采矿方法

第一节采矿
一、古代采金
一)砂金开采
砂金是原生矿床遭到了自然侵蚀破坏后,在水力搬运过程中岩石相互撞击、摩擦,从而使岩石中金颗粒被解离出来,最后在有利的河床中沉积下来形成的。

在陕西西起陕南各地均有砂金分布,尤以汉江、嘉陵江及其支流最为集中。

安康砂金采淘历史始于春秋战国,人们在汉水及其支流中,用简陋的木床、竹篓等原始的方法采集黄金,在汉水两岸留下了众多遗址。

恒河北岸古淘金场,鲤鱼山下金头前池汉代淘金场,以及众多的金洞遗址,都是历史上采金鼎盛的标志。

人类见到第一块黄金多半是暴露在地面上的。

随后,人们逐渐懂得了从挖出的含金砾石中一块一块地去挑选。

继而又用淘洗的方法代替了简单的挑选,从而出现了砂金业纪要》中说,民间开采砂金,庶民们多以一家或几户为主,借助农闲或灾荒之年,从事淘采砂金,工具甚为简陋,方法十分简单,但多种多样。

有在河床(或河漫滩)中淘编金篓(状如半圆簸箕)中,再冲水,冲去轻物和砂砾,留下金砂与重物;亦有移去浮覆土,挖之金矿,将金矿运至金床上的竹篓内,冲水致使金砂与重物留于金床上,然后金盆中(金盆为木制,中间凹入,呈长方形漏斗状),在水面中摇振,摆去轻物,余下少量黑砂与金砂,倾入磁盘内,加入水银,使金与水银化合成白色合金。

民国29年(1940)《西北工合半月刊》第11期3卷刊登的《安康淘金工作之动向》对采淘砂金作了更具体的描述:“砂金是这样淘出来的,淘金工作毕竟是一桩很苦际,很少有人从事这种工作,自17年(1928)秋季与28年(1939)春季,遭过天旱,造成严重灾荒,加之金价由180元一两高涨至416元一两,从事淘金的人,便日益增加起“淘金工艺也很简单,须(需)金床一个,铁锨与锄头数把,竹兜十余个,水车一架,金盆一个。

至于淘金的方法也很简单,如开大的窝子比较费时费人,须(需)挖去很深的法叫刮河浪子,当天即可得到沙金。

”其方法是“先将覆土推开抬去,见到金沙层即运到金床上的竹兜里,右手提水冲沙,左手握(摇)之,重的黑沙与金粒,均盛于金床上再用水洗下盛金盆内,淘去粗黑沙,即可见金”。

《安康淘金工作之动向》还对“淘金利益”作了估量,“以安康区十县境内从事淘金工作的人,不下五万之家,我们才组织起来一千余人,实属有限的很,就是安康县还工人未组织起来。

在我们29年度的打算,是想发动两万人来从事采淘,也不过300个合作社,……现在的43社,因为有的开工不久,尚未作精确统计,每月90两的沙金这300个社组织起来,有两万人工作,按每人每天最低限度的所得二厘计算,每天可产40两沙金,每月为1200两。

一年以两月为休闲时计,便是12000两,……,便是4古代采淘砂金有以下几种采矿方法:
取沙直淘:即在山涧小溪的洄水弯处,河道内浮沙含金尚佳,尚未到河底基岩,用锄头或木铣将泥沙取出,盛于木制金盆内,在水面上左右摇之,让浮土和轻物游去,留下工挑选即可得金。

平硐掘进:一般在河流上游,因河床下跌,两岸古河床悬空,则挖一圆洞,用砖石砌成洞门,向里挖沙运至水边淘洗。

这类平硐掘进一般较短,还须边挖边支护。

露天开采:露天开采先挖矿坑,坑的尖端为褶钵形,自尖端陆续顺向下掘,愈宽愈深,依次而至沙层两岸,自地表下掘成梯形至底,剥离层由人力用锨送到地表,另外顺两沙用筐盛装人工抬到地表再行淘洗。

露天开采的技术关键是唧水,在坑内涌水量不大时,人工唧水能满足需要,若涌水较多时则用人力绞车或杠杆绳端系水斗唧水。

直井开采:井筒直径约1米,井下采掘用房柱法,地下掘平洞,因土层疏松,顶盘不耐久,井下平洞掘凿长度一般20米以内,否则容易塌陷。

井上出沙唧水,一般用辘轳。

井,一井排水,一井出沙。

二)岩坌开采
陕西岩金开采,虽迟于砂金,但据对秦岭一带的古采洞考查和史料记载,岩金开采历史最迟应在先秦时期。

而有文字记载则始于唐代。

古时采岩金,先要找到金线(即含金矿脉),用凿下的线头试淘鉴定有金后,才行开采。

多是沿露头富矿脉下掘小斜井、小竖井,边掘进边采矿,浅井及巷道断面皆无定数,过人为限。

古时开采由于受提升、通风、排水等条件的限制,矿洞宽、高、长度的规模均较小。

从古采洞遗迹看出,古时采金,首先掘凿的是矿脉露头及松软的矿体,多到比较硬的岩石时,则先用炭火烧,然后泼洒冷水,利用热胀冷缩的原理使岩石碎裂,再用木制或铁制工具撬凿。

从潼关县西潼峪、麻峪、太峪、东桐峪等地发现的宋、看,洞穴多沿矿脉走向延伸,且开凿在品位高处。

从残留下来的钻、锤、小锨、石臼、石杵、石磨、木制板槽、坩埚等工具来看,在科学技术不发达、工艺落后的条件工具将原矿石从山中采出来,实属不易。

其方法是:用麻秆或木材,在掌子面上点烧,将掌子面烤热到一定温度,然后往上浇冷水,使岩石现出许多裂纹。

然后用钻子、锤下打碎,运到洞外,用臼、磨将矿石粉碎成末,再把石末摊放在一宽而稍倾斜的木板上,一边洒水,一边拌和,使含土部分沿着斜板被水冲走,直到板上只剩下小金粒为止多细孔的粘土器皿里,按比例放一些铅块、盐、锡和大麦糠,而后封闭放在炉中,不间断地烧上几昼夜,打开即可得到纯金。

也有将金末置于坩埚内,以打碎的木炭为燃较短时间内就能提炼出金块。

以上方法,仅是后人根据古采洞遗址的残存现象分析而认定的,历史早期岩金开采方法,尚未见文字记载。

二、岩金开采技术
陕西是中国六个主要金矿成矿区域之一,不仅贮量大,而且资源种类繁多,几乎囊括了国内现已发现的所有矿床类型。

有砂金、岩金、伴生金,其中,以岩金最为复杂,有、浸染型、角砾岩型等。

这些不同类型的金矿矿体,注定了陕西黄金生产的多样化。

陕西岩金矿山的开采,以地下开采为主,这主要是根据地形、埋藏深度、储量、生产规模以及设备水平等因素,通过技术、经济比较而决定的。

岩金地下开采技术水平程度较高的,也有一般机械装备的矿山。

陕西的黄金矿山,具有地质条件多变、开采工艺较复杂、生产环节较多、工作环境艰苦等特点,无论哪一环节没有组织好,都会动局面,造成资源浪费,黄金产量下降,经济效益降低。

因此,只有组织好采掘作业,才能保证矿山的正常生产。

一)井下巷道
陕西岩金矿床形态复杂,品位变化大,多为三、四级勘探类型。

矿床的赋存又极具特征:小规模矿体多,全省黄金矿山生产规模在100吨/日及其以下的矿山,约占全省生矿山的矿床规模较小,矿石品位较低,多数在3～5克/吨之间。

矿体产状复杂,多呈薄脉状或透镜状,矿体分散、分枝复合、膨胀收缩、尖灭再现的现象较为普遍。

除太煎茶岭等三个金矿外,其余全为薄矿体或极薄矿体,矿脉产状及倾角变化较大。

矿石中金的赋存状态、嵌布粒度、伴生元素、有害杂质等在不同的矿床中表现不一;品
金矿体的倾向和走向品位变化幅度较大,但从总的趋势看,一般为薄矿体,即平均厚度不超过3米的矿体,品位都比较高(10克/吨以上),而厚大矿体,即平均厚度超过比较低(3克/吨以下);矿体和围岩的稳固性较差,尤其是蚀变岩型金矿床,因受断裂构造控制,矿体和围岩破碎,给采矿作业带来很大困难。

鉴于陕西岩金矿床的这些特征,决定了岩金矿山的开采特点必须是:绝大多数岩金矿床为地下开采,矿山多为井、巷联合开拓,采矿方法多样和采准切割工程量大。

开采方式,就陕西而言,岩金的开采除太白金矿有部分矿山采用露天开采外,其余矿床均采用地下开采方式。

地下开采,首先要掘进一系列的井巷工程,使其达到矿体部赋存条件,决定其方法采出矿石。

整个开采过程可以概括为:开拓、采矿准备、回采和出矿(采下的矿石运出坑口贮存于贮矿仓内)等环节。

最后用不同的运输方式运到
井下巷道是为了有效地采出矿石,所必须开凿的各种巷道。

陕西各岩金矿山,均按其各自矿床赋存条件和空间的相对位置,设计的巷道有以下几种:
平硐(或平窿):是一种直接通达地表出口的水平巷道。

平硐还兼运矿、行人、排水、通风等多种用途。

竖井(垂直巷道):它是垂直开凿的井筒,直通地面的叫明竖井,不直通达地面的叫暗竖井或叫盲井。

斜井(倾斜巷道):是按一定倾斜角度(一般不超过45°)开凿的倾斜巷道。

天井:连接两个中段之间的垂直或倾斜井筒。

地井:在坑内自上而下掘凿的井筒。

按其功能可分为:
开拓巷道:用以开拓矿体,形成运输系统,以便行人、排水、通风、运输之用。

采准巷道:按不同采矿方法的需要,为形成一个矿块及其他需要所进行的井巷工程,由平巷、天井、上山、下山等巷道组成。

切割巷道:是为切割矿体并为凿岩创造作业空间,以及为落矿准备补偿空间所采用的一种巷道。

探矿巷道:为探矿而开凿的的巷道。

通风巷道:为通风而开凿的巷道。

二)开拓方法
依据岩金矿床的赋存条件,陕西各矿山主要采用平硐开拓,少数矿山用斜井开拓。

平硐开拓:这种开拓方法在岩金矿山中普遍应用,配合以别的开拓方法,就形成了一个完整的开拓系统。

它是由地表水平掘进,直接通到矿体部位。

此方法适应于埋藏在一般都开在矿体的下盘(见图2—1)。

平硐掘进要留有3‰～7‰的坡度向硐口倾斜,以利于排水和重车向外运行。

硐口尽可能选在矿床下部,服务的矿量要多些。

斜井开拓:矿体倾斜或缓倾斜时,适应斜井开拓。

一般采用脉外斜井,不多采用脉内斜井(图2—2)。

陕西岩金矿山,除略阳县东沟坝、王排葫芦沟矿区等几个少数金矿斜井开拓外绝大多数都采用平硐、溜井开拓,有的还开有上山作为行人运料的辅助巷道。

陕西岩金矿山,大多都集中在秦岭南北,由于开采时间相对较短,开采时间最长的潼关金矿,也只有20余年,开采深度也相对较浅,多在200～500米浸蚀面以上开采。

用平硐—溜井开拓。

三、岩金采矿方法
根据矿山大小、矿体赋存条件、围岩性质的不同,采用的采矿方法也不一样,归纳起来,陕西岩金的采矿方法大体有以下几种。

平硐开拓方法示意图
斜井开拓方法示意图
一)全面采矿法全面采矿法,用于矿体倾斜较缓,厚度不大于2.5米,顶板稳固及中等稳固的矿体。

矿块构成要素:长50米,沿倾向宽50米,顶、底柱各3米。

采准工、边界上山、放矿漏斗、拉底巷道、电耙硐室等。

回采从边界上山开始,以切割巷道为自由面,浅孔崩矿,电耙尚矿。

根据顶板稳固程度留不规则矿柱或锚杆护顶,有时用木材临时维护顶板。

此方法的优点是可以把贫矿或废石作为矿柱,还可以在出矿过程中手选废石并把它留到采空
面采矿法见图2—3)。

工作面临时支护沿走向分条推进全面采矿法
图示:1.运输平巷2.切割巷道3.漏斗4.回风平巷5.上山6.场内矿柱7.临时支护8.手选废石)
二)房柱采矿法
房柱采矿法,是在矿块内把矿体分为矿房和矿柱,先采矿房,后采矿柱的方法。

它与全面法有很相似之处,矿块的构成要素也与全面采矿法相同。

适应于顶板稳固性差的。

由于顶板稳固性差,所以要留规则矿柱支撑顶板。

矿房采完后,视顶板情况回收矿柱。

比较贫的矿石和废石,可做永久性矿柱留在采场。

此方法比全面采矿法矿柱损手选废石,因而缺点是损失率、贫化率稍高(见图2—4)。

小断面掘进后退式回采的房柱采矿法
图示:1.运输平巷2.切割巷道3.漏斗4.回风平巷5.上山6.场内矿柱7.手选废石8.炮眼)。

三)留矿采矿法
在采准、切割完成后,从拉底坑道向上回采,崩下矿石放出一部分,其大部分矿石储存在采场藉以支护采空区,并作为工作面。

为了适应不同的矿体和围岩条件,及矿石等,留矿法有多种方案可供选择。

浅眼留矿法、深孔留矿法、无底柱留矿法等(见图2—5)。

矿块构成要素:长40～60米,高40～50米(为一个中段高度),房间矿柱5～7米。

采准工程:首先在矿体下盘掘进运输平巷,然后在矿房边界掘进天井,作为人行、运料、通风之用。

从运输巷道向上开凿放矿小井并扩成漏斗,在运输巷道上留底柱,其天井之间沿着矿体掘进一条与运输巷道平行的切割巷道,从天井与切割巷道交汇处起,向上每隔6米向两侧采场掘进约长3米的联络道,以便回采时行人之用。

浅眼留矿法
图示:1.运搬平巷2.回风平巷3.人行天井4.联络道5.切割巷道6.放矿漏斗7.矿块底柱8.矿块顶柱9.间柱10.采下的矿石
回采:可在矿房一端或中间向上打浅眼崩矿。

大块需进行二次破碎,以免堵塞漏斗。

为给下次作业留下足够的空间,矿石只能放出一部分(约1/3),各漏斗放矿要均匀,行平整,以便下次打眼作业。

此方法适应于矿石围岩稳固或中等稳固、矿体埋藏要素比较稳定、各种厚度的急倾斜矿体、矿石与围岩界限明显、矿石不易氧化和结块。