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简述采矿发展史

采矿发展史
采矿学是指是研究在一定技术经济条件下,以一定的规模安全、经济、高效地开发自然矿产资源,同时维护采矿空间平衡和系统平衡的一门学科。

由于地壳演变过程中所形成的矿产资源具有不可再生性的特点,因此矿床开采是一次性完成的,不管资源多么丰富,储量多么大,总有开采完的那一天,在人类科学技术发展能够达到寻找出新的替代能源之前,我们只能研究如何采取措施最大限度的延长现有资源的使用寿命,如何保护好我们赖以生存的资源与环境等。

贯穿于采矿技术发展历史的主线是采矿方法的演变和采矿手段的进步。

从石器时代原始的手工开采,发展到后来的爆破破岩、机械钻具,高效采装、运输;到今天的大规模的现代化开采;采矿技术发展基本体现在效率提高、劳动条件改善、生产的科学性等方面。

在漫长的人类长河中,人类的采矿实践也经历了由手工到机械,由低级到高级,开采规模越来越大,生产技术越来越高,由初期的地表开采发展到现今的开采地下几千米的矿石,人类在采矿方面的技术取得了长足的进步,采矿工具或设备不断改进,主要有以下几个方面。

1、原始开采是利用简单工具机械力破岩(石器时代手工开采);开采方法既有露天开采,又有地下开采,以地下开采为主。

当时矿工能将开拓系统延伸到数十米深的富矿带,利用木立框支撑在地层深部构筑了庞大的地下采场。

地下开采时利用井口高低不同所产生的气压差形成自然风流解决了通风问题。

开采工具青铜斧、钺、凿,翻土工具木锨、木铲,装载工具竹筐、竹畚箕,提升工具木辘轳,木钩等说明古铜矿井有效解决了安全、通风、排水、提升等一系列技术问题
2、爆破破岩是利用炸药破岩,提高了破岩效率(17世纪初黑火药的应用,使采矿工艺发生重大变化,1867年诺贝尔发明炸药用于爆破破岩);利用炸药爆炸的能量破坏某种物体的原结构,并实现不同工程目的所采取的药包布置和起爆方法的一种工程技术。

这种技术涉及到数学、力学、物理学、化学和材料动力学、工程地质学等多种学科。

作为工程爆破能源的炸药,蕴藏着巨大的能量。

工业炸药必须用雷管才能引爆,比较安全。

现代起爆方法有电和非电两种方式:前者由电热点燃电雷管内的灼热桥丝引爆炸药;后者则由导火索的火焰或导爆索、导爆管传递的冲击波引爆雷管,从而起爆药包。

爆破方法爆破作业的步骤是向要爆破的介质钻出的炮孔或开挖的药室或在其表面敷设炸药,放入起爆雷管,然后引爆。

根据药包形状和装药方式的不同,爆破方法主要分为三大类:
炮孔法在介质内部钻出各种孔径的炮孔,经装药、放入起爆雷管、堵塞孔口、联线等工序起爆的,统称炮孔法爆破。

如用手持式风钻钻孔的,孔径在50毫米以下、孔深在4米以下的为浅孔爆破;孔径和孔深大于上述数值的为深孔爆破;在孔底或其他部位事先用少量炸药扩出一个或多个药壶形的为药壶法爆破。

炮孔法是岩土爆破技术的基本形式。

药室法在山体内开挖坑道、药室,装入大量炸药的爆破方法,一次能爆下的土石方数量几乎是不受限制的,在每个药室里装入的炸药有多达千吨以上的。

药室法爆破广泛应用于露天开挖堑壕、填筑路堤、基坑等工程,特别是在露天矿的剥离工程和筑坝工程,能有效地缩短工期,节省劳动力,而且需用的机械
设备少,并不受季节和地方条件的限制。

裸露药包法不需钻孔,直接将炸药包贴放在被爆物体表面进行爆破的方法。

它在清扫地基的破碎大孤石和对爆下的大块石作二次爆破等工作方面,具有独特作用,仍然是常用的有效方法。

爆破技术在上述三种爆破方法的基础上,根据各种工程目的和要求,采取不同的药包布置形式和起爆方法,形成了许多各具特色的现代爆破技术。

例如,微差爆破、光面爆破和预裂爆破、定向爆破、控制爆破、水下爆破、地下爆破。

3、机器的使用使得运输效率提高(18世纪工业革命后,机器的使用);机械代替的人力,使得运输速度级运输量有了翻天覆地的变化。

4、凿岩工具改善提高了穿孔效率,大规模提高了采矿效率(19世纪空气压缩机的出现导致风动凿岩机的发明,动力机械凿岩代替手工凿岩);
5、大规模机械化开采开采强度、效率提高(二十世纪初);
6、现代化采矿是指多学科知识应用,提高了生产效率与质量,在现代化采矿技术下就有了现代化矿井,现代化矿井是指具有高素质人才队伍、先进的装备和设施、先进的技术和管理,在给定自然条件下能够在安全、产量、效率、效益(经济效益、社会效益、环境效益)等方面取得先进指标的矿井。

现代化采矿技术主要有:等离子爆破技术、是指一种“无杂散电流、无干扰的”使用电能非化学能的爆破硬岩的方法,如果该项目成功地运用到凿岩—爆破—装载的连续采矿机上,就可能从根本上改变矿体开采方式;自动操纵技术;遥控控制技术‘把装载机发生的信号传送到远处控制室的视频传输系统能提供可见的反馈信息。

遥控装置现已普遍用在放矿点操作工的视线范围内,这种新系统能使控制作业完垒地实现遥控。

一些主要的国际采矿业公司已经开始使用生物处理技术来从金属矿石的废料中提取残存的金属。

如果使用传统采矿技术,这些残存的金属是无法产生经济效益的。

而采用生物采矿技术就意味着,不仅仅高品质的矿藏是有价值的,即使低含量的矿藏一样可以通过该技术来发挥效益;甚至人们可以让微生物在地下进行“工作”,然后仅仅把提炼好的金属传送到地表。

随着世界经济的发展趋势采矿技术也在不断发展更新,随着世界上一些发展中国家的高速发展,对资源的需求量增长是十分巨大的。

因此也就需要开采更多矿石,随着时间的流逝,优质矿体已经耗竭,开始要开发那些并不富的矿体。

技术开发产生了掘进更深的勘探方法,提高了发现更富更深新矿体的概率。

但是在总的方向上优质矿体耗竭已将成为趋势。

向陆地低品位矿开采和深部采矿已成为当前采矿的方向,到海洋采矿,到太空采矿已成为将要发展的采矿技术。

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