目前,我國(guó)許多院校都開設(shè)了采礦工程專業(yè),如中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、中南大學(xué)、東北大學(xué)、太原理工大學(xué)和西安科技大學(xué)等。采礦工程專業(yè)根據(jù)所才礦產(chǎn)種類的不同可分為金屬非金屬礦開采與采煤兩個(gè)方向。例如,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程研究偏向于煤炭,中南大學(xué)采礦工程學(xué)科主要從事金屬礦方向的研究。
我國(guó)雖然煤炭資源儲(chǔ)量較大、分布較廣,但隨著礦業(yè)行業(yè)形勢(shì)的嚴(yán)峻,不少?gòu)氖旅旱V方向研究的畢業(yè)生不得不面對(duì)轉(zhuǎn)行的處境。而對(duì)于那些想要從事金屬礦方向工作的采煤方向畢業(yè)生而言,如何利用所學(xué)了數(shù)年的采煤理論與技術(shù)盡快步入非煤固體礦床研究領(lǐng)域?如何避免在被問到開采非煤固體礦床與采煤究竟有何不同時(shí)嘴里只蹦出一句 “煤層是黑的”、“煤礦環(huán)境較惡劣”等讓人猝不及防的回答……
下面,是煤礦開采與非煤固體礦床開采中常見概念的異同簡(jiǎn)述。
煤是植物遺體經(jīng)過生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用而轉(zhuǎn)變成的沉積有機(jī)礦產(chǎn),是多種高分子化合物和礦物質(zhì)組成的混合物。大量植物殘骸經(jīng)過復(fù)雜的生物化學(xué)、物理化學(xué)作用后轉(zhuǎn)變成煤。
非煤礦床是由地殼中的化學(xué)元素在各種成礦作用下遷移、富集而成的。所謂成礦作用是指把地殼中的有用成分和其他成分分離開來,集中富集而形成礦床的地質(zhì)作用。換言之,非煤礦床的成礦物質(zhì)來源于地殼本身。
一般而言,地下煤層開采中,回采單元?jiǎng)澐譃?/span>“井田—階段—采區(qū)/分段/帶區(qū)/盤區(qū)”;而開采地下非煤礦床,回采單元?jiǎng)澐钟?/span>“井田→階段→礦塊”和“井田→盤區(qū)→礦壁”兩種方式。需要說明的是,礦壁在有的文獻(xiàn)上叫采區(qū)。為了避免與煤礦的采區(qū)棍淆,這里采用“礦壁”的叫法。實(shí)際上礦壁相當(dāng)于近水平煤層盤區(qū)布置時(shí)劃分的區(qū)段。
開采初始面是指對(duì)采區(qū)(礦塊/礦壁)進(jìn)行回采的巷道,這一巷道連接采區(qū)(礦塊/礦壁)進(jìn)、回風(fēng)巷,形成完整的通風(fēng)回路,在煤礦與非煤礦山中,其功能相同,但叫法不同,分別稱之為“切眼巷道”和“切割巷道”。
按回采工作與主井(主要開拓巷道)的位置關(guān)系,階段中礦塊的開采順序也有前進(jìn)式、后退式和混合式三種。開采順序分類相同,可分為上行式、下行式,前進(jìn)式、后退式,兩者雖然在階段開采時(shí)一般都使用下行式,但開采煤層多用前進(jìn)式,而非煤礦山開采一般采用后退式。
那在開采非煤礦床時(shí),是否會(huì)采用上行式開采呢?也有,但只有在極少數(shù)特殊情況下才會(huì)采用上行式開采。例如,礦床上貧下富,而國(guó)家急需該種礦產(chǎn),或地表無廢石場(chǎng)地,需要利用礦床下部的采空區(qū)堆放廢石,從而不得不采用上行開采。
按回采工作與主井(主要開拓巷道)的位置關(guān)系,階段中礦塊的開采順序也有前進(jìn)式、后退式和混合式三種。前進(jìn)式指從主井向邊界方向開采;后退式指由邊界向主井方向回采。
與煤礦普遍采用采區(qū)前進(jìn)式開采不同,在非煤礦山,一般認(rèn)為,只有當(dāng)井田走向長(zhǎng)度較大、礦體賦存簡(jiǎn)單且礦巖穩(wěn)固時(shí),采用前進(jìn)式開采才比較合理;否則,應(yīng)采用后退式開采。 之所以后退式在非煤礦山應(yīng)用廣泛是由非煤礦床的賦存特點(diǎn)確定的。一方面,礦體形狀、產(chǎn)狀的復(fù)雜多變性常常要求開采過程中對(duì)礦床迸行補(bǔ)充勘探,后退式開采無疑可以滿足這一需要;另一方面,由于非煤礦床井田尺寸一般較小,后退式開采初期工程量大、基建時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)不突出。
煤礦中,“上山”是指服務(wù)于一個(gè)開采水平或采區(qū)(盤區(qū))的傾斜巷道,并于大巷連接,負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)V物。在非煤礦山中,雖然該條巷道功能相似,同樣是為連接相鄰采區(qū)而開鑿的立井或斜井,但都統(tǒng)稱為“天井”。
地下開采煤炭時(shí),采煤方法主要分為壁式采煤法和柱式采煤法,前者業(yè)是目前我國(guó)應(yīng)用最普遍的采煤方法,其又可根據(jù)煤層特征進(jìn)行進(jìn)一步劃分。
開采地下非煤礦床根據(jù)回采時(shí)地壓管理方法不同,主要采用空?qǐng)霾傻V法(類似于柱式體系采煤法)和崩落采礦法,充填采礦法主要用于開采金礦和鈾礦等,以及地表需要保護(hù)的情況。由于非煤礦床賦存條件復(fù)雜、礦體形狀和產(chǎn)狀復(fù)雜多變以及礦石種類繁多、價(jià)值不一 ,在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用的采礦方法迄今多達(dá)200余種,現(xiàn)常用的采礦方法就有20種之多。其中除少數(shù)與采煤方法有相似之處,大多數(shù)與采煤方法不同。
1.礦物形成原因不同
2.井田劃分原則和方法相同,但采區(qū)單元叫法不同
井田劃分(煤層)
階段與礦塊的劃分(非煤礦床)
盤區(qū)和礦壁的劃分(非煤礦床)
3. 采區(qū)開采初始面叫法不同
4. 階段內(nèi)開采方式不同
1-主井,2-風(fēng)井
前進(jìn)式開采 后退式開采
5.服務(wù)于開采水平的巷道叫法不同
6. 非煤礦床開采方法更為多樣