采礦基礎(chǔ)知識(shí)

1、采礦基礎(chǔ)知識(shí)核心提示：采礦是自地殼內(nèi)或地表開采礦產(chǎn)資源的技術(shù)和科學(xué)。一般指金屬或非金屬礦床的開采，廣義的采礦還包括煤和石油的開采及選礦。其實(shí)質(zhì)是一種物料的選擇性采集和搬運(yùn)過程。一、名詞釋義采礦是自地殼內(nèi)或地表開采礦產(chǎn)資源的技術(shù)和科學(xué)。一般指金屬或非金屬礦床的開采，廣義的采礦還包括煤和石油的開采及選礦。其實(shí)質(zhì)是一種物料的選擇性采集和搬運(yùn)過程。采礦工業(yè)是一種重要的原料采掘工業(yè)，如金屬礦石是冶金工業(yè)的主要原料，非金屬礦石是化工原料和建筑材料，煤和石油是重要的能源。多數(shù)礦石需經(jīng)選礦富集，方能作為工業(yè)原料。二、采礦技術(shù)基礎(chǔ)采礦科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)是巖石破碎、松散物料運(yùn)移、流體輸送、礦山巖石力學(xué)和礦業(yè)系統(tǒng)工程等

2、理論。需要運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、電子計(jì)算機(jī)等學(xué)科的最新成果。 采礦工業(yè)在已基本達(dá)到的高度機(jī)械化基礎(chǔ)上，通過改進(jìn)綜采設(shè)備的設(shè)計(jì)、造型、材質(zhì)、制造工藝、檢驗(yàn)方法和維修制度等，將進(jìn)一步提高其生產(chǎn)能力和設(shè)備利用率。同時(shí)礦井在提升、運(yùn)輸、排水、通風(fēng)、瓦斯監(jiān)控等許多環(huán)節(jié)將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遙控。地下和露天礦都將實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集中自動(dòng)管理監(jiān)控。有的國家已將機(jī)器人試用于井下回采工作面，開采對(duì)人員損害較大的礦種。另一方面，隨著人類對(duì)地下礦產(chǎn)的不斷開采，開采品位由高到低，資源緊缺，迫使使用低品位礦產(chǎn)，選擇適當(dāng)?shù)牟傻V和選礦方法，進(jìn)行綜合采選、綜合利用，提高礦產(chǎn)資源的利用率和回采率，降低礦石的損失率和貧

3、化率。采礦和選礦過程中生成的有毒氣體、廢水、廢石和粉塵等物質(zhì)以及噪聲和振動(dòng)等因素，對(duì)環(huán)境、土地、大氣和水質(zhì)等造成危害，一直是人們關(guān)心的課題。各國研究環(huán)保問題中進(jìn)一步提出了資源的長期利用問題，特別著眼于廢渣、廢石、廢液的重復(fù)使用、破壞后土地復(fù)用等。制訂強(qiáng)有力的法律，采取有效措施確保礦山環(huán)境。三、采礦特點(diǎn)采礦的生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)過程與其他工業(yè)相比較，具有以下特點(diǎn)：采掘加工的主要原料是自然賦存的礦體。礦址不能自由選擇，礦床的工業(yè)儲(chǔ)量不能輸入，也不能再生。礦山的生產(chǎn)能力、服務(wù)年限和經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)。每個(gè)礦山都要經(jīng)歷建礦、投產(chǎn)、正常生產(chǎn)、減產(chǎn)和閉礦的歷程。采礦設(shè)備和人員經(jīng)常隨采礦進(jìn)程和加工對(duì)象轉(zhuǎn)移，沒有固定

4、的加工車間。被開采的礦體必須掘進(jìn)一系列巷道，進(jìn)行采礦準(zhǔn)備工作(采準(zhǔn))，才能開始回采。開拓、采準(zhǔn)和回采工作互相協(xié)調(diào)，才能保證礦山正常生產(chǎn)。否則就會(huì)造成采剝失調(diào)或采掘失調(diào)，迫使礦山減產(chǎn)。開采工作總的趨勢(shì)是采掘條件愈來愈差，采出礦石的品位逐漸降低，隨之成本可能增高。由于巖石的混入會(huì)使礦石貧化，降低質(zhì)量，還有部分礦石不能采出，而損失于地下。因此要不斷改進(jìn)采礦和選礦技術(shù)，開展綜合利用，以降低成本。降低貧化率和損失率是采礦生產(chǎn)中重要的質(zhì)量管理工作，具有很大的經(jīng)濟(jì)潛力。礦體賦存條件和形狀復(fù)雜，品位分布不均。工業(yè)儲(chǔ)量在開采過程中可能會(huì)有較大變化，使采礦設(shè)計(jì)難于標(biāo)準(zhǔn)化，加之建礦周期長，基建投資大，故投資風(fēng)險(xiǎn)性也

5、大。采礦工作在露天或地下采場。勞動(dòng)量大，工作條件差，安全性差，不易實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化和自動(dòng)化，故需特別重視改善勞動(dòng)保護(hù)和環(huán)境條件。一個(gè)礦山的經(jīng)營效果，在很大程度上決定于所開采礦石的市場供求和價(jià)值高低。因此對(duì)礦山管理水平的評(píng)價(jià)，不能像其他工業(yè)一樣，單純地以絕對(duì)經(jīng)濟(jì)效益為準(zhǔn)。四、采礦方法采礦方法可大致分為露天開采、地下開采和液體開采3種基本采礦方法。露天開采。即在露天條件下，將埋藏較淺的礦石，從礦坑露天礦、山坡露天礦或剝離露天礦進(jìn)行開采。包括挖掘一系列順序的溝槽。采砂船采礦也屬剝離露天礦的一種，它從平底船上進(jìn)行挖掘。地下開采。是將埋藏較深的礦石，在地下采用自然支護(hù)、人工支護(hù)及崩落采礦方法將礦石開采出來

6、。液體開采。又稱特殊采礦法。是從天然鹵水里、湖里、海洋里或地下水中提取有用的物質(zhì);將有用礦物加以溶解(或熱水融化)，再將溶液抽至地面后進(jìn)行提取;用熱水驅(qū)、氣驅(qū)或燃燒，把礦物質(zhì)從一個(gè)井孔驅(qū)至另一井孔中采出。大多數(shù)液體采礦是用鉆井法進(jìn)行的。對(duì)于一個(gè)具體礦床，根據(jù)地質(zhì)條件和巖石力學(xué)資料，選擇合理的采礦方法。比較理想的是要使被選用的采礦方法，在符合生產(chǎn)安全和適當(dāng)采出有用礦物的要求下，能取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。如采礦方法選擇不當(dāng)，將長期影響礦山生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。（摘自礦業(yè)科技，礦產(chǎn)開發(fā)處供稿 ）名詞釋義在金屬礦床地下開采基本原則中，已經(jīng)闡述：金屬礦床地下開采，必須先把井田劃分為階段（或盤區(qū)），再把階段

7、（或盤區(qū)）劃分為礦塊（或采區(qū)）。礦塊是基本的回采單元。采礦方法應(yīng)該定義為：采礦方法是研究礦塊內(nèi)礦石的開采方法，是采準(zhǔn)、切割、回采工作在空間上、時(shí)間上的有機(jī)結(jié)合，采礦方法是采準(zhǔn)、切割、回采工作的總稱。所謂采礦方法，就是指從礦塊（或采區(qū)）中采出礦石的方法。它包括采準(zhǔn)、切割和回采等三項(xiàng)工作。采準(zhǔn)工作是按照礦塊構(gòu)成要素的尺寸來布置的，為礦塊回采解決行人、運(yùn)搬礦石、運(yùn)送設(shè)備材料、通風(fēng)及通信等問題；切割則為回采創(chuàng)造必要的自由面和落礦空間；等這兩項(xiàng)工作完成后，再直接進(jìn)行大面積的回采。這三項(xiàng)工作都是在一定的時(shí)間與空間內(nèi)進(jìn)行的，把這三項(xiàng)工作聯(lián)系起來，并依次在時(shí)間與空間上作有機(jī)配合，這一工作總稱為采礦方法。采礦方

8、法與回采方法的概念是不同的。在采礦方法中，完成落礦、礦石運(yùn)搬和地壓管理三項(xiàng)主要作業(yè)的具體工藝，以及它們相互之間在時(shí)間與空間上的配合關(guān)系，稱為回采方法。開采技術(shù)條件不同，回采方法也不相同。礦塊的開采技術(shù)條件在采用何種回采工藝中起決定性作用，所以回采方法實(shí)質(zhì)上成了采礦方法的核心內(nèi)容，由它來反映采礦方法的基本特征。采礦方法通常以它來命名，并由它來確定礦塊的采準(zhǔn)、切割方法和采準(zhǔn)切割巷道的具體布置。在采礦方法中，有時(shí)常將礦塊分成礦房與礦柱，作兩步采，先采礦房，后采礦柱，采礦房時(shí)由周圍礦柱支撐開采空間，這種形式的采礦方法稱為房式采礦法，以區(qū)別于不分礦房、礦柱，整個(gè)礦塊作一次采完的礦塊式采礦法。在條件有利時(shí)

9、，礦塊也可不分礦房、礦柱，而回采工作是沿走向全長，或沿傾斜（逆傾斜）連續(xù)全面推進(jìn)，則成了全面式回采采礦法。 1 采礦方法分類分類目的由于金屬礦床的賦存條件十分復(fù)雜，礦石與圍巖的性質(zhì)又變化不定，加之隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的設(shè)備和材料不斷涌現(xiàn)，新的工藝日趨完善，一些舊的效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大的采礦方法被相應(yīng)淘汰，而在實(shí)踐中又創(chuàng)新出各種各樣與具體礦塊賦存條件相適應(yīng)的采礦方法，故目前存在的采礦方法種類繁多、形態(tài)復(fù)雜。這些采礦方法盡管有其各自的特征，但彼此之間也存在著一定的共性。為了便于認(rèn)識(shí)每種采礦方法的實(shí)質(zhì)，掌握其內(nèi)在規(guī)律及共性，以便通過研究進(jìn)一步尋求更加科學(xué)、更趨合理的新的采礦方法，需

10、對(duì)現(xiàn)已應(yīng)用的種類繁多的采礦方法進(jìn)行分類。采礦方法的選擇不僅取決于礦體賦存自然條件，而且取決于開采技術(shù)水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件。嚴(yán)格來講，沒有任何一個(gè)礦山的開采條件與另一個(gè)礦山完全相同，所以也就沒有任何兩座礦山的采礦方法彼此完全相同。有的采礦學(xué)者認(rèn)為：有多少礦山就有多少種（或更多）采礦方法；在一定條件下（含時(shí)間），一個(gè)具體礦山（或礦塊）只有一種采礦方法是最優(yōu)的或最成功的；不存在一種萬能的永遠(yuǎn)不變的適用于一切礦山的最優(yōu)采礦方法；對(duì)采礦方法的優(yōu)劣評(píng)價(jià)不可忽視其適用條件。但是，也必須承認(rèn)在浩瀚的難以準(zhǔn)確計(jì)數(shù)的采礦方法中也必然具有共同特征，每種采礦方法都是世界范圍的采礦者在采礦實(shí)踐中所認(rèn)識(shí)和總結(jié)的規(guī)律。學(xué)習(xí)采

11、礦方法的目的就是通過學(xué)習(xí)，借鑒前人創(chuàng)造的采礦方法，根據(jù)面臨礦體的實(shí)際開采條件，科學(xué)地、能動(dòng)地設(shè)計(jì)新的采礦方法。學(xué)習(xí)的目的絕不是根據(jù)已有的采礦方法適用條件，去生搬硬套用于開采新礦體。采礦方法分類的目的就是在浩瀚的采礦方法中，將一些應(yīng)用較廣的主要采礦方法，根據(jù)其共性進(jìn)行歸納，以便于人們學(xué)習(xí)和掌握前人總結(jié)的采礦方法科學(xué)規(guī)律，正確地選擇和設(shè)計(jì)采礦方法。分類要求（1）分類應(yīng)能反映出每類采礦方法的最主要的特征，類別之間界限清楚；（2）分類應(yīng)該簡單明了，不宜繁瑣龐雜，目前正在采用的采礦方法必須逐一列入，明顯落后趨于淘汰的采礦方法則應(yīng)從中刪去；（3）分類應(yīng)能反映出每類采礦方法的實(shí)質(zhì)和共同的適用條件，以作為選擇

12、和研究采礦方法的基礎(chǔ)；（4）既利于分類進(jìn)行學(xué)習(xí)，又不被分類所局限而影響創(chuàng)新，有利于認(rèn)識(shí)原有的采礦方法并創(chuàng)造新的采礦方法。分類依據(jù)目前，采礦方法分類的方法很多，各有其取用的依據(jù)。一般以回采過程中采區(qū)的地壓管理方法作為依據(jù)。采區(qū)的地壓管理方法實(shí)質(zhì)上是基于礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，而礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)又往往是導(dǎo)致隔了采礦方法在適用條件、結(jié)構(gòu)參數(shù)、采切布置、回采方法以及主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上有所差別的主要因素。因此按這樣分類，既能準(zhǔn)確反映出各類采礦方法的最主要特征，又能明確劃分各類采礦方法之間的根本界限，對(duì)于進(jìn)行采礦方法比較、選擇、評(píng)價(jià)與改進(jìn)也十分方便。 2 采礦方法井工采煤方法

13、井工煤礦采煤方法雖然種類較多，但歸納起來，基本上可以分為壁式和柱式兩大體系。 （1)壁式體系采煤法。根據(jù)煤層厚度不同，對(duì)于薄及中厚煤層，一般采用一次采全厚的單一長壁采煤法；對(duì)于厚煤層，一般是將其分成若干中等厚度的分層，采用分層長壁采煤法。按照回采工作面的推進(jìn)方向與煤層走向的關(guān)系，壁式采煤法又可分為走向長壁采煤法和傾斜長壁采煤法兩種類型。長壁采煤法緩傾斜及傾斜煤層采用單一長壁采煤法所采用的回采工藝主要有炮采、普通機(jī)械化采煤（高檔普采）和綜合機(jī)械化采煤3種類型。在選擇回采工藝方式時(shí)，應(yīng)結(jié)合礦山地質(zhì)條件、設(shè)備供應(yīng)狀況、技術(shù)條件以及技術(shù)管理水平和采煤系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。 爆破落煤工藝。炮采工作面回采工序包括：破煤、裝煤、運(yùn)煤、推移輸送機(jī)、工作面支護(hù)和頂板控制六大工序。 普通機(jī)械化采煤是用淺截式滾筒采煤機(jī)落煤、裝煤，利用可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，使用單體液壓支柱（或摩擦金屬支柱）和鉸接頂梁組成的懸臂式支架支護(hù)的采煤方法。 綜合機(jī)械化采煤是指采煤的全部生產(chǎn)過程，包括落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)、頂板控制以及回采巷道運(yùn)輸?shù)热繉?shí)現(xiàn)機(jī)械化的采煤方法。綜合機(jī)械化放頂煤開采技術(shù)我國放頂煤開采主要是指長壁綜合機(jī)械化放頂煤開采（以下簡稱綜放開采）。綜放開采的實(shí)質(zhì)是沿煤層底部布置一個(gè)長壁工作面，