矿山开采的概述

第一节金属矿床的工业特性

一、矿石与围岩的工业性质

矿石：是指在目前技术经济条件下，在质和量方面均能满足国民经济要 求的矿物集合体。也就是说矿石的品位应达到一定的标准，有害成分应低于 一定标准。

从中提取金属的矿石叫做金属矿石，如铁矿石、铜矿石等。从中提取非 金属元素、矿物或直接利用的矿石叫做非金属矿石，如磷灰石、石棉、云 母、石灰岩等。

矿石按其品位的高低分为富矿石和贫矿石。

矿石中有用成分(元素或矿物)的重量与矿石的重量比叫做矿石的品 位。金、铂等贵重金属的品位常用克/吨表示，其他金属常用重量百分数 (% )表示，例如品位为40%的铁矿石，表示在100吨的铁矿石中含有40吨 的铁。由此可见在矿石中除有用矿物外，还有与有用矿物伴生的目前还不能 利用的脉石。

矿体与矿床：地壳中天然形成的单个矿石集合体(或堆积体)叫做矿 体;而一个矿体或数个生成在一起的相邻矿体的总称，叫做矿床。

矿体周围的岩石叫做围岩。围岩以及夹在矿体中不含金属，或含金属过 少不适于工业加工的岩石统称为废石。

矿石与废石的概念是相对的。随着科学技术水平和经济地理等条件的变化，废石可以变为矿石。

矿石与围岩的物理力学性质中，影响矿床开采较大的有：硬度、坚固 性、稳固性、结块性、氧化性、自燃性、含水性与碎胀性等。

(一)硬度

矿、岩抵抗工具侵入的性能叫做硬度。硬度愈大，凿岩愈困难。矿、岩 的硬度取决于矿、岩的组成。矿、岩的硬度除对凿岩有很大影响外，往往影 响矿、岩的坚固性和稳固性。

(二)坚固性

矿、岩的坚固性也是一种抵抗外力的性能。这种外力不是一般简单的外 力(压缩、拉伸等)，而是一种综合的外力，即锹、镐、机械破碎、炸药爆 炸等作用下的力。

坚固性的大小，常用岩石的坚固性系数f表示。它表示着矿、岩极限抗 压强度、凿岩速度、炸药消耗量等值的平均值。但目前国内通常用其表示 矿、岩的极限抗压强度：

式中 R——矿、岩极限抗压强度，公斤/厘米2。

(三)稳固性

即矿石或岩石允许暴露面积的大小及暴露时间长短的性能。

在矿、岩物理力学性质中稳固性是采矿方法选择的主要因素之一。

按允许暴露面积，可将矿、岩稳固性分如下几种：

(1)不稳固的。在这种矿、岩中，顶板或两帮暴露时需要立即支护，允 许不支护的暴露面，只能在50米2以内。

(2)中等稳固的。这种矿、岩的暴露面积一般在50~200米2内不支护可 以安全地进行生产。

(3)稳固的。允许不支护的暴露面积约在200 ~ 800米2以上。

(四)结块性

采下的矿石或围岩，如含有粘土、滑石等物质受压受湿后，经过一段时 间即能结块。某些硫化矿石遇水表层氧化，形成硫酸盐薄膜，即使没有细而 粘的物质也具有结块性。

(五)氧化性

硫化矿石在水和空气的作用下，因时间过久而发生氧化的性质叫做氧化性。

硫化矿石氧化后能降低选矿回收率，还可能导致矿石的结块和自燃。

(六)自燃性

矿、岩具有自燃的性质叫做自燃性。含硫在18~20%以上的硫化矿石就 有可能自燃。因为在开采过程中，矿石与空气接触而氧化，在氧化过程中放 出热量，经过一定时间后，若通风条件不好，散热状况不良，就会引起火灾。

(七)碎胀性

矿、岩从原矿体削落破碎后，其体积要增大，这种性质叫做碎胀性。采 下矿岩的体积与原矿岩体积之比叫做碎胀系数，又叫松散系数。根据采下矿 岩的块度和形状的不同，碎胀系数大致波动在1.2~1.6之间。但装入容器中 的矿岩，由于二次松散，孔隙增多，碎胀系数增加至1.8~2.0。