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世界主要矿场
智利丘奇卡马塔,世界最大的露天

采矿业是从地下开采有经济价值的矿物或其他物质的活动,开采的部位都是矿物比较集中的矿床,采矿业开采的物质包括矾土、钻石、稀有金属、石灰石岩盐等,几乎任何不能由农业生产的原始物质都是由矿物提供的,从广义来说,石油天然气、甚至地下的开采都能算做采矿业范畴。

历史

美国密歇根州塔马拉克矿1905年的矿工合影
Bagger 288煤矿挖掘机

已知最早的人类采矿遗址大概是斯威士兰的“狮穴”,根据放射性测定大约是属于43,000年前的矿穴,当时是开采赤铁矿用于做原始人图腾的颜料。在匈牙利也发现了一个原始人开采燧石用于制作武器和工具的矿场。另外在西奈半岛也发现一个古埃及开采绿松石的矿场。

1627年,在斯洛伐克第一次使用黑色火药开矿。

人类采矿业的发展是和技术革命联系在一起的。石器时代使用石器、木头和骨头采矿,地下开采采用木头支撑。青铜时代开采工具和支撑物的关键受力点换成了青铜,铁器时代换成了铁器。铁器时代晚期出现了初期的炸药黑火药。第一次工业革命把此前的人力开采换成了机械作业,有了蒸汽机,黑火药换成了硝化甘油火药。第二次工业革命使用内燃机和TNT,第三次工业革命开始使用核电、计算机还有更先进的炸药,如中国的全氮阴离子盐和美国的金属氢。

从更广的层次来看,石器时代人类的生产工具和武器是石器,骨头和木头,青铜时代换成了青铜,铁器时代换成了铁器,铁器时代还出现了炸药。第一次工业革命将蒸汽机带入工厂和战场,第二次工业革命带入了内燃机,第三次工业革命带入了核电,炸药也在从铁器时代到这三次工业革命中由黑火药变成硝化甘油,TNT,到全氮阴离子盐和金属氢。

采矿的步骤

  1. 探矿,寻找可能存在的矿床;
  2. 勘探,确定矿床的蕴涵量和范围;
  3. 定量估算矿物的品质和埋藏范围;
  4. 进行可行性研究,决定是否有开采价值;
  5. 对矿山建设进行经济规划;
  6. 开发,建设矿山,开采矿物;
  7. 精选矿物;
  8. 恢复由于开采造成的土地破坏。

采矿技术

台湾金矿业黄金博物馆

基本分为两种形式

  • 地表采矿
    • 大型露天采矿
    • 采石场
    • 普通露天开采
    • 砂矿开采
    • 削去山头开采
  • 地下采矿
    • 浅矿床开采
    • 斜井采矿
    • 直井采矿
    • 硬岩采矿
    • 钻井采矿

选矿

选矿是一门专业的科学技术,从矿石中提炼浓缩有价值的矿物,有化学方法和机械方法,包括粉碎、研磨、重力选矿法、选等多道工序,精选后残余部分为尾矿,需要抛弃。为了防止污染环境,尾矿的处置也是需要研究的课题。

环境影响

由于露天煤矿的酸性废水排放,造成氧化铁在溪水中的沉积

采矿业对环境的影响包括水土流失、矿坑造成的地面沉降、生物多样性的破坏以及采矿过程中含化学物的废水对地下水的污染等。

现代许多国家对采矿业有严格的环境保护和恢复地表状态的法律法规,保证采矿区域要恢复原有的状态,甚至要求比采矿以前的环境更好。使用过去的方法采矿,对采矿业限制不严格的国家,采矿业会对环境造成无法弥补的伤害,同时会影响人类的健康。

采矿业会对周围环境和地下水造成相当大的影响,化学物质会集中污染大片地区,例如矿就会产生大约20多种有毒化学物质,会经由排放水和供应水的渠道扩散污染范围。有严格控制法律的国家,采矿业必须有水文专家和地质学家仔细研究处理污染物,一般采用五种单独措施,处理水污染问题:水分离系统、含污染物废水集中存塘、地下水采集系统、地表水排放系统和隔离系统。对于含有酸性污染物的水要直接排放到水处理系统处理。

采矿事业

以前可以由私人或小公司从事采矿事业,但现代采矿事业需要大量的资本投入,一般都是由国际知名的大企业从事。

采矿人员

1910年的美国铁矿工
宾州矿工工会标志

现代采矿事业不再仅仅是在地上挖掘,需要许多不同领域的专门人员。直接或间接地加入到采矿行业中来,包括工程师实验室技术人员、地质学家、环境科学家等,除了直接在矿山工作的人员外,还有许多专业人员为采矿业服务,例如会计律师、营销人员、公关人员等,还没有算上成千上万的矿山机械生产和维修人员。

采矿业雇员的工资一般较高,尤其是在边远地区的矿山工作,根据美国劳动统计局的调查,矿工人的工资要高出平均工资的30%,在采矿业工作的大学毕业生或地质工程师平均年工资为8万美元。在采矿业一般只能工作到46-50岁,但目前到大学学习采矿业的人越来越少。

矿山设计软件

目前矿山设计最大的进步是采用了三维设计软件,不再像以前人工设计那样耗费时间,只要勘探人员、地质学家、矿山工程师和其他方面的技术人员输入必要的数据,软件可以给出最优化的开采设计。

矿山机械

矿山机械要能够破碎和移走任何硬度的岩石,挖掘机、钻机、炸药和卡车是必不可少的,尤其对于露天开采。地下开采的机械更为复杂和昂贵,许多国际著名的这公司生产连续采掘的机械。

安全问题

安全问题一直是采矿业最重要的问题,尤其对于地下开采,虽然现代采矿业的比几十年前要更为安全,但也经常发生矿难事故。2010年3月28日王家岭煤矿发生透水事故有超过100人被救出。 矿井通风是保障矿工安全的关键,通风不好会导致矿工发生矽肺病。尤其在煤矿会造成瓦斯(甲烷)积累,发生爆炸。通风系统是由强力排风扇完成的,使矿井内达道负压,新鲜空气会由其他管道输入矿井,达到良好的空气循环。从反面教材而言,本溪湖煤矿爆炸中停止向井下送风导致更多死亡。[来源可靠?]

废弃的矿井

美国亚利桑那州废弃矿井外的明显警告标志:保持距离,保持生存(Stay out, stay alive.)

美国大约有70-80万个废弃的矿井,许多还伴随着被废弃的村镇(“鬼镇”)。专家们强烈警告不要进入这些矿井,不要到那里去探险。废弃的矿坑经常有有毒或窒息气体的累积,或例如蝙蝠等有毒动物生存,矿坑周围还会有土地侵蚀造成的塌陷,进入这些矿坑是非常危险的。每年都会有十几个人在这些矿井中受到伤害甚至丧命,美国矿山安全和健康署发起一个“保持距离,保持生存”运动,目的为了警告和教育孩子们和成年人在废弃的矿井附近玩耍和探险是非常危险的。昔日矿场有从高处误堕地底足以致命及塌陷等危险。充满积水的环境对搜救的救护员亦容易造成危险。矿场工人亦较易患上肺病。

参考

  1. ^ 困井下八日八夜 清明節重見天日 115礦工展生命奇蹟. 苹果日报 (香港). 2010年4月6日 [2018年8月]. (原始内容存档于2020年6月17日) (中文(香港)).
  2. ^ 世界最大煤矿事故背后藏谎言(图). [2018-08-05]. (原始内容存档于2012-07-11).
  3. ^ The world’s worst coal mining disasters. 2014-05-15 [2018-08-05]. (原始内容存档于2015-08-17).
  4. ^ 4.0 4.1 金敏琍; 黄学润. 行山客葬身地 專家:唔好嚟 蓮麻坑五大凶險曝光. 苹果日报 (香港). 2014年4月1日 [2018年8月]. (原始内容存档于2020年6月17日) (中文(香港)). 莲麻坑矿洞第一险:矿洞外多个荒废通风口,均遭杂草遮蔽。第二险:矿洞内有多个隐蔽大窿。第三险:蝙蝠粪便产生无色无味沼气。第四险:洞内由木柱假石墙建造的支撑位残旧失修,随时会倒塌。第五险:洞内有多个水潭,部分深不见底。
  5. ^ 周鸿熙; 梁泽冈. 遠足迷征蓮麻坑 墮15米深礦井亡 遺體隔晚由直升機吊走. 苹果日报 (香港). 2014年3月25日 [2018年8月]. (原始内容存档于2020年6月17日) (中文(香港)). 冒险前往前年才局部解禁、满布矿井的沙头角莲麻坑矿洞边境行山探险,其间疑失足跌落15米深矿井身亡,同伴中途发现失踪报警。当局搜索逾4小时后终寻获其尸体,但因天色漆黑,至昨午才由政府飞行服务队派出直升机到场将尸体吊走。有行山专家形容现场的矿洞阴森恐怖,狭窄陡峭,危险至极,根本不宜远足。
  6. ^ 林绮琪. 【香港有金礦?】全港半百礦場只得一個活化 可參考台灣金瓜石. 香港01 (香港). 2017年4月7日 [2018年8月]. (原始内容存档于2021年3月10日) (中文(香港)). 莲麻坑矿洞过往属于边境禁区范围,至2013年才被剔出禁区范围。但由于日占时间日军曾在此进行盗采活动,令部分支撑矿道的矿柱顶部崩塌,现时矿道有塌陷危机;而且矿场内有多个深达10米的竖井,误堕足以致命,游人切勿尝试进入。(受访者提供图片)
  7. ^ 林绮琪; 陈嘉元(摄). 【香港有金礦?】全港半百礦場只得一個活化 可參考台灣金瓜石. 香港01 (香港). 2017年4月7日 [2018年8月]. (原始内容存档于2021年3月10日) (中文(香港)). 现时有人不理会警告入洞内探险,陈子恒说,矿洞昔日是爆破而成,危险性可想而知;加上每年夏天,洞内的地下水亦会溢出,洞内水势不可测。洞内有不少直井,容易踏空下堕,而由于矿场内电话一般没有讯号,救护员亦从未进过洞,若有事要入内搜救,救护员自身亦很危险。(陈嘉元摄)
  8. ^ 郝君儿. 礦場工人 矽肺病纏終生. 文汇报. 香港. 2005年11月14日 [2018年8月]. (原始内容存档于2021年2月17日) (中文(香港)). 满足本港大量的建筑需求,过去石矿场一直默默耕耘,未来石矿场可能功成身退,在香港绝迹,而过去因在石矿场工作而染上职业病的工人,却将无可选择地终生受病患困扰。
  9. ^ 【野人周記】蓮麻坑的礦山歲月. 苹果日报 (香港). 2018年6月29日 [2018年8月]. (原始内容存档于2018年8月7日) (中文(香港)). 长年于通风不良的地底工作,最终罹患肺积尘病病逝。小菊头蝠(相片)。
  10. ^ 颜宁. 【馬鞍山礦場】義診30年見證變遷 醫生、村民每年聚舊團年. 香港. 2018年2月2日 [2018年8月]. (原始内容存档于2021年5月11日) (中文(香港)). 1987年,每逢星期六下午,那年冬天,第一次义诊就有45位村民来看病。欧医生还记得,早期每次都有40、50人来看病。老矿工还有肺积尘、哮喘病。每逢转天气,他们就会气喘得严重;那时候,欧医生一年要购买3、4次药,很多都是治愈哮喘的喷剂。

外部链接


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