥矿山在矿山设备大型化基础上，向节能型、自动化、标准化方向发展。黑色和有色金属矿山为提高开采强度，提高设备利用效率，一般采用连续工作制。2.1钻孔设备水泥矿山应淘汰钻速低、排渣难的低风压潜孔钻机；淘汰送风管道长、耗能高、效率低的低风压固定式空压机。中、高风压潜孔钻机和全液压露天钻机将是水泥矿山未来的主力钻机。固定式低风压(0.5～0.7Mpa)空压机正逐步淘汰，仅适应中硬以下岩石穿孔的切削回转钻机和穿凿坚硬、极坚硬的牙轮钻机也将逐步淡化出水泥矿山市场。2.1.1中、高风压露天潜孔钻机钻机使用中风压(1.O～1.4MPa)和高风压(1.7-2.4MPa)的压缩空气作动力，由压缩空气直接驱动冲击器和钻头选行钻孔作业，钻具回转采用液压马达，滑架起落应用液压缸支撑。目前国内外一些矿山采用钻机和压缩机分开的分体式配置，但一体化钻机，即钻机、柴油机风冷空压机和柴油机液压泵组三位一体，是钻机配置的发展方向。2.1.2全液压露天钻机钻机自动凿岩系统能保持到贯穿孔底的最大凿岩效率，通过自动调节冲击力、推进力、旋转和双重缓冲器装置，不断适应不同岩层和岩性的变化，从而提高凿岩性能，降低能耗并延长钻具使用寿命，凿岩能量得以充分传递，并使钻进中的反射冲击波降低到最小。全液压露天钻机采用高排量的空气压缩机，增大了排尘风量，尽快地将凿岩的粉尘颗粒分离出来，提高钻孔速度，减少钻头磨损。使用高排量空气压缩机，也加大了钻孔口径。2.2装载设备液压挖掘机在水泥矿山进一步得到推广使用，并将在铲装设备中占据主导位置。与机械挖掘机比较，液压挖掘机自重轻，三维自由度赋于液压挖掘机机动灵活，可在陡坡上挖掘，便于选别开采。水泥矿山装载设备，宜选用4～8m3液压挖掘机和30～60t设的矿用汽车。3走矿产资源开发利用和地质生态环境协调发展的绿色矿业道路，建立低生态危害的采矿工艺系统，做到无废少废、零排放国外一些矿山注重自然景观的保有度，在矿山开采中坚持低能耗、短流程、高效率、无废、少污的原则，保持矿区周围景观的和谐度。嘉新京阳水泥有限公司石灰石矿山，对开采裸露地带，填覆客土，因地制宜种植原生植物，引进耐干旱、耐贫瘠的白喜草草籽和当地水土保持功效好的野生蚂蚁草，广为播种，草木并举，立体绿化，枝叶繁茂。4矿山生产不断溶入新科技优化矿山生产，提高采矿工艺环节中高科技比重。应用自动控制技术、电子信息技术、网络技术，从整体上提高设备技术效能，提高生产过程中综合自动化水平，提高生产信息化程度，实现控制智能化、连续生产过程自动化、管理信息化和系统化。智能数字矿山，是信息技术在矿山应用的集中表现。以计算机及其网络为手段，把矿山三维空间和有属性数据实现数字化存储、传输、表达和加工，建立全方位生产管理系统，随着“数字化矿山”发展，矿山开采开始进入智能化控制时代。5开拓方式、采矿工艺多样化开采顺序由单一的纵向布置向横向布置方式发展，施行强化开采，提高工作线推进速度，为矿石均化搭配创造条件。采用组合台阶、分期开采、陡帮开采，以便均衡生产剥采比。6运用汽车一带式半连续运输系统，是近年来发展的高效运输技术该系统充分发挥汽车运输适应性强、机动灵活、短途运输经济的优势，有利于强化开采，同时又显现带式运输机运力大、爬坡能力强、运营成本低的长处，汽车、胶带两种运输优势互补。首钢水厂铁矿，1998～2003年，汽车一带式运输成本为0.65元/t•Km，仅为单一汽车运输成本1.35元/t•Km的48%，15年内将创收经济效益16亿元。部份水泥矿山正在或行将进入露天凹陷开采，采用半移动式破碎机的汽车一半移动破碎机一胶带运输机的半连续开采工艺是一种行之有效采矿工艺系统。7矿山辅助作机械机化目前，矿山辅助作业不配套、机械化程度低，是矿山生产的薄弱环节。随着开采规模的扩大，为保证主机正常作业，提高设备效率，必须提高矿山辅助作业水平。在清理工作平台、矿体内夹石分采分运、铲装工作面的准备、运输道路的维护、边坡整理，大块的二次破碎、炮孔装药和炮孔填塞工作中，配备必要的前端式装载机、推土机、平道机、压路机、洒水车、装载车，炮孔填塞机等辅助矿山机械，从整体上提高矿山装备效能。8铣刨机采矿是一种有发展前途的采矿方法应用铣刨机(又称机械犁)采矿，代替传统穿孔爆破采矿方法，有以下优点：(1)无爆破地震、空气冲击波、飞石等危害；(2)扩大开采境界，不受爆破安全境界的限制；(3)连续作业，不受爆破干扰；(4)要求作业场地相对小；(5)可根据矿层和矿石不同品级，分采分运，可有效剔除有害夹层，可选别回采；(6)采矿成本可降低20～50%；(7)不需粗碎，可调整开采粒度，有利于带式输送机长距离运输。铣刨机采矿，集采、装、碎为一体，有效简化生产流程，作业工作平台、釆场道路平整，减少轮胎消耗，刨铣矿石粒径可控在30～80mm，可根据需要，生产＜30mm的粒径的矿石，为振动放矿，竖井溜矿石，缓冲矿仓磨损创造条件。铣刨采矿法，从根本上保证矿山边坡的安全，从而增大边坡安全角度，增加可采矿量，减少边坡工程量和维护量。表采机，在南斯拉夫Serbia石灰石矿，应用SM-2600，切削(铣刨)、破碎装料一次完成，矿石平均单轴抗压强度为25MPa，产量在600t/h，约90%粒径＜16mm，最大粒径为150mm。法国纽来宁根石灰石矿，美国、印度、巴西、墨西哥应用表采机开采石灰石取得一定效果。表采机在切削矿石中同时将矿石破碎。可据粒径要求，选用不同切削刀具及切削转子，清洁、平整稳定作业表面，给装载机平稳行驶创最佳条件。)露天采矿方法-正文用一定的开采工艺，按一定的开采顺序，剥离岩石、采出矿石的方法。露天开采工艺，按作业的连续性，分间断式、连续式和半连续式，见附表。间断式开采工艺适用于各种地质矿岩条件；连续式工艺劳动效率高，易实现生产过程自动化，但只能用于松软矿岩；半连续式工艺兼有以上两者的特点，但在硬岩中，需增加机械破碎岩石的环节。开采顺序是采矿和剥离在时间和空间上的相互配合。按矿床分布情况，大体有两类采矿方法：平缓矿床的采矿方法适用于倾角一般小于12°的平缓矿床。倒堆采矿法剥离物用机械铲或索斗铲直接向前一采掘带采空区倒堆，采矿工作面紧随剥离工作面推进。在相同情况下，机械铲的重量约为索斗铲的1.8倍,因此剥离高台阶时，多用索斗铲。剥离更高的台阶可采用二次或多次倒堆。方案有一台机械铲配合一台索斗铲、二台索斗铲互相配合或仅用一台索斗铲兼作二次倒堆等。露天采矿方法横运采矿法剥离物用排土桥、悬臂排土机循垂直于工作线方向运往采空区，剥离台阶与采矿台阶推进的空间关系也受运输设备规格的限制，但不如倒堆采矿法那样严格。本法可适应更大的剥离厚度,民主德国的