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1、第一编建井工程技术操作基础第一章建井采矿工业第一节采矿工业及技术的发展一、采矿工业的发展我国矿产资源丰富，品种比较齐全，到目前为止，已探明储量的矿产达130 多种，其中锑、钨、钼、汞、锡、钒、铁、稀土金属、菱镁矿，萤石、重晶石，磷，硼，石墨、石膏、膨润土等20多种矿产居世界前列，这些矿产资源为迅速发展我国的采矿工业提供了物质条件。解放前，我国采矿工业技术落后，设备陈旧，生产不振，矿产资源遭受了严重的破坏新国成立30多年以来，对矿山建设很为重视，投资约达300 亿元，使采矿工业的落后面貌得到了改变。新中国矿山生产发展的过程是：解放头三年，主要是恢复生产，对个别矿山进行了改扩建。第一个五年计划时期
2、，新建和扩建一大批矿山，矿石产量增长很快，为发展采矿工业打下了良好的基础。第二个五年计划开始时，采矿工业发展迅猛，但由于工作失误，造成采剥（掘）失调，致使!%&# 年以后产量下降。自1963年至1965 年进行了三年国民经济大调整，巩固了矿山原有生产水平，并有所提高。1966年开始了第三个五年计划建设，但由于“文化大革命”的干扰，生产发展又遭受挫折。在第五和第六个五年计划时期，主要是在党的十一届三中全会以后，把工作重点转移到经济建设上来，采矿工业才又得到健康发展。1986 年3月国家颁布了中华人民共和国矿产资源法，1987年4月国务院又制订了矿产资源勘查登记管理暂行办法、全民所有制矿山企业采矿
3、登记管理暂行办法、矿产资源监督管理暂行办法等具体条例。这些法规对合理利用矿产资源正在起着和将要起到良好的作用。1985年，我国除燃料矿产品外，年产各种金属及非金属矿石（不包括砂石）达到5.9亿吨。表1-1列出了“六五”期间主要矿种的平均年产矿石量（不包括地方中小型矿山的产量），为了与解放前后对比，也列出了1949年和解放初期（经济恢复时期和“一五”期间）的矿石年平均产量。从表中看出：19811985年主要矿种的年平均矿石产量与1949年的比较分别超过了百余倍至数百倍，为经济恢复时期的30倍，“一五”期间的6.3 倍。 包括钼、锑、汞、镍，铬，金、铀等矿，其中金矿1983 年以后未计入产量，铀矿
4、自1960 年起才有产量； 石灰石矿为钢铁冶金辅助原料的产量，未包括化学工业和建筑材料部门的石灰石矿产量约2 亿余吨； 包括白云石、硅石、萤石，硼矿等矿，其中萤石矿自1957年起才有产量，破矿自1956年起才有产量； 铝土矿自1954 年起才有产量高岭土自1955年起才有产量。我国矿山规模不断扩大，矿山数目急剧增加。据1985 年对全国主要金属和非金属矿产统配矿山的统计，年产矿石300万吨以上的矿山有15座，年产矿石100390万吨的矿山有32 座，各主要矿种统配的露天矿和地下矿共达332座，见表1-2。表1-2 1985年我国主要金属和非金属矿产统配矿山数目单位：座 二、露天开采技术的进步露
5、天采矿在我国采掘工业中得到优先发展。据1985 年矿石量统计，露天开采比重，石灰石、菱镁矿，大理石为100%，铁矿为87%，有色金属矿和磷矿各为50%，硫铁矿为35%，铀矿为20%。1、露天开采方法为缩短基建周期、减少基建投资和降低生产剥采比，我国一些露天矿如南芬，东鞍山、大孤山、水厂等铁矿以及白银铜矿，昆明磷矿等都采用了分期分区开采方式，获得较好的经济效益。这些矿山以前都沿用缓工作帮坡角开采方式，70年代以来，有的矿山已开始使用陡帮开采，对推迟剥离峰期，进一步均衡剥采比，取得显著的效果，且为分期分区采矿创造了良好的过渡条件。弓长岭铁矿独木采区改用陡帮开采后，19721982 年比过去五年平均
6、年产矿石量提高一倍多，获经济效益7800余万元。湖南浏阳磷矿采用陡帮开采后，平衡了生产剥采比，保证了产量的接替。我国露天矿开拓方法，按运输方式主要分为铁路运输和汽车运输。铁路运输在露天矿的使用量占主要地位，其中铁矿按产量计约占60%；汽车运输开拓方式机动灵活，在我国化学原料和有色金属等露天矿得到极广泛的应用。近年，东鞍山等铁矿采用半固定式破碎机及带式输送机等设备实现了半连续运输的方式。石人沟铁矿和大孤山铁矿的带式输送礼运输也已投产使用。平硐溜井开拓在些地形高差大的露天矿有较大的发展，大中型石灰石露天矿使用量占80%。南芬铁矿的溜井系统，直径6m，深度450m，生产能力为750 万吨$ 年。70
7、年代以来，对溜井结构参数，放矿口结构形式、溜井的磨损规律与井壁加固施工工艺、预防堵漏和跑矿等技术作了大量研究与改进工作。露天矿山采用了许多新的掘沟方法和工艺。大孤山矿采用梭式调车“宽爆窄出”掘沟工艺，后又采用长臂铲下卧开段沟上装车法；大冶铁矿采用双铲联合交错分层掘沟法；大冶、南山、眼前山铁矿采用汽车铁路联合运输掘沟工艺；白银铜矿采用无纵向段沟掘沟方法都不同程度地提高了掘沟速度。此外，70年代以来随着采用大区爆破，以及近年在岩石松软、节理发育的矿山采用无穿爆开采工艺，对露天采场参数，特别是平台布置都引起显著的变化。我国砂矿开采历史悠久过去只是用水力机械化开采砂锡和砂金，现已扩大到用于开采钛铁矿、
8、锰矿、钽铌铁矿、锆英石、金刚石、粘土等矿物。近十余年来还使用采矿船开采砂金矿床。我国近年已捞取了锰结核试样，开始开展深海矿床开采的研究工作。我国正在积极发展热熔、水溶以及溶浸采矿。例如，泰安矿用钻孔热熔法开采自然疏，吴城矿用钻孔水溶法开采天然碱，铀矿开采正在推广应用堆浸技术和钻孔溶浸技术。盐湖矿床是一种独特的矿床。青海察尔汗盐湖采用沟渠开采晶间卤水，晒制光卤石后采用抛料式采盐机开采的旱采工艺和采盐船开采光卤石的水采工艺，内蒙查干诺尔碱矿采用索斗铲开采技术，都取得良好效果。2. 露天开采设备露天开采设备的发展，经历了由小到大、由低效到高效、由单机作业到主辅工序设备配套发展的过程。我国露天矿穿孔设
9、备自60年代起，相继研制成YQ-150型KQ-150/200型潜孔钻机，近几年又发展了SQ-100J 型高压潜孔钻机。与钻机配套，相应地研制多种型号的冲击器和钻头，其中W-200 型、J-200B 型已进入国际市场。在研制潜孔钻机的同时，我国于70年代引进了48R,60R 等型号的牙轮钻机。近年研制成钻压35t 的YZ-35型高钻架牙轮钻机，已批量生产。钻压55t 的YZ-55型牙轮钻机亦于1985年底通过技术鉴定。与此同时，研制并生产出13个规格19个品种的露天矿用牙轮钻头，赊满足国内需要外，已开始进入国际市场。我国露天矿装载设备，使用较多的是斗容14m3 的电铲。70年代引进了长臂铲、7.
10、6m3电铲。以后相继研制10、12m3的WK-10 型WD-120矿还引进了斗容13m3 的电铲。我国已研制并推广了5m3前端式装载机和5.57.5m3液压挖掘机。孝义铝土矿近期采用松土机铲运机的露天开采新工艺，实现铲装、运输和卸装一机化。晋宁磷矿等采用了D8L、D9L推土机（带犁松器） ( 前端式装载机自卸汽车的无穿全国露天铁矿山拥有准轨铁路达800多公里。广泛使用粘重80、100、150t的直流电机车和60、100t的铁路翻斗车。我国白50年代以来，很多旷山使用国外进口载重量25t 以下的自卸汽车。60年代起研制32t自卸汽车。70年代末引进108t和研制100t 电动轮自卸汽车。80年代
11、又引进154t电动轮自卸汽车。常州冶金机械厂与国外合作制造的MARK-36型145t电动轮自卸汽车已在南芬铁矿使用。50年代铁路运输矿山采用排土犁排土，以后发展了电铲排土，推土机排土。近年，东鞍山铁矿研制和应用了带式输送机连续运输排土的新设备。为实现露天矿辅助作业机械化，已研制成各种气动的、液压的、移动式的碎石机，各种装填铵油炸药、浆状炸药，乳化炸药的装药车，露天矿炮孔充填机，铰接式振动压路机，矿山多用洒水车以及工程地质勘察用的岩芯钻机等。大型露天矿山已开始研制现代化生产指挥系统的通讯联络设备。德兴铜矿已配3. 露天爆破技术与器材1956年，白银铜矿首次成功地进行了万吨级炸药的硐室大爆破，爆破
12、矿岩量906万立方米。并总结了地震波对构筑物、建筑物的影响，提出了我国采用的爆破地震波影响的安全距离。70 年代初，朱家包包铁矿也进行了万吨级炸药大爆破，爆下矿岩达1140万立方米。露天矿的深孔爆破由50 年代的单排孔秒差爆破发展到多排孔微差爆破，并应用了微差挤压爆破。以后又采用了大区多排孔微差爆破和大孔距、小抵抗线爆破等技术。为了减少爆破对露天矿边坡稳定和周围建筑物的影响，70年代采用了预裂爆破、光面爆破、缓冲爆破。定向爆破等控制爆破技术以及其他减震措施，取得较好的效果。60年代初研制成粉状铵油炸药和防水铵松腊炸药、以后又制戍多孔粒状铵油炸药，至今这类炸药占矿用炸药使用量的70%以上。与此同
13、时，还发展了浆状炸药，在生产中得到了应用。70年代末发展起来的新型防水乳化炸药是我国矿用炸药的一个突破。已研制成20 多个品种，其中EL、RJ两系列的主要性能基本达到国外同类产品水平。具有连续乳化工艺和设备的乳化炸药制造车间已先后在许多矿山投产。乳化炸药混装车也在海南铁矿研究成功。50年代末至60 年代初先后研制成5 段、10 段微差电雷管，最近又制成MG-808A型30段高精度微差电雷管。为了防止爆破事故，70年代中研制成无桥丝和低阻桥丝的两种抗杂散电雷管。70 年代末又研制成非电导爆管起爆系统，1985年产量达亿米，在矿山应用，使爆破事故率降低了40%.左右。无起爆药微差电雷管的研制成功，
14、改善了雷管在生产、运输。储存、使用过程中的安全性能，已在国内推广，并向瑞典诺贝尔公司转让技术。此外，还研制成功了静态爆破剂，已用于大理石开采及其他工业中。4. 矿山岩石力学在露天矿的应用岩石力学研究成果已在我国露天矿山生产实践上发挥了重大的作用。按岩石叮钻性、爆破性和围岩稳定性的岩石分级方法已开始在生产上应用。60 年代我国应用岩石构造理论与岩石流变理论在大冶铁矿对露天采场边坡稳定性问题进行了一系列试验研究。以后又应用极限平衡法和有限分析法在兰尖、朱家包包等铁矿评价了边坡稳定性。海南铁矿加强爆破测震和边坡位移监控等工作，对原设计的露天矿边坡角作了修改，获得了5000万元的经济效益。三、地下开采
15、技术的进步1矿床开拓我国地下矿山根据不同的矿体赋存条件、矿山地形地貌、技术经济条件而选用多种开拓方案。有色和黑色金属矿床多为急倾斜矿体，一般生产规模较大，因此，据不完全统计，采用竖井开拓占50%.，平硐与竖井联合开拓占15%，平硐开拓占20%，斜井开拓占10%，其他占5%。铀矿床倾斜矿体较多，且生产规模不大，故多采用斜井开拓。据统计，铀矿中用斜井开拓的矿山占地下矿山总数的56咒，竖井开拓占32 咒，平硐开拓占12%。近10年来，许多矿山先后引进了无轨采矿设备，斜坡道已在小寺沟、尖林山，符山，大厂、凡口、三山岛等矿用于辅助开拓，初步显示出其优越性。2井巷掘进竖井掘进，五六十年代时，均采用人工或小
16、型掘进设备施工，普通防水炸药（也使用少量硝化甘油炸药）爆破，木支护或木模浇灌整体混凝土支护，单层吊盘，掘砌单行作业，月平均掘进速度1020m。70 年代中期，研制成环形和伞形钻架，以及斗容0.40.6m3 抓岩机等较高效率的凿、装、提升、卸料设备，组成了机械化作业线，同时采用高威力防水炸药、中深孔（3-4m）光面爆破，锚喷支护，激光导向、坐钩式自动翻碴、短段掘砌，平行作业以及各种类型的金属活动模板和多层吊盘砌壁等一系列技术措施，取得了良好效果，一般矿山平均月进尺25m左右，1976 年凡口铅锌矿副井掘进最高月成井达12.1m，连续3个月的总进尺超过300m。平巷掘进，解放初期基本上靠人工完成凿
17、装运作业) 以后发展为气腿子凿岩到近年的掘进钻车配以多台重型凿岩机凿岩，从50年代研制成华-1 型装岩机到铲插式和蟹爪式等多种耙取方式的装岩机直到无轨装运设备装岩、架线式或蓄电池式电机车运输，以及向-1 型自行矿车等等，形成了机械化掘进作业线；从掘砌（支护）顺序作业二次成巷施工方法，发展为采用掘砌（支护）平行作业一次成巷施工方法，从浅眼角锥掏槽、点火爆破，发展为较深炮眼直线掏槽，电力微差爆破和控制爆破等技术；并改善了通风，防尘，照明、防噪音等一系列作业条件；使掘进速度从平均月进尺不到1520m，普遍提高到60100m，采用机械化作业线作业的矿山，一般都达到120150m。浦市磷矿，新晃汞矿和马
18、万水工程队分别于1975 年、1976 年、1977年创独头月进尺903m、1056.8m和1403.6的纪录，跨进了世界先进的行列。天井掘进，解放初期几乎全部采用木框式普通掘进法。60 年代初。研制和推广了具有效率高、木材省和通风条件较好的吊罐掘进法，但它在安全上仍有隐患。同期，引进和研制了爬罐，在镜铁山铁矿以及近年在大吉山钨矿应用。黄沙坪铅锌矿和八街铁矿等30多个矿山还成功地应用深孔一次凿岩分段爆破掘进法。近年研制成钻孔偏斜率小，效率较高的KY-120地下牙轮钻机用于钻中心孔，将有助于这种掘进法的推广。斜井掘进技术近期有了长足的进步。铀矿、锰矿和铅锌矿都采用过多机凿岩、耙斗式装岩机装岩，箕
19、斗提升和锚喷支护等一整套技术，使不少矿山的月进尺达到120200m的先进纪录。近十年来，开展了井巷钻进法的研究，取得可喜的进展。目前已有数十台不同型号的天井钻机在十多个金属和非金属矿山使用，先后钻进了近200条天井，钻进的最高天井为140m最大直径为2m，一般月钻进速度为80100m，在中硬以下岩石中，钻进成本大体与普通掘进法相当。但竖井和平巷的钻进法尚处于试验阶段。3.采矿方法据1985年各部门重点矿山的统计，使用各类采矿方法采出矿石所占的比重见表1-3解放初期，大部分矿山采用浅眼留矿法和千式充填法，其次是全面法、房柱法，长壁法等。随着矿山机械化水平的提高和工艺技术的进步，一些劳动强度大，生
20、产效率低，坑木消耗多，采矿成本高的采矿方法，如上向横撑支柱法、方框支柱充填法、分层崩落法等已很少使用，而一些高效率、高强度、低成本的深孔采矿方法（如阶段矿房法，分段崩落法，阶段崩落法）以及回采率高、贫化率小的尾砂与胶结充填法等逐步得到推广。目前，我国常用的主要采矿方法有以下几种：A 空场采矿法建国初期浅眼落矿的留矿法应用甚广。50年代中，发展了深孔留矿法，后来又发展了许多变型方案，如全面留矿法、房柱留矿法，爬罐留矿法等。目前留矿法在有色金属矿山仍占较大的比重，但在铀矿山中因对辐射的防护条件不利，其应用范围日益缩小，在金旷中也因矿石损失贫化大而逐步被其他方法所代替。表1-3 1985 年各部门重
21、点地下矿山使用各类采矿方法采出矿石所占比重%全面法与房柱法在我国铜，锑，钼、磷、铀等矿用得较多。铀矿开采为了对辐射的防护和减少污染，常用混凝土支柱取代矿柱，效果很好。60年代初，锡矿山锑矿采用了杆柱房柱法，提高了矿石回采率。60年代后，发展了深孔房柱法，最近，开阳磷矿正在试验进路杆柱房柱法。1955年华铜铜矿和金岭铁矿首先应用垂直扇形中深孔分段落矿的阶段矿房法（曾称分段采矿法），接着寿王坟铜矿应用潜孔凿岩的水平或垂直深孔的阶段矿房法。80年代初，凡口铅锌矿试验成功了-./ 法等大量落矿采矿方法。B 充填采矿法充填法多用于铜、铅、锌、锑、镍、金、铀等有色金属和贵金属矿山。建国初期，多用干式充填和
22、支架充填。60年代初，逐步采用尾砂和胶结充填后，凡口、金川等矿应用了机械化盘区充填采矿法：引进和研制了先进的采装运设备，建立了无轨采矿机械化充填新工艺。80年代初，发展了下向充填法以及长锚索和短锚杆联合护顶工艺，解决了松软矿石的回采问题。在铀矿开采中，对充填法的底部结构；间柱形式、采场垫板、顺路天井支护、混凝土输送系统以及干式充填料输送方式等方面进行了改进，使回采工艺水平与采场生产能力都得到较大提高。为了解决含铀煤开采时存在的火、水、氧气，瓦斯，地压等问题，还采用了倾斜分层和倾斜进路充填法。C 崩落采矿法壁式崩落法在锰矿、煤系硫铁矿、粘土矿、铝土矿、铁矿等多用长壁方案，铀矿多用短壁和进路方案。
23、50年代向山硫铁矿和杨家杖子钼矿曾用低分段的无底柱分段崩落法采矿；1964年引进无轨采矿设备，在大庙铁矿试验应用了高分段的无底柱的分段崩落法实现了机械化开采。目前这种采矿方法已占地下铁矿产量的6070%，在化学矿山也获得广泛应用。为进一步提高采矿强度，降低贫化损失，改善通风条件，60 年代后期又试验成功了高端壁双进路的无底柱分段崩落法。有底柱分段崩落法于1956 年在中条山铜矿开始试用，1960 年易门铜矿也使用了这种方法，并发展成为阶段强制崩落法。目前有底柱分段崩落法在铜矿、钼矿、磷矿中被广泛采用，实现了深孔挤压爆破落矿，电耙或铲运机出矿。60年代初曾在易门铜矿试验过阶段自然崩落法，目前该法
24、正在中条山铜矿和金山店铁矿试验使用。在高温自燃的硫化矿床开采方面，采用了灌浆、封闭、充填采空区，加强通风、防火、灭火等措施，在铜陵松树山铜矿采用竖分条分段崩落法和向山硫铁矿采用低分段无底柱分段崩落法进行回采，都获得了较好的效果。4 地下开采爆破技术解放初期，采掘作业全用浅眼爆破，使用硝铵炸药和少量的硝化甘油炸药，明火点燃导火索起爆，爆破效率低，且易发生安全事故。50年代中推广了电力起爆，60 年代初推广了导爆索起爆和微差起爆。随后，在深孔落矿的采场中，推广了散装炸药、机械装填的挤压爆破技术；在扇形深孔中还采用了大密集系数的爆破技术、同排孔间交错装药对角线微差爆破和预装药技术等；进行了采场爆破模
25、拟试验研究，探讨了合理爆破参数及不同炮孔排布方式，从而改善了爆破效果。80年代初，凡口铅锌矿在试验VCR采矿方法的采场，采用起爆弹导爆索导爆管导爆索起爆系统，爆破效果良好，爆破后采场顶板和矿壁平整。在天井掘进中，我国早在50年代末便开始试用一次凿岩、分段爆破的深孔爆破技术。10多年来黄沙坪铅锌矿等在这方面技术有较快的进步，掘成的天井全高可达60m；桃林铅锌矿掘进盲天井采用导轨式凿岩机一次钻凿深孔、分段爆破，成井高度平均为12m；符山铁矿采用切割钻车凿岩，也取得同样效果。此外，在各类井巷掘进和硐室开挖中，推广了预裂爆破、光面爆破等控制爆破技术，对保证工程质量起到了重要作用。解放后，在研制铵油炸药
26、、浆状炸药和乳化炸药等矿用工业炸药，研制塑料导爆管非电起爆系统和无起爆药雷管，以及研制矿用炸药的加工与装填机械和爆破检测仪表等方面的成绩都是卓著的。例如我国是世界上最早在地下小直径炮眼落矿中应用乳化炸药的国家；我国研制的井下装药车小时生产率达5000kg，起爆器可引发40005000发电雷管，爆破器材参数综合测试仪能测全爆速、电雷管延期时间，并能提供起爆电源。这些成就标志着我国矿用爆破器材已开始步人世界先进行列。5. 矿山岩石力学与支护技术应用矿山岩石力学研究了井巷围岩的应力应变状态及其与时间的关系、井巷围岩与支护互相作用的机制以及采场顶板和矿柱应力应变及位移，为合理选择巷道断面及支护型式提供
27、了科学的依据。应用矿山岩石力学还初步解决了如锡矿山锑矿、湘西金矿，刘冲磷矿、邵东石膏矿等缓倾斜矿床开采和盘古山钨矿、弓长岭铁矿、石人嶂钨矿等急倾斜脉状矿床开采中的地压控制技术和大面积地压活动的预报监测技术问题；也解决了井巷和硐室工程支护中的实际技术问题。后者如在张家洼铁矿区深埋软岩巷道、西石门铁矿粗破碎机硐室和金川镍矿高应力区岩石巷道所做的各项研究试验，都是通过深入研究岩石的膨胀性，流变性等工程岩体力学特性，系统观察岩体变形和支护构筑物的受力状况后，经回归分析，据以指导, 殳计施工和评定围岩稳定，收到良好的效果。这种“位移监控法”正在推广发展中。为此目的所需用的整套岩体和支护量测仪器，如收敛计
28、、位移计、量测锚杆、喷层应变计和岩石参数声波测定仪等，以及为采场岩层位移和采空区大冒落的一批观测监控仪表，也已研究成功并推广应用。这些成就的实际应用，开始改变了过去矿山设计中对地下采矿方法的选择、采场构成要素的选定、以及回采顺序、支护方法、充填机理、地下开采岩石移动角的确定等单纯依靠经验类比的方法。50 年代，我国绝大多数矿山都应用木支架、砖、石料支护、整体浇灌、混凝土支护、钢筋混凝土整体式和装配式支护，以及金属支架等。60年代初发展了锚杆支护，随后又发展了喷射混凝土支护以及锚喷或锚喷网支护等，在矿山得到广王应用，从而逐步代替了50年代传统的支护方式。20 多年来，注浆技术的研究成果在矿山得到
29、了广泛的应用，如凡口铅锌矿、英德硫铁矿，金州石棉矿等竖井掘进时的地面或工作面预注浆堵水，金岭铁矿和梅山铁矿等竖井局部涌水事故的处理，金川镍矿等采取注浆措施，加固不良岩层和穿过塌落区，以及水口山铅锌矿和张马屯铁矿的大面积帷幕注浆隔水等。在注浆设备和材料方面，研制成功单液和双液注浆设备以及水玻璃、木质素、脲醛树脂、环氧树脂等多类化学浆液材料，此外，近年还应用了旋喷注浆技术。6. 地下矿山机械化与自动化30多年来，我国地下矿山开采机械化与自动化的发展过程大体是：国民经济恢复时期，从苏联引进了手持式气动凿岩机和小斗容铲斗式装岩机，在凿，装岩两项体力劳动强度很大的工序中实现了以简易设备替代手工作业。第一
30、个五年计划时间，从苏联引进整套矿山机械设备，并筹建矿山机械厂和研究机构，实现了低水平的机械化掘进和采矿。矿山自动化方面，开始装备了一些电气传动控制设备，如提升机的起动控制和电机车的速度控制设备等。第二个五年计划和国民经济调整时期，开展了矿山采掘设备的全面仿制和局部创新工作。50 年代后期，仿制了苏联手持式、气腿式、支架式和向上式气动凿岩机、揩孔钻机，气动和电动铲斗式装岩机、小斗容抓岩机和低扬程小流量吊泵等；60 年代中期，大搞矿山机械化自行研制铲斗式装岩机、平巷掘进钻车、斗式转载机、槽式列车及吊罐等设备，形成了较低水平的采掘机械化作业线。此外，还从瑞典引进了当时较先进的气动采掘设备，对提高地下
31、矿山采掘工业起了一定的作用。矿山自动化方面，对提升、运输、通风，排水等固定设备开展了较系统的研究，使矿山出现了一批继电器，接触器控制的简易自动化装置。第三个和第四个五年计划期间，主要是进入70年代以后，在60 年代机械化矿山试点的基础上，自行研制了多种独立回转式高效率凿岩机，平巷和采场钻车，竖井掘进钻架，各种斗容为0.40.6m3的抓岩机，车斗容积为0.20.4m3 的自行式气动装运机，蟹爪，立爪和蟹立爪装载机，梭式矿车，振动出矿机等设备，形成了较高效率的机械化作业线。矿山自动化也有较大的发展。第五个和第六个五年计划时期，地下矿山机械化和自动化水平得到了进一步提高。主要特点是设备品种更加齐全，
32、单机效率和设备组合程度更高，有更多的辅助配套设备，形成了更完善的采掘机械化作业线。如研制出大直径高压潜孔钻机，井下小型牙轮钻机，液压凿岩机及其配套钻车，锚杆钻车，半湿式混凝土喷射机，锚喷组合列车，电动和柴油铲运机，遥控铲运机，以及各种电动和液压天井钻机等。这一时期矿山自动化发展的特点是：采用了以电子技术为基础的自动化装置和仪表；自动化的目的从单纯节约劳动力转变为提高生产效率、改善劳动条件和保证作业安全；自动化的对象从矿山固定设备转到采掘工作面和运输系统；加强了检测仪表的研制，并在大型设备（如卷扬机，天井钻机等）中应用先进的可控硅技术。四、系统工程及电子计算机开始在矿山应用60年代初，我国开始了
33、矿山系统工程的研究，应用运筹学排队论方法对露天矿山铁路运输问题进行探索。70年代以来，开始开发露天矿可行性研究的计算机程序软件，完成了地质矿床模型、露天矿境界圈定、运输系统模拟与装运设备选择、长期采掘计划编制等一系列软件，1981 年冶金部主持通过技术鉴定，为露天矿可行性研究中应用电子计算机打下了良好基础。以后先后研制了更为完善的软件系统，应用于凹山、密云、德兴、大冶、厂坝等露天矿的开发可行性研究中。由于矿山企业进行改革，强化管理，一些矿山对生产系统分析决策中应用电子计算机取得了不少进展，并取得较大的经济效益。如南京吉山铁矿因生产过程中的变化，要求相应调整矿山境界，用克立格法对原设计霹天境界进
34、行检验、进行多方案对比，在许多排列组合计算中选取最优方案，实施后每年可得经济效益200 万元。类似方法还在太钢峨口铁矿对铁矿石工业指标的合理性进行研究，解放了生产力，使矿山达到设计年产量，由年亏损400万元转为赢利400万元。利用计算机模拟方法评价并改进装运工艺系统。如大孤山铁矿模拟电铲二电机车系统，评价并提出所能达到的运输能力，找出其中薄弱环节加以改进；歪头山、石人沟、大宝山等铁矿也做过类饲分析。地下矿山应用电子计算机对一些采矿方法进行模拟研究和通风网络的解算，也收到较好的效果。用电子计算机编制长期开采进度计划和短期配矿计划开始在矿山使用。如石人沟铁矿已编制出适用于露天矿山编制年度开采计划用
35、的计算机程序；黄沙坪铅锌矿、符山铁矿已编制出适用于地下矿山的程序。符山、水厂、大宝山等铁矿、船山石灰石矿研制应用了一批计算机配矿的程序。微型计算机在矿山应用已贯穿到生产管理、设计计算各个环节中。不少矿山开发和应用了数据处理及辅助决策的应用软件。如攀枝花矿山公司、海南，东鞍山、梅山铁矿、德兴铜矿、大厂锡矿应用微机计算的范围有综合计划统计、销售与供应管理、库存管理、设备管理、财务管理、成本控制、工资管理、干部档案管理、生产调度等等。有些设计院已将计算机辅助设计（CAD）技术应用于编制矿山长期开采进度计划，使采矿工程师免去绘图、计算储量等繁琐作业。五、矿山安全环保技术的进步贯彻安全生产，保证良好的工
36、作条件和保护生态环境，是我国矿山企业管理的基本原则。解放以来，我国颁发了一系列矿山安全条例和环境保护规（见35.7 和37.9），各部门，各矿山根据国家的要求进一步建立和健全了安全环保规章制度，加强了领导和专职机构，开展了安全与环保技术的科研工作。1. 矿山安全技术爆破是50年代导致矿山重大事故的主因之一。近30年来，研究了炸药爆炸时的物理化学反应和爆破的力学效应，因而能较准确地计算爆破地震效应和空气冲击波安全距离，也就能有效地防止爆破对构筑物的破坏和爆破飞石的危害；研究成功了能有效防止起爆引起伤亡事故的非电起爆系统，以及抗杂散电流雷管、无起爆药微差雷管等起爆器材，为爆破安全提供了物资基础；此
37、外，还研究了杂散电流分布规律，硫化矿中的炸药自爆机理及对炸药库的防潮等方面的技术。这些成果对防止爆破安全事故的发生起了重要作用。岩层破坏引起的安全事故占矿山事故的很大比率。在地下采矿方面，近期已能通过现场观测，实验室工作和理论分析，划定矿区地压活动的危险区；研制并普遍应用了地音仪、声波仪、光应力计、钻孔应力计、地震仪等仪器，对地压活动进行观测，近10 多年来，锡矿山锑矿、巴里锡矿& 石人嶂钨矿等，多次成功地预报了大面积地压活动；弓长岭；梅山，程潮和尖林山等铁矿进行采区顶板观测及空区处理问题的研究，通过各种仪器的观测分析，获得了可靠的资料，使顶板冒落规律的分析及监测顶板冒落情况有了科学依据，对分
38、析地压活动及认识其规律性具有重要作用。露天矿边坡的维护取得了重要的成就，70年代，大冶铁矿先后对三个较大的滑体采取打抗滑桩，预应力锚杆和锚索，修筑混凝土护坡墙等措施进行边坡滑体局部加固获得成功，以厅许多矿山又应用了削坡减载、坡面注浆、钻孔疏水等一系列边坡加固技术都取得良好的成效。某露天铀矿曾五次产生滑坡，通过以打钻孔柱主的综合治理措施，得到治理。近年，我国研制成多点边坡位移自动记录仪等仪表，监测边坡，作过多次准确的滑坡预报。如大冶铁1979 年7月成功地预报了该矿象鼻山北帮$ 万多立方米滑体的塌落，保证了矿山人员和设备的安全；德兴、永平、石录等铜矿和云浮硫铁矿等对泥石流的危害，提出了一系列的防
39、治措施，也是很成功的。此外，为防止竖井提升中跑罐、过卷扬和踱罐等事故，改进了过卷扬保护装置，研制了卷扬机信号显示仪、卷扬信号发送器和接收器，研制了卷扬帆的动力制动装置，均起到良好作用。2. 矿山卫生工程与环境保护矿山通风的主要成就，一是全面实现了矿井机械化通风，并在通风系统上针对各矿的具体情况，研究建立了分区通风和棋盘式、梳式、上下行间隔式等通风网络结构，不断地完善了通风系统；二是对通风设备运转和系统参数的测定，成功地应用了遥控遥测技术；三是对局扇通风方式，特别是降低漏风系数和分支通风方面取得了较多的经验；四是研究提出了地温预热系统选择和预热巷道参数的设计计算方法，推广了人风流地温预热的经验，
40、有效地解决了北方矿山冬季入风井冻结问题：五是对通风机械、自动风门及局扇消声装置的研制方面，也取得可喜的进展。30 多年来，我国矿山工作者围绕减尘，降尘、排尘和防护等四个环节发展了以风、水为主的综合防尘措施，普遍采取了喷雾洒水、密闭及加强通风的措施，研制了多种除尘设备、测尘仪表和个体防护装置，结合管理工作，提出并推行了“水、风、密、管、护、教、宜、革”八字防尘方针。在防止氧气、铀矿等放射性物质和柴油设备的废气污染方面，铀矿和云南锡业公司等单位做了许多卓有成效的工作。由于这些努力，全国出现了一大批防尘，防毒和防污染的先进矿山，例如西华山钨矿的通风防尘与文明生产的经验，深受国外同行的重视。对露天矿大
41、型设备的单机防尘与空调技术进行丁试验研究。如在牙轮钻机上安没了复合顺气流脉冲袋式除尘器，在电铲司机室安装了带有防尘与负离子发生器和半导体空调器等净化与空调装置。80年代起，白银露天矿在采场，地表及近空进行了长期系统的气象参数与污染强度的观测与分析，利用整套低空探测仪器，建立了我国第一个矿山大气污染气象观测站。大孤山铁矿深凹采场和大冶铁矿也相继进行了这方面的测定研究。有计划地整治因采矿而破坏的土地，进行复垦植被、取得较好的效果和经验。如湖南601 矿复垦总面积达83万平方米，复垦率达93.4%。永平铜矿和板潭锡矿的大面积植树造林和复垦工作，成效同样显著。此外，盘古山钨矿等的矿区绿化对改善矿山环境
42、也是十分重要的.六、采矿教育，科研与设计力量的壮大建国以来，采矿教育、科研、设计事业也得到了蓬勃的发展，科技队伍不断壮大。1. 教育事业的发展东北地区解放后，人民政府即在夹皮沟金矿开办了采矿技术人员训练班，培养了新中国第一批采矿科技人员。建国后，相继创办了一批高等和中等矿业学校，1950年成立了东北工学院，1952年进行高校院系调整，成立了北京钢铁学院、中南矿冶学院（现名中南工业大学）等。至今，设有采矿专业的部属高等学校已有21所（见表1-4），并招收和培养了硕土和博土研究生，至于中等专科学校就更多了。此外，还开办了许多技工学校、职工业余学校和短期训练班等。从而培养和造就了一大批采矿专门人才和
43、技术工人，扩大了矿山科技队伍，提高了矿业职工的素质。表1-4 我国有采矿专业的高等学校、部属设计和科研机构2 科研机构的创立解放前的采矿科研机构仅有一个十余人的采矿研究室，50 年代中期在长沙创建了我国第一批全国性的采矿科研专门机构，如长沙矿冶研究院和长沙矿山研究院等。现在，部属科研单位已达10所（见表面1-4）。此外，一些省，市及大中型企业，高等矿业院校设立了采矿研究所。这些研究单位已拥有较高理论水平和综合研究能力的科研队伍，又有先进的试验装备和完善的实验手段，能独立完成大，高，精的国家重点科研项目。我国采矿科技工作者，理论联系实际，面向生产，解决了一系列重大采矿技术难题，有的科研成果达到了
44、国际先进水平。到1985 年止，五个部门的采矿系统共获得了400多项部和国家级的科研成果奖。这些成果在矿山得到推广应用，促进了生产发展，得到较好的经济和社会效益。3. 设计力量的壮大1953 年我国组建了第一个有采矿专业的设计院，即北京有色冶金设计研究总院，1956 年成立鞍山黑色冶金矿山设计院。1958年以后，各部门都建立了自己的矿山设计院。至目前，除各省、市和大型企业的设计院（处）外，五个部门直属的有采矿专业的设计单位就有)21个（见表1-4）。这些设计院专业齐全，除承担国内大、中、小型的矿山设计工作外，还完成了援外的矿山设计任务。4. 学术活动与情报交流新中国成立以来，广泛开展了采矿学术
45、活动和情报交流，各部门都有群众性的学术团体学会。对提高采矿技术水平起着重要的作用。156年成立了中国金属学会，随后成立了化学工业学会，铀矿冶学会、硅酸盐学会，1985年又成立了有色金属学会。每个学会都设有采矿学术委员会，领导开展采矿学术活动，进行国内外采矿学术交流，提供咨询决策，出版学术刊物与科普读物等工作。各学会（包括煤炭学会）每三年联合召开一次全国采矿会议，检阅采矿科技成果，探讨采矿业发展趋势。这些活动对促进采矿界多出成果，多出人才以及推动采矿工业的发展都做出了较大的贡，献。同时，各部门还按行业建立了采矿情报网（近年又在此基础上成立了中国采矿情报协作网），每年召开年会，举办学习班，先进技术
46、讲座和情报交流会，做到互通情报，及时交流经验。各部门还创办了多种采矿刊物和出版专题文献资料，主要有有色金属（采矿部分），金属矿山、铀矿冶，化工矿山技术、非金属矿、工业安全与防尘，爆破器材，国外金属矿采矿、国外采矿技术快报、金属矿业文摘等期刊杂志，介绍国内外采矿科技成果、学术论文以及生产与科研动态等。七、采矿工业的进一步发展中国古代采矿工业曾经有过光辉灿烂的历史，但在近二百余年以来，发展缓慢，落后于西方的现代采矿工业。新中国成立以后，重视矿山建设，积极发展生产，改进技术，采矿工业获得很大进步，为社会主义经济建设提供了大量基础原料，作出了巨大贡献。但与国际先进水平相比，我国采矿工业还存在下列几个主
47、要问题：（1）矿山装备水平方面，大型露天矿尚缺乏性能良好、生产效率高的大型装载运输设备；地下矿山没有足够的机动灵活、适应性强、坚固耐用的无轨和液压设备；矿山设备品种单一，没有形成系列化产品；辅助作业设备不全，发挥不了主机设备的生产能力：备品配件供应困难，使国内新研制的设备，甚至从国外引进的成熟设备，也不能顺利应用；矿山作业的自动化水平更低。因此新的高效率的工艺尚未完全掌握推广。（2）矿山管理方式不适应现代化生产的要求。我国当前还缺乏先进的科学管理手段（如供矿山管理应用的电子计算机及软件、先进的信息设备等），基本上尚停留在手工业的管理阶段；管理体制落后，从生产上需要的备品配件（如设备零件，钢钎，
48、钎头等），原材料（如炸药、水泥等）到职工及其家属的生活、医疗保健、文体活动、子女教育与就业等问题都需要矿山自行解决，没有发挥社会的力量办矿山，而是把矿山办成为行业齐全的市镇社会，因而加重了矿山的额外负担；另一方面又没有重视职工的技术培训，缺乏掌握先进技术的本能。（3）矿山劳动生产率低。我国矿山劳动生产率，特别是全员劳动生产率与国外采矿工业发达国家比较要低十数倍，甚至更多。这不仅带来矿山大量非生产性开支，降低矿山经济效益，而且导致矿山开采强度低，建设周期长，积压资金等一系列缺点。因此，必须针对上述问题，采用先进设备，改进开采工艺，提高设备的作业率，改革经营管理体制，实现科学管理，从而不断地提高劳动生产率，降低生产成本，提高资源回采率。深信随着“改革、开放”方针的继续贯彻，我国采矿工业必将获得进一步的蓬勃发展。第二节采矿的未来据估计，今后相当一段睛间，矿产资源完全可以满足人们的需要。预计在今后二三十年甚至上百年，人类的采矿活动仍将以大陆为主。但矿床开采条件将日益艰难复杂，矿石品位日益降低，因此，必然要采用特殊的开采技术。同时将会面向海洋，开发丰富的海底矿产资源。此外，探索星球采矿技术也可
