礦山開采的概述

第一節金屬礦床的工業特性

一、礦石與圍巖的工業性質

礦石：是指在目前技術經濟條件下，在質和量方面均能滿足國民經濟要 求的礦物集合體。也就是說礦石的品位應達到一定的標準，有害成分應低于 一定標準。

從中提取金屬的礦石叫做金屬礦石，如鐵礦石、銅礦石等。從中提取非 金屬元素、礦物或直接利用的礦石叫做非金屬礦石，如磷灰石、石棉、云 母、石灰巖等。

礦石按其品位的高低分為富礦石和貧礦石。

礦石中有用成分(元素或礦物)的重量與礦石的重量比叫做礦石的品 位。金、鉑等貴重金屬的品位常用克/噸表示，其他金屬常用重量百分數 (% )表示，例如品位為40%的鐵礦石，表示在100噸的鐵礦石中含有40噸 的鐵。由此可見在礦石中除有用礦物外，還有與有用礦物伴生的目前還不能 利用的脈石。

礦體與礦床：地殼中天然形成的單個礦石集合體(或堆積體)叫做礦 體;而一個礦體或數個生成在一起的相鄰礦體的總稱，叫做礦床。

礦體周圍的巖石叫做圍巖。圍巖以及夾在礦體中不含金屬，或含金屬過 少不適于工業加工的巖石統稱為廢石。

礦石與廢石的概念是相對的。隨著科學技術水平和經濟地理等條件的變化，廢石可以變為礦石。

礦石與圍巖的物理力學性質中，影響礦床開采較大的有：硬度、堅固 性、穩固性、結塊性、氧化性、自燃性、含水性與碎脹性等。

(一)硬度

礦、巖抵抗工具侵入的性能叫做硬度。硬度愈大，鑿巖愈困難。礦、巖 的硬度取決于礦、巖的組成。礦、巖的硬度除對鑿巖有很大影響外，往往影 響礦、巖的堅固性和穩固性。

(二)堅固性

礦、巖的堅固性也是一種抵抗外力的性能。這種外力不是一般簡單的外 力(壓縮、拉伸等)，而是一種綜合的外力，即鍬、鎬、機械破碎、炸藥爆 炸等作用下的力。

堅固性的大小，常用巖石的堅固性系數f表示。它表示著礦、巖極限抗 壓強度、鑿巖速度、炸藥消耗量等值的平均值。但目前國內通常用其表示 礦、巖的極限抗壓強度：

式中 R——礦、巖極限抗壓強度，公斤/厘米2。

(三)穩固性

即礦石或巖石允許暴露面積的大小及暴露時間長短的性能。

在礦、巖物理力學性質中穩固性是采礦方法選擇的主要因素之一。

按允許暴露面積，可將礦、巖穩固性分如下幾種：

(1)不穩固的。在這種礦、巖中，頂板或兩幫暴露時需要立即支護，允 許不支護的暴露面，只能在50米2以內。

(2)中等穩固的。這種礦、巖的暴露面積一般在50~200米2內不支護可 以安全地進行生產。

(3)穩固的。允許不支護的暴露面積約在200 ~ 800米2以上。

(四)結塊性

采下的礦石或圍巖，如含有粘土、滑石等物質受壓受濕后，經過一段時 間即能結塊。某些硫化礦石遇水表層氧化，形成硫酸鹽薄膜，即使沒有細而 粘的物質也具有結塊性。

(五)氧化性

硫化礦石在水和空氣的作用下，因時間過久而發生氧化的性質叫做氧化性。

硫化礦石氧化后能降低選礦回收率，還可能導致礦石的結塊和自燃。

(六)自燃性

礦、巖具有自燃的性質叫做自燃性。含硫在18~20%以上的硫化礦石就 有可能自燃。因為在開采過程中，礦石與空氣接觸而氧化，在氧化過程中放 出熱量，經過一定時間后，若通風條件不好，散熱狀況不良，就會引起火災。

(七)碎脹性

礦、巖從原礦體削落破碎后，其體積要增大，這種性質叫做碎脹性。采 下礦巖的體積與原礦巖體積之比叫做碎脹系數，又叫松散系數。根據采下礦 巖的塊度和形狀的不同，碎脹系數大致波動在1.2~1.6之間。但裝入容器中 的礦巖，由于二次松散，孔隙增多，碎脹系數增加至1.8~2.0。