‘壹’ 采矿工程中关于露采和地采的前景比较
自地壳内或地表开采矿产资源的技术和科学。一般指金属或非金属矿床的开采,广义的采矿还包括煤和石油的开采及选矿。
采矿方法可大致分为露天开采、地下开采和液体开采3种基本采矿方法。①露天开采。即在露天条件下,将埋藏较浅的矿石,从矿坑露天矿、山坡露天矿或剥离露天矿进行开采。包括挖掘一系列顺序的沟槽。采砂船采矿也属剥离露天矿的一种,它从平底船上进行挖掘。②地下开采。是将埋藏较深的矿石,在地下采用自然支护、人工支护及崩落采矿方法将矿石开采出来。③液体开采。又称特殊采矿法。是从天然卤水里、湖里、海洋里或地下水中提取有用的物质;将有用矿物加以溶解(或热水融化),再将溶液抽至地面后进行提取;用热水驱、气驱或燃烧,把矿物质从一个井孔驱至另一井孔中采出。大多数液体采矿是用钻井法进行的。
对于一个具体矿床,根据地质条件和岩石力学资料,选择合理的采矿方法。比较理想的是要使被选用的采矿方法,在符合生产安全和适当采出有用矿物的要求下,能取得最大的经济效益。如采矿方法选择不当,将长期影响矿山生产技术指标和经济效益。
自地壳内或地表开采矿产资源的技术和科学。一般指金属或非金属矿床的开采,广义的采矿还包括煤和石油的开采及选矿。其实质是一种物料的选择性采集和搬运过程。采矿工业是一种重要的原料采掘工业,如金属矿石是冶金工业的主要原料,非金属矿石是化工原料和建筑材料,煤和石油是重要的能源。多数矿石需经选矿富集,方能作为工业原料。
采矿科学技术的基础是岩石破碎、松散物料运移、流体输送、矿山岩石力学和矿业系统工程等理论。需要运用数学、物理、力学、化学、地质学、系统科学、电子计算机等学科的最新成果。采矿工业在已基本达到的高度机械化基础上,通过改进综采设备的设计、造型、材质、制造工艺、检验方法和维修制度等,将进一步提高其生产能力和设备利用率。同时矿井在提升、运输、排水、通风、瓦斯监控等许多环节将实现自动化和遥控。地下和露天矿都将实现计算机集中自动管理监控。有的国家已将机器人试用于井下回采工作面,开采对人员损害较大的矿种。另一方面,随着人类对地下矿产的不断开采,开采品位由高到低,资源紧缺,迫使使用低品位矿产,选择适当的采矿和选矿方法,进行综合采选、综合利用,提高矿产资源的利用率和回采率,降低矿石的损失率和贫化率。采矿和选矿过程中生成的有毒气体、废水、废石和粉尘等物质以及噪声和振动等因素,对环境、土地、大气和水质等造成危害,一直是人们关心的课题。各国研究环保问题中进一步提出了资源的长期利用问题,特别着眼于废渣、废石、废液的重复使用、破坏后土地复用等。制订强有力的法律,采取有效措施确保矿山环境。
简史 原始人类已能采集石料,打磨成生产工具,采集陶土供制陶,就是最早采矿的萌芽。中国古代的采矿历史悠久,从湖北大冶铜绿山古铜矿遗址出土有用于采掘、装载、提升、排水、照明等的铜、铁、木、竹、石制的多种生产工具及陶器、铜锭、铜兵器等物,证实春秋时期已经使用了立井、斜井、平巷联合开拓,初步形成了地下开采系统。至西汉时期,开采系统已相当完善。此时在河北、山东、湖北等地的铁、铜、煤、砂金等矿都已开始开采。战国末期秦国蜀太守李冰在今四川省双流县境内开凿盐井,汲卤煮盐。明代以前主要有铁、铜、锡、铅、银、金、汞、锌的生产。17世纪初,欧洲人将中国传入的黑火药用于采矿,用凿岩爆破落矿代替人工挖掘,这是采矿技术发展的一个里程碑。19世纪末20世纪初,相继发明了矿用炸药、雷管、导爆索和凿岩设备,形成了近代爆破技术;电动机械铲、电机车和电力提升、通讯、排水等设备的使用,形成了近代装运技术。20世纪上半叶开始,采矿技术迅速发展,出现了硝酸铵炸药,使用了地下深孔爆破技术,各种矿山设备不断完善和大型化,逐步形成了适用于不同矿床条件的机械化采矿工艺。提出了矿山设计、矿床评价和矿山计划管理的科学方法,使采矿从技艺向工程科学发展。20世纪50年代后,由于使用了潜孔钻机、牙轮钻机、自行凿岩台车等新型设备,采掘设备实现大型化、运输提升设备自动化,出现了无人驾驶机车。电子计算机技术用于矿山生产管理、规划设计和科学计算,开始用系统科学研究采矿问题,诞生了系统采矿工程学。矿山生产开始建立自动控制系统,利用现代试验设备、测试技术和电子计算机,预测和解算某些实际问题。因此采矿工程学科被正式提出并得到了公认。
特点 采矿的生产环境和生产过程与其他工业相比较,具有以下特点:①采掘加工的主要原料是自然赋存的矿体。矿址不能自由选择,矿床的工业储量不能输入,也不能再生。矿山的生产能力、服务年限和经济效益密切相关。每个矿山都要经历建矿、投产、正常生产、减产和闭矿的历程。②采矿设备和人员经常随采矿进程和加工对象转移,没有固定的加工车间。被开采的矿体必须掘进一系列巷道,进行采矿准备工作(采准),才能开始回采。开拓、采准和回采工作互相协调,才能保证矿山正常生产。否则就会造成采剥失调或采掘失调,迫使矿山减产。③开采工作总的趋势是采掘条件愈来愈差,采出矿石的品位逐渐降低,随之成本可能增高。由于岩石的混入会使矿石贫化,降低质量,还有部分矿石不能采出,而损失于地下。因此要不断改进采矿和选矿技术,开展综合利用,以降低成本。降低贫化率和损失率是采矿生产中重要的质量管理工作,具有很大的经济潜力。④矿体赋存条件和形状复杂,品位分布不均。工业储量在开采过程中可能会有较大变化,使采矿设计难于标准化,加之建矿周期长,基建投资大,故投资风险性也大。⑤采矿工作在露天或地下采场。劳动量大,工作条件差,安全性差,不易实现综合机械化和自动化,故需特别重视改善劳动保护和环境条件。⑥一个矿山的经营效果,在很大程度上决定于所开采矿石的市场供求和价值高低。因此对矿山管理水平的评价,不能像其他工业一样,单纯地以绝对经济效益为准。
‘贰’ 人类是如何将矿产资源从地下开采出来的
地质勘探——确定矿体
采矿——根据矿体性质,选用合适方法
选矿
冶炼
‘叁’ 人类对矿产的开采方法有哪些
主要有露天开采和井下开采,露天开采一般是利用大型机械设备从地表自上而下进行采掘,这种开采方式适洞纤合矿体出露在地表或覆盖不太粗颤厅厚的矿山,井下开采一岩隐般是通过竖井、平硐、斜井等方式进行地下掘进开采的采矿方式,此方法适合矿体埋深较大的矿山开采.露天开采一般比井下开采要安全,成本较低.
‘肆’ 人类对海洋的开发和利用 人类是怎样开发利用海洋资源的
海底矿产资源开发海底矿产资源种类繁多,石油和天然气的开发产值占首位,其次是煤矿,另外还有砂、砾石和重砂矿等. ① 石油和天然气.海底有5000万平方公里(约占海洋面积的14%)潜在的含油沉积盆地,其中石油的可采储量估计为1350亿吨.近期勘探表明,水深大于200米的大陆坡、大陆隆和小洋盆很可能是未来油气生产的远景区. 20世纪80年代初从事海上油气勘探的国家已达 100多个.1983年钻井水深已达1965米.到1984年5月,全世界共有活动式钻井平台715座,其中自升式436座,半潜式 164座,坐底式29座,钻井浮船和驳船86艘.世界海洋石油产量从1950年的 0.3亿吨,占世界石油总产量的5.5%,增长到1983年的6.9亿吨,占世界石油总产量的26%.其中以英国、沙特阿拉伯、墨西哥、美国和委内瑞拉等国产量最多.海洋天然气1983年的产量为2960亿立方米,占世界天然气总产量的19%.其中美国、英国和挪威的产量占总产量的71.8%.海洋石油和天然气开发的产值已占海洋开发总产值的70%左右. 中国1959年开始在渤海勘探,以后逐渐扩大到南黄海、东海和南海北部大陆架,包括台湾方面在内,已发现了7个大型含油气沉积盆地. ② 煤矿.目前开采海底煤矿的国家有日本、英国、加拿大、土耳其、智利、中国等.日本海底煤矿的开采量占其全国煤总产量的50%左右.智利海底煤矿的开采量达全国煤总产量的84%.英国的位于诺森伯兰离岸14公里海底的煤矿是世界最大的海底煤矿. ③ 重砂矿和砂砾.海滨砂矿的开采方法很多.目前世界80%的锆石、90%的金红石都是由澳大利亚海滨砂矿开采的.世界90%的锡石来自海滨砂矿,泰国是最大的产锡国.美国在阿拉斯加的好消息湾开采的铂砂矿占美国铂总产量的90%以上.中国开采的海滨砂矿有钛铁矿、锆石、独居石和磷钇矿等.世界上正在开采海洋砂砾的国家有日本、英国、美国、丹麦、荷兰、中国和瑞典等. ④ 锰结核和热液矿床.这两种矿目前尚未正式开采.海底锰结核的试验性开采已经开始,1978年3月“塞德科 445”号采矿船在夏威夷东南1700公里、水深5000米处试采,日产锰结核300吨;1980年6月和1981年 3月“格洛玛·勘探者”号船两次进行试采,日产锰结核500吨.联邦德国的普罗伊萨克公司1979年已从红海2200米深的海底采出 15000立方米的矿泥.目前一些国家正在研究提炼软泥中的金属的技术. 海水化学资源开发 海水中存在着丰富的资源.人类直接从海水中大量提取或利用的物质目前只有食盐、溴、镁和淡水等.食盐是提取量最大的海水化学物质,世界年产量已超过5000万吨.中国的产量一直居首位,1983年的生产量为1194万吨.海水提溴和提镁发展都较快,世界溴产量的70%、镁产量的34%都来源于海水.海水淡化的方法很多,发展很快.1975年世界日产95吨以上的海水淡化装置有1036个,日产淡水量约 200万吨;到1980年规模同等的淡水装置已达2204个,日产淡水量达727万吨. 海洋生物资源开发 包括捕捞和养殖两个方面.在20世纪60年代以前,海产捕获量直线上升,但70年代以后,虽然捕渔船队和吨位数比过去成倍增加,产量却徘徊在6000万吨左右.1982年世界海洋渔获量6820万吨,其中日本居首位,苏联次之,中国居第三位.由于捕捞量的90%以上集中在大陆架水域,造成捕捞过度.近十多年来,水产资源遭到破坏,不少国家的捕捞区已向深海远洋发展,并寻找新的海洋生物资源.据联合国粮农组织初步估计,南极磷虾蕴藏量约10~50亿吨.在不破坏生态平衡的前提下,每年可捕捞5000~7000万吨,几乎相当于目前世界的总渔获量,受到世界各国重视. 海水增养殖发展很快,日本1960年海水养殖产量为30万吨,到1982年已达118万吨;美国的海水牡蛎养殖产量居世界首位,1982年产 24590吨牡蛎(净肉);中国海水养殖的产量1983年已达54.5万吨,比1954年增加了5倍多,养殖品种有海带、紫菜、贻贝、鲍鱼、牡蛎、蛤、海参、对虾、梭鱼、尼罗罗非鱼等.
‘伍’ 我们的家乡有哪些矿产资源,人们对矿产是如何开采,利用和保护的
矿物资源主要包括煤矿、金属矿(铜、铁、铅、锌、镍、金)等。现在都是掠夺式开采,哪有什么保护的。
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