1、采矿概论,主要内容,一、采矿的基本概念,三、矿山工程设计专业接口错误案例,二、采矿工业的现状和发展前景,1、矿石和废石的概念,一、采矿的基本概念,在地壳中，由于地质作用形成的自然元素和自然化合物，统称为矿物。,（1）矿物,凡是在地壳中遇到矿物集合体，在现在技术经济水平条件下，能以工业规模从中提取国民经济必须的金属或矿物产品的都叫矿石。,（2）矿石,（3）矿体矿石的聚集体叫矿体。（一个矿体是一个独立的地质体，具有一定的几何形状，具有一定的空间位置等）。,一、采矿的基本概念, 工业矿床在当前技术经济条件下，符合开采和利用要求的矿床叫工业矿床。,（4）矿床矿床是矿体的总称。（对于某一矿区而言，一个矿
2、床由一个或几个矿体组成，矿床又可分为工业矿床和非工业矿床）。, 非工业矿床在当前技术经济条件下，不符合开采和利用要求的矿床，叫非工业矿床。,（5）围岩矿体周围的岩石叫围岩。 上盘围岩指矿体上部围岩。 下盘围岩指矿体下部围岩。,一、采矿的基本概念,（7）废石的概念 在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称为废石。（根本不含有用成分或者含量过少，当前不宜作为矿石开采而又采出的岩石称之为废石）。 矿石与废石的概念是相对的，它与国家的社会制度，科学技术发展水平，已经掌握的资源情况，以及对某种金属的需要量都存在关系。简而言之就是与市场价格密切相关。,（6）夹石夹在矿体中的岩石叫夹石。,一、采矿的基本概念,
3、2、矿石的种类,一、采矿的基本概念,1 ） 金属矿石按其所含金属矿物的性质，化学成份，矿物组成可以分为以下几类,在自然界中的矿物很多，现在已经知道的矿物有3000多种，而有用矿物约有二百余种。在地壳中，以自然金属形式存在的矿石是很少的，大量的矿石是以氧化矿，硫化矿等形式存在的。（含金属成份的矿石，叫金属矿石）。,（1）自然金属矿石它是以单一元素形式存在的，如金、铂银等。,自然金,金矿石,（2）氧化矿石指矿石的成分为氧化物。 如：赤铁矿（Fe2O3），赤铜矿（Cu2O）等。 铜金铀稀土赤铁矿矿石,铜金铀稀土赤铁矿矿石,（3）硫化矿石指矿石的成份为硫化物。如黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（CuS2
4、）、斑铜矿（Cu5FeS4）、方铅矿（PnS）、闪锌矿（ZMS）、黄铁矿(FeS2)、 辉钼矿( MoS2 )等,（4）混合矿石是前三种的混合物。,方铅矿石结晶（PbS）,铅锌矿石,铅锌矿石,含锗铅锌矿石,辉锑矿结晶(Sb2S3),黄铁矿结晶(FeS2),蓝铜矿（CuS）,孔雀石 CuCO3 Cu（OH2）（铜绿）,铜铅铀硒矿,辉钼矿( MoS2 ),2）根据所含金属种类的不同，矿石又可分为以下几种,（4）放射性矿石如铀、钍等,（1）黑色金属矿石如铁、锰、铬,（2）有色金属矿石如铜、铅、锌、铝等,（3）稀有金属矿石如铌、钽等（也是相对概念）,（6）非金属矿石如建筑石材、石膏、滑石等。,（5）贵
5、重金属矿石如金、银、铂等,3、矿床开采方式 矿床开采方式分为露天开采和地下开采两种。 露天开采是在敞露的地表采场进行有用矿物的采剥作业。 地下开采是从地表向井下掘进一系列井巷工程通达矿体，建立完整的提升、运输、通风、排水、供电、供气、供水等生产系统及其辅助生产系统并进行有用矿物的采矿工作的总称。 矿床的开采方式主要根据矿体的赋存条件确定。出露地表或埋藏较浅的矿体一般采用露天开采；埋藏较深的矿体一般采用地下开采；上部埋藏较浅但延深较大的矿体可采用上部矿体采用露天开采，下部矿体采用地下开采的联合开采方式。,一、采矿的基本概念,露天采场示意图,露天采场边坡示意图,露天采场电铲汽车装载示意图,地下开采
6、示意图,先露天开采后地下开采示意图,1已采完的露天坑； 2第一段提升竖井； 3第二段提升竖井；4斜坡道； 5间隔推进方向；6已采矿块,露天、地下联合开采示意图,1风井；2矿体；3选矿厂；4箕斗提升井；5主溜井；6斜坡道；7溜井；8充填井；9、17阶段运输巷道； 10副井；11大断层；12主平硐；13-盲竖井；14-回风井；15-露天坑；16-盲斜井,4、矿床的地下开采步骤 金属矿床地下开采的步骤可以分为：开拓、采准、切割与回采四个步骤，这些步骤反映了不同的工作阶段。 1)开拓工作 开拓工作意义从地面掘进一系列巷道达到矿体，使矿体连通地面，形成人行、通风、运输、排水、供电、供风、供水等系统。 开
7、拓的目的 把井下将要采出的矿石废石运到地表 ； 把废水和污浊的空气排到地表 ； 把人员、材料高级设备运到井下进行生产 。,一、采矿的基本概念,开拓巷道为了达到上述开拓目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。,一、采矿的基本概念,2）采准工作 采准工作定义它是指在已经开拓完毕的矿床里，掘进采准巷道。将阶段划分成矿块作为独立的回采单元。并在矿块内创造人行、凿岩、放矿、通风等条件。 采准工作的任务它有两个任务。即： 划分矿块即将阶段再划分成矿块，作业独立的回采单元。 创造条件它为下一步回采工作创造条件（行人、通风、凿岩、出矿等条件）。 采准工作的手段指要开拓一系列巷道来实现的。采准巷道如漏斗颈，淄矿小井、人
8、行、通风天井、联络边等。,一、采矿的基本概念,一、采矿的基本概念,3）切割工作（1）切割工作定义：切割是指在已经采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间的工作。（2）切割工作内容：为了达到上述目的，就必须掘进一系列巷道，有的还要在巷道基础上，加以扩大。 如：拉底巷道、开辟拉底空间、开掘切割天井，形成切割立槽 ，在漏斗颈基础上把漏斗辟开等，这些工作都是为大规模采矿创造条件的。 切割工作包括 ：开凿切割巷道：拉底巷道（切割平巷、横巷等）、切割天井（或切割上山等）。在切割巷道基础上扩大自由面工作 ：拉底 （水平自由面） 、扩漏 （形成剌叭面）、开切割槽 （形成垂直自由面）。,一、采矿的
9、基本概念,4）回采工作 回采工作的定义：当切割工作完成以后，可以进行大量的采矿工作，通常把大量采矿工作叫做回采工作。 回采工作的主要内容：落矿、运搬和地压管理。 （1）落矿 落矿工作的含义落矿是以切割空间为爆破自由面，用凿岩爆破的方法崩落矿石。 落矿方式一般是根据矿床的赋存条件，所采用的采矿方法及凿岩设备，选用浅孔、中深孔、深孔及药室等落矿方法。 （2）矿石运搬 矿石运搬是指在采场内，把爆破崩下来的矿石运到运输巷道，并装入矿车中的工作，运搬工作仅仅限于采场内（即矿块内），采场之外的叫运输。,一、采矿的基本概念, 矿石运搬方式有两种方式 a重力运搬：例如用普通漏斗放矿的浅孔凿矿法就是重力运搬。
10、b机械运搬如用电耙、装运机、铲运机、汽车、胶带运输机等设备运搬矿石。 在矿块回采中，采用那一种运搬方式比较合适，这主要取决于选用的采矿方法和矿床的赋存条件以及所选用的运搬机械等。 （3）地压管理 地压是指矿石采出来以后，在地下形成采空区，经过一段时间后，矿柱和上、下盘围岩就发生变形、破坏、崩落等现象。我们把这种现象叫地压。 在回采过程中，必须控制地压和管理地压，并且要清除地压产生的不良影响，以保证生产的安全性，我们把这些工作算为地压管理工作。,一、采矿的基本概念,5、矿床开拓 1）开拓方法分类 矿床开拓方法大致可分为单一开拓和联合开拓两大类。凡用某一种主要开拓巷道开拓整个矿术的开拓方法，叫做单
11、一开拓法；有的矿体埋藏较深，或矿体深部倾角发生变化，矿床的上部用某种主要开拓巷道开拓，而下部则根据需要改用另一种开拓巷道开拓，这种方法叫做联合开拓法。 常用的单一开拓方法：平硐开拓、竖井开拓、斜井开拓和斜坡道开拓。 2）平硐开拓 以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在地形有利的情况下，才能发挥其优点，即只有当全部矿体或大部分矿体埋藏在当地最低侵蚀基准面以上，即埋藏在周围平地的地平面以上时才能使用。,一、采矿的基本概念,一、采矿的基本概念,下盘平硐开拓法 1主平硐；2主溜井；3辅助竖井；4入风井；5矿脉,一、采矿的基本概念,3）竖井开拓 竖井开拓是以竖井作为主要开
12、拓巷道来实现矿床开拓系统的开拓方法。由于在一般情况下，竖井的生产能力比斜井大，受地质条件的限制较小，比较安全，且易于维护，故竖井开拓在国内外金属矿山中应用甚为广泛。根据我国30多个大中型金属矿山统计，有70%的矿山使用竖井开拓。可以预计，随着开采深度的加深，竖井开拓方法应用范围将更加扩大。 竖井开拓适用于矿体赋存在当地侵蚀基准面以下，埋藏深度较深的急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45）和缓倾斜矿体（倾角小于20）或水平矿体的开采。,一、采矿的基本概念,（1）竖井开拓分类 按提升容器不同，竖井可分为罐笼井、箕斗井和混合井。 按矿体与井筒的相对位置不同，竖井开拓分为穿过矿体的竖井开拓和上盘竖井、下盘竖
13、井、侧翼竖井开拓四种开拓方法。 穿过矿体的竖井开拓方法必须留设大量的保安矿柱，很少采用。 （2）下盘竖井开拓 下盘竖井开拓方法是竖井开拓方法设计中最常用的开拓方式，是在矿体下盘岩石移动范围以外布置竖井，再从竖井掘进石门通达矿体的开拓方法。此方案的优点是井筒维护条件好，一般不需要留设保安矿柱；缺点是石门长度随开采深度的增加而增长，尤其是当矿体倾角变小时，下部石门长度更长，开拓工程量急剧增加。,一、采矿的基本概念,下盘竖井开拓示意图,（3） 上盘竖井开拓 上盘竖井开拓方法是在上盘岩石移动范围之外布置竖井，再从竖井掘进石门通达矿体的开拓方法。上盘竖井开拓与下盘竖井开拓相比，存在如下缺点：上部中段的石
14、门较长，基建工程量大，基建时间长，初期投资大。鉴于上盘竖井方法本身所存在的缺点，一般不采用这种开拓方法。 通常只有在矿体下盘为高山，无工业场地，地面运输困难且经技术经济比较，采用上盘开拓比下盘开拓经济上更合理或矿体下盘地质条件复杂，地表有河流、湖泊和无法避开的破碎带以及无法搬迁的地面重要建构筑物等条件限制，无法在矿体下盘布置竖井的情况下，才考虑采用上盘竖井开拓方法。实例：金川公司铜镍矿下盘有一条区域性大断层F1，断层长约200km，断层破碎带宽3m 40m，呈散体结构，岩体强度遭到极大破坏，各种软弱结构面密集且呈无序分布，挤压作用明显，稳定类型属于最不稳定类。由于矿体下盘岩石的工程地质条件太差
15、，设计将龙首矿东扩工程的混合井设在了矿体的上盘。,一、采矿的基本概念,上盘竖井开拓示意图,（4）侧翼竖井开拓 侧翼竖井开拓方法是在矿体的一翼岩石移动范围以外布置竖井，再从竖井掘进石门通达矿体的开拓方法。 侧翼竖井开拓方法在金属矿床的竖井开拓方法中，除下盘竖井开拓方法外，侧翼竖井开拓应用较多。与下盘竖井开拓方法相比，存在的缺点是井下各阶段巷道和运输线路较长，且只能是单向的，因而掘进速度受到了限制。 侧翼竖井开拓方法通常适用于下列条件矿床的开拓： 矿体上下盘岩体工程地质条件较差，不利于布置竖井和受地形条件的限制，采选工业场地宜布置在矿体侧翼，且井下与地面矿石运输流向一致时。 矿体的倾角较缓，但侧伏
16、角大且矿体走向长度短的矿床。,一、采矿的基本概念,侧翼竖井开拓示意图,3）斜井开拓 斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，适用于开采缓倾斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为2040的矿床。这种方法的特点是施工简便、中段石门短、基建少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中小型金属矿山，尤其是小型矿山。 根据斜井与矿体的相对位置，可分为下盘斜井开拓方案和脉内斜井开拓方案 。 （1）下盘斜井开拓方案 这种方案是斜井布置在矿体下盘围岩中，掘若干个石门使之与矿体相通，在矿体（或沿矿岩接触部位）中掘进中段平巷。这种开拓方法不需要保安矿柱，井简维护条件也比较好。这是它的最大优点。此方案
17、在小型金属矿山应用较多。斜井可垂直矿体走向布置，也可在矿体下盘伪斜井布置。斜井倾角一般为2530,一、采矿的基本概念,一、采矿的基本概念,（2）脉内斜井开拓方案 采用脉内斜井开拓方案时，斜井布置在矿体内，斜井靠近矿体下盘的位置，其倾角最好与矿体倾角相同（或相接近）。这种开拓方案的优点是：不需掘进石门，开拓时间短，投产快；在整个开拓工程中，同时开采出副产矿石，这种副产矿石可以抵消部分掘进费用；脉内斜井掘进有助于进一步探矿。其缺点是：矿体倾斜不规则，尤其是矿体下盘不规则，井筒难于保持平直，不利于提升和维护；为维护斜井安全，要留有保安矿柱。因此在有色金属矿山和贵重金属矿山，这种方案应用不多。只有那些
18、储量丰富且矿石价值不高的矿山，才可考虑使用。,一、采矿的基本概念,4)斜坡道开拓 随着无轨采掘设备的发展和在井下的大量应用，为了便于无轨设备运输矿石和出入井下，产生了一种新的巷道斜坡道。根据用途不同，无轨斜坡道分为主斜坡道和辅助斜坡道。主斜坡道是运输矿石的斜坡道，可直通地表，构成斜坡道开拓；或与其他主要开拓井巷联合使用，构成联合开拓。 (1)斜坡道开拓适用条件 斜坡道开拓方法一般适用于矿体埋藏深度小于300m，生产能力为300kt/a500kt/a的矿山开采。 (2）斜坡道开拓分类 按斜坡道与矿体位置关系，斜坡道开拓分为下盘斜坡道、上盘斜坡道、端部斜坡道、脉内斜坡道四种开拓方式。 按用途可分为
19、主斜坡道和辅助斜坡道两种开拓方式。 按运输线路的布置形式，斜坡道开拓可分为直线式斜坡道、螺旋式斜坡道、折返式斜坡道三种开拓方式。直线式斜坡道多用于埋藏不深的用汽车运矿的矿山。折返式斜坡道在生产实际中应用最广。螺旋式斜坡道使用较少。,一、采矿的基本概念,图4-3-13 折返式斜坡道开拓法 1斜坡道；2阶段石门；3阶段运输平巷。,一、采矿的基本概念,5）联合开拓法 由两种或两种以上主要开拓巷道来开拓一个矿床的方法称为联合开拓法。其实质是因矿床深部开采、分期开采或矿体深部产状（尤其是倾角）发生变化而采用的两种以上单一开拓法的联合使用，即矿床上部用一种主要开拓巷道，而深部用另一种主要开拓巷道补充开拓，
20、形成统一的开拓系统。 由于地形条件、矿床赋存情况、埋藏深度等情况的多变性，联合开拓法所包括的方案很多。如：平硐、井筒（竖井、斜井）联合开拓；明井（竖井、斜井）与盲井（盲竖井、盲斜井）联合开拓；平硐、井筒与斜坡道联合开拓；多种主要井巷联合开拓。现介绍常用的几种联合开拓方案。 （1）上部平硐下部盲竖井开拓方案 当矿体上部赋存在当地最低侵蚀基准面以上山地、下部赋存于当地最低侵蚀基准面以下,且矿体延深较大时，为开拓方便和更加经济合理，矿体上部可用平硐开拓，下部可采用盲竖井开拓 。,一、采矿的基本概念,一、采矿的基本概念,(2)上部平硐下部盲斜井开拓方案 这种方案的适用条件为： 地表地形为山岭地区，矿体
21、上方无理想的工业场地； 矿体倾角为中等（即倾角在4555之间），为盲矿体且部分或全部赋存于当地最低侵蚀基准面以下，且矿体延深不大； 如当地最低侵蚀基准面以上有矿体，但上部矿体已采，且形成许多老硐者； 这种方法的优点是可以减少上部无矿段或已采段的开拓工程量，缩短斜井长度，从而达到增加斜井生产能力的目的，同时石门长度可尽量压缩，从而缩短了基建时间。,一、采矿的基本概念,一、采矿的基本概念,（3）竖井斜坡道联合开拓 这种开拓方式实用于矿体埋藏较深的大中型矿山；竖井一般用于提升矿石，斜坡道用于辅助作业；大中型矿山井下无轨设备较多，为了无轨设备出入地表和井下，提高作业机械效率和便于人员、材料运输等，斜坡
22、道可直通地表；对于某些深井矿山，其竖井井筒直径较大，提升能力有富余时，辅助斜坡道可不必通地表，只在阶段运输巷道之间掘进一条起联络作用的斜坡道；当下部矿体变小变缓，储量又不大，或为了开采边缘零星矿体，且延深竖井或新建盲竖井在经济上不合理时，一些矿山采取上部为竖井下部为盲斜坡道的开拓方式。 这种联合开拓方式是目前国内外大中型矿山应用最为广泛的开拓方式。,一、采矿的基本概念,（4）上部竖井下部盲竖井开拓方案 这种开拓方案一般适用于矿体或矿体群倾角较陡，矿体一直向深部延伸，地质储量较丰富的矿山或分期开采，前期已建成投产，延深现有开拓井筒影响生产，重新从地表打井工程量太大，投资太高，工期太长的矿山，另外
23、，因竖井或盲竖井的生产能力较大，所以中型或偏大型矿山多用这种方法。 竖井盲竖井开拓方案的优点是： 井下的各中段石门都不太长，尤其基建初期石门较短，因此可节省初期基建投资，缩短基建期。 在深部地质资料不清的情况下，建设上部竖井；当深部地质资料搞清后，且矿体倾角不变时，可开掘盲竖井，两段提升能力适当，能山保持较长时间的稳定生产。,一、采矿的基本概念,一、采矿的基本概念,（4）上部竖井下部盲斜井开拓方案 如前所述，当上部地质资料清楚且矿体产状为急倾斜，上部采用竖井开拓是合理的，一旦得到深部较完善的地质资料，且深部矿体倾角变缓、延深不大，则深部可采用盲斜井开拓方案。这样可使一期工程（上部竖井部分）和深
24、部开拓工程（下部盲斜井部分的工程量压缩到最低限度，缩短建设时间，使开拓方案在经济上更为合理。,一、采矿的基本概念,（5）上部斜井下部盲竖井开拓方案 这种开拓方案一般适用于矿体倾角较缓，且沿倾斜方向延伸较长，或地质储量不大以及生产能力也不大的小矿山。在小型矿山，由于各方面条件的限制，矿山设备（包括矿井提升设备）的规格宜小不宜大，这就给开采深部矿体带来不便。若矿体倾角变缓，其深部开拓可采用与上部同样的斜井，往深部形成“之”字型折返下降。实际上这种做法在经济上是不合理的：其一，斜井的维护费用较高，提升能力却较低；其二，这样会形成多（节）提升，将增加不少辅助生产人员，使井下车间管理费增加，从而增加了矿
25、山成本；同时，因为设备多，生产环节多，设备事故发生率也高，这又增加了生产管理中的困难。如某金矿就是因上述原因才决定深部采用盲竖井的联合开拓方案。,一、采矿的基本概念,湖北三鑫金铜股份有限公司,金川二矿区主井,金川二矿区主井提升机,1、我国金属矿产资源状况 矿产资源的不可再生性、储量耗竭性、供给稀缺性与人类对矿产资源的需求的无限性形成尖锐的矛盾。任何国家的经济发展都高度依赖矿产资源，所以，矿产资源的可持续发展，对国家经济具有举足轻重的作用。当前，国家已进入工业化快速增长时期，许多矿产资源的消费速度正在接近或超过国民经济的发展速度。矿产资源的供需矛盾日益尖锐，表现为储量增长赶不上产量增长，产量增长
26、赶不上消费增长，一些重要矿产进口量激增，现有矿产资源储量的保证度急降。据经济学家们的研究发现，在人均国民生产总值处于10002000美元时，国家对矿产资源的使用强度最大，这实际上相当于工业化中期阶段，而我国在今后的2030年正处于工业化中期阶段，对矿产资源的使用强度和人口均将进入高峰期。可以预计，未来三十年，我国矿产资源消费需求仍将成倍数增长，中国将成为许多矿产资源的第一消费大国。,二、采矿工业的现状和发展前景,21世纪，中国的高速工业化、城市化、人口增长、科技发展，对矿产资源的需求巨大。我国能源矿产中煤炭资源非常丰富，居世界第三，但石油缺口较大，保证度不足，金属矿产资源状况与能源矿产不同，其
27、基本状况如下： （1）矿产资源总量丰富，但人均拥有量相对不足 中国是世界上少有的几个资源总量大、矿种配套程度较高的资源大国。我国已经发现171种矿产，探明储量的矿产有156种，矿产资源总量约占世界的12%，居世界第三位，但因国家人口基数大，人均资源量仅为世界平均的58%，排名第53位。对科技、国防十分重要的有色金属也只有世界人均占有量的52%。我国大部分支柱性矿产人均占有量都很低，所以说，中国是一个资源相对贫乏的国家。 （2）用量较少的矿产资源丰富，而大宗矿产储量相对不足 我国经济建设用量不大的部分矿产，如钨、锡、钼、锑、稀土等的探明储量居世界前列，在世界上具有较强竞争力。如我国钨矿保有储量是
28、国外钨矿总储量的3倍左右；稀土资源更丰富，仅内蒙古白云鄂博的储量就相当于国外稀土储量的4倍。然而我国需,二、采矿工业的现状和发展前景,求量大的铁、铜和铝土矿的保有储量，占世界总量的比例很低，分别只有8.0%、4.92%和.1.44%；铅、锌、镍等其他有色金属的人均拥有量，也明显低于世界人均拥有量。 （3）贫矿多，富矿少，开发利用难度大 我国铁矿的探明储量达200多亿吨，但97.5%是含铁品位为33%左右、难以直接利用的贫矿，含铁平均品位在55%左右能直接入高炉的富铁矿只有2.5%；我国铜矿储量居世界第6位，但平均品位只有0.87%，其中品位在1%以上和2%以上的铜矿，分别占铜总资源储量的35.
29、9%和4,0%，而大于200万吨以上的大型铜矿床的品位基本上都低于1%；铝土矿几乎全部为难选冶的一水硬铝石型。贫矿多就加大了矿山建设投资和生产成本。 （4）中小型矿床多，超大型矿床少，矿山规模偏小 我国储量大于10亿吨的特大型铁矿床只有9处，而小于1亿吨的有500多处；有色金属矿床的规模也都偏小，我国迄今发现的铜矿产地900多处，其中大型矿床仅占2.7%，中型矿床8.9%，小型矿床达88.4%。我国目前已开采的320多个铜矿区累计年产铜精矿（含铜量）只有43.64万吨，而智利的丘基卡玛塔一个矿山每年金属铜产量就达66万吨。在总体上，我国小型地下矿山多，大型露天矿山少。,二、采矿工业的现状和发展
30、前景,二、采矿工业的现状和发展前景,（5）共生伴生矿多，单矿种矿床少，利用成本高 我国80多种金属和非金属矿产中，都有共生、伴生有用元素，其中尤以铝、铜、铅、锌等有色金属矿产为甚。我国铜矿床中，单一型占27.1%，而综合型占72.9%；以共（伴）生矿产出的汞、锑、钼资源储量，分别占到各自总资源储量的20%33%；我国有1/3的铁矿床含有共伴生组分，主要有钛、钒、铜、铅、锌、钨、锡、钼、金、钴、镍、钼、稀土等30余种。虽然共伴生元素多，可以提高矿山的综合经济效益，但由于矿石组分复杂，选矿难度大，也加大了矿山的建设投资和生产成本。 （6）金属矿产资源的区域分布相对不均 铁矿主要分布在辽、川、鄂、冀
31、，蒙，占全国储量60%以上；铜矿主要分布在赣、皖、滇、晋、鄂、甘、藏，合计占全国储量80%以上；铝土主要分布在晋、贵、豫、桂四省，占全国储量90%以上；铅、锌主要分布在粤、甘、滇、湘、桂，占全国储量65%左右；钨主要分布在赣、湘，此外，还有粤、桂等省，合计占全国储量80%以上；锡等优势矿产主要分布在赣、湘、桂、滇等南方省区。,二、采矿工业的现状和发展前景,综观我国金属矿产资源现状、供需情况、矿产资源勘查与开采情况，我国矿产资源形势可概括为：资源矿种较齐全、总量较丰富、人均占有量少、找矿潜力大；重要大宗矿产（石油、富铁、铜、锰、铬、钾盐）国内供应缺口大，某些有色、稀有金属（钨、锡、铋、钼、锑、锂
32、、铯等）、稀土、非金属矿产（菱镁石、石墨、滑石、重晶石、石膏、芒硝、莹石等）及煤具有资源优势。未来20年，国家经济与社会快速发展，矿产资源需求将成倍增长，金属矿产资源形势将十分严峻。,二、采矿工业的现状和发展前景,2、我国采矿工业的现状 现在国外发达国家的矿山企业经历了手工开采矿山阶段、机械化开采矿山阶段、自动化开采矿山阶段，随着计算机技术、信息技术、通讯技术、自动控制技术、3S(GIS、GPS、RS)技术、网络技术的发展，目前已开始进入无人矿井阶段。 中国还是一个发展中国家，对矿业而言，目前尚处在机械化开采矿山阶段，自动化开采矿山还处在发展阶段，数字化矿山建设还处在初级阶段。,二、采矿工业的
33、现状和发展前景,二、采矿的现状和发展前景,3、我国采矿工业的发展前景 1）无废开采 人类开采矿产资源是诱发地质灾害和污染环境的直接因素。矿山开采过程中大量地排放废弃物（如尾砂、废石等），加速了水土流失，引发了地表塌陷、山体滑坡；矿山井下抽排水造成矿区地下水位下降、矿山周围地下水资源枯竭；地下开采诱发地震、岩爆、冒顶片帮等地质灾害；大多数矿山堆积的尾矿引起地表环境污染、尾矿库溃坝事故造成严重的泥石流灾害等。 矿产资源的开发和利用，一方面增加了社会财富，促进了经济发展；另一方面，由于我国非煤矿山开采技术相对落后，装备水平低，缺乏合理规划，加之近年矿业开采秩序混乱，非法采矿、乱采滥挖屡禁不止，从而导
34、致大量矿山灾害或隐患积聚、开采环境恶化，矿山灾害性事故呈上升趋势，而且各类可导致矿山灾害事故的潜在隐患不断增多。为创造“环境友好型，资源节约型”社会，应在矿山无废开采方法及工艺技术、地下矿山废石与尾矿混合充填料充填技术、地下矿山采场稳定性及岩层控制技术、地下矿山地面沉降塌陷灾害预警系统、露天采场覆垦等领域开展技术研究，实现无废开采。,2）数字化矿山建设 数字化矿山的建设是一个庞大的系统工程，其长期目标是：实现资源与开采环境数字化、技术装备智能化、生产过程控制可视化、信息传输网络化、生产管理与决策科学化。结合当今世界科技的发展水平及我国矿山现阶段的技术装备与管理水平，我国数字矿山的建设还要经历一
35、个漫长的过程。我国的具体目标是： 采用成熟的计算机软件系统，实现从矿山资源、开采方案优化、设计、生产计划与开采环境的数字化、模型化与可视化； 建立以光纤、泄漏电缆或无线通讯为主体的多媒体通讯网络，形成语音、视频与数据同网传输的网络体系，实现矿山数据的分布式共享； 采用先进传感器网络技术，实现矿山生产过程、设备、安全与开采环境监控等数据的自动采集、智能分析与可视化处理； 采用工业以太网、PLC智能控制及视频监视系统，实现对矿井提升、运输、通风、排水等系统及设备的智能化集中监控； 采用先进的生产管理系统，实现矿山生产人员与移动设备的定位、跟踪及生产过程智能化调度与控制，全面提升矿山的生产管理与决策
36、的科学性。,二、采矿的现状和发展前景,3）溶浸采矿 溶浸采矿是一种投资省、生产成本低、节约资源、保护环境的一种采矿新工艺。溶浸采矿是建立在化学反应与物理化学反应的基础上，利用某些能溶解矿石中有用成份的浸矿药剂，有时还借助某些微生物（细菌）及催化剂、矿石表面活性剂的作用，以溶解浸出矿石或矿体中的有用金属或非金属成份，使其从固态转化为溶液，收集浸出液再提取金属或非金属的新型采矿方法。溶浸采矿集采矿、选矿、冶金于一体。是建立于地质学、水文地质学、地球化学、冶金化学、生物化学等多学科基础上的一种新型采矿技术及工艺。溶浸采矿主要用于化工矿山。 根据浸出工艺特征，溶浸采矿大致可以分为两大类。一类为地表浸出
37、法。包括地表堆浸法、地表原地浅井浸出法。另一类为地下浸出法。包括地下就地破碎浸出法、地下原地钻孔浸出法。,二、采矿的现状和发展前景,就地破碎浸矿法工艺流程图,4）海洋采矿 海洋采矿 是从海水、海底表层沉积物和基岩中获取有用矿物的过程。海洋采矿是人类未来采矿活动的必然。 海洋的矿产资源分布在海水中、大陆架和深海底部，可分为三类：海水中的溶解矿产资源、海底表面矿床和海底基岩内矿床。 除伸入海上石油开采及天然气开采外，海洋采矿主要研究对海底表面矿床的开采，其矿产资源主要有： 大洋多金属结核矿。这是赋存于水深40006000的海底软泥之上的一种棕、黑色的团块矿石，直径大多为0.525cm，资源量估计为
38、31012，含有镍、钴、锰、铜等55种金属和非金属。 富钴结壳。主要赋存在水深10003500的顶面平坦、两翼陡峭的海山斜坡上，色黑似煤，质轻，结构疏松，厚度一般为几毫米至十几厘米，为板状、结核状或砾状海相固结沉积物。,二、采矿的现状和发展前景,开采结核矿的四种方法： 连续索斗提升采矿系统； 管道提升采矿系统； 穿梭潜水集矿机系统 ； 海底自动采矿系统 。,二、采矿的现状和发展前景,（1）连续索斗提升采矿系统 连续索斗采矿船法又称CLB采矿法，是日本益田善雄于1967年提出的，分为单船式CLB采矿法和双船CLB采矿法。连续索斗提升采矿系统由采矿船、无极绳斗、绞车和万向支架等组成。无极绳斗由一条
39、首尾相连的高强度无极绳和一系列铲斗组成，铲斗固定在无极绳上，铲斗间距550。采矿时，借助绞车、导向滑轮和方向支架等设备，将无极绳斗从采矿船上投入海中，使铲斗呈曲线接触海底。开动船上的绞车带动无极绳斗，使无极绳斗在采矿船与海底之间循环翻转。铲斗较低一侧在海底掠过，铲起结核、底部沉积物、底栖生物和其他物质，从海底提起，到船上倾倒，接触海底的铲斗不停地铲挖海底的结核，并提升到采矿船上，从而实现结核的连续开采,二、采矿的现状和发展前景,（a）单船作业； （b）双船作业 1绳索驱动装置； 2天轮； 3船首； 4船尾；5索斗；6绳索； 7声纳探测器； 8摄像机； 9采矿船； 10锰结核沉积层,（2）管道提
40、升采矿系统 管道提升采矿系统主要由集矿、扬矿、操纵和监控四部分组成。 集矿。利用集矿机在海底表面采集矿石。集矿方法有水力式、机械式和水力机械混合式三种。 扬矿。扬矿是将集矿机采集到的结核提升到采矿船上。目前采用的管道提升方法有泵提升和气力提升两种方式。泵提升是在扬矿管道途中适当的位置安装多台大功率的潜水砂泵，通过流体静压力进行提升，该静压力足以克服由摩擦和锰结核自重产生的压力损失，将矿石提升至水面采矿船。气力提升是由装在船上的空压机将高压空气送入浸在水中30006000长的扬矿管道中，使管内密度减小，管内所形成的负压和管外的海水压力产生压差，形成上升流，将含锰结核的混合海水提升至水面采矿船。
41、操纵。采矿船上的操作机械用于集矿机和扬矿管道等设备的装卸、下放和回收。 监控。对集矿机、高压潜水泵或空压机以及海底检测分析仪器的监控，通过数据采集、数据处理和计算机集中控制，监视并控制集矿和扬矿作业。,二、采矿的现状和发展前景,二、采矿的现状和发展前景,（3）穿梭潜水集矿机系统 穿梭潜水集矿机系统相当于装有集矿装置的潜水器，兼有对多金属结核的采集和运输功能。该系统由螺旋推进装置、支承系统、采集系统、车内传输系统、压载物和矿核存贮室、浮力材料、蓄电池和辅助推进系统组成。工作过程是：在穿梭潜水集矿机下沉前先在其结核仓内贮存一定数量的压舱物，使穿梭潜水集矿机靠自重下沉，当穿梭潜水集矿机快到达海底时，
42、放出一部分压仓物以便穿梭潜水集矿机徐徐降落，减小落地时的振动。采矿车借助螺旋推进器在海底行走，一边采集锰结核，一边排出等效的压舱物。当采集的多金属结核装满采集矿仓时，抛弃剩余压仓物，并在螺旋推进器作用下，使装满金属结核的潜水采矿器返回海面，卸掉矿石，装满压仓物后再潜到海底进行下一次采矿。,梭车形潜水遥控采矿车示意图 1-前端复合泡沫材料；2-右侧复合泡沫材料；3-上/下行推进器；4-左侧复合泡沫材料；5-结核/压舱物贮仓；6-蓄电池；7-阿基米德螺旋推进器；8-集矿机构；9-前端采集器,（4）海底自动采矿系统 海底自动采矿系统是连续铲斗提升采矿系统和潜水穿梭机系统的结合体，是加设了提升管道的穿
43、梭集矿系统，或是由遥控潜水采矿机代替连续铲斗的采矿系统。尾矿主要由底层海水、间隙水、沉积物、结核碎屑和底栖生物碎屑组成。 （5）海洋采矿面临的问题 海洋采矿技术问题 海洋采矿涉及到海洋资源的勘探、采矿、选矿与冶炼方面的一系列复杂的技术问题。其勘探必须使用先进的勘察手段查明海底资源的分布及品位、资源数量、资源环境。在深达五六千米的海底，水的静压可达五六百个大气压。必须借助仿生学研究潜入深海底耐高压的采掘设备和机器人。目前美、日等国虽有可潜入40006000深的海底潜水器，我国也已研究成功可潜入1000深处的水下机器人，但都尚未达到采掘生产的实用阶段。,二、采矿的现状和发展前景, 环境问题 保护海
44、洋生态环境是海洋采矿必须重视的问题。深海采矿对海洋环境造成的影响主要包括：海底地貌的改变，生物群落及其栖息环境的破坏，同时还有维持生态环境所必需的物理过程的损害等。 经济问题 海洋采矿的生产是以海洋采矿的综合成本（勘察、采矿、选矿、冶炼成本之总和）低于陆地采矿成本为前提。大陆架资源因其近陆和海水较浅，开发技术比深海开采容易，采矿成本不算很高，早已为多国所开采。海洋采矿综合成本高于陆地成本，制约海洋采矿的发展。,二、采矿的现状和发展前景,三、矿山设计专业接口错误案例,1、选矿球磨机电机基础设计 大型球磨机的电机一般采用高压电机，高压电机的进线有上部进线和底部进线两种形式。设计之前必须了解清楚，底
45、部进线的高压电机基础必须留有安装人员能进出的通道。 设备基础的反缘必须在设备安装、找平、找正以后才能施工，设计者必须在图纸上交代清楚，否则就会导致返工。 如：某选矿厂磨浮车间的球磨机电机基础。,三、矿山设计专业接口错误案例,2、矿井提升机、球磨机等设备基础设计 矿井提升机、球磨机等设备基础的设计各专业必须考虑设备安装、找平、找正的空间，否则就会导致返工。 如：某矿的多绳磨擦塔式提升机基础。,三、矿山设计专业接口错误案例,3、行车和电动葫芦配置设计 行车是维修车间、破碎站、磨浮车间、精矿脱水车间、充填站等工业厂房常用起重设备，设计中常见错误: 1) 厂房的主要设备吊不到； 2) 人员进不了操作室； 3) 电动葫芦出不了门； 4) 悬挂吊的悬臂太长。,谢谢大家！,
