淺析礦床開(kāi)采的技術(shù)條件

摘要：我國(guó)地域遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，礦藏品類多樣，開(kāi)采條件各異，且礦山企業(yè)規(guī)模和管理體制也存在很大差別。礦床開(kāi)采地質(zhì)工作中的各種技術(shù)條件也越來(lái)越重要。本文就礦床開(kāi)采工作中的主要技術(shù)條件及需要關(guān)注的各項(xiàng)工作進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和介紹。

關(guān)鍵詞：采礦 礦床 地質(zhì)

1 礦體埋藏條件分析研究

埋藏深度（覆蓋巖層厚度）和礦區(qū)地形等是決定開(kāi)采方式的重要因素。礦床開(kāi)采的方式可以分為礦床開(kāi)采方法、礦床地下開(kāi)采開(kāi)拓方式和地下開(kāi)采方法三大部分。此外，包括運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、供水、供風(fēng)、供電等系統(tǒng)，組成一個(gè)完整的開(kāi)采系統(tǒng)，只有通過(guò)這一完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，才能將埋藏于地下的礦產(chǎn)資源開(kāi)采出來(lái)為人們所利用，到這時(shí)礦產(chǎn)資源才具有工業(yè)價(jià)值。

1.1 礦床開(kāi)采方法

礦床開(kāi)采方法是根據(jù)礦床地質(zhì)條件（主要是礦體分布、形態(tài)、產(chǎn)狀、埋藏條件等）和規(guī)模大小，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析而確定的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，礦體規(guī)模比較大，直接出露地表或埋藏于淺部的礦體，因?yàn)樾枰獎(jiǎng)冸x的廢石少，宜采用露天開(kāi)采；反之，宜采用地下開(kāi)采。總之，這是一項(xiàng)很重要工作，必須認(rèn)真分析各方面影響因素才能確定下來(lái)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和不斷改進(jìn)生產(chǎn)組織，采用露天開(kāi)采方法將越來(lái)越多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)和加拿大，露天開(kāi)采的鐵礦石占90%，英國(guó)為85.9%，前蘇聯(lián)為80%。露天開(kāi)采，廢石剝離量（泥石流量），或剝采比系數(shù)，這是統(tǒng)計(jì)開(kāi)采礦石單位體積的廢石剝離量的比例。它是影響開(kāi)采技術(shù)復(fù)雜程度和成本高低的主要因素。統(tǒng)常使采用的剝采比有分層剝采比、平均剝采比、境界剝采比與經(jīng)濟(jì)剝采比。經(jīng)濟(jì)剝采比又稱極限剝采比，它是衡量露天開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益的主要指標(biāo)，如果該礦床實(shí)際計(jì)算出來(lái)的平均剝采比小于根據(jù)類似礦山所確定的經(jīng)濟(jì)剝采比，則認(rèn)為露天開(kāi)采在經(jīng)濟(jì)上是合理的，大于這一比值，露天開(kāi)采在經(jīng)濟(jì)上就不合理了。確定經(jīng)濟(jì)剝采比的原則是露天開(kāi)采費(fèi)用應(yīng)低于或等于地下開(kāi)采費(fèi)用。其計(jì)算公式如下：η經(jīng)=■

式中：η經(jīng)——經(jīng)濟(jì)剝采比；a——地下開(kāi)采1m3礦石的成本（元/m3；）；b——露天開(kāi)采1m3礦石的成本（不包括剝離廢石的費(fèi)用）（元/m3；）；c——露天開(kāi)采1m3礦石的成本。

1.2 礦床地下開(kāi)拓方式

簡(jiǎn)單地說(shuō)，地下開(kāi)拓是開(kāi)辟礦面的所有綜合工程項(xiàng)目礦體組成。這使礦床開(kāi)采過(guò)程中提高了運(yùn)輸，通風(fēng)，排水和其他關(guān)鍵的系統(tǒng)是合理的。因此，必須根據(jù)礦床儲(chǔ)量分布探索地質(zhì)條件，礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量大小，表面形貌，生產(chǎn)規(guī)模，技術(shù)和其他工業(yè)用地和采礦多方案比較，選擇最好的方式來(lái)開(kāi)拓。

1.3 地下開(kāi)采方法

可分為空?qǐng)霾傻V法、留礦采礦法、崩落采礦法、充填采礦法四類，而且各類中又可分成幾種采礦方法。例如空廠采礦法可分為全面采廠、分段采礦、階段礦房采礦法；充填采礦法可分為水、砂充填采礦法，膠結(jié)充填采礦法，尾礦充填采礦法。

一般來(lái)說(shuō)，在各種采礦方法的適用條件，礦體厚度及圍巖穩(wěn)定起著主導(dǎo)作用，最好的選擇通過(guò)比較回采率和高勞動(dòng)生產(chǎn)率高，基礎(chǔ)設(shè)施投資少，生產(chǎn)成本低，符合要求生產(chǎn)規(guī)模與安全的開(kāi)采方法。礦山可行性研究的建設(shè)往往是通過(guò)選定的采礦方法和確定的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，這樣就可以計(jì)算經(jīng)濟(jì)利益。

2 露天開(kāi)采邊坡工程地質(zhì)條件分析研究

此項(xiàng)分析研究一般是在地質(zhì)勘查期間所提供的礦床地質(zhì)構(gòu)造和巖性等資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行專門的邊坡工程地質(zhì)勘察和邊坡穩(wěn)固性研究，提出既經(jīng)濟(jì)又安全的邊坡角。影響邊坡穩(wěn)固性的因素很多，不僅是巖塊的極限抗壓強(qiáng)度，而更重要的是各種地質(zhì)不連續(xù)面和巖石的抗剪強(qiáng)度、地下水和地震力等。

3 礦體（層）及其頂、底板巖石的穩(wěn)固性分析研究

在露天開(kāi)采礦床的頂板和底板巖石的穩(wěn)定性要特別注意。礦石或巖石的穩(wěn)定性是指礦石，巖石暴露在空間的面積允許的大小和持續(xù)時(shí)間的曝光，通常需要確定通過(guò)一個(gè)地下坑道才能予以測(cè)定。礦體頂板和底板巖石物質(zhì)組成，結(jié)構(gòu)，風(fēng)化蝕變程度，風(fēng)化帶，蝕變帶深度分銷，各種軟弱夾層巖性，厚度及變化等。水文地質(zhì)，工程地質(zhì)條件，礦石粉塵，老洞穴，洞穴，泥石流，山體滑坡，塌陷，地面沉降和其分布范圍等。對(duì)巖溶或斷裂發(fā)育的礦區(qū)，要研究并預(yù)測(cè)由于礦床疏干可能引起的巖溶塌陷情況、地面沉陷程度，在可能情況下圈定其界限。

4 礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)分析研究

礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)一般包括礦石密度，礦石和巖石的體重，礦石的濕度、孔隙度，含水性礦體頂、底板巖石的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度、變形參數(shù)（硬度），礦石和巖石的松散系數(shù)（碎脹），礦石塊度，礦石和巖石的安息角和表面摩擦角等。它們決定著礦井崩落和加固的方法，對(duì)于確定開(kāi)采時(shí)的支護(hù)方式、支柱密度、爆破效率、運(yùn)輸量、露天采場(chǎng)的邊坡角、地下開(kāi)采的回采方法、機(jī)械設(shè)備的選擇、勞動(dòng)生產(chǎn)率、材料消耗及采礦成本等都有較大影響。如體重、濕度測(cè)定不準(zhǔn)確，將會(huì)影響裝運(yùn)、提升設(shè)備的選定。松散系數(shù)測(cè)定不準(zhǔn)確將會(huì)影響礦車、吊車、礦倉(cāng)等的容積和運(yùn)輸量等。抗壓強(qiáng)度資料不可靠將影響鑿巖設(shè)備的選擇和采礦場(chǎng)的生產(chǎn)效率等。

5 礦床水文地質(zhì)條件分析研究

礦床水文地質(zhì)也是影響礦床開(kāi)采的重要因素，從工業(yè)利用方面考慮可以分為簡(jiǎn)單和復(fù)雜兩類。在生產(chǎn)過(guò)程中需要采取特別措施來(lái)處理正常的排水模式。頂層板巖層含水豐富，且連通性好，礦床地質(zhì)構(gòu)造比較發(fā)育，坑礦涌水因素較為復(fù)雜，是涌水量較大的礦床。除了地質(zhì)勘探工作進(jìn)行了水文地質(zhì)工作中的勘探，同時(shí)也為專門的水文地質(zhì)勘探，礦井水流入預(yù)測(cè)等，取得明確的地下水可以疏干處理的結(jié)論后，才能進(jìn)行可行性研究。

無(wú)論礦床水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單或復(fù)雜，通過(guò)分析研究必須掌握礦區(qū)地層或構(gòu)造的含水性及分布情況、地下水位標(biāo)高、滲透性影響范圍、地表水體（河流、湖塘）及地下水含水層或構(gòu)造的水力聯(lián)系，礦體開(kāi)采對(duì)水文地質(zhì)條件的影響、老窿條件及含水情況等，并預(yù)測(cè)礦坑涌水量，以作為礦床開(kāi)采建設(shè)規(guī)劃的依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：

吳川（1983-），男，河北保定人，助工。