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74. 採礦和採石

章節編輯:  詹姆斯·阿姆斯特朗和拉吉·梅農


 

目錄 

數字和表格

採礦:概述
諾曼·詹寧斯

勘探
威廉·米切爾和考特尼·米切爾

煤炭開採類型
弗雷德·W·赫爾曼

地下採礦技術
漢斯·哈姆林

地下煤礦開採
西蒙·沃克

露天採礦方法
Thomas A. Hethmon 和 Kyle B. Dotson

露天煤礦開採管理
保羅·韋斯科特

加工礦石
悉尼艾莉森

選煤
安東尼·沃爾特斯

地下礦山地面控制
呂克博尚

地下礦井的通風和冷卻
喬丹豪斯

地下礦井照明
唐豬蹄

採礦業的個人防護裝備
彼得·W·皮克里爾

礦山火災和爆炸
凱西 C. 格蘭特

氣體檢測
保羅·麥肯齊伍德

應急準備
加里·A·吉布森

採礦和採石的健康危害
詹姆斯·L·威克斯

單擊下面的鏈接以在文章上下文中查看表格。

1. 設計風量係數
2. 服裝校正空氣冷卻能力
3. 礦用光源對比
4. 煤的加熱-溫度等級
5. 應急準備的關鍵要素/子要素
6. 應急設施、設備和材料
7. 應急準備培訓矩陣
8. 應急預案橫向審核實例
9. 有害氣體的通用名稱和健康影響

人物

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星期日,三月13 2011:14 50

採礦:概述

礦產和礦產品是大多數工業的支柱。 幾乎世界上每個國家都在進行某種形式的採礦或採石。 採礦業具有重要的經濟、環境、勞動力和社會影響——無論是在其開展的國家或地區還是其他地區。 對於許多發展中國家來說,礦業佔國內生產總值的很大一部分,而且往往佔外匯收入和外國投資的大部分。

採礦對環境的影響可能是巨大而持久的。 在雷區的管理和恢復方面有許多好的和壞的做法的例子。 礦物使用對環境的影響正成為該行業及其員工面臨的一個重要問題。 例如,關於全球變暖的辯論可能會影響某些地區的煤炭使用; 回收減少了所需的新材料的數量; 塑料等非礦物材料的使用增加,影響了單位 GDP 對金屬和礦物的使用強度。

競爭、不斷下降的礦物品位、更高的處理成本、私有化和重組都給礦業公司帶來了降低成本和提高生產率的壓力。 大部分採礦業的高資本密集度鼓勵採礦公司尋求最大限度地利用其設備,進而需要更靈活且通常更密集的工作模式。 由於生產率提高、激進的重組和私有化,許多礦區的就業率正在下降。 這些變化不僅影響必須尋找其他工作的礦工; 留在該行業的人需要有更多的技能和更大的靈活性。 在礦業公司削減成本的願望與工人保護工作崗位的願望之間找到平衡一直是整個礦業界的一個關鍵問題。 採礦社區還必須適應新的採礦作業,以及縮小規模或關閉。

採礦業通常被認為是一個特殊的行業,涉及緊密聯繫的社區和從事骯髒、危險工作的工人。 採礦業也是一個行業,其中許多高層管理人員和雇主都是前礦工或採礦工程師,對影響其企業和勞動力的問題具有廣泛的第一手經驗。 此外,礦工往往是產業工人中的精英,當政治和社會變革的速度超過當時政府的設想時,他們經常站在最前線。

每年生產約 23 億噸礦物,包括煤炭。 對於高價值礦物,產生的廢物量是最終產品的許多倍。 例如,每盎司黃金是處理約12噸礦石的結果; 每噸銅來自大約 30 噸礦石。 對於佔開採材料大部分的低價值材料(例如,沙子、礫石和粘土),可以容忍的廢料量是最小的。 然而,可以肯定的是,世界礦山的產量必須至少是最終需求量的兩倍(不包括地表“覆蓋層”的清除,後者隨後被替換並因此被處理兩次)。 因此,全球每年開採約 50 億噸礦石。 這相當於每年挖一個瑞士大小的1.5米深的坑。

僱用

採礦業不是主要雇主。 它約佔世界勞動力的 1%——約 30 萬人,其中 10 萬人生產煤炭。 然而,對於每一項採礦工作,至少有一項工作直接依賴於採礦。 此外,估計至少有 6 萬未包括在上述數字中的人在小型礦山工作。 如果算上家屬,靠挖礦為生的人口大概有300億左右。

安全與健康

礦工每天和整個工作班次都面臨著不斷變化的工作環境組合。 有些在沒有自然光或通風的大氣中工作,通過去除材料在地球上製造空隙,並試圖確保周圍地層不會立即發生反應。 儘管許多國家做出了相當大的努力,但世界礦工的死亡、受傷和患病人數意味著,在大多數國家,考慮到面臨風險的人數,採礦仍然是最危險的職業。

儘管採礦業僅佔全球勞動力的 1%,但約 8% 的致命工作事故(每年約 15,000 起)由採礦業造成。 就傷害而言,不存在可靠的數據,但這些數據很重要,因為受職業病(如塵肺、聽力損失和振動影響)影響的工人數量也很重要,他們的過早殘疾甚至死亡可直接歸因於他們的工作。

國際勞工組織和礦業

國際勞工組織 (ILO) 從成立之初就一直在處理採礦業的勞工和社會問題,為改善採礦業人員的工作和生活做出了相當大的努力——從採用工作時間(煤礦) 31 年公約(第 1931 號)到 176 年國際勞工大會通過的礦山安全與健康公約(第 1995 號)。50 年來,關於採礦的三方會議討論了各種問題,從就業、工作條件和職業安全與健康培訓以及勞資關係。 結果是 140 多項商定的結論和決議,其中一些已在國家一級使用; 其他則引發了國際勞工組織的行動——包括在成員國開展的各種培訓和援助計劃。 其中一些導致了安全實踐守則的發展,最近還導致了新的勞工標準。

1996 年引入了一個新的時間更短、重點更突出的三方會議系統,會議將確定和討論主題採礦問題,以便在有關國家和地區、國家層面和國際勞工組織以切實可行的方式解決這些問題. 其中第一項是在 1999 年,將處理小規模採礦的社會和勞工問題。

採礦中的勞工和社會問題不能與其他考慮因素分開,無論是經濟、政治、技術還是環境問題。 雖然沒有模型方法可以確保採礦業以有利於所有相關方的方式發展,但顯然有必要這樣做。 國際勞工組織正在盡其所能協助這一重要行業的勞工和社會發展。 但它不能單獨工作; 它必須有社會夥伴的積極參與,以便最大限度地發揮其影響。 國際勞工組織還與其他國際組織密切合作,提請他們注意採礦的社會和勞工問題,並酌情與他們合作。

由於採礦的危險性,國際勞工組織一直深切關注職業安全與健康的改善。 國際勞工組織的塵肺射線照片國際分類是一種國際公認的工具,用於系統地記錄吸入粉塵引起的胸部射線照相異常。 兩個關於安全和健康的行為準則專門針對地下和露天礦山; 其他與採礦業有關。

1995 年通過的《礦業安全與健康公約》為改善採礦業工作條件的國家行動制定了原則,其重要性在於:

  • 礦工面臨著特殊的危險。
  • 許多國家的採礦業正變得越來越重要。
  • 國際勞工組織早期關於職業安全和健康的標準,以及許多國家的現行立法,都不足以應對採礦業的具體需求。

 

該公約的前兩次批准發生在 1997 年年中; 它將於1998年年中生效。

技術培訓

近年來,國際勞工組織開展了各種培訓項目,旨在通過提高認識、改進檢查和救援培訓來提高礦工的安全和健康。 國際勞工組織迄今的活動為許多國家的進步做出了貢獻,使國家立法符合國際勞工標準,並提高了採礦業的職業安全和健康水平。

勞資關係和就業

在競爭加劇的情況下提高生產率的壓力有時會導致結社自由和集體談判的基本原則在企業認為其盈利能力甚至生存受到質疑時受到質疑。 但是,以建設性地應用這些原則為基礎的良好勞資關係可以為提高生產力做出重要貢獻。 這個問題在 1995 年的一次會議上得到了詳細的審查。一個重要的觀點是社會夥伴之間需要密切協商,以使任何必要的重組取得成功,並使整個採礦業獲得持久的利益。 此外,大家一致認為,工作組織和工作方法的新靈活性不應危害工人的權利,也不會對健康和安全產生不利影響。

小規模採礦

小規模採礦分為兩大類。 第一個是工業和建築材料的小規模採礦和採石,這些業務主要針對當地市場並在每個國家都有(見圖 1)。 對它們進行控制和徵稅的法規通常已經到位,但對於小型製造廠而言,缺乏檢查和執法不嚴意味著非正式或非法操作仍然存在。

圖 1. 西孟加拉邦的小型採石場

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第二類是相對高價值礦物的開採,特別是黃金和寶石(見圖 2)。 產品通常通過銷售給經批准的機構或通過走私出口。 這種小規模採礦的規模和性質使得那裡的法律不充分和無法適用。

圖 2. 津巴布韋小型金礦

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小規模採礦提供了大量就業機會,特別是在農村地區。 在一些國家,與正規採礦部門相比,更多的人受僱於小規模的、通常是非正規的採礦業。 現有的有限數據表明,超過 XNUMX 萬人從事小規模採礦。 然而不幸的是,這些工作中有許多是不穩定的,遠不符合國際和國家勞工標準。 小型礦山的事故率通常比大型礦山的事故率高出七倍之六,即使在工業化國家也是如此。 疾病,許多是由於不衛生的條件引起的,在許多地方都很常見。 這並不是說沒有安全、清潔、小型的礦山——有,但它們往往是少數。

一個特殊的問題是兒童的就業。 作為消除童工現像國際計劃的一部分,國際勞工組織正在非洲、亞洲和拉丁美洲的幾個國家開展項目,以提供教育機會和替代性創收前景,使三個國家的煤礦、金礦和寶石礦區的兒童離開這些國家的地區。 這項工作正在與國際礦工工會 (ICEM) 以及當地非政府組織 (NGO) 和政府機構進行協調。

非政府組織也在地方層面努力有效地引進適當的技術,以提高效率並減輕小規模採礦對健康和環境的影響。 一些國際政府組織 (IGO) 已開展研究並製定了指導方針和行動計劃。 這些措施涉及童工、婦女和土著人民的作用、稅收和土地所有權改革以及環境影響,但到目前為止,它們似乎收效甚微。 但需要看到的是,如果沒有政府的積極支持和參與,這些努力的成功是成問題的。

此外,在大多數情況下,小規模礦工似乎對使用廉價、容易獲得和有效的技術來減輕健康和環境影響的興趣不大,例如蒸餾回收汞。 通常沒有這樣做的動力,因為汞的成本不是限制因素。 此外,特別是在流動礦工的情況下,在採礦停止後,通常沒有長期保留土地以供使用的興趣。 面臨的挑戰是向小規模礦工表明,有更好的採礦方式,不會過度限制他們的活動,並且在健康和財富方面對他們更好,對土地更好,對國家更好。 1993 年聯合國區域間小型/中型礦業發展準則研討會制定的“哈拉雷準則”為政府和發展機構以完整和協調的方式解決不同問題提供了指導。 由於雇主組織和工人組織不參與大多數小規模採礦活動,因此政府負有將小規模採礦帶入正規部門的特殊責任,這一行動將改善小規模礦工的數量,並顯著提高小規模採礦的經濟和社會效益。 此外,在 1995 年由世界銀行組織的一次國際圓桌會議上,制定了一項手工採礦戰略,旨在最大限度地減少負面影響(包括這項活動的安全和衛生條件差)並最大限度地提高社會經濟效益。

《礦山安全與健康公約》及其附帶的建議書(第 183 號)詳細規定了國際商定的指導國家法律和實踐的基準。 它涵蓋了所有礦山,提供了一個底線——衡量礦山運營中所有變化的最低安全要求。 該公約的規定已被納入新的採礦立法和幾個國家的集體協議中,許多采礦國家已經頒布的安全和健康法規超過了它規定的最低標準。 仍然需要所有國家批准該公約(批准將賦予其法律效力),以確保適當的當局配備適當的人員和資金,以便他們能夠監督採礦業所有部門的法規執行情況. 國際勞工組織還將監督該公約在批准該公約的國家中的適用情況。

 

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星期日,三月13 2011:15 09

勘探

礦產勘探是採礦的前身。 勘探是一項高風險、高成本的業務,如果勘探成功,就會發現可以有利可圖地開采的礦床。 1992 年,全世界花費了 1.2 億美元用於勘探; 2.7 年,這一數字增加到近 1995 億美元。許多國家鼓勵勘探投資,在具有良好發現潛力的地區勘探競爭激烈。 當今的礦產勘探幾乎無一例外地由探礦者、地質學家、地球物理學家和地球化學家組成的跨學科團隊進行,他們在世界各地尋找礦藏。

礦產勘探始於 偵察 or 生成的 階段並通過一個進行 目標評價 階段,如果成功,會導致 高級探索. 隨著項目在探索的各個階段取得進展,工作類型會發生變化,健康和安全問題也會發生變化。

勘察野外工作通常由一小群地球科學家在不熟悉的地形上進行,支持有限。 勘察可能包括勘探、地質測繪和採樣、大空間和初步地球化學採樣以及地球物理調查。 一旦通過許可證、特許權、租賃或礦產權獲得土地,在目標測試階段就會開始更詳細的勘探。 包括地質測繪、採樣以及地球物理和地球化學調查在內的詳細野外工作需要一個網格來進行調查控制。 這項工作經常產生需要通過挖溝或鑽孔進行測試的目標,需要使用重型設備,如挖掘機、電鏟、推土機、鑽機,偶爾還會使用炸藥。 金剛石、旋轉式或衝擊式鑽孔設備可以安裝在卡車上,也可以用滑橇拖到鑽孔現場。 有時,直升機被用來在鑽井地點之間吊運鑽機。

一些項目勘探結果將足以令人鼓舞,證明需要收集大量或大量樣本以評估礦床的經濟潛力的高級勘探是合理的。 這可以通過密集鑽探來實現,儘管對於許多礦床來說,某種形式的挖溝或地下取樣可能是必要的。 可以挖掘勘探豎井、斜坡或平溝以獲得通往礦床的地下通道。 雖然實際工作是由礦工進行的,但大多數礦業公司都會確保勘探地質學家負責地下採樣計劃。

健康與安全

過去,雇主很少實施或監督勘探安全計劃和程序。 即使在今天,勘探工人也經常對安全問題持漫不經心的態度。 因此,健康和安全問題可能會被忽視,而不被視為探險者工作的組成部分。 幸運的是,許多礦業勘探公司現在通過要求員工和承包商遵守既定的安全程序來努力改變勘探文化的這一方面。

勘探工作通常是季節性的。 因此,存在在有限時間內完成工作的壓力,有時會以犧牲安全為代價。 此外,隨著勘探工作進展到後期階段,風險和危害的數量和種類也會增加。 早期的野外偵察工作只需要少量的野外工作人員和營地。 更詳細的勘探通常需要更大的野外營地以容納更多的員工和承包商。 安全問題——尤其是關於個人健康問題、營地和工地危險、設備安全使用和穿越安全的培訓——對於以前可能沒有野外工作經驗的地球科學家來說變得非常重要。

由於勘探工作通常在偏遠地區進行,因此疏散到醫療中心可能很困難,並且可能取決於天氣或日光條件。 因此,在現場工作開始之前,應仔細規劃和測試應急程序和通信。

雖然戶外安全可能被視為常識或“叢林常識”,但我們應該記住,在一種文化中被視為常識的東西在另一種文化中可能並非如此。 礦業公司應向勘探員工提供一份安全手冊,以解決他們工作地區的問題。 全面的安全手冊可以作為整個野外活動季節的營地介紹會、培訓課程和例行安全會議的基礎。

預防個人健康危害

勘探工作使員工承受艱苦的體力勞動,包括穿越地形、頻繁搬運重物、使用具有潛在危險的設備以及暴露在高溫、寒冷、降水和高海拔環境中(見圖 1)。 員工在開始現場工作時必須保持良好的身體狀況和健康狀況。 員工應該有最新的免疫接種並且沒有可能通過野外營地迅速傳播的傳染病(例如肝炎和肺結核)。 理想情況下,所有勘探人員都應接受基本急救和野外急救技能的培訓和認證。 較大的營地或工作場所應至少有一名員工接受過高級或工業急救技能的培訓和認證。

圖 1. 使用輕型 Winkie 鑽頭在加拿大不列顛哥倫比亞省的山區進行鑽探

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威廉·米切爾

戶外工作人員應穿著合適的衣服,以保護他們免受極端高溫、寒冷和雨雪的影響。 在紫外線強的地區,工作人員應戴寬邊帽,並使用防曬係數(SPF)高的防曬乳液保護裸露的皮膚。 當需要驅蟲劑時,含有避蚊胺(N,N-二乙基間甲苯甲酰胺)的驅蟲劑在防止蚊蟲叮咬方面最有效。 用氯菊酯處理過的衣服有助於防止蜱蟲。

培訓。 所有現場員工都應接受培訓,內容包括起重、正確使用經批准的安全設備(例如,安全眼鏡、安全靴、呼吸器、合適的手套)以及防止因熱應激、冷應激、脫水、紫外線照射,防止昆蟲叮咬和接觸任何地方病。 在發展中國家接受任務的勘探工人應該對當地的健康和安全問題進行自我教育,包括綁架、搶劫和毆打的可能性。

營地防護措施

潛在的健康和安全問題會因營地的地點、規模和工作類型而異。 任何野外露營地都應符合當地的消防、健康、衛生和安全法規。 一個乾淨、有序的營地將有助於減少事故。

位置。 營地應盡可能安全地靠近工地,以盡量減少旅行時間和暴露於與運輸相關的危險。 營地應遠離任何自然災害,並考慮到可能侵入營地的野生動物(例如昆蟲、熊和爬行動物)的習性和棲息地。 只要有可能,營地應靠近清潔飲用水源(見圖 2)。 在高海拔地區工作時,營地應位於海拔較低的地方,以幫助預防高原反應。

圖 2. 加拿大西北地區夏令營

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威廉·米切爾

火控和燃料處理。 營地的搭建應使帳篷或建築物間隔開來,以防止或減少火勢蔓延。 消防設備應存放在中央儲藏室,適當的滅火器應存放在廚房和辦公室結構中。 吸煙規定有助於防止營地和野外發生火災。 所有工人都應參加消防演習並了解火災疏散計劃。 燃料應準確貼上標籤,以確保燈籠、火爐、發電機等使用正確的燃料。 燃料儲藏處應距離營地至少 100 米,並高於任何潛在的洪水或潮汐水位。

衛生。 營地需要安全飲用水的供應。 如果需要,應對來源進行純度測試。 必要時,飲用水應與非飲用水分開存放在乾淨、貼有標籤的容器中。 食品貨物抵達後應檢查質量,並立即冷藏或儲存在容器中,以防止昆蟲、囓齒動物或大型動物的入侵。 洗手設施應位於就餐區和廁所附近。 廁所必須符合公共衛生標準,並且距離任何溪流或海岸線至少 100 m。

營地設備、野外設備和機械。 所有設備(例如,鏈鋸、斧頭、石鎚、砍刀、收音機、火爐、燈籠、地球物理和地球化學設備)都應保持良好的維修狀態。 如果為了人身安全需要槍支以防熊等野生動物,則必須嚴格控制和監控槍支的使用。

通訊。 建立定期的溝通時間表很重要。 良好的溝通可以提高士氣和安全感,並為應急響應計劃奠定基礎。

培訓。 員工應接受安全使用所有設備的培訓。 所有地球物理學家和助手都應接受培訓,以使用可能在高電流或高電壓下運行的地面(大地)地球物理設備。 其他培訓主題應包括防火、消防演習、燃料處理和槍支處理(如果相關)。

工地預防措施

目標測試和勘探的高級階段需要更大的野外營地和在工地使用重型設備。 只有經過培訓的工人或授權的訪客才能被允許進入重型設備運行的工地。

重型設備。 只有經過適當許可和培訓的人員才能操作重型設備。 工人必須時刻保持警惕,切勿靠近重型設備,除非他們確定操作員知道他們在哪裡、他們打算做什麼以及他們打算去哪裡。

圖 3. 澳大利亞的車載鑽機

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威廉姆斯·米切爾

鑽機。 船員應接受全面的工作培訓。 他們必須穿戴適當的個人防護裝備(例如,安全帽、鋼頭靴、聽力保護裝置、手套、護目鏡和防塵面罩),並避免穿著可能捲入機器的寬鬆衣服。 鑽機應符合所有安全要求(例如,覆蓋機械所有運動部件的防護裝置、用夾子和安全鏈固定的高壓空氣軟管)(見圖 3)。 工人應注意腳下濕滑、潮濕、油膩或結冰的情況,並儘可能保持鑽井區域井井有條(見圖 4)。

圖 4. 加拿大冰湖反循環鑽井

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威廉·米切爾

挖掘。 坑和溝槽的建造應符合安全準則,並帶有支撐系統或將側面切回 45º 以防止倒塌。 工人切勿單獨工作或單獨留在坑或溝渠中,即使是短時間,因為這些挖掘很容易坍塌並可能埋葬工人。

炸藥。 只有經過培訓並獲得許可的人員才能處理爆炸物。 應嚴格遵守炸藥和雷管的處理、儲存和運輸規定。

穿越地形的預防措施

勘探人員必須做好應對其所在區域的地形和氣候的準備。 地形可能包括沙漠、沼澤、森林或山區叢林或冰川和雪原。 天氣可能炎熱或寒冷,也可能乾燥或潮濕。 自然災害可能包括閃電、叢林火災、雪崩、泥石流或山洪暴發等。 昆蟲、爬行動物和/或大型動物可能會危及生命。

工人不得冒險或將自己置於危險之中以獲取樣品。 員工應接受有關其工作地點的地形和氣候條件的安全穿越程序的培訓。 他們需要生存訓練來識別和對抗體溫過低、體溫過高和脫水。 員工應成對工作並攜帶足夠的設備、食物和水(或可以進入緊急儲藏室),以便在出現緊急情況時能夠在現場度過意想不到的一兩個晚上。 野外工作人員應保持與大本營的日常溝通時間表。 所有野外營地都應制定並測試應急預案,以備野外工作人員需要救援時使用。

運輸中的預防措施

許多事故和事件發生在往返勘探工地的運輸過程中。 駕駛車輛或船隻時超速和/或飲酒是相關的安全問題。

車輛。 車輛事故的常見原因包括危險的道路和/或天氣條件、超載或錯誤裝載的車輛、不安全的拖車操作、駕駛員疲勞、缺乏經驗的駕駛員和道路上的動物或行人——尤其是在夜間。 預防措施包括在操作任何類型的車輛時遵循防禦性駕駛技術。 汽車和卡車的司機和乘客必須係好安全帶,並遵守安全裝載和牽引程序。 只能使用能夠在場地區域的地形和天氣條件下安全運行的車輛,例如四輪驅動車輛、兩輪摩托車、全地形車 (ATV) 或雪地摩托(見圖 4)。 車輛必須定期維護並配備足夠的設備,包括救生裝備。 駕駛 ATV 或 2 輪摩托車時需要穿防護服和戴頭盔。

圖 5. 加拿大冬季野外運輸

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威廉·米切爾

飛機。 訪問遠程站點通常依賴於固定翼飛機和直升機(見圖 6)。 只能聘請擁有良好設備維護和良好安全記錄的包機公司。 建議使用配備渦輪發動機的飛機。 飛行員不得超過法定的允許飛行小時數,也不得在疲勞時飛行或被要求在不可接受的天氣條件下飛行。 飛行員必須監督所有飛機的正確裝載並遵守有效載荷限制。 為防止事故發生,勘探人員必須接受培訓以在飛機周圍安全工作。 他們必須遵守安全登船和裝載程序。 任何人都不應朝著螺旋槳或轉子葉片的方向行走; 他們在移動時是看不見的。 直升機著陸點應遠離鬆散碎片,這些碎片可能會在旋翼葉片的下沉氣流中變成空中拋射物。

圖 6. 從加拿大西北地區的 Twin Otter 卸下野外補給品

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威廉·米切爾

吊索。 直升機通常用於運送物資、燃料、鑽井和營地設備。 一些主要危險包括超載、不正確使用或維護不善的吊索設備、雜亂無章的工地有可能被風吹散的碎片或設備、突出的植被或任何可能掛住負載的東西。 此外,飛行員疲勞、缺乏人員培訓、相關各方之間(尤其是飛行員和地勤人員之間)的溝通不暢以及邊緣天氣條件都會增加吊索的風險。 為了安全起吊和防止事故發生,所有各方都必須遵守安全起吊程序,並充分警惕並充分了解彼此的責任。 吊索貨物重量不得超過直升機的起重能力。 貨物應妥善放置,確保貨物不會從貨物網中滑落。 當使用很長的繩索(例如,叢林、樹木非常高的山區)時,應該使用一堆原木或大石頭來壓住回程的吊索,因為絕對不能空吊索或掛繩懸空飛行從吊鉤。 當未配重的掛繩在飛行過程中擊中直升機尾翼或主旋翼時,會發生致命事故。

船。 在沿海水域、高山湖泊、溪流或河流上依靠船隻進行野外運輸的工人可能面臨風、霧、急流、淺灘和淹沒或半淹沒物體的危險。 為防止划船事故,操作員必須了解且不得超出其船隻、發動機和自身划船能力的限制。 應使用可用於該工作的最大、最安全的船。 每當旅行和/或在小船上工作時,所有工人都應佩戴優質的個人漂浮裝置 (PFD)。 此外,所有船隻都必須包含所有法律要求的設備以及備件、工具、救生和急救設備,並始終攜帶和使用最新的海圖和潮汐表。

 

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星期日,三月13 2011:15 35

煤炭開採類型

選擇採煤方法的基本原理取決於地形、煤層的幾何形狀、上覆岩石的地質以及環境要求或限制等因素。 然而,壓倒這些的是經濟因素。 它們包括: 所需勞動力的可用性、質量和成本(包括訓練有素的主管和經理的可用性); 為工人提供足夠的住房、飲食和娛樂設施(尤其是當礦山遠離當地社區時); 提供必要的設備和機器以及受過操作培訓的工人; 工人、必要供應品以及將煤炭運送給用戶或購買者的可用性和運輸成本; 運營所需資金的可用性和成本(以當地貨幣計); 以及特定類型煤炭的市場(即其可能的銷售價格)。 一個主要因素是 剝離比,即要去除的覆蓋層物質的量與可開采的煤量成比例; 隨著這種情況的增加,採礦成本變得不那麼有吸引力。 一個重要的因素,尤其是在露天採礦中,不幸的是,在等式中經常被忽視,這是在採礦作業關閉時恢復地形和環境的成本。

健康與安全

另一個關鍵因素是保護礦工健康和安全的成本。 不幸的是,特別是在小規模作業中,在決定是否應該開採煤炭或如何開採煤炭時,人們沒有考慮權衡,而是經常忽視或草率採取必要的保護措施。

實際上,儘管總是存在未預料到的危險——它們可能來自自然因素而不是採礦作業——但只要各方都承諾安全作業,任何採礦作業都是安全的。

露天煤礦

根據地形、開採區域和環境因素,煤炭的露天開採可採用多種方法。 所有方法都涉及去除覆蓋層材料以提取煤。 雖然通常比地下採礦更安全,但地面作業確實存在一些必須解決的特定危險。 其中最突出的是使用重型設備,除了事故外,還可能涉及暴露於廢氣、噪音以及接觸燃料、潤滑劑和溶劑。 大雨、冰雪、能見度低和過熱或過冷等氣候條件可能會加劇這些危害。 當需要爆破來打碎岩層時,需要在儲存、處理和使用炸藥時採取特殊的預防措施。

地面作業需要使用巨大的廢物堆來儲存覆蓋層產品。 必須實施適當的控制措施以防止傾倒失敗並保護員工、公眾和環境。

地下採礦

地下開採也有多種方法。 它們的共同點是開闢從地表到煤層的隧道,並使用機器和/或炸藥來開採煤炭。 除了事故頻發——只要有統計數據,煤礦在危險工作場所名單中名列前茅——發生涉及多人死亡的重大事故的可能性始終存在於地下作業中。 造成此類災難的兩個主要原因是隧道工程設計錯誤導致的塌陷,以及甲烷和/或空氣中易燃煤塵的積聚導致的爆炸和火災。

甲烷

甲烷在濃度為 5% 到 15% 時具有高度爆炸性,並且是許多礦難的原因。 最好的控制方法是提供足夠的氣流,將氣體稀釋到低於其爆炸範圍的水平,並從工作區迅速排出。 必須持續監測甲烷水平,並製定規則以在其濃度達到 1% 至 1.5% 時關閉作業,並在其濃度達到 2% 至 2.5% 時立即撤離礦井。

煤炭粉末

如果被礦工吸入,除了會引起黑肺病(炭疽病)外,當細粉塵與空氣混合併被點燃時,煤塵還會爆炸。 空氣中的煤塵可以通過噴水和排氣通風來控制。 它可以通過過濾再循環空氣來收集,也可以通過添加足量的石粉來中和,使煤塵/空氣混合物惰性化。

 

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星期日,三月13 2011:15 49

地下採礦技術

世界各地的地下礦山呈現出千變萬化的方法和設備。 約有650座地下礦山,年產量超過150,000萬噸,佔西方世界礦石產量的90%。 此外,據估計還有 6,000 個較小的礦山,每個礦山的產量都低於 150,000 噸。 每個礦山的工作場所、設施和地下作業都是獨一無二的,這取決於所尋找的礦物種類、位置和地質構造,以​​及特定礦物的市場和投資資金的可用性等經濟因素。 一些礦山已經連續運營了一個多世紀,而另一些礦山才剛剛起步。

礦山是危險的地方,大部分工作都涉及繁重的勞動。 工人們面臨的危險範圍從塌陷、爆炸和火災等災難到事故、粉塵暴露、噪音、高溫等等。 保護工人的健康和安全是正確進行採礦作業的主要考慮因素,並且在大多數國家/地區,法律法規都要求這樣做。

地下礦井

地下礦山是位於地球內部基岩中的工廠,礦工們在其中工作以回收隱藏在岩體中的礦物。 他們鑽孔、裝藥和爆破以獲取和回收礦石,即含有多種礦物的岩石,其中至少一種可以加工成可以出售以獲利的產品。 礦石被帶到地表以提煉成高品位精礦。

在地表以下深處的岩體內部工作需要特殊的基礎設施:與地表相連的豎井、隧道和腔室網絡,允許工人、機器和岩石在礦井內移動。 豎井是通往地下的通道,橫向通道將豎井站與生產採場連接起來。 內部坡道是一個傾斜的巷道,連接不同高度(即深度)的地下層。 所有地下開口都需要排氣通風和新鮮空氣、電力、水和壓縮空氣、排水系統和收集地下滲漏水的泵以及通信系統等服務。

起重設備和系統

井架是一座高大的建築物,可以識別地表上的地雷。 它直接位於豎井上方,豎井是礦山的主幹道,礦工通過它進出他們的工作場所,供應品和設備也通過它下降,礦石和廢料也通過它被提升到地表。 豎井和提昇機的安裝取決於容量、深度等的需要。 每個地雷必須至少有兩個豎井,以便在緊急情況下提供備用逃生路線。

起重和豎井運行受嚴格的規定約束。 起重設備(例如捲揚機、制動器和繩索)的設計具有足夠的安全裕度,並定期進行檢查。 站在籠子頂部的人定期檢查豎井內部,所有站點的停止按鈕都會觸發緊急制動。

當籠子不在車站時,豎井前面的門會擋住開口。 當籠子到達並完全停止時,一個信號清除門打開。 礦工進入籠子並關閉閘門後,另一個信號清除籠子,以便向上或向下移動豎井。 做法各不相同:信號命令可能由網箱招標發出,或者按照每個豎井站張貼的說明,礦工可以為自己發出豎井目的地信號。 礦工普遍對豎井騎行和提升的潛在危險很清楚,很少發生事故。

金剛石鑽孔

在開始採礦之前,必須繪製岩石內的礦藏圖。 有必要知道礦體所在的位置並定義其寬度、長度和深度,以實現礦床的三維視覺。

金剛石鑽孔用於勘探岩體。 鑽孔可以從地表或地下礦井的巷道進行。 鑲嵌著小鑽石的鑽頭切割出一個圓柱形岩心,該岩心被捕獲在鑽頭後面的管柱中。 取回並分析岩心以找出岩石中的物質。 檢查岩心樣品,分離礦化部分並分析金屬含量。 需要廣泛的鑽探計劃來定位礦床; 以水平和垂直間隔鑽孔以確定礦體的尺寸(見圖 1)。

圖 1. 瑞典 Garpenberg 鉛鋅礦的鑽孔圖

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礦山開發

礦山開發涉及建立採場生產所需的基礎設施和為未來的連續性運營做準備所需的挖掘工作。 常規元素均由鑽爆開挖技術產生,包括水平巷道、傾斜坡道和垂直或傾斜抬高。

豎井下沉

豎井掘進涉及向下推進的岩石開挖,通常分配給承包商而不是由礦山人員完成。 它需要有經驗的工人和專用設備,如鑿井井架、大吊鬥掛在繩索上的專用提昇機和仙人掌式抓斗式豎井出渣裝置。

鑿井工作人員面臨著各種危險。 他們在深的垂直挖掘的底部工作。 人、材料和爆破的岩石都必須共用一個大桶。 井底人員無處躲避墜物。 顯然,鑿井不適合沒有經驗的人。

漂移和斜坡

平巷是用於運輸岩石和礦石的水平通道隧道。 巷道開挖是礦山開發中的一項常規活動。 在機械化礦井中,雙臂電動液壓台車用於工作面鑽孔。 典型的漂移剖面為 16.0 m2 在剖面上,工作面鑽孔深度為 4.0 m。 這些孔用特殊裝料卡車上的炸藥(通常是散裝硝酸銨燃料油 (ANFO))以氣動方式裝填。 使用短延時非電 (Nonel) 雷管。

使用鏟斗容量約為 2 m 的(裝載-運輸-傾卸)LHD 車輛(見圖 3.0)進行出渣3. 渣土被直接拖到礦石通過系統,然後轉移到卡車上進行更長的運輸。 坡道是連接一層或多層的通道,坡度從 1:7 到 1:10(與普通道路相比坡度非常陡),可為重型自行推進設備提供足夠的牽引力。 坡道通常向上或向下螺旋驅動,類似於螺旋樓梯。 坡道開挖是礦山開發計劃中的一項常規工作,使用與平巷相同的設備。

圖 2. LHD 裝載機

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提高

抬升是連接礦井不同樓層的垂直或陡峭傾斜的開口。 它可以用作通往採場的階梯通道、礦石通道或礦井通風系統中的氣道。 飼養是一項艱鉅而危險的工作,但卻是必不可少的工作。 提升方法多種多樣,從簡單的手動鑽孔和爆破到使用天井鑽孔機 (RBM) 的機械岩石開挖(見圖 3)。

圖 3. 養育方式

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手動提升

人工提升是一項艱鉅、危險和體力勞動,挑戰礦工的敏捷性、力量和耐力。 這是一項只能分配給身體狀況良好的經驗豐富的礦工的工作。 通常,升高部分被木結構牆分成兩個隔間。 一個是敞開的,用於爬到工作面的梯子、空氣管道等。另一個充滿了爆破後的岩石,礦工在鑽圓孔時用作平台。 每輪結束後木材分型都會延長。 這項工作涉及爬梯子、伐木、鑿岩和爆破,所有這些都在狹窄、通風不良的空間內完成。 這一切都是由一個礦工完成的,因為沒有幫手的空間。 礦山正在尋找替代危險且費力的人工提升方法的方法。

加高登山者

raise climber 是一種避免爬梯子和手動方法的大部分困難的車輛。 該車輛在用螺栓固定在岩石上的導軌上爬升,並在礦工在上方鑽孔時提供堅固的工作平台。 非常高的抬升可以用抬升登山器進行挖掘,與手動方法相比,安全性大大提高。 然而,加高挖掘仍然是一項非常危險的工作。

天井鑽孔機

RBM 是一種強大的機器,可以機械破碎岩石(見圖 4)。 它豎立在計劃抬升的頂部,並鑽了一個直徑約 300 毫米的先導孔,以在較低水平的目標處突破。 導向鑽由直徑為預期提升的鉸刀頭代替,RBM ​​反向放置,旋轉並向上拉鉸刀頭以創建全尺寸圓形提升。

圖 4. 反井鑽機

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阿特拉斯·科普柯

地面控制

對於在岩體內部工作的人員來說,地面控制是一個重要的概念。 這在使用橡膠輪式設備的機械化礦山中尤為重要,其中巷道開口為 25.0 m2 在截面上,與通常只有 10.0 m 的鐵路平移的礦井相比2. 5.0 m 處的屋頂太高,礦工無法使用比例尺檢查潛在的落石情況。

使用不同的措施來固定地下開口中的屋頂。 在光面爆破中,輪廓孔被緊密地鑽在一起,並裝有低強度炸藥。 爆破產生光滑的輪廓,而不會壓裂外部岩石。

然而,由於岩體中經常存在表面不顯露的裂紋,落石是一種無處不在的危險。 岩石錨桿連接降低了風險,即將鋼棒插入鑽孔並固定它們。 錨桿將岩體固定在一起,防止裂縫擴展,有助於穩定岩體,使地下環境更加安全。

地下採礦方法

採礦方法的選擇受礦床的形狀和大小、所含礦物的價值、岩體的成分、穩定性和強度以及產量和安全工作條件的要求(有時相互矛盾)的影響). 雖然採礦方法自古以來一直在發展,但本文主要關注 XNUMX 世紀後期在半機械化和全自動採礦中使用的方法。 每個礦山都是獨一無二的,但它們都以安全的工作場所和有利可圖的業務運營為目標。

平房柱式開採

房柱法適用於水平傾角不超過20°的板狀礦化體(見圖5)。 礦床通常是沉積成因,岩石通常位於上盤和礦化區(這裡是一個相對的概念,因為礦工可以選擇安裝岩石螺栓來加固其穩定性有疑問的屋頂)。 房柱法是主要的地下採煤方法之一。

圖 5. 扁平礦體的房柱式開採

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房柱法通過沿多面前緣推進的水平鑽孔提取礦體,在生產前緣後方形成空室。 柱子,岩石部分,留在房間之間以防止屋頂塌陷。 通常的結果是房間和柱子的規則圖案,它們的相對大小代表了保持岩體穩定性和盡可能多地提取礦石之間的折衷。 這涉及對支柱強度、屋頂層跨度和其他因素的仔細分析。 岩石螺栓通常用於增加支柱中岩石的強度。 已採空的採場用作卡車將礦石運送到礦山儲料倉的道路。

房柱式採場工作面像平移一樣進行鑽孔和爆破。 採場寬度和高度對應於巷道的大小,可以相當大。 正常高度礦山使用大型生產鑽車; 緊湊型鑽機用於礦石厚度小於 3.0 m 的地方。 厚礦體從頂部開始分步開採,這樣頂板就可以固定在礦工方便的高度。 通過在上方空間鑽平孔和爆破,將下方部分恢復為水平切片。 礦石在工作面裝上卡車。 通常,使用常規的前端裝載機和自卸卡車。 對於低高度礦山,可提供專用礦車和鏟運車。

房柱法是一種高效的採礦方法。 安全取決於開放房間的高度和地面控制標準。 主要風險是落石和移動設備造成的事故。

斜房柱式開採

斜房柱法適用於與水平面呈 15° 和 30° 夾角或傾角的板狀礦化。 對於橡膠輪胎車輛來說,這個角度太陡,無法攀爬,對於重力輔助岩石流動來說,這個角度太平。

傾斜礦體的傳統方法依賴於手工勞動。 礦工們用手持鑿岩機在採場上鑽爆破孔。 採場用泥漿刮刀清潔。

傾斜的採場是一個很難工作的地方。 礦工們必須帶著鑿岩機、牽引滑輪和鋼絲爬上陡峭的爆破岩石堆。 除了落石和事故外,還有噪音、灰塵、通風不良和高溫等危害。

傾斜礦床適於機械化的,採用“階梯房開採”。 這是基於將“困難傾角”下盤轉變成“階梯”,階梯的角度適合無軌機器。 這些階梯是由採場和運輸道以選定角度穿過礦體的菱形圖案產生的。

礦石開採從水平採場驅動開始,從聯合通道-運輸巷道分支出來。 初始採場是水平的,沿著上盤。 下一個採場從更遠的一段距離開始,並遵循相同的路線。 向下重複此過程以創建一系列提取礦體的步驟。

留下礦化部分以支撐上盤。 這是通過將兩個或三個相鄰的採場驅動器開採到全長,然後開始下一個向下一個採場驅動器,在它們之間留下一個細長的支柱來完成的。 這根柱子的部分以後可以作為從下面的採場鑽孔和爆破的切口來恢復。

現代無軌設備很好地適應了階梯房採礦。 停車可以完全機械化,使用標準的移動設備。 爆破的礦石由 LHD 車輛收集在採場中,並轉移到礦用卡車上以運輸到豎井/礦石通道。 如果採場不夠高,無法裝卡車,可以將卡車裝在運輸車道中開挖的特殊裝卸區。

收縮停止

收縮回採可稱為“經典”採礦方法,可能是上個世紀大部分時間裡最流行的採礦方法。 它在很大程度上已被機械化方法所取代,但仍在世界各地的許多小礦山中使用。 適用於賦存於合格岩體中邊界規則、傾角陡峭的礦床。 此外,爆破的礦石不得受到斜坡儲存的影響(例如,硫化礦石暴露在空氣中容易氧化和分解)。

其最突出的特點是使用重力流進行礦石處理:來自採場的礦石通過溜槽直接落入軌道車,避免了人工裝載,而人工裝載是傳統上最常見但最不受歡迎的採礦工作。 直到 1950 世紀 XNUMX 年代氣動搖臂鏟的出現,才出現了適用於地下礦井裝載岩石的機械。

收縮回採以水平切片的方式提取礦石,從採場底部開始向上推進。 大部分爆破的岩石留在採場中,為礦工在頂板鑽孔提供工作平台,並有助於保持採場壁穩定。 由於爆破增加了約 60% 的岩石體積,在停止過程中約有 40% 的礦石被抽到底部,以在渣土堆頂部和頂部之間保持工作空間。 剩餘礦石在爆破達到採場上限後提取。

從渣土堆頂部工作的必要性和升降梯通道阻止了採場中機械化設備的使用。 只能使用足以讓礦工單獨處理的輕型設備。 氣腿式鑿岩機的總重量為 45 公斤,是收縮採場鑽孔的常用工具。 站在渣土堆的頂部,礦工拿起鑽機/進給器,固定支腿,將鑿岩機/鑽鋼支撐在屋頂上並開始鑽孔; 這不是一件容易的工作。

填挖法採礦

填挖法適用於岩體中的陡傾礦床,具有良好至中等穩定性。 它從底部切割開始以水平切片的形式去除礦石並向上推進,從而允許調整採場邊界以遵循不規則礦化。 這允許有選擇地開採高品位部分,而將低品位礦石留在原地。

採場清理乾淨後,回填採空空間以形成下一個切片開採時的工作平台,並增加採場壁的穩定性。

無軌環境下的挖填採礦開發包括在主層沿著礦體的下盤運輸驅動、採場底切設有用於液壓回填的排水溝、在下盤開挖的螺旋坡道以及入口道岔採場和從採場抬高到上面的高度以進行通風和填料運輸。

過手停止 與挖填法一起使用,以乾岩石和水硬砂作為回填材料。 Overhand 是指通過爆破 3.0 m 至 4.0 m 厚的切片從下方鑽取礦石。 這樣就可以在不中斷的情況下鑽探整個採場區域並爆破整個採場。 “鞋面”孔是用簡單的馬車鑽鑽的。

上孔鑽孔和爆破為屋頂留下了粗糙的岩石表面; 出土後高度約為7.0m。 在允許礦工進入該區域之前,必須通過對鬆散岩石進行平滑爆破和隨後的縮放來修整屋頂輪廓來固定屋頂。 這是由礦工使用手持式鑿岩機在渣土堆中作業完成的。

In 前面停止,無軌設備用於礦石生產。 砂尾礦用於回填,並通過塑料管道分佈在地下採場中。 採場幾乎完全被填滿,形成了足夠堅硬的表面,橡膠輪胎設備可以通過。 採場生產完全機械化,配備漂移式巨型卡車和 LHD 車輛。 採場工作面是橫跨採場的 5.0 m 垂直牆,其下方有 0.5 m 的開槽。 在工作面鑽出五米長的水平孔,並在敞開的底部槽中爆破礦石。

單次爆破產生的噸位取決於工作面面積,無法與上部採場爆破產生的噸位相提並論。 然而,無軌設備的產量大大優於人工方法,而頂板控制可以由鑽車完成,鑽車與採場爆破一起鑽出光滑的爆破孔。 LHD 車輛配備超大鏟斗和大輪胎,是一種用於出渣和運輸的多功能工具,可輕鬆在填土面上行駛。 在雙面採場中,鑽車在一側進行作業,而鏟運機在另一端處理渣土,從而有效利用設備並提高產量。

分段停止 去除露天採場中的礦石。 採礦後用固結填料回填採場允許礦工稍後返回以恢復採場之間的柱子,從而實現非常高的礦藏回收率。

分段停止的開發是廣泛而復雜的。 礦體被分成垂直高度約為 100 m 的部分,其中準備了分段並通過傾斜的坡道連接。 礦體部分進一步橫向劃分為交替的採場和礦柱,並在底部的下盤創建了一個郵件運輸驅動器,並帶有用於抽取點裝載的切口。

開採後,分段採場將是一個橫跨礦體的矩形開口。 採場的底部呈 V 形,以便將爆破材料匯集到抽取點。 深孔鑽機的鑽孔巷道在上層準備(見圖 6)。

圖 6. 使用環鑽和橫切加載的分段回採

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爆破需要空間讓岩石體積膨脹。 這就需要在深孔爆破開工前準備好幾米寬的槽口。 這是通過將採場底部到頂部的抬高擴大到一個完整的槽來實現的。

打開槽孔後,深孔鑽機(見圖 7)開始在分段巷道中進行生產鑽孔,精確遵循爆破專家設計的詳細計劃,該計劃規定了所有爆破孔、開孔位置、孔的深度和方向。 鑽機繼續鑽孔,直到完成一層上的所有環。 然後轉移到下一個子層繼續鑽探。 同時,這些孔被充電,並且覆蓋採場內大面積的爆破模式在一次爆破中破碎大量礦石。 爆破的礦石落到採場底部,由在採場下方的取料點開挖的 LHD 車輛回收。 通常,深孔鑽探在裝藥和爆破之前進行,以提供準備爆破的礦石儲備,從而實現高效的生產計劃。

圖 7 深孔鑽機

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阿特拉斯·科普柯

分段回採是一種高效的採礦方法。 由於能夠使用全機械化生產鑽機進行深孔鑽探,加上鑽機可以連續使用,因此效率得到了提高。 它也相對安全,因為在分段巷道內進行鑽孔並通過抽取點進行出渣可以消除潛在的落石風險。

垂直彈坑後退採礦

與分段回采和收縮回採一樣,垂直弧坑後退(VCR)開採適用於陡傾地層的成礦。 然而,它使用了一種不同的爆破技術,將重的、集中的電荷放置在距離自由岩石表面約 165 m 的直徑非常大(約 3 毫米)的孔(“彈坑”)中。 爆破會在孔周圍的岩體中打出一個錐形開口,並允許爆破材料在生產階段保留在採場中,以便岩石填充物可以幫助支撐採場壁。 對岩石穩定性的需求低於分段回採。

VCR 採礦的開發類似於分段回採,只是需要超挖和底挖。 第一階段需要超挖,以容納鑽大直徑爆破孔的鑽機,並在裝孔和爆破時提供通道。 底切開挖提供了 VCR 爆破所需的自由表面。 它還可以為 LHD 車輛(通過遠程控制操作,操作員留在採場外)提供通道,以從採場下方的抽取點回收爆破的礦石。

通常的 VCR 爆炸使用 4.0 × 4.0 米圖案的垂直或陡峭傾斜的孔,並按照計算的距離小心放置裝藥,以釋放下方的表面。 裝藥相互配合,打斷了約 3.0 m 厚的水平礦石片。 爆破的岩石落入下方的採場。 通過控制出泥率,採場保持部分填充,因此岩石填充有助於在生產階段穩定採場壁。 最後一次爆破將超挖破碎到採場,之後採場被清掃乾淨並準備回填。

VCR 礦山通常對礦體使用初級和次級採場系統。 第一階段開採主要採場,然後用水泥回填。 採場留給填充進行固結。 礦工然後返回並在主要採場和次要採場之間的礦柱中回收礦石。 該系統與膠結回填相結合,可實現接近 100% 的礦石儲量回收。

分段崩落

分段崩落法適用於傾角陡到中、埋深延伸大的礦床。 礦石必須通過爆破破碎成易於處理的塊。 隨著礦石的開採,上盤會塌陷,礦體上方的地面會下沉。 (必須設置路障以防止任何人進入該區域。)

分段崩落基於包含礦石和岩石的破碎岩體內部的重力流。 岩體首先通過鑽孔和爆破破碎,然後通過岩體洞穴下方的巷道掘出。 它是一種安全的採礦方法,因為礦工總是在漂移大小的開口內工作。

分段崩落取決於在礦體內部以相當近的垂直間距(從 10.0 米到 20 0 米)準備的具有規則的巷道模式的分段。 每個小平面上的巷道佈置相同(即,從下盤運輸驅動到上盤平行穿過礦體)但每個小平面上的樣式略有偏移,因此較低平面上的巷道位於漂移在它上面的子層上。 橫截面將顯示菱形圖案,其中漂移具有規則的垂直和水平間距。 因此,分段崩落的開發是廣泛的。 然而,巷道挖掘是一項簡單的任務,很容易實現機械化。 在多個子層上處理多個漂移航向有利於設備的高利用率。

分段開發完成後,深孔鑽機進入,在上方的岩石中以扇形展開的方式鑽出爆破孔。 當所有爆破孔準備就緒後,深孔鑽機將移至下面的地層。

深孔爆破使分段漂移上方的岩體破裂,形成一個洞穴,該洞穴從上盤接觸處開始,沿著穿過分段上礦體的直線前緣向下盤退縮。 垂直部分將顯示一個樓梯,其中每個上層都比下面的層提前一步。

爆炸用礦石和廢物的混合物填充了地下前沿。 當 LHD 車輛到達時,洞穴中含有 100% 的礦石。 隨著裝載的繼續,廢石的比例將逐漸增加,直到操作員認為廢物稀釋度過高而停止裝載。 當裝載機移動到下一個巷道繼續出土時,爆破機進入準備下一圈孔進行爆破。

LHD 車輛的理想應用是在分段上進行清理。 它提供不同尺寸以滿足特定情況,它裝滿鏟斗,行進約 200 米,將鏟斗清空到礦道中,然後返回進行另一次裝載。

分段放頂法佈局示意圖,重複作業程序(開發通孔、深孔鑽孔、裝藥爆破、裝車運輸)獨立進行。 這允許程序從一個子級別連續移動到另一個子級別,從而允許最有效地使用工作人員和設備。 實際上,礦山類似於部門化的工廠。 然而,分段採礦的選擇性不如其他方法,因此不會產生特別有效的提取率。 該洞穴包含約 20% 至 40% 的廢物,礦石損失範圍為 15% 至 25%。

塊狀崩落

塊體崩落法是一種大規模礦化方法,適用於在易於崩落的岩體(即具有內應力,去除岩體中的支撐元素後,有助於開採塊的壓裂)。 預計年產100-10萬噸。 這些要求將塊體崩落限制在幾個特定的礦床。 在世界範圍內,有開採含銅、鐵、鉬和鑽石礦床的塊狀崩落礦。

阻止 指採礦佈局。 礦體分為大塊、塊,每個塊的噸位足以進行多年生產。 塌方是通過底切去除塊體正下方岩體的支撐強度而誘發的,底切是通過深孔鑽孔和爆破破碎的 15 米高的岩石部分。 由相當大的自然構造力產生的應力,類似於引起大陸運動的應力,會在岩體中產生裂縫,破壞塊體,有望通過礦井中的抽取點開口。 然而,大自然經常需要礦工的幫助來處理超大的巨石。

塊體崩落的準備工作需要長期規劃和廣泛的初步開發,涉及塊體下方復雜的挖掘系統。 這些因站點而異; 它們通常包括底切、拉鈴、用於控制超大岩石和礦石通道的格柵,這些通道將礦石漏斗到火車裝載中。

Drawbells 是在底切下方開挖的圓錐形開口,從大面積區域收集礦石並將其匯入下方生產層的抽取點。 在這裡,礦石被 LHD 車輛回收並轉移到礦石通道。 對於鏟斗來說太大的巨石會在抽取點爆破,而較小的巨石則在灰熊上處理。 格柵是用於篩分粗料的成套平行桿,通常用於塊狀崩落礦,儘管越來越多地首選液壓破碎錘。

塊狀崩落礦中的開口會承受高岩石壓力。 因此,以盡可能小的截面挖掘漂移和其他開口。 然而,需要大量的岩石錨桿和混凝土襯砌來保持開口完好無損。

如果應用得當,塊狀崩落法是一種低成本、高產的大規模採礦方法。 然而,岩體的崩塌適應性並不總是可以預測的。 此外,所需的全面開發導致礦山開始生產之前的準備時間很長:收益的延遲會對用於證明投資合理性的財務預測產生負面影響。

長壁採礦

長壁開採適用於形狀均勻、厚度有限、水平延伸較大的層狀礦床(如煤層、鉀鹽層或南非金礦開采的礁石、石英卵石床)。 是採煤的主要方法之一。 它沿著一條直線以切片的形式回收礦物,重複這些直線以回收更大面積的材料。 離工作面最近的空間保持開放,而允許上牆在礦工及其設備後面的安全距離處倒塌。

長壁採礦的準備工作涉及進入礦區所需的巷道網絡以及將開采的產品運輸到豎井。 由於礦化呈片狀分佈在廣闊的區域,因此通常可以將巷道排列成示意性網絡模式。 牽引道在接縫本身中準備好。 兩個相鄰運輸巷道之間的距離決定了長壁工作面的長度。

回填

回填礦場可防止岩石坍塌。 它保留了岩體的固有穩定性,從而提高了安全性並允許更完整地提取所需礦石。 回填傳統上與挖填法一起使用,但它也常用於分段回采和 VCR 採礦。

傳統上,礦工們將開發的廢石傾倒在空曠的採場中,而不是將其拖到地面。 例如,在挖填法中,廢石被剷運機或推土機散佈在空採場上。

液壓回填 使用礦山選礦廠的尾礦,這些尾礦通過鑽孔和塑料管分佈在地下。 尾礦首先被脫泥,只有粗粒部分用於填充。 填充物是沙子和水的混合物,其中約 65% 是固體物質。 通過將水泥混合到最後一次澆注中,填充物的表面將硬化成用於橡膠輪胎設備的光滑路基。

回填也用於分段回填和 VCR 採礦,引入碎石作為砂填的補充。 在附近的採石場生產的經過破碎和篩分的岩石通過特殊的回填井運送到地下,然後裝載到卡車上並運送到採場,然後傾倒到特殊的填料井中。 主要採場用膠結岩石回填,這是通過在岩石填充物分配到採場之前將水泥粉煤灰漿噴灑在岩石填充物上而產生的。 膠結堆石硬化成固體塊,形成用於開採次級採場的人造支柱。 回填二級採場時通常不需要水泥漿,但最後一次澆築以建立堅固的出渣層除外。

地下採礦設備

在條件允許的情況下,地下採礦正變得越來越機械化。 橡膠輪胎、柴油動力、四輪牽引、鉸接式轉向架是所有移動式地下機械所共有的(見圖 8)。

圖 8. 小尺寸面部裝備

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阿特拉斯·科普柯

用於開發鑽孔的平面鑽台車

這是礦山中不可或缺的主力,用於所有岩石開挖工作。 它帶有一個或兩個帶有液壓鑿岩機的動臂。 只需一名工人在控制面板旁,幾小時內即可完成 60 個 4.0 m 深的砲孔佈置。

深孔生產鑽機

該鑽機(見圖 7)在覆蓋大面積岩石和破碎大量礦石的巷道周圍呈放射狀鑽爆破孔。它與分段回採、分段崩落、塊崩落和 VCR 採礦一起使用。強大的液壓鑿岩機和加長桿的轉盤存儲,操作員使用遙控器從安全位置進行鑿岩。

充電車

充電車是漂移巨無霸的必要補充。 運載工具安裝了一個液壓服務平台、一個加壓 ANFO 炸藥容器和一個裝料軟管,允許操作員在很短的時間內填充整個表面的爆破孔。 同時,可以插入 Nonel 雷管,以正確安排每次爆炸的時間。

左駕車輛

多功能載運自卸車(見圖 10)用於各種服務,包括礦石生產和材料處理。 它有多種尺寸可供選擇,允許礦工選擇最適合每項任務和每種情況的型號。 與礦山中使用的其他柴油車輛不同,LHD 車輛發動機通常長時間以全功率連續運行,產生大量煙霧和廢氣。 能夠稀釋和排出這些煙霧的通風系統對於遵守裝載區可接受的呼吸標準至關重要。

地下運輸

在沿礦體分佈的採場中回收的礦石被運輸到位於提升井附近的礦石堆放場。 為更長的橫向轉移準備了特殊的運輸水平; 它們通常以鐵軌裝置為特色,配備用於礦石運輸的火車。 事實證明,鐵路是一種高效的運輸系統,可通過電力機車運載更大的貨物,運載更遠的距離,而電力機車不會像無軌礦井中使用的柴油動力卡車那樣污染地下大氣。

礦石處理

在從採場到提升井的路線上,礦石經過幾個採用各種材料處理技術的工位。

slusher 使用刮板鏟斗將礦石從採場抽到礦石通道。 它配備了旋轉鼓、鋼絲和滑輪,佈置成產生一條來回的刮板路線。 slusher 不需要準備採場地板,可以從粗糙的泥堆中提取礦石。

左駕車輛,以柴油為動力並使用橡膠輪胎行駛,將其桶中的體積(尺寸不同)從渣土堆運到礦石通道。

礦石通道 是一個垂直或陡峭傾斜的開口,岩石通過重力從上層流到下層。 礦石通道有時以垂直順序排列,以將礦石從上層收集到運輸層上的公共交付點。

斜道 是位於礦石通道底部的大門。 礦石通道通常終止於靠近運輸巷道的岩石中,因此,當溜槽打開時,礦石可以流動以填充其下方軌道上的汽車。

靠近豎井,礦石列車經過 轉儲站 負載可能掉入 儲物箱,A 灰熊 在垃圾站阻止超大的石頭落入垃圾箱。 這些巨石被爆破或液壓錘劈開; 一種 粗碎機 可以安裝在格柵下方以進一步控制尺寸。 儲物箱下面是一個 測量口袋 自動驗證負載的體積和重量不超過料斗和提昇機的能力。 當一個空 跳過,一個垂直移動的容器,到達 加油站, 一個滑槽在測量袋的底部打開,用適當的負載填充料斗。 之後 捲揚機 將裝載的料斗提升到水面的井架上,滑槽打開,將負載卸入水面儲料倉。 料車吊裝可自動運行,閉路電視全程監控。

 

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地下煤礦開採

地下煤炭生產首先從通道隧道或平坑開始,從地表露頭開採到煤層中。 然而,將煤炭運到地表的運輸方式不當以及蠟燭和其他明火燈點燃甲烷的風險越來越大所造成的問題限制了早期地下礦井的開採深度。

工業革命期間對煤炭需求的增加刺激了豎井掘進以獲得更深的煤炭儲量,到 1970 世紀中葉為止,世界煤炭產量的更大比例來自地下作業。 在 1980 年代和 1990 年代期間,新的露天煤礦產能得到廣泛發展,特別是在美國、南非、澳大利亞和印度等國家。 然而,在 1990 世紀 45 年代,人們對地下採礦的興趣重新燃起,導致在原地表礦山的最深處開發新礦山(例如,在澳大利亞昆士蘭州)。 在 30 世紀 95 年代中期,地下採礦約佔全球硬煤開採總量的 XNUMX%。 實際比例差異很大,從澳大利亞和印度的不到 XNUMX% 到中國的 XNUMX% 左右。 出於經濟原因,褐煤和褐煤很少在地下開採。

地下煤礦主要由三個部分組成:生產區; 煤運至豎井腳下或下降; 以及將煤提升或輸送到地面。 生產還包括允許進入礦山未來生產區域所需的準備工作,因此代表最高級別的個人風險。

礦山開發

進入煤層的最簡單方法是從地表露頭進入煤層,在上覆地形陡峭且煤層相對平坦的地區,這種技術仍在廣泛使用。 一個例子是美國西弗吉尼亞州南部的阿巴拉契亞煤田。 在這一點上,煤層中使用的實際採礦方法並不重要; 重要的因素是可以以低廉的成本和最少的施工工作獲得通道。 平坑也常用於技術含量低的採煤區,平坑開採過程中產生的煤炭可用於抵消其開發成本。

其他通道包括斜坡(或坡道)和豎井。 選擇通常取決於正在開采的煤層的深度:煤層越深,開發車輛或帶式輸送機可以運行的分級斜坡的成本就越高。

豎井開鑿,其中豎井從地表垂直向下開採,既昂貴又耗時,並且從施工開始到開採第一塊煤之間需要更長的準備時間。 在煤層很深的情況下,如在大多數歐洲國家和中國,豎井通常必須穿過覆蓋在煤層上的含水岩石。 在這種情況下,必須使用地面凍結或灌漿等專業技術來防止水流入豎井,然後用鋼圈或澆注混凝土襯砌以提供長期密封。

斜坡通常用於進入對於露天採礦而言太深但仍相對接近地表的煤層。 例如,在南非的 Mpumalanga(德蘭士瓦東部)煤田,可開採煤層的深度不超過 150 米; 在某些地區,它們是從露天開采的,而在另一些地區,則必須進行地下開採,在這種情況下,通常使用斜坡為採礦設備提供通道,並安裝用於將切割的煤運出礦井的皮帶輸送機。

斜坡與平坑的不同之處在於它們通常是在岩石中開挖,而不是煤炭(除非煤層以恆定速率傾斜),並且以恆定的坡度開採以優化車輛和輸送機的通道。 自 1970 年代以來的一項創新是使用在斜坡上運行的帶式輸送機來進行深礦生產,該系統在容量和可靠性方面優於傳統的豎井提升。

採礦方法

地下採煤包括兩種主要方法,其中的許多變化已經發展到解決個別作業中的採礦條件。 房柱法開採涉及在規則網格上開採隧道(或道路),通常會留下大量柱子以長期支撐屋頂。 長壁開採實現了對大部分煤層的完全開採,導致頂板岩石坍塌到採空區。

房柱式採礦

房柱式採煤是最古老的地下採煤系統,也是第一個使用常規頂板支撐概念來保護礦工的系統。 房柱式採礦這個名字來源於留在規則網格上的煤柱,以提供 現場 對屋頂的支持。 它已經發展成為一種高產、機械化的方法,在一些國家,它佔地下總產量的很大一部分。 例如,美國 60% 的地下煤炭產量來自房柱式煤礦。 就規模而言,南非一些礦山的年裝機容量超過 10 萬噸,來自 6 m 厚煤層的多生產段作業。 相比之下,美國的許多房柱式煤礦規模較小,煤層厚度低至 1 米,能夠根據市場情況迅速停止和重啟生產。

房柱式採礦通常用於較淺的煤層,在這種情況下,上覆岩石對支撐柱施加的壓力不會過大。 與長壁開採相比,該系統有兩個主要優勢:靈活性和固有安全性。 它的主要缺點是煤炭資源的回收只是部分的,精確的量取決於地表以下煤層的深度和厚度等因素。 高達 60% 的回收率是可能的。 如果在提取過程的第二階段將柱子開采出來,那麼 XNUMX% 的回收率是可能的。

該系統還能夠實現各種複雜程度的技術,從勞動密集型技術(如“籃式採礦”,其中包括煤炭運輸在內的大部分採礦階段都是人工進行的)到高度機械化的技術。 可以使用炸藥或連續採煤機從隧道掌子麵挖掘煤炭。 車輛或移動帶式輸送機提供機械化煤炭運輸。 屋頂螺栓和金屬或木材捆紮帶用於支撐車行道屋頂和開闊跨度較大的車行道之間的交叉點。

一台連採機包含一個切割頭和安裝在履帶上的煤炭裝載系統,重量通常為 50 至 100 噸,具體重量取決於其設計的工作高度、裝機功率和所需的切割寬度。 有些配備了車載錨桿安裝機,在採煤的同時提供頂板支撐; 在其他情況下,順序使用單獨的連採機和錨桿機。

運煤船可以通過臍帶電纜供電,也可以由電池或柴油發動機供電。 後者提供了更大的靈活性。 煤從連續採煤機的後部裝入車輛,然後車輛將有效載荷(通常為 5 至 20 噸)運送到主皮帶輸送機系統的進料斗很短的距離。 破碎機可以包含在料斗進料器中,以破碎可能阻塞滑槽或進一步損壞輸送系統沿線的傳送帶的超大煤或岩石。

車輛運輸的替代方案是連續運輸系統,這是一種安裝在履帶上的柔性分段輸送機,可將切煤直接從連續採煤機運輸到料斗。 這些在人員安全和生產能力方面具有優勢,出於同樣的原因,它們的使用正在擴展到長壁通道開發系統。

巷道被開採到 6.0 m 的寬度,通常是煤層的全高。 支柱尺寸取決於表面以下的深度; 在 15.0 m 中心上的 21.0 m 方形支柱將代表淺層低煤層礦井的支柱設計。

長壁採礦

長壁採礦被廣泛認為是二十世紀的發展; 然而,這個概念實際上被認為是在 200 多年前就已經開發出來的。 主要進步是早期的作業主要是人工操作,而自 1950 年代以來,機械化水平已提高到現在長壁工作面已成為一種高生產率裝置的階段,只需極少數工人即可操作。

與房柱式開採相比,長壁開採有一個壓倒一切的優勢:它可以一次實現面板的完全提取,並在總煤炭資源中回收更高的比例。 然而,由於開發和裝備現代長壁工作面涉及的資本成本很高(在某些情況下超過 20 萬美元),該方法相對不靈活,需要大量可開採資源和有保證的銷售才能實現。

雖然過去單個礦山經常同時經營多個長壁工作面(在波蘭等國家/地區,在許多情況下每個礦山超過 XNUMX 個),但目前的趨勢是將採礦能力整合到更少的重型設備中。 這樣做的好處是減少了勞動力需求以及對地下基礎設施開發和維護的需求減少。

在長壁開採中,隨著煤層被采出,頂板被故意塌陷; 只有主要的地下通道受到支撐柱的保護。 通過雙腿或四腿液壓支架在長壁工作面上提供​​頂板控制,這些液壓支架承受上覆頂板的直接載荷,允許其部分分佈到未開採工作面和麵板兩側的支柱,並保護工作面設備和人員從支持線後面倒塌的屋頂。 採煤機由電動採煤機切割,通常配備兩個採煤滾筒,每次通過工作面可采出厚度達 1.1 米的煤條。 採煤機運行並將切割的煤裝載到裝甲輸送機上,該輸送機在每次切割後通過工作面支撐的順序移動向前蛇行。

在工作面端,切下的煤被轉移到皮帶輸送機上,以便運輸到地面。 在前進工作面中,隨著距工作面起點距離的增加,傳送帶必須有規律地延伸,而在後退-長壁開採中則相反。

在過去的 40 年裡,開采的長壁工作面的長度和單個長壁面板(工作面通過的煤塊)的長度都有顯著增加。 例如,在美國,平均長壁工作面長度從 150 年的 1980 m 增加到 227 年的 1993 m。在德國,1990 年代中期的平均工作面長度為 270 m,並且正在計劃工作面長度超過 300 m。 在英國和波蘭,採掘面長達 300 m。 面板長度在很大程度上取決於地質條件,例如斷層或礦山邊界,但現在在良好條件下始終超過 2.5 公里。 美國正在討論長達 6.7 公里的面板的可能性。

後退採礦正在成為行業標準,儘管在長壁開採開始之前,它涉及到巷道開發中更高的初始資本支出,以達到每個面板的最大範圍。 在可能的情況下,現在使用連續採礦機在煤層內開採巷道,用錨桿支撐代替以前使用的鋼拱和桁架,以便為上覆的岩石提供積極的支撐,而不是對岩石運動的被動反應。 然而,它的適用性僅限於合格的屋頂岩石。

安全注意事項

國際勞工組織 (ILO) 的統計數據 (1994) 表明,採煤業的死亡率存在很大的地域差異,儘管這些數據必須考慮到採礦的複雜程度和各國就業工人的數量。 許多工業化國家的情況有所改善。

隨著工程標準的提高,以及地下使用的傳送帶和液壓油等材料中加入了耐火性,重大採礦事故現在相對較少發生。 儘管如此,發生能夠造成人身或結構損壞的事件的可能性仍然存在。 儘管大大改善了通風措施,但甲烷氣體和煤塵爆炸仍然時有發生,而屋頂墜落是世界範圍內嚴重事故的主要原因。 火災,無論是在設備上還是由於自燃而發生,都代表著一種特殊的危險。

考慮到勞動密集型和高度機械化採礦這兩個極端,事故發生率和事故類型也存在很大差異。 在小型手工礦山工作的工人更有可能因從巷道頂板或側壁掉落的岩石或煤炭而受傷。 如果通風系統不足,他們還會面臨更多暴露於灰塵和易燃氣體的風險。

房柱式採礦和提供長壁板通道的道路開發都需要對頂板和側壁岩石進行支撐。 支撐的類型和密度根據煤層厚度、上覆岩石的能力和煤層深度等因素而變化。 任何礦山中最危險的地方是在沒有支撐的屋頂下,大多數國家/地區對安裝支撐之前可能開發的巷道長度施加了嚴格的立法限制。 房柱式操作中的柱子恢復會因屋頂突然倒塌的可能性而帶來特定的危險,必須仔細安排以防止增加工人的風險。

現代高生產率長壁工作面需要一個由 XNUMX 到 XNUMX 名操作員組成的團隊,因此暴露在潛在危險中的人數顯著減少。 長壁採煤機產生的粉塵是一個主要問題。 因此,採煤有時僅限於沿工作面的一個方向,以利用通風氣流將灰塵帶離採煤機操作員。 工作面範圍內越來越強大的電機產生的熱量也對工作面工人產生潛在的有害影響,尤其是在地雷越來越深的情況下。

採煤機沿工作面的工作速度也在增加。 在 45 年代後期,人們積極考慮高達 1990 m/min 的切削速度。 工人是否有能力跟上採煤機在 300 米長的工作面重複移動以進行整個工作班次的能力值得懷疑,因此提高采煤機速度是更廣泛引入自動化系統的主要動機,礦工們將採取行動作為監視器而不是實際操作員。

面部設備的回收及其轉移到新工地會給工人帶來獨特的危害。 已開發出用於固定長壁頂板和工作面煤的創新方法,以最大限度地降低轉運過程中落石的風險。 然而,單個機械項目非常重(大工作面支撐超過 20 噸,採煤機重得多),儘管使用了定制設計的運輸車,但在長壁打撈過程中仍然存在人身擠壓或提升受傷的風險.

 

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露天採礦方法

礦山開發

地坑規劃佈局

露天採礦的總體經濟目標是去除最少量的材料,同時通過加工最適銷對路的礦物產品獲得最大的投資回報。 礦藏品位越高,價值越大。 為了在獲取礦藏中價值最高的材料的同時最大限度地減少資本投資,制定了一個礦山計劃,其中精確詳細說明了礦體的提取和加工方式。 由於許多礦床的形狀不盡相同,因此在製定礦山計劃之前會進行廣泛的勘探鑽探,以描繪出礦體的地質情況和位置。 礦床的大小決定了礦山的規模和佈局。 露天礦的佈局取決於該地區的礦物學和地質學。 大多數露天礦的形狀近似於圓錐形,但始終反映正在開發的礦藏的形狀。 露天礦山由一系列同心壁架或台階構成,這些壁架或台階被礦井通道和運輸道路一分為二,從礦坑邊緣以螺旋或之字形方向向下傾斜到底部。 無論規模如何,礦山計劃都包括礦坑開發、基礎設施(例如,存儲、辦公室和維護)運輸、設備、採礦比率和費率的規定。 採礦率和比率會影響礦山的壽命,該壽命由礦體的枯竭或經濟極限的實現來定義。

當代露天礦的規模各不相同,從每天加工數百噸礦石的小型私營企業到每天開採超過 XNUMX 萬噸材料的政府和跨國公司運營的擴大工業綜合體。 最大的作業可能涉及許多平方公里的區域。

剝離覆蓋層

覆蓋層是由固結和鬆散材料組成的廢石,必須將其去除以露出下面的礦體。 人們希望盡可能少地去除覆蓋層以獲取感興趣的礦石,但當礦藏較深時,需要挖掘大量的廢石。 大多數清除技術是周期性的,在提取(鑽孔、爆破和裝載)和清除(運輸)階段會中斷。 對於必須首先鑽孔和爆破的硬岩覆蓋層尤其如此。 這種週期性影響的一個例外是用於水力露天採礦的挖泥機和使用鬥輪挖掘機進行的某些類型的鬆散材料採礦。 開采出的廢石與礦石的比例定義為剝採比。 2:1 到 4:1 的剝採比在大型採礦作業中並不少見。 高於 6:1 的比率在經濟上往往不太可行,具體取決於商品。 去除後,覆蓋層可用於道路和尾礦建設,或作為填土可能具有非採礦商業價值。

挖礦設備選型

採礦設備的選擇是採礦計劃的一個功能。 選擇礦山設備時考慮的一些因素包括礦坑和周邊地區的地形、要開采的礦石量、礦石必須運輸以進行加工的速度和距離以及估計的礦山壽命等。 一般來說,大多數現代露天採礦作業都依賴移動鑽機、液壓挖掘機、前端裝載機、鏟運機和運輸卡車來提取礦石和開始礦石加工。 礦山運營規模越大,維護礦山計劃所需的設備容量就越大。

考慮到匹配設備容量,設備通常是最大的可用以匹配露天礦的規模經濟。 例如,小型前端裝載機可以裝滿大型運輸卡車,但匹配效率不高。 類似地,一把大鏟子可以裝載較小的卡車,但需要卡車減少它們的循環時間,並且不能優化鏟子的利用率,因為一個鏟斗可能包含足夠多輛卡車的礦石。 嘗試僅裝載半桶或卡車超載可能會危及安全。 此外,所選設備的規模必須與可用的維護設施相匹配。 由於將大型設備運輸到已建立的維護設施存在後勤困難,因此通常會在出現故障的地方對其進行維護。 在可能的情況下,礦山的維護設施的設計要適應礦山設備的規模和數量。 因此,隨著新的大型設備被引入礦山計劃,配套基礎設施,包括運輸道路、工具和維護設施的規模和質量,也必須得到解決。

露天採礦的常規方法

露天開采和露天開採是露天開采的兩大類,佔全球露天開採產量的90%以上。 這些採礦方法之間的主要區別在於礦體的位置和機械提取的方式。 對於鬆散的岩石開採,該過程基本上是連續的,提取和運輸步驟串聯運行。 固體岩石開採需要在裝載和運輸階段之前進行不連續的鑽孔和爆破過程。 條帶開採 (或露天採礦)技術涉及開採接近地表且本質上相對平坦或板狀的礦體和礦層。 它使用各種不同類型的設備,包括電鏟、卡車、拉繩、鬥輪挖掘機和鏟運機。 大多數露天礦開採非硬岩礦床。 煤炭是從地表煤層開采的最常見商品。 相比之下, 露天採礦 用於去除散佈和/或位於深煤層中的硬岩礦石,通常僅限於通過鏟車和卡車設備進行開採。 許多金屬都是通過露天技術開采的:金、銀和銅,僅舉幾例。

採石場 是一個術語,用於描述一種專門的露天採礦技術,其中從局部礦床中提取具有高度固結和密度的固體岩石。 開采的材料要么被壓碎和破碎以生產骨料或建築石料,例如白雲石和石灰石,要么與其他化學品結合生產水泥和石灰。 建築材料產自靠近材料使用地點的採石場,以降低運輸成本。 石板、花崗岩、石灰石、大理石、砂岩和板岩等規格石代表第二類採石材料。 規格石材採石場位於具有所需礦物特性的地區,這些地區可能在地理上偏遠也可能不偏遠,並且需要運輸到用戶市場。

許多礦體過於分散和不規則,或者太小或太深而無法通過帶狀或露天開採方法開採,必須通過地下開采的手術方法進行提取。 要確定何時適用露天採礦,必須考慮許多因素,包括地點和地區的地形和海拔、偏遠、氣候、道路、電力和供水等基礎設施、監管和環境要求、坡度穩定性、覆蓋層處理和產品運輸等。

地形和海拔: 地形和海拔在確定採礦項目的可行性和範圍方面也起著重要作用。 一般來說,海拔越高,地勢越崎嶇,礦山開發和生產的難度就越大。 在人跡罕至的山區開採高品位礦物的效率可能低於在平坦地區開採低品位礦石的效率。 位於較低海拔的礦山在勘探、開發和生產礦山時一般不會遇到與惡劣天氣相關的問題。 因此,地形和位置會影響採礦方法和經濟可行性。

開發礦山的決定是在勘探確定了礦床特徵並且可行性研究確定了礦物提取和加工的選項之後做出的。 制定開發計劃所需的信息可能包括礦體中礦物的形狀、大小和品位、材料的總體積或噸位(包括覆蓋層)和其他因素,例如水文和工藝水源的獲取、可用性和動力來源、廢石儲存地點、運輸要求和基礎設施特徵,包括支持勞動力的人口中心的位置或開發城鎮的需要。

運輸要求可能包括公路、高速公路、管道、機場、鐵路、水路和港口。 對於露天礦,通常需要可能沒有現有基礎設施的大面積土地。 在這種情況下,必須首先建立道路、公用事業和生活安排。 根據所需的整合程度,該礦坑將與其他加工要素一起開發,例如廢石儲存區、破碎機、選礦廠、冶煉廠和精煉廠。 由於為這些運營提供資金所需的大量資金,開發可能會分階段進行,以利用盡可能早的可銷售或可租賃礦產來幫助為剩餘的開發提供資金。

生產設備

鑽爆

機械鑽孔和爆破是從大多數已開發的露天礦中提取礦石的第一步,也是用於去除硬岩覆蓋層的最常用方法。 雖然有許多機械裝置能夠鬆動堅硬的岩石,但炸藥是首選方法,因為目前沒有任何機械裝置能夠與炸藥所含能量的壓裂能力相媲美。 常用的硬岩炸藥是硝酸銨。 鑽井設備的選擇取決於礦石的性質以及每天破碎指定噸位礦石所需的鑽孔速度和深度。 例如,在開採 15 米長的礦石階梯時,通常會在當前礦渣工作面向後 60 米處鑽 15 個或更多孔,具體取決於待開採階梯的長度。 這必須有足夠的提前期,以便為隨後的裝載和運輸活動準備場地。

載入中

露天採礦現在通常使用工作台鏟、前端裝載機或液壓挖掘機進行。 露天礦裝載設備與運輸卡車配套,可在三到五次循環或鏟斗中裝載; 然而,各種因素決定了裝載設備的偏好。 對於鋒利的岩石和/或堅硬的挖掘和/或潮濕的氣候,最好使用履帶式鏟。 相反,橡膠輪胎式裝載機的資本成本要低得多,並且是裝載體積小且易於挖掘的物料的首選。 此外,裝載機非常靈活,非常適合需要從一個區域快速移動到另一個區域的採礦場景或滿足礦石混合要求。 裝載機還經常用於將材料從放置在破碎機附近的混合原料堆裝載、運輸和傾倒到破碎機中。

液壓鏟和電纜鏟具有相似的優點和局限性。 液壓鏟不是挖掘硬岩的首選,電纜鏟通常尺寸較大。 因此,在日產量超過50萬噸的礦山,有效載荷約200,000立方米及以上的大型電纜鏟是首選設備。 液壓鏟在工作面的用途更廣泛,允許操作員更好地控制從工作面的底部或上半部分選擇性地裝載。 如果可以在裝載區實現廢物與礦石的分離,從而最大限度地提高運輸和加工的礦石品位,則該優勢很有幫助。

拖拉

露天礦和露天礦的運輸通常由運輸卡車完成。 在許多露天礦山中,運輸卡車的作用僅限於在裝載區和轉運點(如坑內破碎站或運輸系統)之間循環。 運輸卡車因其相對於鐵路的操作靈活性而受到青睞,鐵路是 1960 年代之前首選的運輸方法。 然而,地表金屬和非金屬礦坑的物料運輸成本一般大於礦山總運營成本的50%。 通過帶式輸送機系統進行坑內破碎和輸送一直是降低運輸成本的主要因素。 柴油發動機和電力驅動等拖運卡車的技術發展導致了容量更大的車輛。 幾家製造商目前生產容量為 240 噸的卡車,預計在不久的將來會生產容量超過 310 噸的卡車。 此外,計算機化調度系統和全球衛星定位技術的使用可以提高車輛的跟踪和調度效率和生產力。

運輸道路系統可以使用單向或雙向交通。 交通可以是左車道或右車道配置。 左車道交通通常是首選,以提高操作員對超大型卡車輪胎位置的可見性。 通過減少在道路中央發生駕駛員側面碰撞的可能性,左手交通也提高了安全性。 對於持續運輸,運輸道路坡度通常限制在 8% 到 15% 之間,最佳約為 7% 到 8%。 安全和排水需要長坡度,以包括至少 45 米的部分,每 2 米的嚴重坡度的最大坡度為 460%。 位於道路和相鄰挖掘點之間的路堤(升高的泥土邊界)是露天礦的標準安全設施。 它們也可以放置在道路中間以分隔對向車輛。 在存在折返運輸道路的地方,可以在長陡坡的盡頭安裝海拔升高的逃生車道。 路邊障礙物(例如護堤)是標准設置,應位於所有道路和相鄰挖掘點之間。 高質量的道路通過最大限度地提高安全卡車速度、減少維修停機時間和減輕駕駛員疲勞來提高最大生產率。 運輸卡車道路維護有助於通過降低油耗、延長輪胎壽命和降低維修成本來降低運營成本。

在最好的條件下,鐵路運輸優於其他運輸方式,可以在礦山外長距離運輸礦石。 然而,實際上,自電動和柴油動力卡車出現以來,鐵路運輸已不再廣泛用於露天採礦。 鐵路運輸被取代,以利用運輸卡車和坑內輸送系統的更大的多功能性和靈活性。 對於上坡運輸,鐵路需要 0.5 到最大 3% 的非常緩和的坡度。 鐵路發動機和軌道要求的資本投資非常高,需要較長的礦山壽命和較大的產量才能獲得投資回報。

礦石處理(運輸)

坑內破碎和輸送是一種自 1950 世紀 XNUMX 年代中期首次實施以來越來越受歡迎的方法。 將半移動式破碎機放置在礦坑中,隨後通過輸送機系統將其運出礦坑,與傳統的車輛運輸相比,具有顯著的生產優勢和成本節約。 減少了高成本的運輸道路建設和維護,並最大限度地減少了與運輸卡車操作和卡車維護以及燃料相關的勞動力成本。

坑內破碎機系統的目的主要是允許通過傳送帶運輸礦石。 坑內破碎機系統的範圍從永久設施到完全移動的裝置。 然而,更常見的是,破碎機以模塊化形式構造,以允許在礦井內具有一定的便攜性。 破碎機可能每隔一到十年就搬遷一次; 根據單位的規模和復雜程度以及搬遷距離,完成搬遷可能需要數小時、數天或數月。

與運輸卡車相比,輸送機的優勢包括瞬時啟動、自動和連續運行,以及可用性高達 90% 至 95% 的高度可靠性。 它們通常不會受到惡劣天氣的影響。 與運輸卡車相比,輸送機的勞動力需求也低得多; 運營和維護卡車車隊可能需要十倍於同等容量輸送機系統的船員。 此外,輸送機可以在高達 30% 的坡度下運行,而卡車的最大坡度通常為 10%。 使用更陡的坡度可以減少去除低等級覆蓋層材料的需要,並可以減少建立高成本運輸道路的需要。 在許多露天煤炭作業中,輸送機系統也集成到鬥輪鏟中,從而消除了對運輸卡車的需求。

溶液開採方法

溶液採礦是兩種水相採礦中最常見的一種,用於在傳統採礦方法效率較低和/或經濟性較低的情況下提取可溶性礦石。 也稱為浸出或表面浸出,這種技術可以是主要的採礦方法,如金銀浸出開採,或者它可以補充傳統的冶煉和精煉的火法冶金步驟,如浸出低品位氧化銅礦石的情況.


露天採礦的環境問題

無論地雷位於何處,露天礦對環境的重大影響都會引起人們的關注。 地形的改變、植物生命的破壞以及對本地動物的不利影響是露天採礦不可避免的後果。 地表水和地下水的污染經常會帶來問題,特別是在溶液採礦中使用浸濾劑和水力採礦的徑流。

由於世界各地環保人士的日益關注以及飛機和航拍的使用,礦業企業不再可以在所需礦石開採完成後隨意“挖掘並運行”。 大多數發達國家已經頒布了法律法規,並且通過國際組織的活動,正在推動那些還沒有法律法規的國家。 他們將環境管理計劃作為每個採礦項目的組成部分,並規定了初步環境影響評估等要求; 漸進式恢復計劃,包括恢復土地輪廓、重新造林、重新種植本地動物群、重新放養本地野生動物等; 以及同步和長期合規審計(UNEP 1991,UN 1992,環境保護署(澳大利亞)1996,ICME 1996)。 重要的是,這些不僅僅是必要的政府許可所需的文件中的聲明。 基本原則必須被現場管理人員接受和實踐,並傳達給各級工人。


 

無論必要性或經濟優勢如何,所有地表溶解方法都有兩個共同的特點:(1)礦石以通常的方式開採,然後儲存; (2) 將水溶液施加到礦石原料的頂部,該溶液與感興趣的金屬發生化學反應,由此產生的金屬鹽溶液通過原料堆輸送以進行收集和處理。 地表溶解採礦的應用取決於體積、相關礦物和相關圍岩的冶金學,以及可用面積和排水系統,以開發足夠大的浸出場,使運營在經濟上可行。

在以溶液開採為主要生產方法的露天礦中,瀝濾場的開發與所有露天礦作業相同,但礦石僅用於傾倒場而不是磨機。 在採用研磨和溶解方法的礦山中,礦石被分離成研磨部分和浸出部分。 例如,大多數硫化銅礦石通過熔煉和精煉被研磨和提純成市場級別的銅。 通常不適用於火法冶金加工的氧化銅礦石被送往浸出作業。 一旦垃圾場被開發出來,溶液就會以可預測的速度從周圍的岩石中浸出可溶性金屬,該速度由垃圾場的設計參數、所用溶液的性質和體積以及金屬在岩石中的濃度和礦物學來控制。礦石。 用於提取可溶性金屬的溶液稱為 浸染的. 該採礦部門最常用的浸濾劑是用於金的鹼性氰化鈉稀釋溶液、用於銅的酸性硫酸、用於錳礦石的二氧化硫水溶液和用於鈾礦石的硫酸-硫酸鐵; 然而,大多數浸出鈾和可溶性鹽是通過 原位 將浸出劑直接注入礦體而無需事先進行機械提取的採礦。 後一種技術能夠在不從礦藏中提取礦石的情況下加工低品位礦石。

健康和安全方面

與溶液採礦中礦石的機械提取相關的職業健康和安全危害與傳統露天採礦作業的危害基本相似。 這種概括的一個例外是,非浸出礦石需要在地表礦坑中進行初步破碎,然後再運送到磨坊進行常規加工,而礦石通常由運輸卡車直接從開採地點運輸到溶液開採。 因此,溶液採礦工人將更少地接觸主要的破碎危險,例如灰塵、噪音和物理危險。

露天礦環境中受傷的主要原因包括物料搬運、滑倒和跌倒、機械、手動工具的使用、電力運輸和電源接觸。 然而,溶液採礦的獨特之處在於在運輸、浸出現場活動以及化學和電解加工過程中可能會接觸到化學浸出劑。 酸霧暴露可能發生在金屬電解沉積罐室中。 在鈾礦開採中必須解決從提取到濃縮成比例增加的電離輻射危害。

水力採礦方法

在水力採礦或“液壓開採”中,高壓噴水用於將鬆散固結或未固結的材料挖掘成泥漿以進行加工。 水力方法主要應用於金屬和骨料礦床,儘管煤、砂岩和金屬廠尾礦也適用於這種方法。 最常見和最著名的應用是 砂礦開採 其中金、鈦、銀、錫和鎢等金屬的濃度從沖積礦床(砂礦)中洗出。 供水和壓力、徑流的地面坡度、從礦面到加工設施的距離、可開採材料的固結程度以及廢物處理區的可用性都是水力採礦作業發展的主要考慮因素。 與其他露天採礦一樣,適用性因地點而異。 這種方法採礦的固有優勢包括相對較低的運營成本和使用簡單、堅固和移動設備帶來的靈活性。 因此,許多水力作業都在基礎設施要求不受限制的偏遠採礦區開展。

與其他類型的露天採礦不同,水力技術依靠水作為採礦和開採材料運輸(“洩水”)的介質。 高壓噴水器由監視器或水砲輸送到砂礦庫或礦床。 它們分解礫石和鬆散的材料,這些材料被沖入收集和處理設施。 水壓可能從非常鬆散的精細材料的正常重力流到鬆散沉積物的每平方厘米數千公斤不等。 有時會使用推土機和平地機或其他移動式挖掘設備來促進更壓實材料的開採。 從歷史上看,在現代小規模操作中,泥漿或徑流的收集是通過小容量的閘箱和收集器進行管理的。 商業規模的運營依賴於泵、安全殼和沈淀池以及每小時可以處理大量泥漿的分離設備。 根據要開采的礦床的大小,水監測器的操作可以是手動、遠程控製或計算機控制的。

當水力採礦發生在水下時,它被稱為疏浚。 在這種方法中,浮動處理站使用鬥線、拉線和/或浸沒式水射流提取鬆散沉積物,例如粘土、淤泥、沙子、礫石和任何相關礦物。 開采的材料通過液壓或機械方式運輸到清洗站,該清洗站可能是疏浚設備的一部分,或者與後續處理步驟物理分離以分離和完成處理。 雖然疏浚用於提取商業礦物和集料石,但它最為人所知的是一種用於清理和加深水道和洪氾區的技術。

健康和安全

水力採礦中的物理危害不同於露天採礦方法中的物理危害。 由於鑽井、炸藥、運輸和減少活動的應用最少,安全隱患往往與高壓水系統、移動設備的手動移動、涉及電源和水的鄰近問題、與坍塌相關的鄰近問題有關工作面和維護活動。 健康危害主要涉及接觸噪音和灰塵以及與設備處理相關的人體工程學危害。 由於使用水作為採礦介質,與傳統的露天採礦相比,粉塵暴露通常不是一個問題。 不受控制的焊接等維護活動也可能導致工人接觸。

 

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星期日,三月13 2011:16 05

露天煤礦開採管理

露天煤礦開採區別於其他露天開采的地質特徵是地層性質及其相對較低的價值,這通常需要露天煤礦在大面積上移動大量覆蓋層(即,它具有高剝離比). 因此,露天煤礦開發了專門的設備和採礦技術。 示例包括在 30 至 60 m 寬的條帶中開採、在長達 50 km 的坑中側拋材料的吊鬥鏟露天礦。 由於相關區域受到嚴重干擾,恢復是採礦週期不可或缺的一部分。

露天煤礦從小型(即年產量低於 1 萬噸)到大型(年產量超過 10 萬噸)不等。 所需的勞動力取決於礦山的規模和類型、設備的規模和數量以及煤炭和覆蓋層的數量。 有一些典型的衡量標準可以表明勞動力的生產率和規模。 這些都是:

1. 每名礦工的產量以每名礦工每年的噸數表示; 這將從每名礦工每年 5,000 噸到每年每名礦工 40,000 噸不等。

2. 移動的材料總量以每位礦工每年的噸數表示。 該生產力指標結合了煤炭和覆蓋層; 每個礦工每年 100,000 噸的生產率會很低,每個礦工每年 400,000 噸是該規模的最高生產率。

     

    由於涉及大量資本投資,許多煤礦採用連續 XNUMX 天的輪班制。 這涉及四名機組人員:三名工作人員三班倒,每班八小時,第四名機組人員負責輪值休假。

    礦山規劃

    露天煤礦的礦山規劃是一個重複的過程,可以用清單來概括。 該週期從地質學和市場營銷開始,以經濟評估結束。 隨著項目經歷不同的批准和開發階段,規劃的詳細程度(和成本)會增加。 可行性研究涵蓋開發之前的工作。 生產開始後使用相同的清單來製定年度和五年計劃以及關閉礦井和在所有煤炭被開採後恢復該地區的計劃。

    值得注意的是,規劃的需要是持續不斷的,並且計劃需要經常更新以反映市場、技術、立法和隨著採礦進展而了解的礦床知識的變化。

    地質影響

    地質特徵對特定露天煤礦所用採礦方法和設備的選擇有重大影響。

    接縫姿態俗稱 , 表示正在開采的煤層與水平面之間的角度。 傾角越陡,開採難度越大。 傾角也會影響礦山的穩定性; 吊鬥鏟作業的極限傾角約為 7°。

    實力 煤和廢石的數量決定了可以使用什麼設備以及是否必須對材料進行爆破。 東歐和德國普遍使用的鬥輪挖掘機等連續採礦設備僅限於使用不需要爆破的強度非常低的材料。 然而,通常情況下,覆蓋層太硬,如果不進行一些爆破將岩石破碎成更小的塊,然後可以用鏟子和機械設備挖掘,就無法挖掘。

    作為 深度 煤層的增加,將廢物和煤炭運輸到地表或垃圾場的成本變得更高。 在某種程度上,地下開採比露天開採更經濟。

    可以開採薄至 50 毫米的煤層,但煤炭的回收變得更加困難和昂貴,因為 接縫厚度 減少。

    水文 是指煤和覆蓋層中的水分含量。 大量的水會影響穩定性,並且泵送要求會增加成本。

    煤炭的規模 儲備 經營規模會影響可以使用的設備。 小型礦山需要更小且相對更昂貴的設備,而大型礦山享有規模經濟和較低的單位生產成本。

    環境特點 是指開採後覆蓋層的行為。 一些覆蓋層被稱為“產酸”,這意味著當它暴露在空氣和水中時會產生對環境有害的酸,需要特殊處理。

    上述因素加上其他因素的組合決定了哪種採礦方法和設備適合特定的露天煤礦。

    挖礦週期

    露天煤礦開採方法可分為一系列步驟。

    去除表土 將其存儲或替換到正在修復的區域是循環的重要組成部分,因為目標是使土地使用至少恢復到與採礦開始前一樣好的狀態。 表土是重要的組成部分,因為它含有植物養分。

    地面準備 可能涉及使用炸藥將大塊岩石打碎。 在某些情況下,這是通過帶有裂土器的推土機完成的,裂土器使用機械力將岩石破碎成更小的碎片。 一些岩石強度低的礦山不需要地面準備,因為挖掘機可以直接從岸邊挖掘。

    廢物清除 是開採覆蓋在煤層上的岩石並將其運至垃圾場的過程。 在露天礦中,垃圾場位於相鄰的地帶,這是一種側拋作業。 然而,在一些礦山中,由於煤層的結構和可用的傾倒空間,傾倒場可能在幾公里之外,因此必須通過卡車或傳送帶將其運至傾倒場。

    採煤 是將煤從礦井中的裸露工作面清除並運出坑外的過程。 接下來會發生什麼取決於煤炭市場的位置及其最終用途。 如果送到現場發電站,它會被粉碎並直接進入鍋爐。 如果煤品位低,可以通過在選礦廠“洗”煤來提質。 這將煤和覆蓋層分離以產生更高品位的產品。 在將其投放市場之前,這種煤通常需要進行一些破碎以使其大小均勻,並進行混合以控制質量差異。 它可以通過公路、傳送帶、火車、駁船或輪船運輸。

    復原 涉及塑造垃圾場以恢復地形並滿足排水標準,更換錶土和種植植被以使其恢復原狀。 其他環境管理考慮因素包括:

      • 水管理: 分流現有水道,通過沉積物壩和循環利用控制礦井水,以免污染水排放
      • 視覺規劃 : 確保視覺影響最小化
      • 植物群和動物群: 恢復樹木和植被並取代本土野生動物
      • 考古: 保護和/或恢復具有重要文化意義的遺址
      • 最終無效: 採礦停止後如何處理這個洞(例如,它可能被填滿或變成一個湖)
      • 空氣沖擊和振動,由於爆破,如果附近有建築物,則需要通過特定技術進行管理
      • 噪音和灰塵,需要對其進行管理,以避免對附近的住宅和社區造成滋擾。

                   

                  露天煤礦開採對整體環境的影響可能很大,但通過在企業的所有階段進行適當的規劃和控制,可以對其進行管理以滿足所有要求。

                  採礦方法和設備

                  露天採煤主要採用三種開採方法:卡車和鏟車; 吊索; 和基於輸送機的系統,例如斗輪挖掘機和坑內破碎機。 許多礦山使用這些技術的組合,還有一些專業技術,例如螺旋採礦和連續高壁採礦機。 這些僅佔露天煤礦開採總產量的一小部分。 吊鬥鏟和鬥輪系統專為露天採煤而開發,而卡車和電鏟採礦系統則用於整個採礦業。

                  卡車和鏟子 採礦方法涉及挖掘機,例如電繩鏟、液壓挖掘機或前端裝載機,以將覆蓋層裝載到卡車中。 卡車的大小從 35 噸到 220 噸不等。 卡車將覆蓋層從採礦工作面運送到傾倒區,在那裡推土機將推動和堆放岩石以塑造傾倒場以進行修復。 卡車和鏟子方法以其靈活性著稱; 世界上大多數國家都有這樣的例子。

                  拉鏟 是開採覆蓋層最便宜的方法之一,但其操作受到吊桿長度的限制,吊桿長度通常為 100 米。 吊鬥鏟在其中心點擺動,因此可以將材料傾倒在離它所在位置大約 100 m 的地方。 這種幾何形狀要求將地雷佈置成狹長的條帶。

                  吊鬥鏟的主要限制是它只能挖掘大約 60 m 的深度; 除此之外,還需要另一種形式的輔助覆蓋層清除,例如卡車和鏟車車隊。

                  基於輸送機的採礦系統 使用傳送帶代替卡車運輸覆蓋層。 在覆蓋層強度低的地方,可以用鬥輪挖掘機直接從工作面開採。 它通常被稱為“連續”採礦方法,因為它可以不間斷地給覆蓋層和煤炭供料。 拉鏟和鏟子是周期性的,每次鏟斗裝載需要 30 到 60 秒。 較硬的覆蓋層需要結合使用爆破或坑內破碎機和鏟裝,以將其送入輸送機。 基於輸送機的露天採煤系統最適用於必須將覆蓋層運輸很遠或很高的地方。

                  結論

                  露天煤礦開採涉及專門的設備和採礦技術,可以從大面積地區清除大量廢物和煤炭。 康復是該過程中不可或缺的重要部分。

                   

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                  星期日,三月13 2011:16 11

                  加工礦石

                  幾乎所有已被開采的金屬和其他無機材料都以構成構成地殼的礦物的化合物的形式存在。 塑造地球表面的力量和過程使這些礦物質的濃度大相徑庭。 當該濃度大到可以經濟地開采和回收礦物時,礦床稱為礦石或礦體。 然而,即便如此,礦物通常也無法以具有立即加工成所需最終產品所需純度的形式獲得。 在他 1950 世紀關於礦物加工的著作 Agricola (XNUMX) 中寫道:“自然界通常會以不純的狀態製造金屬,與泥土、石頭和凝固的汁液混合,有必要盡可能地將這些雜質中的大部分從礦石中分離出來是,在它們被熔煉之前。”

                  有價值的礦物必須首先從沒有商業價值的礦物中分離出來,這些礦物被稱為 煤矸石. 礦石加工是指對開採材料進行的初步處理,以生產足夠高品位的精礦,以令人滿意地進一步加工成純金屬或其他最終產品。 利用構成礦石的礦物的不同特性,通過各種物理方法將它們彼此分離,通常使礦物的化學成分保持不變。 (煤炭的加工在“選煤”一文中有具體論述)

                  粉碎和研磨

                  到達加工廠的材料的粒度將取決於所採用的採礦作業和礦石類型,但會相對較大。 粉碎,逐步減小塊狀礦石的粒度,有兩個原因:將材料減小到更方便的尺寸,並從廢料中釋放有價值的成分,作為有效分離和回收的第一步。 在實踐中,粉碎通常包括破碎較大尺寸的材料,然後通過在旋轉鋼廠中翻滾將材料破碎成更細的尺寸。

                  破碎

                  不可能通過一次操作或使用一台機器從非常大的塊狀物發展成細小的材料。 因此,破碎通常是一種干式操作,通常分階段進行,這些階段被指定為初級、二級和三級。

                  初級破碎機將礦石從 1.5 m 大到 100 至 200 mm 的任何東西破碎。 顎式破碎機和旋回破碎機等機器對大顆粒施加破碎力,通過壓縮破碎礦石。

                  在顎式破碎機中,礦石落入固定破碎板和移動破碎板之間的楔形空間中。 材料被夾住和擠壓,直到它破裂和釋放,然後隨著鉗口的打開和關閉再次向下夾住,直到它最終從底部的縫隙中逸出。

                  在旋回破碎機中,一根長主軸承載著一個重型硬質鋼錐形研磨元件,該元件通過破碎腔或外殼內的下部軸承套筒進行偏心移動。 破碎面的相對運動是由偏心安裝的錐體相對於外腔的迴轉產生的。 通常,該機器用於需要高吞吐量的地方。

                  二次破碎可將顆粒尺寸降至 5 至 20 毫米。 圓錐破碎機、軋輥和錘磨機是所用設備的示例。 圓錐破碎機是一種改進型旋回破碎機,具有較短的主軸,主軸未懸掛,而是支撐在機頭下方的軸承中。 輥式破碎機由兩個相對旋轉的水平圓筒組成,輥子將礦石吸入它們之間的間隙,並在一個壓區後排出產品。 錘式粉碎機是典型的衝擊式破碎機。 粉碎是通過連接到工作空間內轉子的錘子以高速施加的猛烈打擊的影響來進行的。

                  研磨

                  研磨是粉碎的最後階段,在旋轉的圓柱形鋼容器(稱為滾磨機)中進行。 在這裡,礦物顆粒減小到 10 到 300 μm 之間。 將研磨介質,如鋼球、鋼棒或卵石(預定尺寸的礦石塊比散裝物料大得多)添加到磨機中,以便將礦石破碎至所需尺寸。 鵝卵石的使用被稱為 自磨. 在礦石類型合適的情況下,可以使用原礦 (ROM) 研磨。 在這種自磨形式中,來自礦山的整個礦石流直接送入磨機,無需預破碎,大塊礦石充當研磨介質。

                  磨機通常裝有碎礦石和研磨介質,剛滿一半。 研究表明,銑削產生的斷裂是衝擊和磨損的結合。 磨機襯板用於保護磨機外殼免受磨損,並通過其設計減少研磨介質的滑動並改善研磨的提升和衝擊部分。

                  為了有效分離和回收有價值的成分,必須將礦石研磨至最佳尺寸。 磨削導致不完全解放和恢復不良。 除了使用過量的昂貴能源外,過度研磨還會增加分離的難度。

                  上漿分離

                  破碎和研磨後,產品通常根據大小進行簡單分離。 主要目的是生產適當大小的進料以供進一步處理。 超大尺寸材料被回收以進一步減少。

                  屏幕

                  篩選通常適用於相當粗糙的材料。 它也可以用於為需要的後續操作生產合理均勻的進料尺寸。 格柵是一系列設置在框架中的粗雙槓,用於篩除非常粗糙的材料。 滾筒篩是傾斜旋轉的圓筒篩。 通過使用多段不同尺寸的篩網,可以同時生產多種尺寸的產品。 可以採用各種其他屏幕和屏幕組合。

                  分類

                  分類是根據顆粒在流體中的沉降率來分離顆粒。 有效地利用了密度、大小和形狀的差異。 分級器用於分離粗料和細料,從而將大尺寸分佈分級。 一個典型的應用是控制閉路磨削操作。 雖然尺寸分離是主要目標,但由於密度差異,通常會按礦物類型進行一些分離。

                  在螺旋分級機中,耙式機構將較粗的砂從泥漿池中提起,以生產乾淨的脫泥產品。

                  水力旋流器使用離心力來加快沉降速度並有效分離細小顆粒。 漿料懸浮液以高速切向引入圓錐形容器中。 由於旋渦運動,沉降速度快、體積大、重量大的顆粒向速度最低的外壁移動,並向下沉降,而重量輕、體積小的顆粒沿軸線向低壓區移動,在那裡它們向上攜帶。

                  濃縮分離

                  濃縮分離需要將顆粒區分為有價值礦物的顆粒或脈石顆粒,並將它們有效地分離成精礦和尾礦產品。 目標是在進一步加工或銷售可接受的品位上最大限度地回收有價值的礦物。

                  礦石分選

                  最古老和最簡單的濃縮方法是目視選擇顆粒並用手去除。 人工分揀在許多電子方法中都有其現代等價物。 在光度法中,粒子識別是基於不同礦物反射率的差異。 然後啟動一股壓縮空氣,將它們從移動的材料帶上移除。 可以以類似的方式利用不同礦物的不同電導率。

                  重介質分離

                  重介質或重介質分離是一個僅取決於礦物之間密度差異的過程。 它涉及將混合物引入密度介於要分離的兩種礦物之間的液體中,然後較輕的礦物漂浮而較重的礦物下沉。 在某些過程中,它用於在最終研磨之前預濃縮礦物,並經常用作選煤過程中的清潔步驟。

                  重有機流體,如相對密度為 2.96 的四溴乙烷,用於某些應用,但在商業規模上,通常使用行為類似於簡單牛頓流體的精細研磨固體的懸浮液。 所用材料的例子是磁鐵礦和矽鐵。 它們形成低粘度、惰性和穩定的“流體”,很容易通過磁力從懸浮液中去除。

                  重力

                  河流系統等自然分離過程產生了砂礦床,其中較重的較大顆粒與較輕的較小顆粒分離。 重力技術模仿這些自然過程。 顆粒響應重力和發生分離的流體施加的阻力而運動,從而導致分離。

                  多年來,已開發出多種類型的重力分離器,它們的持續使用證明了此類分離的成本效益。

                  夾具 脈動水流使礦物顆粒床懸浮(“流化”)。 當水在每個循環之間回流時,密度較大的顆粒落在密度較低的顆粒下方,並且在排水期間,小顆粒,特別是較小的密度較大的顆粒,滲透到較大顆粒之間的空間之間,並沉降在床中較低的位置。 隨著循環的重複,分離程度增加。

                  搖床 處理比夾具更精細的材料。 桌子由一個平面組成,該平面從前到後以及從一端到另一端略微傾斜。 木製淺灘以直角縱向分隔桌子。 飼料沿頂部邊緣進入,顆粒被水流向下攜帶。 同時,它們受到沿縱軸或水平軸的不對稱振動的影響。 傾向於被困在淺灘後面的更密集的粒子被振動拖過桌子。

                  磁選

                  所有材料都會受到磁場的影響,儘管對大多數材料來說影響太小而無法檢測到。 但是,如果混合物中的一種礦物成分具有相當強的磁化率,則可用於將其與其他礦物成分分開。 磁選機分為低強度和高強度機器,並進一步分為乾式和濕式進料分離器。

                  滾筒式分離器由一個旋轉的非磁性滾筒組成,其外殼內包含交替極性的固定磁鐵。 磁性顆粒被磁鐵吸引,固定在滾筒上並被傳送出磁場。 轉盤式濕式高強度分離器 (WHIMS) 由穿過強電磁鐵的鐵球同心旋轉矩陣組成。 漿狀殘留物被倒入電磁鐵運行的基體中,磁性顆粒被吸引到磁化基體上,同時大部分漿液通過並通過基柵離開。 剛好經過電磁鐵,磁場被反轉,水流被用來去除磁性部分。

                  靜電分離

                  浮選的出現在相當大的程度上取代了曾經普遍使用的靜電分離。 然而,它成功地應用於少數礦物,例如金紅石,其他方法證明難以對這些礦物進行靜電分離,而礦物的導電性使靜電分離成為可能。

                  該方法利用了不同礦物的電導率差異。 幹進料被帶入電離電極的場中,在電離電極中粒子通過離子轟擊充電。 導電粒子迅速失去這種電荷到接地的轉子,並通過離心力從轉子拋出。 非導體失去電荷的速度較慢,通過靜電力保持附著在接地導體上,並被帶到收集點。

                  浮選

                  浮選是一種分離過程,它利用不同礦物的物理化學表面特性的差異。

                  稱為捕收劑的化學試劑被添加到礦漿中,並選擇性地與有價值的礦物顆粒的表面發生反應。 形成的反應產物使礦物表面具有疏水性或不可潤濕性,因此很容易附著在氣泡上。

                  在浮選迴路的每個單元中,紙漿被攪動,引入的空氣被分散到系統中。 疏水性礦物顆粒附著在氣泡上,並在合適的起泡劑存在的情況下,在表面形成穩定的泡沫。 它不斷地溢出浮選槽的側面,同時攜帶著它的礦物負載。

                  浮選廠由相互連接的電池組組成。 在粗選槽中生產的第一精礦在精選槽中清除不需要的脈石成分,如果需要,在第三槽槽中再次清洗。 額外的有價值的礦物可能會在第四個銀行中被清除,並在尾巴最終被丟棄之前回收到更清潔的銀行。

                  脫水

                  在大多數操作之後,有必要將分離過程中使用的水與生產的精礦或廢脈石材料分離。 在乾燥的環境中,這一點尤為重要,以便水可以回收再利用。

                  沉降槽由圓柱形容器組成,紙漿通過進料口在中心進料。 它被放置在表面下方,以盡量減少對沉降固體的干擾。 澄清的液體從槽的側面溢出進入流槽。 帶刀片的徑向臂將沉降的固體耙向中心,在那裡它們被取出。 可將絮凝劑添加到懸浮液中以加速固體的沉降速率。

                  過濾是從流體中去除固體顆粒以產生濃縮餅,然後可以將其乾燥和運輸。 一種常見的形式是連續真空過濾機,其中典型的是轉鼓過濾機。 水平圓柱形滾筒在敞口罐中旋轉,下部浸入紙漿中。 滾筒的外殼由一系列被過濾介質覆蓋的隔室組成。 內部雙壁殼連接到中心軸上的閥門機構,允許施加真空或壓力。 對浸入紙漿的部分施加真空,通過過濾器吸水並在布上形成濃縮物餅。 一旦濾餅脫離漿液,真空就會將其脫水。 就在該部分重新進入漿料之前,施加壓力以吹掉濾餅。 盤式過濾器的工作原理相同,但由一系列附在中心軸上的圓盤組成。

                  尾礦處置

                  只有一小部分開采的礦石由有價值的礦物組成。 餘下的是煤矸石,加工後形成必須處理的尾礦。

                  尾礦處置的兩個主要考慮因素是安全性和經濟性。 安全有兩個方面: 放置尾礦的垃圾場或大壩周圍的物理考慮; 廢料造成的污染可能影響人體健康並對環境造成破壞。 必須以與安全相稱的最具成本效益的方式處置尾礦。

                  最常見的是對尾礦進行分級,粗砂部分用於在選定地點建造大壩。 然後將細粒或粘液泵入大壩牆後的池塘中。

                  如果廢水中存在氰化物等有毒化學物質,可能需要對大壩底部進行特殊準備(例如,使用塑料布),以防止可能污染地下水。

                  從大壩回收的水會盡可能循環使用。 這在乾旱地區可能非常重要,並且越來越多地成為旨在防止化學污染物污染地下水和地表水的立法的要求。

                  堆和 就地 浸出

                  礦石加工產生的大部分精礦通過濕法冶金方法進一步加工。 有價金屬從礦石中浸出或溶解,不同的金屬相互分離。 將獲得的溶液濃縮,然後通過沉澱和電解或化學沉積等步驟回收金屬。

                  許多礦石的品位太低,無法證明預選礦的成本是合理的。 廢料還可能含有一定量的金屬價值。 在某些情況下,此類材料可以通過一種稱為堆浸或傾倒浸出的濕法冶金工藝進行經濟加工。

                  堆浸法於 300 多年前在西班牙的 Rio Tinto 建立。 緩慢滲入低品位礦石堆的水被礦石氧化產生的溶解銅鹽染成藍色。 通過沉澱到廢鐵上從溶液中回收銅。

                  這一基本工藝用於世界各地低品位和廢料的氧化物和硫化物堆浸。 一旦產生了材料堆或傾倒物,就通過噴灑或淹沒堆的頂部來施加合適的增溶劑(例如,酸溶液),並且回收滲到底部的溶液。

                  雖然堆浸早已成功實施,但直到最近才認識到某些細菌在該過程中的重要作用。 這些細菌已被確定為鐵氧化物種 氧化亞鐵硫桿菌 和氧化硫的物種 氧化硫硫桿菌. 鐵氧化細菌從亞鐵離子氧化為三價鐵離子中獲取能量,硫氧化細菌通過硫化物氧化為硫酸鹽獲取能量。 這些反應有效地催化金屬硫化物加速氧化成可溶性金屬硫酸鹽。

                  原位 浸出,有時稱為溶液開採,實際上是堆浸的一種變體。 它包括將溶液泵入廢棄的礦井、塌陷的礦井、偏遠的已開採區域甚至整個礦體,這些都顯示出可以滲透溶液。 岩層必須適合與浸出溶液接觸並提供必要的氧氣。

                   

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                  星期日,三月13 2011:16 14

                  選煤

                  選煤是將原礦原煤轉化為尺寸和質量符合消費者規定的可銷售精煤產品的過程。 煤炭的最終用途分為以下幾類:

                  • 發電: 煤被燃燒以提供熱量來驅動發電的渦輪機。
                  • 鋼鐵製造: 煤在沒有空氣的情況下在烘箱中加熱以驅除氣體(揮發性物質)以生產焦炭。 焦炭用於高爐煉鐵和煉鋼。 煤也可以像噴煤 (PCI) 工藝一樣直接加入高爐。
                  • 工業: 煤在冶金工業中用作還原劑,其碳含量用於在冶金過程中去除氧氣(還原)。
                  • 加熱: 煤可以在家庭和工業上用作空間供暖的燃料。 它還用作干法窯的燃料,用於製造水泥。

                   

                  壓碎和破碎

                  來自礦坑的原煤需要被破碎到可接受的最大尺寸,以便在選礦廠進行處理。 典型的破碎和破碎設備有:

                  • 饋線破碎機: 裝有截煤鎬的轉鼓。 煤炭由刮板輸送機輸送,滾筒與煤流同向旋轉。 給料破碎機通常在地下使用,但在選煤迴路的地面上也有一些使用。
                  • 旋轉破碎機: 外固定殼內裝有多孔板的轉鼓的斷路器電路。 滾筒的典型轉速為 12–18 rpm。 提升板拾起原礦煤,然後落在滾筒的直徑上。 較軟的煤破碎並通過孔眼,而較硬的岩石則被輸送到出口。 迴轉式破碎機通過去除岩石實現破碎和選礦兩個功能。
                  • 輥式破碎機: 輥式破碎機可以由單個旋轉輥和固定砧座(板)組成,也可以由兩個以相同速度相互旋轉的輥組成。 輥面通常是帶齒的或波紋狀的。 破碎機的一種常見形式是雙級或四輥破碎機,其中來自第一個雙輥破碎機的產品落入設置在較小孔徑的第二個雙輥破碎機,結果可以在一台機器上實現大規模破碎. 典型的應用是將原礦物料破碎至 50 毫米。

                   

                  有時在選煤過程之後使用破碎,當大尺寸煤被破碎以滿足市場需求時。 通常使用輥壓機或錘磨機。 錘磨機由一組在軸上旋轉的自由擺動的錘子組成,錘子撞擊煤並將其拋向固定板。

                  確認尺碼

                  在選礦(清潔)過程之前和之後對煤進行分級。 不同粒度的煤採用不同的清洗工藝,使進入選煤廠的原煤被篩選(篩分)成三、四種粒度,然後通過適當的清洗工藝。 篩分過程通常採用帶網眼的矩形振動篩或沖孔板篩板進行。 對於小於 6 毫米的粒度,使用濕法篩分來提高篩分操作的效率,對於小於 0.5 毫米的粒度,在振動篩之前放置靜態曲面篩(彎曲篩)以提高效率。

                  在選礦過程之後,精煤有時會通過篩分成為工業和國內煤炭市場的各種產品。 精煤分級很少用於發電用煤(動力煤)或煉鋼用煤(冶金煤)。

                  儲存和堆放

                  煤炭通常在準備和處理鏈中的三個點儲存和堆放:

                  1. 礦山與選廠之間的原煤儲存和堆存
                  2. 選煤廠與鐵路或公路裝卸點之間的精煤儲存和堆存
                  3. 精煤儲存在可能由或不由礦山控制的港口。

                   

                  通常,原煤在破碎後儲存,通常採用開放式堆料堆(圓錐形、細長形或圓形)、筒倉(圓柱形)或料倉的形式。 在此階段進行接縫混合是很常見的,以便為製備工廠提供同質產品。 混合可以像將不同的煤按順序存放在錐形堆上一樣簡單,也可以使用堆垛機輸送機和鬥輪取料機進行複雜的操作。

                  精煤可以多種方式儲存,例如露天堆場或筒倉。 潔淨煤儲存系統旨在允許快速裝載軌道車或公路卡車。 清潔煤倉通常建在鐵軌上,允許多達 100 節車廂的單元列車在筒倉下方緩慢牽引並填充到已知重量。 動態稱重通常用於保持連續操作。

                  儲存的煤炭存在固有的危險。 庫存可能不穩定。 應禁止在堆料上行走,因為可能會發生內部坍塌,而且填海工程可能會在沒有警告的情況下開始。 物理清理煤倉或筒倉中的堵塞物或滯留物時應格外小心,因為看似穩定的煤炭可能會突然滑落。

                  煤炭清潔(選礦)

                  原煤包含從“純”煤到岩石之間的各種物質,相對密度從 1.30 到 2.5 不等。 通過將低密度材料(可銷售產品)與高密度材料(垃圾)分離來清潔煤炭。 分離的確切密度取決於煤的性質和精煤質量規格。 以密度為基礎分離細煤是不切實際的,因此通過利用煤和岩石表面特性差異的工藝分離 0.5 毫米的原煤。 通常採用的方法是泡沫浮選。

                  密度分離

                  有兩種基本方法,一種是使用水的系統,其中原煤在水中的運動導致較輕的煤比較重的岩石具有更大的加速度。 第二種方法是將原煤浸入密度介於煤和岩石之間的液體中,使煤浮石沉(重介質分離)。

                  用水系統如下:

                  • 夾具: 在此應用中,將原煤引入脈動水浴中。 原煤移動穿過多孔板,水在其中脈動。 分層材料床被建立起來,較重的岩石在底部,較輕的煤在頂部。 在排放端,垃圾從精煤中去除。 在夾具中處理的典型尺寸範圍為 75 毫米至 12 毫米。 有使用長石岩石人工床的特殊應用細煤跳汰機。
                  • 集中表: 濃縮台由承載在支撐機構上的帶凹槽的橡膠板組成,連接到頭部機構,該頭部機構在平行於凹槽的方向上進行快速往復運動。 工作台的滑動斜度可以調整。 通過沿甲板上側安裝的流槽提供橫向水流。 進料剛好在供水之前進入,並通過差動和重力流在工作台甲板上呈扇形散開。 原煤顆粒分層成水平區域(或層)。 精煤從檯面下部溢出,棄料在遠側被清除。 工作台的尺寸範圍為 5 ´ 0.5 mm。
                  • 螺旋: 螺旋處理煤粉利用的原理是,原煤粉在水流中沿著螺旋路徑向下移動,離心力將較輕的煤顆粒引導至水流外部,將較重的顆粒引導至水流內部。 排放端的分流裝置將粉煤與細垃圾分離。 螺旋管用作 2 mm ´ 0.1 mm 尺寸碎片的清潔裝置。
                  • 純水旋風分離器: 水載原煤在壓力下切向送入旋風分離器,產生漩渦效應,離心力將較重的物料移動到旋風分離器壁,然後從那裡輸送到頂點(或龍頭)的底流。 較輕的顆粒(煤)留在漩渦渦流的中心,並通過管道(渦流器)向上去除並報告溢流。 可以通過改變壓力、渦流器長度和直徑以及頂點直徑來調整準確的分離密度。 僅水旋風分離器通常處理 0.5 mm × 0.1 mm 尺寸範圍內的材料,並分兩級運行以提高分離效率。

                   

                  第二類密度分離是重介質。 在重液體(緻密介質)中,密度低於液體(煤)的顆粒會漂浮,而密度高於液體(岩石)的顆粒會下沉。 緻密介質最實際的工業應用是精細研磨的磁鐵礦懸浮液。 這有很多優點,即:

                  • 與無機或有機流體相比,該混合物是良性的。
                  • 可以通過改變磁鐵礦/水的比例來快速調整密度。
                  • 通過使用磁選機將其從產品流中去除,可以輕鬆回收磁鐵礦。

                   

                  有兩類重質介質分離器,用於 75 毫米 12 毫米範圍內的粗煤的浴式或容器式分離器和用於 5 毫米 × 0.5 毫米範圍內清潔煤的旋風式分離器。

                  浴式分離器可以是深浴或淺浴,其中浮料被帶到浴唇上,沉料通過刮板鍊或槳輪從浴底部提取。

                  旋風式分離器以離心力增強重力。 離心加速度比作用在浴分離器中的顆粒上的重力加速度大約 20 倍(該加速度比旋風分離器頂點處的重力加速度大近 200 倍)。 這些巨大的力量解釋了旋風分離器的高吞吐量及其處理小煤的能力。

                  來自重質介質分離器的產品,即精煤和垃圾,都通過排水和沖洗篩網,磁鐵礦介質在此處被去除並返回分離器。 來自沖洗篩的稀釋磁鐵礦通過磁選機回收磁鐵礦以供再利用。 磁選機由旋轉的不銹鋼圓筒組成,圓筒內裝有安裝在固定滾筒軸上的固定陶瓷磁鐵。 鼓浸入裝有稀磁鐵礦懸浮液的不銹鋼罐中。 當滾筒旋轉時,磁鐵礦會粘附在固定內部磁鐵附近的區域。 磁鐵礦被帶出浴和磁場,並通過刮刀從滾筒表面落到儲罐中。

                  選煤廠使用核密度計和核在線分析儀。 必須遵守與輻射源儀器相關的安全預防措施。

                  泡沫浮選

                  泡沫浮選是一種物理化學過程,它取決於氣泡選擇性地附著在煤顆粒表面和垃圾顆粒的不附著上。 該過程涉及使用合適的試劑在待漂浮的固體上建立疏水(防水)表面。 氣泡在罐(或單元)內產生,當它們上升到表面時,塗有試劑的細煤顆粒粘附在氣泡上,非煤垃圾留在單元底部。 含煤泡沫通過槳葉從表面去除,然後通過過濾或離心機脫水。 垃圾(或尾礦)進入排放箱,通常在被泵送到尾礦蓄水池之前濃縮。

                  煤泡沫浮選所用的藥劑一般是起泡劑和捕收劑。 起泡劑用於促進穩定泡沫的產生(即不會破裂的泡沫)。 它們是降低水錶面張力的化學物質。 煤浮選中最常用的起泡劑是甲基異丁基甲醇 (MIBC)。 捕集器的作用是通過在要漂浮的顆粒上形成一層薄塗層來促進煤顆粒和氣泡之間的接觸,從而使顆粒具有防水性。 同時,捕收劑必須是有選擇性的,即它不能覆蓋不需要浮選的顆粒(即尾礦)。 煤浮選中最常用的捕收劑是燃料油。

                  壓塊

                  煤炭的壓塊歷史悠久。 在 1800 年代後期,相對毫無價值的粉煤或煤渣被壓縮以形成“專利燃料”或型煤。 該產品為國內和工業市場所接受。 為了形成穩定的團塊,需要粘合劑。 通常使用煤焦油和瀝青。 多年來,國內市場的煤壓塊行業一直在下滑。 然而,在技術和應用方面已經取得了一些進展。

                  高水分低階煤可以通過熱乾燥和隨後去除一部分固有或“鎖定”的水分來提質。 然而,該過程的產品易碎且易於重新吸收水分和自燃。 將低階煤壓塊可以製造穩定、可運輸的產品。 壓塊也用於無菸煤行業,其中大尺寸產品的售價要高得多。

                  煤塊也被用於新興經濟體,在這些經濟體中,煤塊被用作農村地區的烹飪燃料。 製造過程通常涉及脫揮發分步驟,由此在壓塊之前去除多餘的氣體或揮發性物質,以生產“無菸”家用燃料。

                  因此,壓塊過程通常有以下步驟:

                  • 煤炭烘乾: 水分含量很重要,因為它會影響型煤的強度。 使用的方法是直接乾燥(使用熱氣的閃蒸乾燥器)和間接乾燥(使用蒸汽加熱的盤式乾燥器)。
                  • 脫揮發分: 這僅適用於低階高揮發分煤。 所用設備為蒸餾式或蜂窩式焦爐。
                  • 粉碎: 煤經常被壓碎,因為較小的粒度會導致更堅固的煤球。
                  • 粘合劑: 需要粘合劑以確保型煤具有足夠的強度以承受正常處理。 已使用的粘合劑類型有焦爐瀝青、石油瀝青、木質素磺酸銨和澱粉。 典型的添加率為 5% 至 15%(重量)。 粉煤和粘合劑在高溫下在攪拌機或槳式攪拌機中混合。
                  • 煤球製造: 煤-粘合劑混合物被送入具有鋸齒狀表面的雙輥壓機。 根據輥壓痕的類型,可以製作各種形狀的煤球。 最常見的型煤形式是枕形。 壓力使煤-粘合劑混合物的表觀密度增加 1.5 至 3 倍。
                  • 塗層和烘烤: 對於一些粘合劑(木質素硫酸銨和石油瀝青),需要在 300°C 範圍內進行熱處理以硬化煤球。 熱處理爐是一個封閉的傳送帶,用熱氣加熱。
                  • 冷卻/淬火: 冷卻爐是一個封閉的傳送帶,循環空氣通過,以將煤球溫度降低到環境條件。 廢氣被收集、洗滌並排放到大氣中。 用水淬火有時用於冷卻型煤。

                   

                  含水量高達 60% 至 70% 的軟褐煤的壓塊過程與上述過程略有不同。 褐煤經常通過壓塊進行提質,壓塊包括將煤壓碎、篩选和乾燥至大約 15% 的水分,然後在沒有粘合劑的情況下擠壓成壓塊。 德國、印度、波蘭和澳大利亞以這種方式處理大量煤炭。 所用乾燥器為蒸汽加熱轉筒式乾燥器。 擠壓後,壓實煤被切割和冷卻,然後被傳送到帶式輸送機,運往鐵路車、公路卡車或倉庫。

                  壓塊廠處理大量與煤塵和空氣的潛在爆炸性混合物相關的高度易燃材料。 粉塵控制、收集和處理以及良好的內務管理對安全操作都非常重要。

                  垃圾和尾礦處置

                  廢物處理是現代選煤廠不可或缺的一部分。 必須以對環境負責的方式運輸和處置泥漿形式的粗垃圾和細尾礦。

                  粗垃圾

                  粗垃圾通過卡車、傳送帶或架空索道運輸到固體處理區,通常形成尾礦蓄積池的牆壁。 垃圾也可返回露天礦坑。

                  現在正在使用具有成本效益的創新型粗廢料運輸方式,即通過將泥漿形式泵送至蓄水池以及通過氣動系統將其輸送至地下儲存處進行破碎和運輸。

                  有必要選擇一個暴露表面最少的處置地點,同時提供良好的穩定性。 四面都暴露的結構允許更多的地表排水,附近水道更容易形成淤泥,自燃的可能性也更大。 為了盡量減少這兩種影響,需要更多的覆蓋材料、壓實和密封。 理想的處置施工是填谷式作業。

                  準備工廠廢物堤防可能由於以下幾個原因而失敗:

                  • 基礎薄弱
                  • 過高的過陡斜坡
                  • 水和精細材料滲入垃圾場的控制不力
                  • 極端降雨事件期間的水控制不當。

                   

                  可以大大減少與煤渣處理相關的環境危害的設計和施工技術的主要類別是:

                  • 從垃圾堆內部排水
                  • 地表排水分流
                  • 廢物壓實以盡量減少自燃
                  • 廢料堆穩定性。

                   

                  尾礦

                  尾礦(水中的細小固體廢物)通常通過管道輸送到蓄水區。 然而,在某些情況下,尾礦蓄積在環境上是不可接受的,需要進行替代處理,即通過帶式壓榨機或高速離心機對尾礦進行脫水,然後在粗垃圾區通過帶式或卡車處理脫水產品。

                  尾礦蓄水池(池塘)的運行原理是尾礦沉澱到底部,由此產生的澄清水被泵回工廠進行再利用。 保持池塘中的水池高度,以便存儲風暴流入,然後通過泵送或小型傾析系統抽走。 可能需要定期清除較小蓄水池中的沉積物以延長其使用壽命。 蓄水池的擋土堤通常由粗糙的垃圾構成。 擋土牆設計不當和尾礦因排水不暢而液化可能導致危險情況。 穩定劑,通常是鈣基化學品,已被用於產生膠結效應。

                  尾礦蓄積通常在礦山壽命的較長時間內形成,條件不斷變化。 因此,蓄水結構的穩定性應仔細和持續監測。

                   

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                  星期日,三月13 2011:16 15

                  地下礦山地面控制

                  地面控制的主要目標是保持岩石和土壤的安全挖掘(術語 地層控制斜坡管理 也分別用於地下礦山和露天礦山)。 地面控制還在土木工程項目中找到許多應用,例如隧道、水力發電廠和核廢料儲存庫。 它被定義為岩石力學在日常採礦中的實際應用。 美國岩石力學全國委員會提出瞭如下定義:“岩石力學是研究岩石和岩體力學行為的理論和應用科學; 它是力學的一個分支,研究岩石和岩體對其物理環境的力場的反應”。

                  岩體表現出極其複雜的行為,自 1950 年代以來,岩石力學和地面控制一直是全世界大量基礎和應用研究的主題。 在許多方面,地面控制與其說是一門科學,不如說是一門手藝。 地面控制需要了解構造地質學、岩石特性、地下水和地面應力狀態以及這些因素如何相互作用。 工具包括現場調查和岩石測試的方法、盡量減少爆破對岩體造成的破壞的措施、設計技術的應用、監測和地面支持。 近年來,岩石力學和地面控制方面發生了一些重要的發展,包括礦山設計的經驗設計和計算機分析技術的發展,各種地面監測儀器的引入和廣泛使用以及專用地面支持工具的開發和技術。 許多采礦作業都設有配備專業工程師和技術人員的地面控制部門。

                  地下開口比岩石或土壤斜坡更難創建和維護,因此地下礦山通常必須比露天礦山和採石場投入更多的資源和設計工作來進行地面控制。 在收縮和挖填等傳統地下採礦方法中,工人直接暴露在礦區可能不穩定的地面上。 在大批量採礦方法中,例如爆破孔回採,工人不會進入礦區。 在過去的幾十年裡,有一種從選擇性方法轉向批量方法的趨勢。

                  接地故障類型

                  岩石結構和岩石應力是礦山失穩的重要原因。

                  特定的岩體由完整的岩石和任意數量的岩石結構或結構不連續性組成。 岩石結構的主要類型包括層理面(分隔各個地層的分隔面)、褶皺(岩層中的彎曲)、斷層(發生運動的裂縫)、堤壩(火成岩的板狀侵入)和節理(地質斷裂)沒有可見位移的原點)。 結構不連續性的以下特性會影響岩體的工程行為:方向、間距、持久性、粗糙度、孔隙和填充材料的存在。 工程師和地質學家收集相關結構信息是採礦作業地面控製程序的重要組成部分。 現在可以使用複雜的計算機程序來分析地表或地下礦井中的結構數據以及楔形物的幾何形狀和穩定性。

                  岩石中的應力也會導致礦井不穩定; 了解岩體的應力-應變行為對於合理的工程設計至關重要。 對取自鑽芯的圓柱形岩石樣本進行實驗室測試可以提供有關完整岩石的有用強度和變形信息; 不同類型的岩石表現不同,從鹽的塑性行為到許多堅硬岩石的彈性、脆性行為。 節理將極大地影響整個岩體的強度和變形能力。

                  露天礦山和採石場有一些常見的岩石邊坡破壞類型。 滑塊破壞模式發生在沿一個或多個岩石結構發生運動的情況下(平面剪切、階梯路徑、楔形、階梯楔形或平板破壞); 旋轉剪切破壞可能發生在土壤或軟岩體邊坡中; 其他失效模式包括由陡峭傾斜結構形成的塊體傾倒和散開(例如,塊體因凍融或雨水移動)。

                  主要的邊坡失穩可能是災難性的,儘管從操作的角度來看邊坡失穩並不一定意味著邊坡失穩。 個別工作台的穩定性通常是操作更直接的關注點,因為故障可能會在幾乎沒有警告的情況下發生,並可能造成人員傷亡和設備損壞。

                  在地下礦井中,不穩定可能是由於結構不穩定導致的岩塊移動和坍塌,由於高岩石應力條件導致開口周圍岩石破裂,應力引起的岩石破裂和結構失穩的組合以及引起的失穩由岩爆。 岩石結構可以影響地下採礦方法的選擇和採礦佈置的設計,因為它可以控制穩定的開挖跨度、支持需求能力和沈降。 深部岩石承受由上覆地層的重量和構造起源的應力產生的應力,並且水平應力通常大於垂直應力。 在採礦開始之前,可以使用儀器來確定地下的應力水平。 開挖礦洞時,洞口周圍的應力場會發生變化,並可能超過岩體的強度,從而導致失穩。

                  還有各種類型的故障,這些故障在地下硬岩礦山中很常見。 在低應力水平下,故障主要受結構控制,楔塊或塊從屋頂掉落或滑出開口壁。 這些楔形或塊狀結構由相交的結構間斷形成。 除非支撐鬆動的楔子或塊,否則故障會繼續發生,直到開口自然拱起。 在分層礦床中,床層分離和破壞可能沿著層理平面發生。 在高應力水平下,在具有少量節理的大塊岩體的情況下,破壞包括脆性剝落和板裂,對於重節理的岩體,破壞包括更具延展性的破壞類型。

                  岩爆可定義為以突然或猛烈的方式發生並與地震事件相關的開挖損壞。 已經確定了各種岩爆破壞機制,即由於開口周圍的破裂而導致的岩石膨脹或屈曲、地震引起的岩石墜落以及由於來自遠程震源的能量轉移而導致的岩石彈射。 由於高岩石應力和大量壓縮甲烷或二氧化碳,一些煤礦、鹽礦和其他礦山會發生災難性的岩石和瓦斯突出。 在採石場和露天礦山中,岩石地面的突然彎曲和起伏也時有發生。 一些國家對岩爆的成因和可能的緩解措施進行了大量研究。 減少岩爆的技術包括改變形狀、方向和提取順序,使用一種稱為去應力爆破的技術,堅硬的礦井回填以及使用專門的支撐系統。 儘管目前對岩爆的預測仍然不可靠,但先進的局部或全礦地震監測系統可以幫助識別和分析震源機制。

                  在加拿大安大略省,高度機械化的採礦業中近三分之一的地下致命傷害是由落石和岩爆造成的; 1986-1995 年期間,岩崩和岩爆造成的死亡頻率為每 0.014 200,000 小時地下工作 XNUMX 人。 在機械化程度較低的地下採礦業,或地面支護未廣泛使用的地方,由於地面塌陷和岩爆而造成的傷害和死亡頻率可能會高得多。 露天礦山和採石場的地面控制相關安全記錄通常優於地下礦山。

                  設計方法

                  地下基坑設計是對基坑和岩柱的位置、大小和形狀、開採順序和支護系統的應用等進行工程決策的過程。 在露天礦山中,必須為礦坑的每個部分選擇最佳傾斜角度,以及其他設計方面和斜坡支撐。 礦山設計是一個動態過程,隨著在採礦過程中通過觀察和監測獲得更多信息,該過程會不斷更新和完善。 通常使用經驗、觀察和分析設計方法。

                  經驗方法 通常使用岩體分類系統(已經開發了幾個這樣的方案,例如岩體系統和岩石隧道質量指數),並輔以基於公認實踐知識的設計建議。 一些經驗設計技術已被成功應用,例如用於露天採場設計的穩定性圖法。

                  觀察方法 依靠挖掘過程中地面運動的實際監測來檢測可測量的不穩定性,並依靠地面支撐相互作用的分析。 這種方法的例子包括新奧隧道法和收斂限制法。

                  分析方法 利用開口周圍的應力和變形分析。 一些最早的應力分析技術利用封閉形式的數學解決方案或光彈性模型,但由於大多數地下開挖的複雜三維形狀,它們的應用受到限制。 最近開發了許多基於計算機的數值方法。 這些方法提供了獲得礦井開口周圍岩石中的應力、位移和破壞問題的近似解的方法。

                  最近的改進包括引入三維模型、模擬結構不連續性和岩石支撐相互作用的能力以及用戶友好圖形界面的可用性。 儘管存在局限性,但數值模型可以提供對複雜岩石行為的真實見解。

                  上述三種方法應被視為地下開挖設計統一方法的重要組成部分,而不是獨立的技術。 設計工程師應準備好使用一系列工具,並在可用信息的數量和質量需要時重新評估設計策略。

                  鑽爆控制

                  對岩石爆破的一個特別關注是它對緊鄰開挖處的岩石的影響。 由於爆破設計或鑽孔程序不當,可能會在近場岩石中產生強烈的局部破裂和互鎖、連接組件的完整性破壞。 將爆破能量傳輸到遠場可能會引起更廣泛的破壞,這可能會引發礦井結構的不穩定。

                  爆破結果受岩石類型、應力狀態、構造地質和水的存在的影響。 盡量減少爆炸破壞的措施包括正確選擇炸藥、使用周邊爆破技術,如預裂爆破(平行、緊密間隔的孔,這將定義挖掘周界)、去耦裝藥(炸藥的直徑小於炮眼),延遲時間和緩沖孔。 鑽孔的幾何形狀會影響壁控爆破的成功率; 必須仔細控制孔圖案和對齊方式。

                  通常對爆破振動進行監測以優化爆破模式並避免損壞岩體。 已經制定了經驗性損傷爆炸損傷標準。 爆破監測設備包括地面安裝或井下傳感器、通向放大系統的電纜和數字記錄器。 通過開髮用於預測爆破性能的計算機模型改進了爆破設計,包括爆破性能、渣土剖面和砲孔後的裂紋穿透。 這些模型的輸入數據包括開挖、鑽孔和裝載模式的幾何形狀、炸藥的爆炸特性和岩石的動態特性。

                  挖掘的屋頂和牆壁的縮放

                  結垢是從挖掘的屋頂和牆壁上去除鬆散的岩石板。 它可以用鋼或鋁縮放棒手動執行,也可以使用機械縮放機執行。 手動縮放時,礦工通過敲擊頂部來檢查岩石的穩固性; 類似鼓聲的聲音通常表示地面鬆動,應該用欄杆固定。 礦工必須遵守嚴格的規則,以避免在縮放時受傷(例如,從良好的地面縮放到未檢查的地面,保持良好的立足點和清晰的撤退區域,並確保縮放的岩石有一個合適的地方落下)。 手動縮放需要相當大的體力,並且可能是一項高風險活動。 例如,在加拿大安大略省,三分之一的岩石墜落傷害是在攀爬時發生的。

                  在可伸縮吊桿上使用籃子以便礦工可以手動攀登高背會引入額外的安全隱患,例如落石可能會翻倒攀爬平台。 機械縮放鑽機現在在許多大型採礦作業中很常見。 縮放單元由安裝在旋轉臂上的重型液壓破碎錘、刮板或衝擊鎚組成,旋轉臂又連接到移動底盤上。

                  地面支援

                  地面支撐的主要目的是幫助岩體支撐自身。 在岩石加固中,錨桿安裝在岩體中。 在岩石支撐中,例如由鋼或木組提供的支撐,外部支撐被提供給岩體。 地面支撐技術尚未廣泛應用於露天採礦和採石,部分原因是最終礦坑幾何形狀的不確定性,部分原因是對腐蝕的擔憂。 世界範圍內有各種各樣的錨桿支護系統。 選擇特定係統時要考慮的因素包括地麵條件、開挖的計劃使用壽命、安裝的難易程度、可用性和成本。

                  機械錨固錨桿由膨脹殼(可提供多種設計以適應不同岩石類型)、鋼錨桿(螺紋或鍛造頭)和麵板組成。 膨脹殼通常由可鍛鑄鐵製成的帶齒刀片組成,在螺栓的一端帶有螺紋的錐形楔。 當螺栓在孔內旋轉時,錐體被壓入葉片並將它們壓在鑽孔壁上。 隨著螺栓上的張力增加,膨脹殼增加了對岩石的抓地力。 提供各種長度的螺栓以及一系列附件。 機械錨固錨桿相對便宜,因此最廣泛用於地下礦井的短期支護。

                  灌漿定位銷由一根帶肋的鋼筋組成,該鋼筋插入鑽孔中並在其全長范圍內與岩石粘合,為岩體提供長期加固。 使用了幾種類型的水泥和聚酯樹脂灌漿。 可以通過泵送或使用藥筒將灌漿放入鑽孔中,既快捷又方便。 可提供各種直徑的鋼和玻璃纖維銷釘,螺栓可以鬆開或張緊。

                  摩擦穩定器通常由沿其整個長度開槽的鋼管組成,當將其打入尺寸稍小的鑽孔時,會壓縮並在鋼管與岩石之間產生摩擦。 鑽孔直徑必須控制在緊密公差範圍內,該螺栓才能有效。

                  Swellex 錨桿由一根漸開線鋼管組成,該鋼管插入鑽孔中並使用便攜式泵通過液壓膨脹。 可提供各種類型和長度的 Swellex 管。

                  經常安裝灌漿錨索以控制塌方和穩定地下採場頂板和牆壁。 通常使用波特蘭水泥基灌漿,而電纜的幾何形狀和安裝程序各不相同。 在礦山中也發現了大容量鋼筋和岩石錨,以及其他螺栓類型,例如管狀可灌漿機械錨固螺栓。

                  由編織或焊接鋼絲製成的鋼帶或網通常安裝在洞口的頂部或牆壁上,以支撐螺栓之間的岩石。

                  採礦作業應制定質量控制計劃,其中可包括各種現場測試,以確保地面支持有效。 地面支撐安裝不當可能是由於設計不當(未能根據地麵條件選擇正確的地面支撐類型、長度或樣式)、不合標準的地面支撐材料(由製造商提供或在搬運過程中損壞或由於儲存條件而損壞)在礦場)、安裝缺陷(設備缺陷、安裝時間不當、岩石表面準備不充分、工作人員培訓不足或未遵循規定程序)、在設計階段無法預見的採礦引起的影響(應力變化、應力或爆炸引起的斷裂/剝落、接頭鬆弛或岩爆)或礦山設計變更(開挖幾何形狀的變化或使用壽命比最初預期的更長)。

                  加固或支撐岩體的行為仍未完全了解。 已經制定了經驗法則、基於岩體分類系統和計算機程序的經驗設計指南。 然而,特定設計的成功在很大程度上依賴於地面控制工程師的知識和經驗。 質量好的岩體,幾乎沒有結構不連續性和使用壽命有限的小開口,可能需要很少或不需要支撐。 然而,在這種情況下,可能需要在選定位置使用錨桿來穩定已被確定為可能不穩定的塊體。 在許多礦山,錨桿支護是在規則的網格上系統地安裝錨桿以穩定頂板或牆壁,通常指定用於所有挖掘。 在任何情況下,礦工和監管人員都必須有足夠的經驗來識別可能需要額外支持的領域。

                  最古老和最簡單的支撐形式是木柱; 在不穩定的地面上採礦時,有時會安裝木材支柱和支架。 鋼拱和鋼架是用於支撐隧道或道路的高承載能力元件。 在地下礦山中,礦山回填物提供額外且重要的地面支撐,回填物可由廢石、沙子或磨礦尾礦和膠結劑組成。 回填用於填充地下採礦產生的空隙。 在其眾多功能中,回填有助於防止大規模破壞、限制並從而為岩柱提供殘餘強度、允許傳遞岩石應力、幫助減少地表沉降、允許最大程度的礦石回收並在某些採礦方法中提供工作平台。

                  許多礦山的一項相對較新的創新是使用 噴射混凝土,這是在岩石表面噴灑的混凝土。 它可以在沒有其他形式支撐的情況下直接應用於岩石,也可以噴灑在網狀物和錨桿上,形成綜合支撐系統的一部分。 可以添加鋼纖維以及其他外加劑和混合設計以賦予特定性能。 存在兩種不同的噴射混凝土工藝,稱為乾混和濕混。 噴漿混凝土在礦山中有許多應用,包括穩定岩石表面,否則這些岩石表面會因為緊密接合而破裂。 在露天礦中,噴射混凝土也已成功用於穩定漸進式脫開故障。 其他最近的創新包括在地下礦井中使用聚氨酯噴塗襯裡。

                  為了在岩爆期間有效發揮作用,支撐系統必須具備某些重要特性,包括變形和能量吸收。 岩爆條件下的支撐選擇是幾個國家正在進行的研究課題,並且已經制定了新的設計建議。

                  在小型地下開口中,手動地面支撐安裝通常使用塞鑽來完成。 在較大的挖掘中,可以使用半機械化設備(機械化鑽孔和用於錨桿安裝的手動設備)和全機械化設備(機械化鑽孔和錨桿安裝由位於螺栓頂板下的操作員面板控制)。 手動地面支持安裝是一項高風險活動。 例如,在加拿大安大略省,1986 年至 1995 年期間岩石墜落造成的所有傷害中有三分之一發生在安裝錨桿時,而所有地下傷害中有 8% 發生在安裝錨桿時。

                  其他危害包括水泥漿或樹脂可能濺入眼睛、化學品溢出引起的過敏反應和疲勞。 通過使用機械化錨桿機,可以更安全、更高效地安裝大量錨桿。

                  地面狀況監測

                  可能出於多種原因對礦山地面狀況進行監測,包括獲取礦山設計所需的數據,例如岩體變形能力或岩石應力; 驗證設計數據和假設,從而允許校準計算機模型和調整採礦方法以提高穩定性; 評估現有地面支持的有效性,並可能指導安裝額外的支持; 和警告潛在的接地故障。

                  地面狀況的監測可以通過目測或借助專業儀器進行。 必須仔細進行地表和地下檢查,必要時在高強度檢查燈的協助下進行; 礦工、監督員、工程師和地質學家在進行定期檢查方面都可以發揮重要作用。

                  礦山地麵條件變化的視覺或聽覺跡象包括但不限於金剛石鑽芯的狀況、岩石類型之間的接觸、鼓狀地面、結構特徵的存在、地面支撐的明顯負載、底板隆起、新裂縫在牆壁或屋頂、地下水和柱子故障上。 礦工通常依靠簡單的儀器(例如裂縫中的木楔)來提供頂板移動發生的視覺警告。

                  規劃和實施監測系統涉及確定計劃的目的和要監測的變量、確定所需的測量精度、選擇和安裝設備以及確定觀察頻率和數據呈現方式。 監控設備應由有經驗的人員安裝。 儀器的簡單性、冗餘性和可靠性是重要的考慮因素。 設計者應確定什麼對安全或穩定性構成威脅。 這應包括在超過這些警告級別的情況下準備應急計劃。

                  監控系統的組件包括一個傳感器,它響應被監控變量的變化; 傳輸系統,使用桿、電纜、液壓線或無線電遙測線將傳感器輸出傳輸到讀出位置; 讀數裝置(例如,千分錶、壓力表、萬用表或數字顯示器); 和記錄/處理單元(例如,錄音機、數據記錄器或微型計算機)。

                  存在多種儀器操作模式,即:

                    • 機械的: 通常提供最簡單、最便宜和最可靠的檢測、傳輸和讀出方法。 機械移動探測器使用一根鋼棒或鋼帶,一端固定在岩石上,另一端與千分錶或電氣系統接觸。 機械系統的主要缺點是它們不適合遠程讀取或連續記錄。
                    • 光學的: 用於建立開挖剖面、測量開挖邊界移動和監測表面沉降的常規、精確和攝影測量方法。
                    • 液壓和氣動: 用於測量水壓、支撐負載等的隔膜傳感器。 測量的量是作用在由金屬、橡膠或塑料製成的柔性隔膜一側的流體壓力。
                    • 電氣: 礦山中最常用的儀器模式,儘管機械系統仍廣泛用於位移監測。 電氣系統根據電阻應變計、振弦和自感這三個原理之一運行。

                           

                          最常監測的變量包括運動(使用測量方法、地面設備,如裂縫測量儀和捲尺引伸計、鑽孔設備,如桿式引伸計或測斜儀); 岩石應力(絕對應力或來自鑽孔裝置的應力變化); 地面支撐裝置(例如稱重傳感器)上的壓力、負載和應變; 地震事件和爆炸振動。

                           

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