矿业基础知识

矿业基础知识第一部分地质一、矿产资源的分类1、矿产资源的定义是指赋存于地下或地表的，由地质作用形成的呈固态、液态或气态的具有现实或潜在经济价值的天然富集物。

其特点是再生速度很慢或不能再生，因而应珍惜和保护矿产资源。

2、矿产资源的分类能源矿产、金属矿产、非金属矿产和水气矿产四类。

3、金属矿产的分类按金属元素的性质和主要用途分为：根据我国矿产储量统计分类，将金属矿产分为：黑色金属矿产、有色金属矿产、贵重金属矿产、稀有金属矿产、稀土金属矿产，以及分散元素金属矿产。

⑴黑色金属：铁、锰、铬、钒、钛；⑵有色金属：铜、铅、锌、铝、镍、钨、镁、钴、锡、铋、钼、汞、锑；⑶贵重金属：金、银和铂族金属(铂、钯、铱、铑、钌、锇)；⑷稀有金属：铌、钽、铍、锂、锆、锶、铷、铯；⑸稀土金属：钪、轻稀土矿(镧、铈、镨、钕、钜、钐、铕)、重稀土矿(钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇)；⑹分散元素金属：锗、镓、铟、铊、铪、铼、镉、硒矿和碲矿；⑺放射性金属：包括铀、钍等放射性元素。

4、铁矿的分类具有工业利用价值的铁矿种类主要包括磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿、菱铁矿、硫铁矿等种类。

⑴磁铁矿Magnetite：主要成份为Fe3O4，是Fe2O3和FeO的复合物，含Fe 72.4%，黑色，有磁性，氧化后变成赤铁矿。

Fe被部分取代后又形成钛磁铁矿、钒磁铁矿、钒钛磁铁矿、铬磁铁矿、镁磁铁矿等矿物亚种；⑵赤铁矿Hematite：主要成份为Fe2O3，暗红色，含Fe70%，因结构状况的不同又分成镜铁矿(金属光泽的玫瑰花状或片状)、云母赤铁矿(金属光泽的晶质细鳞状)、鲕状或肾状赤铁矿(湖北规模较大)；⑶褐铁矿Limonite：是含有氢氧根级不定量结晶水的铁矿石，最高含Fe62.9%，主要包含针铁矿(FMG主要是该类)和纤铁矿两类；⑷菱铁矿Siderite：是含有碳酸铁的矿石，主要成份为FeCO3，含Fe46.2%，弱磁性，酒钢曾采用焙烧磁选来选别。

⑸硫铁矿FeS2含Fe44.8%，灰黄色，常含有铜、镍、锌、金、银等，是金属冶炼工业和提制硫磺的原料，因铁是副产品，事实上已不能称为铁矿石。

二、矿床成因及矿床类型0、矿床、矿体及围岩矿体：是矿床的基本组成单位，为矿石的堆积体，是达到工业要求的含矿部分；围岩是矿体周围没有经济价值的岩石；矿床是由成矿地质作用所形成的质和量符合当前经济和技术条件并被开采和利用的地质体。

矿体的形状：矿体在三维空间的发育状况，层状、柱状、透镜状、囊状…矿体的产状：通常用走向、倾向、倾角这三要素来表示矿体的产状。

是否直接出露地表、覆盖层厚度、矿体厚度也是评价矿床的关键因素。

矿石品位：矿石中有用组份或矿物的含量，一般用重量百分比表示，贵金属用克/吨表示。

各矿种工业品位表见附件。

1、内生成矿作用：由内动力地质作用引起的成矿物质局部富集。

⑴岩浆矿床：在正岩浆阶段形成，玄武质岩浆，围岩也是岩浆，分类有：早期岩浆矿床：超基性岩中的铬铁矿床、碱性岩中的稀土元素矿，规模小；晚期岩浆矿床：超基性岩中的铬铁矿及铂族金属矿床、基性岩中的含钒钛磁铁矿床，如河北地区的钒钛磁铁矿床；溶离矿床：温度降低时，硫化物从岩浆中溶离形成巢、瘤状矿体，超基性岩、基性岩中的铜、镍硫化物矿床；⑵伟晶岩矿床：在残浆阶段形成，花岗岩质岩浆，矿物晶体巨大，是稀有金属和放射性元素的重要来源；⑶气化-热液矿床：岩浆期后的矿床，从气-液中以充填作用或交代作用两种方式沉淀成矿，又分为矽卡岩矿床和热液矿床两类：矽卡岩矿床：与矽卡岩化围岩蚀变伴生，矿物沉淀以化学交代为主，铜铅锌钼锡及多金属矿床多属于该类，鄂大冶铁矿(含钴、铜)、皖铜官山铜矿(含铁)；热液矿床：高温/中温/低温热液矿床，钨、钼、锡、金石英脉，铅锌汞锑矿脉，白云鄂博磁-赤铁矿矿床；⑷火山成因矿床：主要有火山喷发矿床和火山晚期的气化-热液矿床，典型矿床有镜铁山上铁矿、甘肃白银及云南大红山铜矿、江西德兴铜矿(斑岩铜矿)、梅山铁矿(宁芜式玢岩铁矿)。

2、外生成矿作用：发生在地壳表面，由外动力地质作用引起、在风化、搬运和沉积过程中达到成矿物质的局部富集。

⑴风化矿床：分为残积/坡积、残余、淋滤矿床三类：残积/坡积矿床：属物理风化成矿，在破碎、搬运后随地势堆积，本身规模小，但据此可能找到原生矿，多以砂矿存在，上部氧化带、深部原生带；残余矿床：属化学风化成矿，有些组分被分解随地表水流失，风化淋滤的含铁石英岩因SiO2被淋滤，往往形成风化壳型富铁矿；淋滤矿床：可溶盐类向下渗透发生交代淋积作用，在残余矿床的下部；⑵沉积矿床：分为机械沉积、化学沉积、生物化学沉积三类：机械沉积矿床：又称沉积砂矿，长距离搬运和机械分选，性质稳定、比重大，冲积砂矿、海滨砂矿是重要类型，贵金属、稀有金属及铁钨锡等；化学沉积矿床：被水溶解后搬运到水盆处经化学沉积分异形成，铁锰铝；生物化学沉积矿床：生物从环境中吸收众多元素，在生物体内或其周围形成富集，硅藻土是生物遗体及残骸沉积形成，沉积钒、铀矿床是经生物机体分解使有用组分沉淀富集而形成的；3、变质成矿作用：发生在地壳内部，成矿物质在高温、高压作用下得到改造、加工而成，由内动力地质作用中的区域变质作用引起。

⑴接触变质矿床：在热力影响下发生结晶或再结晶，范围小，如石灰岩变成大理岩、煤变成石墨；⑵区域变质矿床：影响范围广，变质作用复杂、强烈，不但改变矿物结构、构造，还使矿物发生迁移富集，主要分三类：受变质矿床：矿床的再改变，最具工业意义的沉积变质铁矿床是由沉积矿床变质形成的，资源量巨大的鞍本地区铁矿多属此类，成分简单、品位均匀；变成矿床：变质作用后从不是变为是或发生了深刻变化，以非金属多；混合岩化矿床：通过碱性交代或热液交代使矿物富集，鞍本富矿；三、矿产勘查及储量级别1、地质找矿方法：通过异常确定找矿范围物探：地球物理勘探，磁异常、重力异常、点法；化探：地球化学勘探，通过对成矿元素和相关元素在不同地质体及区带的含量和分布研究，找出异常地段、确定找矿及勘探对象；2、探矿工程分类：主要有坑探、钻探两种坑探：在地表有槽探、浅井方法，用于出露地表或埋藏不深的矿体；在地下有斜井、巷道(沿脉、穿脉)方法，矿体复杂的有色矿的前期及生产探矿；钻探：直孔、斜孔对地表下矿体探查，取岩芯样品化验；勘探网度：探矿工程之间的间距，勘探线；勘探类型：根据复杂程度分等级，不同类型、不同阶段有不同网度要求；3、矿产勘查阶段：一般分为预查、普查、详查、勘探/精查四个阶段：预查：依据地质、物化探异常及踏勘、极少量工程，提出普查潜力区；普查：大致查明地质、构造、矿体形态产状、品位、选冶性能，大致了解开采技术条件，指出详查区；详查：基本查明地质、构造、矿体形态产状、品位、选冶性能、开采技术条件，可作为预可研、规划、建议书、价值评价的依据；勘探/精查：详细查明……，可研或设计依据；风险自负原因，目前为普查/可研、详查/初步设计，一般情况下，探矿权对应普查以下矿山，采矿权对应详查以上矿山；4、地质可靠程度：反映不同勘查阶段的成果精度，预测的～预查、推断的～普查、控制的～详查、探明的～勘探/精查；5、资源量分类及编码：按照经济轴E、可行性轴F、地质轴G三维方式来分类编码，共用储量、基础储量、资源量3大类16种。

储量级别编码是按照EFG的顺序，即：E：经济意义economical ，1经济的、2边际经济的、3内蕴经济的；F：可行性研究阶段feasibility，1可研、2预可研、3概略研究；G：地质可靠程度geological，1探明、2控制、3推断、4预测。

第二部分A 露天开采一、露天开采境界及生产规模1、剥采比的定义剥采比：剥离量与采出矿量的比值，露天开采除了采出矿石之外，还要大量剥离岩石，这是露天与地下开采的重要区别；平均剥采比：开采境界内剥离总量Vp与采出矿量Ap的比值Vp/Ap；境界剥采比：露天开采增加单位深度后，新增剥离量△V与新增矿量△A的比值△V/△A，图d；经济合理剥采比nj：露天开采的成本不大于或盈利不小于地下开采时的剥采比，一般有原矿成本比较法、金属成本比较法和盈利比较法；露天开采的本质：就是在保证安全生成即边坡稳定的前提下，尽量降低剥采比，也就是花最少的代价把矿采出来，而边坡的稳定是由矿岩的性质决定的；2、矿床开采形式的选择全部用地下开采、上部露天开采下部地下开采、全部用露天开采(剩余矿量太少)，一般情况下，能用露天就不用地下，剥采比是选择开采方式的判断准则；露天开采的最大深度一般按境界剥采比与平均剥采比的大值不大于经济合理剥采比来确定；当下部肯定还要采用地下开采时，一般按成本法来确定nj；当下部矿量不多，用盈利法确定nj，即只要有盈利就再下一个台阶；3、矿床开拓方式的选择开拓方式的种类：公路、铁路、胶带、平峒溜井、斜坡箕斗及联合开拓；不同开拓运输方式的建设周期、基建投资、经营费用、系统能力是有区别的；开拓方式选择原则：投产早、达产快、投资省、运营费用低；设计中必须包含开拓方式的多方案技术经济比较；开拓方式的影响因素：地质地形条件、矿体赋存状态、选厂位置、运输距离、生产能力、基建量及基建期限、损失贫化率、设备供应情况；开拓方案的比较：基建量、建设投资、建设周期、生产能力、经营费、损失贫化、系统可靠程度，基建投资和经营费是关键指标；凹陷露天矿像体育场、山坡露天矿像梯田，如图为凹陷露天矿；4、经济生产规模铁矿规模：一般指原矿，露天大型为200万吨以上、小型为60万吨以下，地下铁矿100万吨以上为大型；影响因素：可采总量及分层矿量、合理服务年限、可布置的设备数量、矿山工程延深速度、设备配比(穿爆、采装、运输、排卸各环节)；排铲验证！扩产潜力：矿床自身条件决定了其经济规模，不是想多大都行；二、露天开采工序环节穿孔爆破、采装、运输、排土、防排水、凹陷通风1、穿孔爆破穿孔设备：200～380mm牙轮钻、100～250mm潜孔钻、凿岩机；矿用炸药：根据矿岩性质及环境条件选用相应炸药；孔网参数：效果好、少花钱，孔距、排距、药量、起爆顺序，爆堆；穿爆位置：根据采掘计划指定的位置施工，是调节剥采比的重要因素；2、采装工作采装设备：电铲(19m3)、液压铲、反铲、前装机，辅助设备；工作面参数：台阶高度、采区长度、采掘宽度、工作平盘宽度、坡面角、帮坡角、生产剥采比、最终帮坡角、边坡稳定；3、矿岩运输运输任务：矿石从工作面到选厂，岩石从工作面到排土场；运输方式：汽车运输、铁路运输、胶带运输、联合运输；连续、间断；运输设备：矿用汽车(200t)、电动轮(350t)、机车、矿车、胶带(粗碎)；相关工作：公路设计、铁路及站场设计；4、排土工作将剥离物运至专用场地安全排弃，是露天开采主要生产过程之一，若排土场空间不够，将阻碍矿山的持续生产；排土方式：汽车运输排土、铁路运输排土、胶带排土机排土；排土场建设：有效利用容积、边坡稳定、覆土造田；5、防排水涌水危害：设备效率低、工程进展慢、破坏边坡稳定；涌水因素：地表汇水、矿岩含水、破碎带导水、废坑积水、未封孔；防排方式：截洪沟、拦河护堤、河流改道、井巷疏干、自流/集中排水。