有色金屬礦山資源狀況及其開采方法研究

摘要：有色金屬礦中的主要金屬元素包括銅、鋁、金、銀、硫磺、砷和其他金屬元素。中國有色金屬公司有色金屬礦采選業(yè)面臨嚴(yán)重的資源危機(jī)，礦產(chǎn)產(chǎn)量大幅下降，地質(zhì)勘探投資不足。近年來，中國研究人員和地質(zhì)學(xué)家開發(fā)了新的有色金屬礦開采技術(shù)，用于科學(xué)開采有色金屬礦，保護(hù)礦產(chǎn)資源，提高有色金屬開采率。本文分析了有色金屬礦的資源，討論了有色金屬礦的開采方法。

關(guān)鍵詞：有色金屬礦;資源危機(jī);開采技術(shù)

一、引言

中國有色金屬礦山采用了廣泛的經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行早期開采，即高產(chǎn)量、低負(fù)荷、高排放。這種經(jīng)濟(jì)模式直接導(dǎo)致中國缺乏有色金屬資源。這主要反映在低水平礦物的開采和使用、對有色金屬礦物原料的高度依賴以及直接影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的采礦市場風(fēng)險方面。礦產(chǎn)資源的高開發(fā)和低利用限制了中國工人的生產(chǎn)能力和失業(yè)。新加入的礦井幾乎沒有深度，也不可能在短時間內(nèi)建成。有色金屬的開采可以分為不同的礦物，不同礦物的資源條件也不同[1]。本文介紹了銅、鋁、錫等有色金屬礦山的資源，并介紹了有色金屬采礦企業(yè)的開采方法。

二、有色金屬礦山資源狀況分析

（一）銅礦業(yè)的資源狀況

中國銅業(yè)的資源約為1700萬噸和2800萬噸。埋在地下的人均能源尚未達(dá)到全球平均水平。就人均銅消費(fèi)量而言，中國的銅消費(fèi)量非常高，約占世界的25%，因此，中國的銅儲量沒有達(dá)到消費(fèi)水平，中國的銅產(chǎn)量也不足。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自中華人民共和國成立以來，銅的消耗量約為1800萬噸，銅廢物的消耗量約為750萬噸，銅工業(yè)的消耗量約為3800萬噸;自21世紀(jì)以來，中國的礦物銅總量約為600萬噸，廢銅總量約為700萬噸，工業(yè)用銅總量約為1200萬噸。中國嚴(yán)重缺乏銅、銅和銅工業(yè)資源。

（二）鋁礦業(yè)的資源狀況

中國的鋁礦藏有7萬噸，主要分布在河南省、山西、廣西和貴州。鋁質(zhì)資源占全國總儲量的86.48%。中國擁有豐富的鋁礦砂，但其質(zhì)量令人失望，主要是因?yàn)殇X、硅含量低和可溶性低。中國在開采和加工鋁資源方面面臨重重問題，其中鮮有礦藏，高質(zhì)量的鋁資源也較為稀少。以研究和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，山西省擁有約8500萬噸鋁資源，而兩千五百萬噸已經(jīng)毀損和浪費(fèi)。而在開采鋁資源方面，我們需要加強(qiáng)對相關(guān)礦產(chǎn)的地質(zhì)研究，降低成本，把鋁資源利用率邁上一個新臺階，并從范圍廣泛的經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)向集中經(jīng)濟(jì)模式。

（三）錫礦業(yè)的資源狀況

中國擁有占世界貿(mào)易量的60%左右的豐富資源，競爭優(yōu)勢也十分強(qiáng)大。中國的錫礦資源在廣西、湖南、云南、江西、廣東省及其他省份分布比較廣泛。錫礦石的年產(chǎn)量約為65，000噸，約占全球總產(chǎn)量的四分之一。其中，云南、廣西和其他省份的錫資源開采量占世界總產(chǎn)出的65%左右，且產(chǎn)量呈現(xiàn)增長態(tài)勢。我國的錫儲量主要以硫化物、石英、長石類及砂錫礦類為主。

（四）有色金屬礦產(chǎn)資源儲備現(xiàn)狀

中國的礦業(yè)主要發(fā)展于20世紀(jì)五六十年代，低科技水平意味著中國的大部分有色金屬礦產(chǎn)資源在經(jīng)歷了數(shù)十年的采礦活動后要么顯著減少，要么瀕臨枯竭。在現(xiàn)有的有色金屬礦中，大多數(shù)礦石被開采到中期或者后期，即中后期。在過去的十幾年里，中國每年都要大量進(jìn)口有色金屬礦石來滿足國家經(jīng)濟(jì)及社會的迅猛發(fā)展，來支撐中國的工業(yè)化發(fā)展壯大。隨著工業(yè)化的全面發(fā)展，中國對有色金屬礦產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)消費(fèi)繼續(xù)大幅增加，而當(dāng)?shù)刈匀毁Y源也不足以支持經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

第二，有色金屬礦山產(chǎn)量下降。經(jīng)過幾十年的采礦活動，一些有色金屬礦產(chǎn)資源現(xiàn)有儲量急劇下降。在1950年代和1960年代，由于經(jīng)濟(jì)制度的限制和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有限，出現(xiàn)了資源消耗和小規(guī)模采礦的問題。

有色金屬礦產(chǎn)資源是不可再生資源。最初開采形成的廢物和開采后的低水平處理不僅破壞環(huán)境，還造成大量環(huán)境污染和生態(tài)破壞，而且無助于礦物的開發(fā)和使用。在發(fā)達(dá)的礦區(qū)，由于技術(shù)水平有限，對設(shè)備管理和技術(shù)管理缺乏系統(tǒng)和有效的研究，舊礦區(qū)的二級和多重采礦水平也很低。一些有色金屬礦物必須在特定的條件或技術(shù)下才能分離和提取。現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)不能使其得到廣泛開發(fā)利用，這也是對資源的一種浪費(fèi)。

三、有色金屬礦山開采方法探究

（一）露天開采

露天開采是著眼于礦床的埋藏情況，在完全開放的空間環(huán)境中利用采礦設(shè)備對礦石進(jìn)行采掘。露天開采的礦床具有埋藏在地表淺層、露頭淺且易發(fā)現(xiàn)的特征[3]。在開放開發(fā)中，為了暴露礦床，必須清除大量的土壤和巖石。因此，衡量開放采礦業(yè)效率的一個指標(biāo)便是采礦業(yè)與采礦業(yè)勞動力的比值。開放采礦主要包括鑿巖、裝藥、爆破、運(yùn)輸、破碎和選礦等。其中的流程涉及采石場的巖石爆炸。當(dāng)爆炸井的深度和直徑達(dá)到一定程度時，礦井的巖石將被炸藥打開并損壞?；俱@井設(shè)備包括鉆頭、防噴鉆鉆頭和爆炸性乳化劑，用于運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備或手動控制[4]。主要的運(yùn)輸方式包括傳送帶、電梯、鐵路、高速公路、油壓運(yùn)輸方式和山地電纜運(yùn)輸方式。運(yùn)輸方式的選擇取決于地形、地質(zhì)環(huán)境、氣候、周圍巖石的物理特征、可用礦山的深度等。

（二）地下開采

地下采礦是中國有色金屬礦山企業(yè)常用的采礦方法，通常用于開采深埋于地下的礦石。采礦作業(yè)的重要方法包括自然支護(hù)采礦法、人工支護(hù)采礦法、化學(xué)萃取采礦法等等。

在這些例子中，通過自然支持的開采方法是一種相對簡單，成本低廉的途徑。這主要取決于周圍的巖石和柱子（柱體）的堅(jiān)韌和穩(wěn)定性，以保護(hù)礦區(qū)，根據(jù)時宜可以把骨架或者地下礦石作為支撐起頂部巖層的柱子。這種開采方式在有色金屬礦山中運(yùn)用較為頻繁。自然支護(hù)采礦法中需要在采掘中留存下大量的礦柱，將礦塊劃分為礦柱和礦房分別進(jìn)行回采作業(yè)，在回采礦房的過程中需要以敞空的方式，依靠圍巖的穩(wěn)定性與礦柱的支撐作用進(jìn)行開采，在礦房開采結(jié)束后再進(jìn)行礦柱的回采作業(yè)，少數(shù)情況下還會將礦房和礦柱一同進(jìn)行回采。

人工支護(hù)采礦法，主要是利用水泥、沙子等填充材料等來填補(bǔ)采礦后形成的大量空區(qū)，運(yùn)用毛石、礦渣、水泥、砂礫等填充材料充填到采空區(qū)，通過地壓管理的模式來控制采空區(qū)周圍巖石的應(yīng)力釋放，地表凹陷等。采空區(qū)充填后形成的充填體可以作為對其它礦層進(jìn)行回采的基礎(chǔ)，該方法適用于圍巖穩(wěn)定性低的礦體、高品位礦體、稀有價值的礦石，以及深部開采接地壓可控、開采條件復(fù)雜的地下有色金屬礦床[5]。

根據(jù)礦石的化學(xué)特性，提取方法將礦石過濾到沉積物中，將礦石的實(shí)際成分從固體轉(zhuǎn)化為液體，并通過化學(xué)反應(yīng)提取，以達(dá)到提取礦石的目的?；瘜W(xué)萃取采礦法是一種新的萃取法，可分為現(xiàn)場泄漏、表面塌陷和其他方法，有色金屬礦化學(xué)萃取法需要加置一個過濾器。

四、結(jié)論

簡而言之，中國有色金屬礦產(chǎn)資源面臨可開采資源趨于短缺，可替代資源少之又少，部分礦產(chǎn)資源甚至幾近枯竭，長期依賴進(jìn)口的窘境依然無法改變。因此，我們研究有色金屬礦區(qū)的開采方法，同時全面研究礦區(qū)地形和地質(zhì)條件，改進(jìn)開采技術(shù)，提高有色金屬開采效率和產(chǎn)出效率，同時提高有色金屬回收效率和利用效率，促進(jìn)中國有色金屬企業(yè)的蓬勃發(fā)展具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義及戰(zhàn)略意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王雪旺. 有色金屬采礦方法中的弊端和改進(jìn)芻議[J]. 世界有色金屬，2019.

[2]嚴(yán)巨鵬. 有色金屬礦山深井采礦技術(shù)研究[J]. 大科技，2019（3）.

[3]思雄. 有色金屬礦產(chǎn)資源勘查方法探討[J]. 世界有色金屬，2019，No.537（21）：121-122.

[4]逯登棟. 有色金屬礦山現(xiàn)狀及礦山地質(zhì)工作的作用[J]. 世界有色金屬，2019，No.518（02）：217+219.

[5]舒廣強(qiáng). 金屬礦產(chǎn)資源的深部找礦及其勘探技術(shù)[J]. 世界有色金屬，2019（20）.

作者簡介

嚴(yán)宜龍，1990，男，漢族，江西省吉安市，二級工程師，碩士，單位：金川集團(tuán)股份有限公司，專業(yè)：地質(zhì)工程，單位地址：甘肅省金昌市金川區(qū)金川路98號，單位郵編：甘肅省金昌市，737100。