礦山

礦山包括煤礦、金屬礦、非金屬礦、建材礦和化學礦等等。礦山規模（也稱生產能力）通常用年產量或日產量表示。年產量即礦山每年生產的礦石數量。按產量的大小，分為大型、中型、小型3種類型。礦山規模的大小，要與礦山經濟合理的服務年限相適應，只有這樣，才能節省基建費用，降低成本。在礦山生產過程中，採掘作業既是消耗人力、物力最多，佔用資金最多，又是降低採礦成本潛力最大的生產環節。降低採掘成本的主要途徑是提高勞動生產率及產品質量，降低物資消耗。

加拿大已制訂出一項擬在2050年實現的遠景規劃：即將加拿大北部邊遠地區的一個礦山實現為無人礦井，從薩得伯里通過衛星操縱礦山的所有設備實現機械自動破碎和自動切割採礦；芬蘭採礦工業也於1992年宣布了自己的智能採礦技術方案，涉及採礦實時過程式控制制、資源實時管理、礦山信息網建設、新機械應用和自動控制等28個專題；瑞典也制定了向礦山自動化進軍的“Grountecknik 2000”戰略計劃。中國礦業大學等單位也相繼開展了採礦機器人（MR）、礦山地理信息系統（MGIS）[1、2]、三維地學模擬（3DGM）、礦山虛擬現實（MVR）、礦山GPS定位等方面的技術開發與應用研究。

1997年7月，澳大利亞聯邦科工組織（CSIRO）制定了一項關於煤炭勘探與開採的三年研究計劃，投入3100萬澳元，圍繞資源評估、採礦工藝革新、礦井瓦斯控制與利用、自動化、安全和材料精細控制等六個方面、按18個專門項目進行研究。其中地質評估與急救響應是最具特色的兩項。1）地質評估：開發了一個基於3D塊體模型的軟體來評估礦井或採區的地層環境（沉積環境）；並且通過一個互動式3D（和4D）軟體包來對多種異質數據（微震監測數據、中子伽瑪採樣數據等）進行3D可視化；以及通過有限元/有限差分（FE/FD）模型來逼真地模擬開採后的岩體變形。2）急救響應：開發了一個人身安全定位與監測系統，該系統由控制裝置、監測設備、網路燈標和礦工異頻雷達收發機組成，具有無線通訊能力，即使在發生瓦斯爆炸等井下災害之後仍能報告井下礦工的位置和安全狀況；並開發了一個名叫Numbat的遙控無人駕駛急救車，用於爆炸之後對傷員進行緊急搶救。

隨著實時礦山測量、GPS實時導航與遙控、GIS管理與輔助決策和3DGM的應用，國際上一些大型露天礦山（包括我國的平朔、霍林河礦區）已可在辦公室生成礦床模型、礦山採掘計劃，並與采場設備相聯繫，形成動態管理與遙控指揮系統。此外，專家系統、神經網路、模糊邏輯、自適應模式識別、遺傳演演算法等人工智慧技術、GPS技術、并行計算技術、射頻識別技術以及面向岩石力學問題的全局優化方法、遙感技術等已在智能礦山地質勘探調查與測量、智能礦山設計、智能礦山開採、計劃與控制、礦山災害遙感預報等研究領域得到應用。

礦山救護

在礦山建設和生產過程中，由於自然條件複雜、作業環境較差，加之人們對礦山災害客觀規律的認識還不夠全面、深入，有時麻痹大意和違章作業、違章指揮，這就造成發生某些災害的可能。為了迅速有效地處理礦井突發事故，保護職工生命安全，減少國家資源和財產損失，必須根據兩大《規程》(煤礦安全規程、煤礦救護規程)的要求，做好救護工作。同時，還要教育職工，在發生事故時如何積極進行自救和互救。

礦山救護隊是處理礦井火災、瓦斯、煤塵、水、頂板等災害的專業性隊伍，是職業性、技術性組織，嚴格實行軍事化管理。實踐證明，礦山救護隊在預防和處理礦山災害事故中發揮了重要作用。

根據礦石回採過程中采場管理方法不同，非煤井工礦山採礦方法可分為四大類：

（1）空場採礦法，特點是在回採過程中，採空區主要依靠暫留或永久殘留的礦柱來支撐，採空區始終是空著的，一般在礦石與圍岩很穩固時採用。

（2）崩落採礦法，特點是隨著礦石采出，有計劃的用崩落礦體的覆蓋岩層和上下盤岩石來充填採空區，以控制採區地壓。一般在礦體圍岩不穩固，地表允許陷落的條件下採用。

（3）充填採礦法，特點是在回採時，採空區依靠充填其內的充填物來支撐。這種方法能有效的維護採空區，對圍岩的穩固性要求不高，但生產成本較高。主要用於開採礦石價值高，充填材料充足，地表不允許陷落和地質條件特別複雜的條件。

（4）留礦採礦法，特點是在回採過程中，採空區內暫時存留部分採下來的礦石，藉以配合礦柱支撐採空區，並保持留有足夠的回採空間。一般在礦石較穩固，且不易氧化、粘結和自燃，礦體圍岩中等穩固的條件下採用。

1.礦山投資規模小，開採能力低

礦山投資主體對石材礦山投資規模認識不夠，不具備規模礦山的投資意識，表現在礦山建設沒有長遠打算，地質工作空白，開採方案不明確，開採方法落後，採礦設備和起重設備簡陋，年開採量只有幾百立方米，頂多上千立方米，開採生產根本無計劃可言，更提不上規模生產。

石材礦山行業投資規模不設門檻限制，造成全國小礦山泛濫。小規模礦山往往在一個主要石材產區數量很多，星羅棋布，大礦體被分割成小礦體，完整的石材礦床被劃分的七零八落，開採得千瘡百孔，資源的破壞和浪費十分嚴重。

由於礦山採掘活動面積過小(最小者幾百平方米)，相鄰礦山相互影響，造成礦山企業之間矛盾頻發，傷亡事故時有發生，加大了開採上的管理難度。

2.技術重視不夠

在此之前，由於石材礦山在國內沒有技術上的門檻，石材礦床的成因類型和地質構造多種多樣，礦山企業投資主體多為個體或私營企業，不願在地質勘查和礦山開採設計上花錢，主觀認為石材礦山開採就是放炮炸石，沒有更高的技術含量在裡面，輕視科學技術在採石活動中的份量，以至於開採過程中碰到實際問題時一籌莫展。

儘管這一類礦山在資金投人方而要比前一種情況規模大，但在礦山整體開採方案、開採力一法的確定、開採設備合理購置方面都缺乏統一的指導思想，缺乏科學依據。

有很多礦山投資規模都在千萬元以上，甚至幾千萬的投資。由於地質條件不清，礦體的產狀和賦存條件不清，缺少合理的礦山經濟技術評價，缺失開採設計方案，礦山投資帶有很大的盲目性，也存在極大的風險。首采地段的確定、採掘工作面的布置、剝離和排渣、運輸和堆放場地都沒有明確的設計方案，整個礦區顯得非常零亂。由於首采地段不確定性，造成開採生產帶有很大的盲目性，甚至不清楚破碎帶和風化層的厚度，一旦開採前進到腦子裡預想的深度沒有見到完整的礦體或采出預想的荒料時，思想就會產生動搖，甚至停止在這個採掘面的工作，再找另一個地點從頭再來。打一槍換一個地方，總是停留在表面上做文章，把礦區所有的表面都採過一遍也沒找到要繼續深入開採的地段，浪費了大量的人力、財力和物力、以及寶貴的時間。更可怕的是投人了那麼多的力量，還得不到一條明確的路線，因為前面所搞得活動缺乏目的性，相應的資料缺乏參考價值，對以後的工作產生不了大的指導意義。

3.專業技術人才缺乏

經過多年的發展，在眾多的中小企業基礎上，我國已經形成規模較大的石材企業集團，這些大企業對石材資源開發的越來越重視，在資源找礦和礦山建設的投人也在不斷加大。

在企業中一般都設有礦產開發部，但從事這方面工作的人員中，缺乏專業人才，更缺乏有經驗、有能力的人才。很多企業從事礦山管理和技術的人員都不是地質和採礦專業出身，缺乏這些專業的基礎知識，很難在礦山技術方面有突出的建樹。

經常看到或接受委託一些石材企業招聘從事礦山工作的工程師或具有實踐經驗的礦長、技術員，但符合條件者甚微，應聘者寥寥無幾。應屆畢業生要經過幾年的實踐才能擔當起重任，況且新畢業的學生從事礦山這項艱苦的工作，其本身在思想和意志上還需要磨練，甘於吃苦的獻身精神也要得到培養，工資待遇也要合理，否則很難留住人才。

企業招不到人才，缺乏專業技術力量，在資源開發和礦山開採方面就等於缺少有力的技術支撐。

另一方面，我們還有國有的專業地質隊伍和礦山設計單位，這樣的專業隊伍是發展我國石材礦業的骨幹力量。但是這些年來，似乎這些專業部門在石材行業的作用越來越小，建材地質隊伍的石材勘查項目屈指可數，石材礦山的設計項目更是少得可憐。一個原因是前面所說，礦山企業不重視這方面的基礎工作，另一個原因就是這些專業隊伍與我們的石材企業接觸少，在行業內宣傳力度不夠，企業對我們的專業部門不了解，甚至不知道。也說明我們這些專業部門還要加大市場開發力度，提高為石材行業服務的意識，積極接觸廣大石材企業，了解企業的需求，為企業做好服務。

4.保守思想干擾了礦山發展

自打有了石材開採業以來，我國石材礦山開採沿用的開採技術都是國內自己摸索出來的，有些還屬於中國人的發明。如火燒花崗岩用來采准溝的掘進，用黑火藥進行單面劈裂爆破，用鎚子和琴子鑿刻進行大理石的大塊體母岩分離等，都是我國勞動人民聰明智慧的結晶，在特定的歷史時期，這些開採方法還是起到了相當大的作用，為石材的開採奠定了基礎。

上世紀八十年代，我國實行改革開放政策，石材工業得到了空前的發展，義大利、德國、荷蘭等國家的先進開採和加工技術逐漸被引進，先後進口礦山開採和加工的成套設備有近300條，國內也有十餘家企業生產石材礦山開採專用設備，為促進全國石材業的發展發揮了應有的作用。

金剛石串珠鋸引進也是在上世紀八十年代，但由於國內大多數礦山不具備使用條件，加上配套的消耗材料價格昂貴，事實上進口的這些串珠鋸和相配套的其他礦山開採設備都被閑置起來，沒有發揮設備的作用。

礦山採用較為先進的開採技術，必然要花錢購置必要的開採設備，礦山的投人相比較原始的開採方法要多出許多，礦山企業在礦山建設的前期思想準備不足，又對新的開採技術認識不全面，不願冒風險，保守的思想佔據上風，新技術的推廣面臨的困難和阻力不難想象，“重加工、輕礦山”的趨利觀念嚴重干擾了當時礦山開採業的發展。

5.企業被誤導，對實用的開採技術概念不清

石材礦山開採的關鍵環節是大塊岩體的母岩分離，不管是採用控制爆破方法，還是使用機械化鋸切，火焰切割，機械劈裂等各種手段，目的就是要從基岩中分離出完整的規格塊體。這也是一個礦山核心技術所在，一旦這一步技術難題得到突破，其他後續工作相對簡單容易得多。

近些年，相繼有一些新的開採方法和設備得到推廣應用，收到了較好的效果。如孔內刻槽爆破劈裂技術、液壓劈裂技術、導爆索排孔控制爆破、火焰切割技術、爆裂管控制爆破技術、靜態(膨脹劑)脹裂技術、黑火藥葯壺預裂技術、金剛石串珠繩鋸切和圓盤鋸切割等，在開採工藝不同階段都有不同的作用和效果。

以上這些開採技術各有長短，在了解每種技術的原理和設備材料性能的情況下，結合本礦區的實際情況，分析那一種技術適合礦山採用，再進行優化組合，最終確定這個礦山適用的開採工藝和開採方法。應該明確的是，對於一個礦山開採而言，採用單一的開採方法進行生產，從技術經濟評價上不是最佳的方案，只有不同的岩石、不同的地質條件、不同的階段，用不同的組合，才是最為合理、最為經濟的。導爆索速度快，但最多爆破兩個非自由面，爆破三個以上的自由面沒有成功的把握；用串珠鋸鋸切成功把握性大，但單面切割的成本要和爆破及火焰切割進行比較，單面使用鋸切的成本必然大於黑火藥控制爆破和孔內刻槽爆破；孔內刻槽爆破成本低是不爭的事實，但不能同時完成兩個自由面以上的爆破(至少現在還不能完成)o所以說，每一種方法都不是萬能的，儘管在技術層面上可以，但經濟方面也要考慮。

有些設備生產廠家或者是技術持有者，在對企業進行推廣時，一味誇大該項技術的作用，誇大設備的功能，這種推廣帶有一定的排它性，似乎只有此項技術、此種設備可以解決礦山上所有的開採難題，其他技術和設備都不適用，甚至把別的技術設備說得一無是處，直到推銷出去自己的東西，獲得利益為止。至於過後設備的適用性，使用過程中出現的問題，則採取敷衍了事的態度，讓企業蒙受損失。更有甚者，用於其他礦種採礦的理論和方法，不經驗證就搬到石材開採上來，花掉幾十萬、甚至上百萬的資金，搞大爆破，一次把一個山頭或半壁山炸下來，再到亂石堆中翻找較大塊體的岩石。這樣一次爆破的山體體積達數十萬甚至上百萬立方米，而能利用的塊體整理出的荒料不足幾千立方米，成荒料率極為低下，資源浪費情況極為嚴重。整理出的荒料內部還藏有隱裂，加工時又降低了出板材率，一次爆破造成的不良影響非常廣泛。類似上述的情況，我們礦山設備製造企業和技術研究部門，都應該培養良好的職業道德，實事求是，在推廣技術和設備的時候，要交代清楚利和弊，對礦山企業切實負責任，礦山企業應該引以為戒，樹立科學發展觀，開動腦筋，增強明辨是非的能力，淘汰這些野蠻的開採方式。

礦山採購設備也是一樣，需要的、適合你這個礦山使用的設備該買一定要買，不能將就，不適用的設備堅決不買，避免浪費。大型桅杆吊覆蓋範圍廣，安全性能高，吊裝能力強，中大型規模的礦山，只要采場條件和經濟能力具備，就應購置該裝備，不能因為圖省錢，購買那種非正規廠家製造，沒有安全保障，吊裝能力有限的土吊設備，那樣對企業的正規開採不利。礦山企業購置開採專用設備和配套的起重設備、運輸設備都要由礦山開採設計部門根據礦山生產能力和實際需要確定。

以上敘述了我國石材礦山總體落後狀況形成主要原因分析，還有管理等多方面的因素，形成落後狀況的因素是複雜的，客觀因素是存在的，但主觀因素—人的因素是起決定作用的。

隨著我國石材工業水平的不斷提高，礦山受重視程度也在不斷提高，礦山建設的投入不斷加大，石材礦山的開採技術也有了很大進步。在貫徹國務院《關於全面整頓和規範礦產開發秩序的通知》過程中，石材礦山同其他礦種一樣也進行了全面的整頓，各地方礦產管理部門也相繼提高了礦山建設規模的門檻，從採礦權審批階段就否決了小型礦山建設項目。為配合這次整頓和規範工作，保障石材工業可持續發展，中國石材工業協會與國土資源部礦產開發管理司商量研究，起草制定了K}材露夭礦山技術規範》，並上報到國家發改委審批，為進一步合理開發我國石材資源，規範石材礦產的開發打下了良好基礎。

“分析形勢，抓住機遇，規範開採，促進技術進步”是我國石材開採業現階段工作的主要任務，圍繞這個主題，我們應該著重抓好以下幾個方面的工作：

1.抓住貫徹執行《國務院關於整頓和規範礦產開發秩序的通知》這個契機，紮實做好以整頓為前提，以規範為目的的實際工作，貫徹實施《石材露天礦山技術規範》，杜絕濫采亂挖，合理分配礦產資源，嚴把礦山企業投資規模和實施技術的門檻，為礦山規範化開採打下基礎。

2.加大力度，做好礦山開採應用技術和科學管理的推廣工作。經過多年來的不斷摸索，適合中國國情的石材礦山開採技術已基本成熟，科學開採石材礦山的理論和技術日漸充實，礦山開採技術的應用實例也越來越多，要對取得的經驗進行分析和對比，總結出一種開採技術的適用條件和效果，多種方法最佳組合以及經濟的合理性，得出的結論具有一定的指導意義，在此基礎上推廣和普及。讓企業了解和掌握機械化為主的開採技術內容和特長，了解這些技術在節約資源，提高生產效率中所發揮的作用，切實讓企業認識到採用機械化為主開採技術的好處，讓礦山企業受益。要發動全行業的力量，發揮專家的作用，傳授開採知識和經驗，利用現場交流、專題講座以至於成立專科學校辦班培訓的形式，讓每個企業、每一個從業人員都能掌握礦山開採的理論和技術，提高從業人員的專業素質，提升礦山開採業水平。

3.加強宣傳，做好國產化開採設備的推廣工作。開採設備的國產化為全面推廣以機械化為主的礦山開採技術創造了條件。以前我們引進的國外設備存在著價格貴、維修不便、耗材成本高的問題，加上國內礦山自身原因，確實造成了洋設備的“水土不服”。現在，經過開採技術人員的努力和設備製造廠家改進。

礦井內氣溫的特點是氣溫高、濕度大、溫差大，不同地點的氣流大小不等。氣溫的高低與巷道深度有關，深部地溫增高，井下工作環境熱害嚴重；同時給 深部採區新鮮風源供應與污濁風源處理困難。礦井的不良氣溫條件是造成工人上呼吸道感染和風濕性疾病的患病率升高的一個重要因素。這些問題如不能很好的解 決，不僅使這些企業存在傷亡事故和職業危害的危險性，而且使正常的生產無法順利進行。

生產性粉塵是井下礦的主要有害因素。許多生產過程和工序，如打眼、放炮、落礦、裝岩、運輸等都能產生大量粉塵。工人長期吸人這類粉塵，可發生矽 肺、煤肺或混合性塵肺。目前世界上70%的塵肺病人在我國，我國礦山塵肺病死亡的人數超過因工死亡的人數。礦山粉塵濃度高，地下礦山的粉塵濃度合格率只有 40%-60%，露天礦只有70%-80%。隨著礦山開採深度的下降，深凹露天礦的大氣污染等綜合性危害應引起重視。

礦井空氣中常存在沼氣，其主要成分為甲烷。另外還有一氧化碳、氮氧化物及硫化氫等有害氣體。甲烷是一種無色無臭的可燃性氣體，密度為 O.559kg/m3，甲烷主要來源於煤層、煤塊、岩幫。甲烷能與空氣混合成爆炸性氣體，遇明火可發生爆炸。甲烷發生爆炸的濃度為5%-16%。一氧化碳 和氮氧化物的重要來源是放炮產生的炮煙。使用硝酸甘油炸藥可產生大量一氧化碳，而使用硝酸銨炸藥則常產生大量氮氧化物。通風不良的礦井，在放炮后可因炮煙 蓄積而發生炮煙中毒。

雜訊是污染礦山環境的危害之一，井下作業人員受其危害更甚。近年來，不少大型、高效、大功率設備的使用，在降低勞動強度、提高生產效率的同時，隨之帶來的雜訊污染也越來越嚴重。特別是井下設備具有聲源多、連續雜訊多、聲級高及雜訊譜特性多呈高、中頻等特點，加之井下工作面狹窄、反射面大形成混聲 場，且雜訊只能沿巷道延長方向傳播，對作業人員危害更大。礦井內的雜訊和振動主要產生於鑿岩、採礦和運輸過程。一般來說，風動工具比電動工具、振動式運輸 機比皮帶運輸機產生的雜訊和振動更為嚴重。礦工勞動強度較大，如人工裝岩屬重體力勞動；鑿岩和推車屬中等體力勞動。在薄礦層作業時，整個工作日內工人不得 不採取蹲位、彎腰式爬行等不良體位。

爆破安全在礦山生產中佔有重要地位。爆破安全問題可歸納為如下三類：由於爆破的力學效應（如爆破產生的地震波、衝擊波、雜訊和個別飛石）引起的 安全事故；由於炸藥爆炸時的物理化學反應，即炸藥爆炸時產生的大量有毒氣體、電磁效應等引起的安全事故；爆破引起的突發性事故，如炸藥的早爆、拒爆和因操 作失誤而引起的安全事故。

礦山爆破引起的人身傷亡和設備損壞事故，在整個礦山事故中佔有較大比例。隨著採掘工業的發展，露天礦爆破距礦山本身的工業場地很近，也有鄰近鄉 鎮居民區的；地下開採礦山深孔爆破和大藥量的工程爆破等日益增多，礦岩物質形成高溫區引起炸藥自爆、早爆等，以及炮煙中毒等事故常有發生。最典型的是 2002年6月22日，山西省繁峙縣義興寨金礦發生特大爆炸事故，至少有37名礦工遇難。因此，如何控制爆破的有害效應和採取保護措施，是礦山普遍重視的 一個問題。

安全事故無小事，特別是礦山行業，只有平時注意到這種小的方方面面，才能將事故泯滅於萌芽當中！

粉塵

綜合抑塵技術主要包括生物納膜抑塵技術、雲霧抑塵技術及濕式收塵技術等關鍵技術。

生物納膜抑塵技術，生物納膜是層間距達到納米級的雙電離層膜，能最大限度增加水分子的延展性，並具有強電荷吸附性；將生物納膜噴附在物料表面，能吸引和團聚小顆粒粉塵，使其聚合成大顆粒狀塵 粒，自重增加而沉降；該技術的除塵率最高可達99% 以上，平均運行成本為0.05~0.5元/噸。

雲霧抑塵技術是通過高壓離子霧化和超聲波霧化，可產生1μm~100μm的超細干霧；超細干霧顆粒細密，充分增加與粉塵顆粒的接觸面積，水霧顆粒與粉塵顆粒碰撞並凝聚，形成團聚物，團聚物不斷變大變重，直至最 后自然沉降，達到消除粉塵的目的；所產生的干霧顆粒，30%~40%粒徑在2.5μm以下，對大氣細微顆粒污染的防治效果明顯。

濕式收塵技術通過壓降來吸收附 著粉塵的空氣，在離心力以及水與粉塵氣體混合的雙 重作用下除塵；獨特的葉輪等關鍵設計可提供更高的 除塵效率。

適用於散料生產、加工、運輸、裝卸等環 節，如礦山、建築、採石場、堆場、港口、火電廠、鋼鐵 廠、垃圾回收處理等場所。

礦山設計是礦產資源開發中的一個階段，也是礦山建設的一個重要環節。指在取得地質勘查成果的基礎上，為礦山建設和生產而進行的全面規劃工作。旨在根據礦床賦存狀況和經濟技術條件，選擇技術可行、經濟合理的礦產資源開發方案。

主要內容是：確定礦山生產規模、服務年限、工藝流程、產品方案等，並對礦床開拓方案、採礦方法、礦石洗選加工工藝、主要礦山設備、地面及地下工程布置、動力供應、給排水和施工組織等方面選擇合理方案；核算建設投資、編製單項工程設計和施工圖等。