采礦方法大致可分為三種基本采礦方法:露天開采、地下開采和液體開采。①露天開采。即露天條件下,淺埋礦石從坑式露天礦、山坡露天礦或剝離露天礦開采。包括挖掘壹系列連續的溝槽。采砂船開采也是剝離露天礦的壹種,從敞車中挖掘。②地下開采。它是通過自然支撐、人工支撐和崩落采礦法開采深埋礦石。③液態開采。又稱特殊采礦法。是從天然鹵水、湖泊、海洋或地下水中提取有用物質;將有用的礦物質溶解(或用熱水融化),然後將溶液抽到地下提取;使用熱水驅、氣體驅或燃燒將礦物從壹個井眼驅至另壹個井眼進行回收。大多數液體采礦是通過鉆探進行的。
對於特定的礦床,根據地質條件和巖石力學數據,選擇合理的采礦方法。使選擇的采礦方法滿足安全生產和適當提取有用礦物的要求,取得最大的經濟效益,是理想的。如果采礦方法選擇不當,將長期影響礦山生產的技術指標和經濟效益。
從地殼或地表開采礦物資源的技術和科學。壹般來說是指金屬或非金屬礦床的開采,廣義的開采還包括煤炭、石油的開采和選礦。它的本質是壹個有選擇地收集和處理材料的過程。采礦業是重要的原材料采礦業,如金屬礦石是冶金工業的主要原料,非金屬礦石是化工原料和建築材料,而煤炭和石油是重要的能源。大多數礦石只有經過選礦富集後才能用作工業原料。
采礦科學技術的基礎是巖石破碎、松散物質運移、流體輸運、礦山巖石力學和采礦系統工程等理論。需要應用數學、物理、力學、化學、地質學、系統科學、計算機等學科的最新成果。在機械化程度高的基礎上,通過改進綜采設備的設計、形狀、材料、制造工藝、檢查方法和維修制度,進壹步提高生產能力和設備利用率。同時,礦井將在提升、運輸、排水、通風、瓦斯監測等多個環節實現自動化和遠程控制。地下和露天礦山都將實現計算機集中自動管理和監控。在壹些國家,機器人已經在地下采礦工作面嘗試開采對人有害的礦物。另壹方面,隨著地下礦產的不斷開采,開采品位由高到低,資源緊缺,這就倒逼利用低品位礦產,選擇合適的開采和選礦方法,綜合開采利用,以提高礦產資源的利用率和回收率,降低礦產的損失率和貧化率。采礦和選礦過程中產生的有毒氣體、廢水、廢石和粉塵、噪聲和振動對環境、土地、大氣和水質的危害,壹直是人們關註的課題。在環境保護的研究中,各國進壹步提出了資源的長期利用,特別是註重廢渣、廢石、廢液的再利用,破壞後的土地再利用等等。制定強有力的法律,采取有效措施,確保礦山環境。
簡史原始人類已經可以采集石頭,打磨成生產工具,采集泥土制作陶器,這就是采礦最早的萌芽。中國古代開礦歷史悠久。湖北大冶銅綠山古銅礦遺址出土了銅、鐵、木、竹、石等多種生產工具以及陶器、銅錠、青銅兵器,證明春秋時期已有立井、斜井、平巷聯合開發,地下采礦體系初步形成。到西漢時期,采礦制度已經相當完善。此時,河北、山東、湖北等地的鐵、銅、煤、砂金等礦山已經開始開采。戰國末期,秦國蜀國太守李冰在四川雙流縣挖了壹口鹽井,煮鹽。明朝以前主要生產鐵、銅、錫、鉛、銀、金、汞、鋅。17世紀初,歐洲人使用從中國進口的黑火藥進行開采,用鉆巖爆破代替人工開采,這是采礦技術發展的裏程碑。19年末20世紀初,礦用炸藥、雷管、導爆索、鉆孔設備相繼發明,形成了現代爆破技術。電動機械鏟、電機車、電動起重、通訊、排水等設備的使用,形成了現代航運技術。20世紀上半葉以來,采礦技術發展迅速,隨著硝酸銨炸藥的出現,地下深孔爆破技術的使用,采礦設備的不斷改進和大型化,逐漸形成了適合不同礦床條件的機械化開采技術。提出了礦山設計、礦床評價和礦山規劃管理的科學方法,使采礦從技術發展到工程科學。20世紀50年代以後,由於潛孔鉆機、牙輪鉆機、自行鑿巖臺車等新設備的使用,采礦設備大型化,運輸提升設備自動化,出現了無人機車。計算機技術被用於礦山生產管理、規劃設計和科學計算,系統的采礦工程誕生了。在礦山生產中建立了自動控制系統,利用現代測試設備、測試技術和電子計算機預測和解決了壹些實際問題。因此,采礦工程學科被正式提出並得到認可。
與其他行業相比,特色開采的生產環境和工藝有以下特點:①開采和加工的主要原料是天然存在的礦體。礦址不能自由選擇,礦床工業儲量不能進口或再生。礦山的生產能力、服務年限和經濟效益密切相關。每個礦井都要經歷建礦、投產、正常生產、減產、閉礦的過程。(2)采礦設備和人員經常隨采礦過程和加工對象轉移,沒有固定的加工車間。開采的礦體必須挖掘壹系列巷道,並進行開采準備(采礦準備),然後才能開始開采。只有開拓、采礦準備和采礦工作相互協調,才能保證礦山的正常生產。否則會導致采剝失衡或開采失衡,迫使礦山減產。(3)采礦工作總的趨勢是開采條件越來越差,開采出的礦石品位逐漸降低,成本可能增加。由於巖石的混入,礦石會被稀釋,質量降低,部分礦石無法開采,會流失到地下。因此,必須不斷提高采礦和選礦技術,進行綜合利用,以降低成本。降低貧化率和損失率是礦山生產中壹項重要的質量管理工作,具有巨大的經濟潛力。④礦體賦存條件和形態復雜,品位分布不均。工業儲量開采過程可能發生較大變化,導致開采設計難以標準化。另外,開采周期長,基建投資大,投資風險也大。⑤露天或地下采場的采礦工程。由於勞動量大,勞動條件差,安全性差,難以實現全面機械化和自動化,所以要特別註意改善勞動保護和環境條件。⑥礦山的經營效果在很大程度上取決於市場供求和所開采礦石的價值。因此,礦山管理水平的評價不能像其他行業壹樣,僅僅依據絕對的經濟效益。