采礦業是指從地下開采有經濟價值的礦物或者其他物質的活動,開采部位主要為礦物比較集中的礦床。目前已知最早的采礦活動發生在43000年以前-舊石器時代,當時是開采赤鐵礦用于做原始人圖騰的顏料。隨著上萬年的演變以及人類文明的進步,人類開始追尋怎樣才能高效的,低成本的,合理的開采不同礦床這個問題的答案,最終針對不同礦床類型,不同的采礦方法逐漸問世,并且通過千百年來的演變慢慢走向了技術成熟階段。
近百年的采礦技術的不斷革新,礦山開采的方法也逐步發展成兩大類:一為露天開采,人類最早的開采方式,優點是資源利用充分、回采率高、貧化率低,適用于大型機械生產,產量大、勞動生產率低、成本低等特點;二為地下開采,主要四個步驟來實現礦床的開采,開拓、采準、切割、回采四步完成礦石的開采,地下開采雖然不如露天開采,但是對于特定的礦床它是唯一有效、可靠的辦法。
露天開采
露天開采,指的是從敞露地表的采礦場采出有用礦物的過程,該開采方法僅適合礦床埋藏較淺,或者地表有露頭,并且儲量較大的礦床。目前國內外露天開采的方法大致有兩種,一種為山坡露天礦;一種為凹陷露天礦,而且露天開采是在澳洲應用最多,技術最為成熟的一種采礦方法。
露天礦雖然擁有資源利用充分、回采率高、貧化率低,適于用大型機械施工,建礦快,產量大,勞動生產率高,成本低,勞動條件好,生產安全等優點,但是該礦需要剝離巖土,排棄大量的巖石,尤其較深的露天礦,往往占用較多的農田,設備購置費用較高,故初期投資較大。此外,露天開采,受氣候影響較大,對設備效率及勞動生產率都有一定影響,因此露天礦也有其本身的局限性。
同時,露天礦存在一個很大的弊端是,礦坑回填難度大,閉坑時候很多設備的拆卸費用超出折舊費用,甚至一些礦山應用一下方法來處理他們的設備。
地下開采
地下開采,是指從地底下的采場把礦石提升到地表的過程,該采礦方法適合埋藏較深,開采難度較大的礦床,根據統計顯示,國內外的地下采礦的方法分類繁多,而且稱呼不一,但是根據地壓管理方法為依據的話大致也就可以分為三大類:
空場法
又稱自然支護法。主要靠圍巖本身的穩固性和礦柱的支撐能力維護回采過程中形成的采空區,有的用支架或采下礦石作輔助或臨時支護。本法回采工藝簡單,容易實現機械化,勞動生產率高,采礦成本低,適于開采礦石和圍巖均穩固的礦體 , 在地下礦山廣泛應用。
同時,空場法中根據回采方法不同又可分為:全面采礦法、房柱采礦法、留礦采礦法、分階段礦房法和階段礦房法。
但開采中厚層以上礦體,需留大量礦柱,礦石回采率低,因此采高價礦床時用得較少,但留有大量的礦柱和采空區,需用兩個步驟回采和處理,如不充填采空區,地表將受到破壞。開采深部礦體時由于地壓大,該法受到一定的限制,所以該方法目前在澳大利亞地下開采活動中應用的不太多。
崩落法
崩落采礦法是以崩落圍巖來實現地壓管理的采礦方法,即隨著崩落礦石,強制(或自然)崩落圍巖充填采空區,以控制和管理地壓。此法適用于地表允許塌陷,上部無較大的含水層和流砂的礦體。
本方法又可以分為五大類更具體的方法:單層崩落法、分層崩落法、有底柱崩落法、無底柱崩落法和階段崩落法。其中中國尤其是鐵礦山無底柱崩落法應用較為廣泛,而對于國外的金屬礦山則應用階段崩落法較多。
一般用于中等價值以下的礦石,中厚以上的礦體,并允許有一定的貧化和損失,礦石不會結塊和自燃等條件,其優點是勞動生產率高,成本低。缺點是地表塌陷,礦石貧化率和損失率大,同時對于地表破壞較大,所以澳大利亞環保部門對該類采礦方法進行嚴格控制。
充填法
隨著回采工作面的推進,逐步用充填料充填采空區的采礦方法叫充填采礦法。有時還用支架與充填料相配合,以維護采空區。充填采空區的目的,主要是利用所形成的充填體進行地壓管理,以控制圍巖崩落和地表下沉,并為回采創造安全和便利的條件。
按礦塊結構和回采工作面推進方向充填采礦法又可分為單層充填法、上向分層充填法、下向分層充填法和分采充填法。
按采用的充填料和輸出方式不同,又可分為干式充填法、水力充填法和膠結充填法。
填法開采具有礦石回采率高、貧化小的特點, 且其開采較為靈活,其首采位置可以選在礦石品位高的礦段,有利于前期快速收回投資,具有較好的經濟效益。而且該類方法對于環境破壞較小,充填物可用尾礦來替代,這樣既節省了充填成本,也減少了尾礦排放和污染,是目前采礦行業中屬于清潔采礦方法,也是將來采礦的重點發展方向,目前澳大利亞該方法應用較多,充填物也在不停的改進和發展。
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