淺析礦床開采的技術(shù)條件

摘要：我國地域遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，礦藏品類多樣，開采條件各異，且礦山企業(yè)規(guī)模和管理體制也存在很大差別。礦床開采地質(zhì)工作中的各種技術(shù)條件也越來越重要。本文就礦床開采工作中的主要技術(shù)條件及需要關(guān)注的各項工作進行了系統(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)地形等是決定開采方式的重要因素。礦床開采的方式可以分為礦床開采方法、礦床地下開采開拓方式和地下開采方法三大部分。此外，包括運輸、通風(fēng)、排水、供水、供風(fēng)、供電等系統(tǒng)，組成一個完整的開采系統(tǒng)，只有通過這一完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，才能將埋藏于地下的礦產(chǎn)資源開采出來為人們所利用，到這時礦產(chǎn)資源才具有工業(yè)價值。

1.1 礦床開采方法

礦床開采方法是根據(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，通過技術(shù)經(jīng)濟分析而確定的。簡單地說，礦體規(guī)模比較大，直接出露地表或埋藏于淺部的礦體，因為需要剝離的廢石少，宜采用露天開采；反之，宜采用地下開采?？傊@是一項很重要工作，必須認(rèn)真分析各方面影響因素才能確定下來。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和不斷改進生產(chǎn)組織，采用露天開采方法將越來越多。據(jù)統(tǒng)計，在美國和加拿大，露天開采的鐵礦石占90%，英國為85.9%，前蘇聯(lián)為80%。露天開采，廢石剝離量（泥石流量），或剝采比系數(shù)，這是統(tǒng)計開采礦石單位體積的廢石剝離量的比例。它是影響開采技術(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)濟剝采比。經(jīng)濟剝采比又稱極限剝采比，它是衡量露天開采經(jīng)濟效益的主要指標(biāo)，如果該礦床實際計算出來的平均剝采比小于根據(jù)類似礦山所確定的經(jīng)濟剝采比，則認(rèn)為露天開采在經(jīng)濟上是合理的，大于這一比值，露天開采在經(jīng)濟上就不合理了。確定經(jīng)濟剝采比的原則是露天開采費用應(yīng)低于或等于地下開采費用。其計算公式如下：η經(jīng)=■

式中：η經(jīng)——經(jīng)濟剝采比；a——地下開采1m3礦石的成本（元/m3；）；b——露天開采1m3礦石的成本（不包括剝離廢石的費用）（元/m3；）；c——露天開采1m3礦石的成本。

1.2 礦床地下開拓方式

簡單地說，地下開拓是開辟礦面的所有綜合工程項目礦體組成。這使礦床開采過程中提高了運輸，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)礦床儲量分布探索地質(zhì)條件，礦產(chǎn)資源儲量大小，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，選擇最好的方式來開拓。

1.3 地下開采方法

可分為空場采礦法、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。

一般來說，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，最好的選擇通過比較回采率和高勞動生產(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)模與安全的開采方法。礦山可行性研究的建設(shè)往往是通過選定的采礦方法和確定的技術(shù)和經(jīng)濟指標(biāo)，這樣就可以計算經(jīng)濟利益。

2 露天開采邊坡工程地質(zhì)條件分析研究

此項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度，而更重要的是各種地質(zhì)不連續(xù)面和巖石的抗剪強度、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)時間的曝光，通常需要確定通過一個地下坑道才能予以測定。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。對巖溶或斷裂發(fā)育的礦區(qū)，要研究并預(yù)測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，對于確定開采時的支護方式、支柱密度、爆破效率、運輸量、露天采場的邊坡角、地下開采的回采方法、機械設(shè)備的選擇、勞動生產(chǎn)率、材料消耗及采礦成本等都有較大影響。如體重、濕度測定不準(zhǔn)確，將會影響裝運、提升設(shè)備的選定。松散系數(shù)測定不準(zhǔn)確將會影響礦車、吊車、礦倉等的容積和運輸量等?？箟簭姸荣Y料不可靠將影響鑿巖設(shè)備的選擇和采礦場的生產(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)也是影響礦床開采的重要因素，從工業(yè)利用方面考慮可以分為簡單和復(fù)雜兩類。在生產(chǎn)過程中需要采取特別措施來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)勘探工作進行了水文地質(zhì)工作中的勘探，同時也為專門的水文地質(zhì)勘探，礦井水流入預(yù)測等，取得明確的地下水可以疏干處理的結(jié)論后，才能進行可行性研究。

無論礦床水文地質(zhì)條件簡單或復(fù)雜，通過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，礦體開采對水文地質(zhì)條件的影響、老窿條件及含水情況等，并預(yù)測礦坑涌水量，以作為礦床開采建設(shè)規(guī)劃的依據(jù)。

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作者簡介：

吳川（1983-），男，河北保定人，助工。