论文部分内容阅读
摘要：有色金属矿中的主要金属元素包括铜、铝、金、银、硫磺、砷和其他金属元素。中国有色金属公司有色金属矿采选业面临严重的资源危机，矿产产量大幅下降，地质勘探投资不足。近年来，中国研究人员和地质学家开发了新的有色金属矿开采技术，用于科学开采有色金属矿，保护矿产资源，提高有色金属开采率。本文分析了有色金属矿的资源，讨论了有色金属矿的开采方法。
关键词：有色金属矿;资源危机;开采技术
一、引言
中国有色金属矿山采用了广泛的经济模型进行早期开采，即高产量、低负荷、高排放。这种经济模式直接导致中国缺乏有色金属资源。这主要反映在低水平矿物的开采和使用、对有色金属矿物原料的高度依赖以及直接影响国民经济发展的采矿市场风险方面。矿产资源的高开发和低利用限制了中国工人的生产能力和失业。新加入的矿井几乎没有深度，也不可能在短时间内建成。有色金属的开采可以分为不同的矿物，不同矿物的资源条件也不同[1]。本文介绍了铜、铝、锡等有色金属矿山的资源，并介绍了有色金属采矿企业的开采方法。
二、有色金属矿山资源状况分析
（一）铜矿业的资源状况
中国铜业的资源约为1700万吨和2800万吨。埋在地下的人均能源尚未达到全球平均水平。就人均铜消费量而言，中国的铜消费量非常高，约占世界的25%，因此，中国的铜储量没有达到消费水平，中国的铜产量也不足。据统计，自中华人民共和国成立以来，铜的消耗量约为1800万吨，铜废物的消耗量约为750万吨，铜工业的消耗量约为3800万吨;自21世纪以来，中国的矿物铜总量约为600万吨，废铜总量约为700万吨，工业用铜总量约为1200万吨。中国严重缺乏铜、铜和铜工业资源。
（二）铝矿业的资源状况
中国的铝矿藏有7万吨，主要分布在河南省、山西、广西和贵州。铝质资源占全国总储量的86.48%。中国拥有丰富的铝矿砂，但其质量令人失望，主要是因为铝、硅含量低和可溶性低。中国在开采和加工铝资源方面面临重重问题，其中鲜有矿藏，高质量的铝资源也较为稀少。以研究和统计数据显示，山西省拥有约8500万吨铝资源，而两千五百万吨已经毁损和浪费。而在开采铝资源方面，我们需要加强对相关矿产的地质研究，降低成本，把铝资源利用率迈上一个新台阶，并从范围广泛的经济模式转向集中经济模式。
（三）锡矿业的资源状况
中国拥有占世界贸易量的60%左右的丰富资源，竞争优势也十分强大。中国的锡矿资源在广西、湖南、云南、江西、广东省及其他省份分布比较广泛。锡矿石的年产量约为65，000吨，约占全球总产量的四分之一。其中，云南、广西和其他省份的锡资源开采量占世界总产出的65%左右，且产量呈现增长态势。我国的锡储量主要以硫化物、石英、长石类及砂锡矿类为主。
（四）有色金属矿产资源储备现状
中国的矿业主要发展于20世纪五六十年代，低科技水平意味着中国的大部分有色金属矿产资源在经历了数十年的采矿活动后要么显著减少，要么濒临枯竭。在现有的有色金属矿中，大多数矿石被开采到中期或者后期，即中后期。在过去的十几年里，中国每年都要大量进口有色金属矿石来满足国家经济及社会的迅猛发展，来支撑中国的工业化发展壮大。随着工业化的全面发展，中国对有色金属矿产的经济消费继续大幅增加，而当地自然资源也不足以支持经济的高速发展。
第二，有色金属矿山产量下降。经过几十年的采矿活动，一些有色金属矿产资源现有储量急剧下降。在1950年代和1960年代，由于经济制度的限制和科学技术的发展有限，出现了资源消耗和小规模采矿的问题。
有色金属矿产资源是不可再生资源。最初开采形成的废物和开采后的低水平处理不仅破坏环境，还造成大量环境污染和生态破坏，而且无助于矿物的开发和使用。在发达的矿区，由于技术水平有限，对设备管理和技术管理缺乏系统和有效的研究，旧矿区的二级和多重采矿水平也很低。一些有色金属矿物必须在特定的条件或技术下才能分离和提取。现有的科学技术不能使其得到广泛开发利用，这也是对资源的一种浪费。
三、有色金属矿山开采方法探究
（一）露天开采
露天开采是着眼于矿床的埋藏情况，在完全开放的空间环境中利用采矿设备对矿石进行采掘。露天开采的矿床具有埋藏在地表浅层、露头浅且易发现的特征[3]。在开放开发中，为了暴露矿床，必须清除大量的土壤和岩石。因此，衡量开放采矿业效率的一个指标便是采矿业与采矿业劳动力的比值。开放采矿主要包括凿岩、装药、爆破、运输、破碎和选矿等。其中的流程涉及采石场的岩石爆炸。当爆炸井的深度和直径达到一定程度时，矿井的岩石将被炸药打开并损坏。基本钻井设备包括钻头、防喷钻钻头和爆炸性乳化剂，用于运输机械设备或手动控制[4]。主要的运输方式包括传送带、电梯、铁路、高速公路、油压运输方式和山地电缆运输方式。运输方式的选择取决于地形、地质环境、气候、周围岩石的物理特征、可用矿山的深度等。
（二）地下开采
地下采矿是中国有色金属矿山企业常用的采矿方法，通常用于开采深埋于地下的矿石。采矿作业的重要方法包括自然支护采矿法、人工支护采矿法、化学萃取采矿法等等。
在这些例子中，通过自然支持的开采方法是一种相对简单，成本低廉的途径。这主要取决于周围的岩石和柱子（柱体）的坚韧和稳定性，以保护矿区，根据时宜可以把骨架或者地下矿石作为支撑起顶部岩层的柱子。这种开采方式在有色金属矿山中运用较为频繁。自然支护采矿法中需要在采掘中留存下大量的矿柱，将矿块划分为矿柱和矿房分别进行回采作业，在回采矿房的过程中需要以敞空的方式，依靠围岩的稳定性与矿柱的支撑作用进行开采，在矿房开采结束后再进行矿柱的回采作业，少数情况下还会将矿房和矿柱一同进行回采。
人工支护采矿法，主要是利用水泥、沙子等填充材料等来填补采矿后形成的大量空区，运用毛石、矿渣、水泥、砂砾等填充材料充填到采空区，通过地压管理的模式来控制采空区周围岩石的应力释放，地表凹陷等。采空区充填后形成的充填体可以作为对其它矿层进行回采的基础，该方法适用于围岩稳定性低的矿体、高品位矿体、稀有价值的矿石，以及深部开采接地压可控、开采条件复杂的地下有色金属矿床[5]。
根据矿石的化学特性，提取方法将矿石过滤到沉积物中，将矿石的实际成分从固体转化为液体，并通过化学反应提取，以达到提取矿石的目的。化学萃取采矿法是一种新的萃取法，可分为现场泄漏、表面塌陷和其他方法，有色金属矿化学萃取法需要加置一個过滤器。
四、结论
简而言之，中国有色金属矿产资源面临可开采资源趋于短缺，可替代资源少之又少，部分矿产资源甚至几近枯竭，长期依赖进口的窘境依然无法改变。因此，我们研究有色金属矿区的开采方法，同时全面研究矿区地形和地质条件，改进开采技术，提高有色金属开采效率和产出效率，同时提高有色金属回收效率和利用效率，促进中国有色金属企业的蓬勃发展具有极为重要的现实意义及战略意义。
参考文献
[1]王雪旺. 有色金属采矿方法中的弊端和改进刍议[J]. 世界有色金属，2019.
[2]严巨鹏. 有色金属矿山深井采矿技术研究[J]. 大科技，2019（3）.
[3]思雄. 有色金属矿产资源勘查方法探讨[J]. 世界有色金属，2019，No.537（21）：121-122.
[4]逯登栋. 有色金属矿山现状及矿山地质工作的作用[J]. 世界有色金属，2019，No.518（02）：217+219.
[5]舒广强. 金属矿产资源的深部找矿及其勘探技术[J]. 世界有色金属，2019（20）.
作者简介
严宜龙，1990，男，汉族，江西省吉安市，二级工程师，硕士，单位：金川集团股份有限公司，专业：地质工程，单位地址：甘肃省金昌市金川区金川路98号，单位邮编：甘肃省金昌市，737100。
关键词：有色金属矿;资源危机;开采技术
一、引言
中国有色金属矿山采用了广泛的经济模型进行早期开采，即高产量、低负荷、高排放。这种经济模式直接导致中国缺乏有色金属资源。这主要反映在低水平矿物的开采和使用、对有色金属矿物原料的高度依赖以及直接影响国民经济发展的采矿市场风险方面。矿产资源的高开发和低利用限制了中国工人的生产能力和失业。新加入的矿井几乎没有深度，也不可能在短时间内建成。有色金属的开采可以分为不同的矿物，不同矿物的资源条件也不同[1]。本文介绍了铜、铝、锡等有色金属矿山的资源，并介绍了有色金属采矿企业的开采方法。
二、有色金属矿山资源状况分析
（一）铜矿业的资源状况
中国铜业的资源约为1700万吨和2800万吨。埋在地下的人均能源尚未达到全球平均水平。就人均铜消费量而言，中国的铜消费量非常高，约占世界的25%，因此，中国的铜储量没有达到消费水平，中国的铜产量也不足。据统计，自中华人民共和国成立以来，铜的消耗量约为1800万吨，铜废物的消耗量约为750万吨，铜工业的消耗量约为3800万吨;自21世纪以来，中国的矿物铜总量约为600万吨，废铜总量约为700万吨，工业用铜总量约为1200万吨。中国严重缺乏铜、铜和铜工业资源。
（二）铝矿业的资源状况
中国的铝矿藏有7万吨，主要分布在河南省、山西、广西和贵州。铝质资源占全国总储量的86.48%。中国拥有丰富的铝矿砂，但其质量令人失望，主要是因为铝、硅含量低和可溶性低。中国在开采和加工铝资源方面面临重重问题，其中鲜有矿藏，高质量的铝资源也较为稀少。以研究和统计数据显示，山西省拥有约8500万吨铝资源，而两千五百万吨已经毁损和浪费。而在开采铝资源方面，我们需要加强对相关矿产的地质研究，降低成本，把铝资源利用率迈上一个新台阶，并从范围广泛的经济模式转向集中经济模式。
（三）锡矿业的资源状况
中国拥有占世界贸易量的60%左右的丰富资源，竞争优势也十分强大。中国的锡矿资源在广西、湖南、云南、江西、广东省及其他省份分布比较广泛。锡矿石的年产量约为65，000吨，约占全球总产量的四分之一。其中，云南、广西和其他省份的锡资源开采量占世界总产出的65%左右，且产量呈现增长态势。我国的锡储量主要以硫化物、石英、长石类及砂锡矿类为主。
（四）有色金属矿产资源储备现状
中国的矿业主要发展于20世纪五六十年代，低科技水平意味着中国的大部分有色金属矿产资源在经历了数十年的采矿活动后要么显著减少，要么濒临枯竭。在现有的有色金属矿中，大多数矿石被开采到中期或者后期，即中后期。在过去的十几年里，中国每年都要大量进口有色金属矿石来满足国家经济及社会的迅猛发展，来支撑中国的工业化发展壮大。随着工业化的全面发展，中国对有色金属矿产的经济消费继续大幅增加，而当地自然资源也不足以支持经济的高速发展。
第二，有色金属矿山产量下降。经过几十年的采矿活动，一些有色金属矿产资源现有储量急剧下降。在1950年代和1960年代，由于经济制度的限制和科学技术的发展有限，出现了资源消耗和小规模采矿的问题。
有色金属矿产资源是不可再生资源。最初开采形成的废物和开采后的低水平处理不仅破坏环境，还造成大量环境污染和生态破坏，而且无助于矿物的开发和使用。在发达的矿区，由于技术水平有限，对设备管理和技术管理缺乏系统和有效的研究，旧矿区的二级和多重采矿水平也很低。一些有色金属矿物必须在特定的条件或技术下才能分离和提取。现有的科学技术不能使其得到广泛开发利用，这也是对资源的一种浪费。
三、有色金属矿山开采方法探究
（一）露天开采
露天开采是着眼于矿床的埋藏情况，在完全开放的空间环境中利用采矿设备对矿石进行采掘。露天开采的矿床具有埋藏在地表浅层、露头浅且易发现的特征[3]。在开放开发中，为了暴露矿床，必须清除大量的土壤和岩石。因此，衡量开放采矿业效率的一个指标便是采矿业与采矿业劳动力的比值。开放采矿主要包括凿岩、装药、爆破、运输、破碎和选矿等。其中的流程涉及采石场的岩石爆炸。当爆炸井的深度和直径达到一定程度时，矿井的岩石将被炸药打开并损坏。基本钻井设备包括钻头、防喷钻钻头和爆炸性乳化剂，用于运输机械设备或手动控制[4]。主要的运输方式包括传送带、电梯、铁路、高速公路、油压运输方式和山地电缆运输方式。运输方式的选择取决于地形、地质环境、气候、周围岩石的物理特征、可用矿山的深度等。
（二）地下开采
地下采矿是中国有色金属矿山企业常用的采矿方法，通常用于开采深埋于地下的矿石。采矿作业的重要方法包括自然支护采矿法、人工支护采矿法、化学萃取采矿法等等。
在这些例子中，通过自然支持的开采方法是一种相对简单，成本低廉的途径。这主要取决于周围的岩石和柱子（柱体）的坚韧和稳定性，以保护矿区，根据时宜可以把骨架或者地下矿石作为支撑起顶部岩层的柱子。这种开采方式在有色金属矿山中运用较为频繁。自然支护采矿法中需要在采掘中留存下大量的矿柱，将矿块划分为矿柱和矿房分别进行回采作业，在回采矿房的过程中需要以敞空的方式，依靠围岩的稳定性与矿柱的支撑作用进行开采，在矿房开采结束后再进行矿柱的回采作业，少数情况下还会将矿房和矿柱一同进行回采。
人工支护采矿法，主要是利用水泥、沙子等填充材料等来填补采矿后形成的大量空区，运用毛石、矿渣、水泥、砂砾等填充材料充填到采空区，通过地压管理的模式来控制采空区周围岩石的应力释放，地表凹陷等。采空区充填后形成的充填体可以作为对其它矿层进行回采的基础，该方法适用于围岩稳定性低的矿体、高品位矿体、稀有价值的矿石，以及深部开采接地压可控、开采条件复杂的地下有色金属矿床[5]。
根据矿石的化学特性，提取方法将矿石过滤到沉积物中，将矿石的实际成分从固体转化为液体，并通过化学反应提取，以达到提取矿石的目的。化学萃取采矿法是一种新的萃取法，可分为现场泄漏、表面塌陷和其他方法，有色金属矿化学萃取法需要加置一個过滤器。
四、结论
简而言之，中国有色金属矿产资源面临可开采资源趋于短缺，可替代资源少之又少，部分矿产资源甚至几近枯竭，长期依赖进口的窘境依然无法改变。因此，我们研究有色金属矿区的开采方法，同时全面研究矿区地形和地质条件，改进开采技术，提高有色金属开采效率和产出效率，同时提高有色金属回收效率和利用效率，促进中国有色金属企业的蓬勃发展具有极为重要的现实意义及战略意义。
参考文献
[1]王雪旺. 有色金属采矿方法中的弊端和改进刍议[J]. 世界有色金属，2019.
[2]严巨鹏. 有色金属矿山深井采矿技术研究[J]. 大科技，2019（3）.
[3]思雄. 有色金属矿产资源勘查方法探讨[J]. 世界有色金属，2019，No.537（21）：121-122.
[4]逯登栋. 有色金属矿山现状及矿山地质工作的作用[J]. 世界有色金属，2019，No.518（02）：217+219.
[5]舒广强. 金属矿产资源的深部找矿及其勘探技术[J]. 世界有色金属，2019（20）.
作者简介
严宜龙，1990，男，汉族，江西省吉安市，二级工程师，硕士，单位：金川集团股份有限公司，专业：地质工程，单位地址：甘肃省金昌市金川区金川路98号，单位邮编：甘肃省金昌市，737100。