(蘇州中材非金屬礦產工業設計研究院，蘇州215004)
本文總結了我國幾種重要非金屬礦產的開采技術和實踐經驗，包括石膏、金剛石、石墨、膨潤土、石棉、滑石、雲母和高嶺土。本文簡要分析了這些礦產開采的特殊性，並介紹了壹些礦產開采技術實例。
非金屬礦；采礦技術。
作者簡介:朱，教授級高級工程師，聯系電話:0512-68213617，電子郵箱:。
壹、非金屬礦產開采概況
中國已探明資源儲量的非金屬礦產有91種，已大規模開發的非金屬礦產有20多種。現僅介紹幾種非金屬礦的開采技術。
中國鉆石、高嶺土、雲母、石棉、石膏、石墨、滑石、膨潤土的開采情況見表1 [1 ~ 6]。
表1非金屬礦開采概況
註:此表僅列出“出現次數”，不包括公司名稱。1克拉=0.2克.
二、非金屬礦產開采的特殊性
(1)礦物等級和晶體保護
非金屬礦產根據用途和工業要求有不同的分類方法，對開采也有壹些特殊要求。
如表2所列，礦物如金剛石、石棉、雲母、滑石、石膏、高嶺土等。在工業上主要或部分利用其物理機械性能，成為直接使用的工程材料。金剛石顆粒細小，開采巖礦時無法考慮其保護；開采金剛石砂礦時，由於金剛石密度大，特別是顆粒大，往往集中在砂層底部和階地下部，需要特別註意這部分礦體的保護和開采。石棉、雲母、滑石、石膏、高嶺土和其他礦物應根據工業要求加以保護。
表2非金屬礦產品的工業要求和分類對礦業的影響
某些非金屬礦產即使品位相同，但所含品位不同，價格不同，會造成采礦技術經濟指標的較大變化，影響采礦方法的選擇。有些很貴，比如雲母礦石。大面積的片狀雲母價格達到400元/公斤，4平方厘米的片狀雲母價格為80元/公斤。從經濟效益來看，開采時必須考慮晶體保護。
(2)賦存條件和賦存的特殊性
如金剛石礦床，礦體呈垂直管狀。從開拓系統的選擇到采礦方法都要考慮適應性。
(三)礦石和圍巖特征
有些非金屬礦和圍巖又軟又厚，在開采時必須采取特殊措施，以保證生產的安全和效率。如高嶺土和滑石，它們的特殊性質要求在開采和巷道支護中采取相應的特殊措施。在露天開采中，由於滑石越純，其潤滑性越好，自然休止角小，往往要求緩坡，這樣會增加資金投入和開采成本。
(4)由於礦石性質的特殊性，對開采有特殊要求。
比如纖維石膏，價格貴，但是比較軟，容易磨損，所以開采的時候需要特別保護，防止磨損。膨潤土遇水會迅速膨脹崩解，不能使用濕式鉆井。高嶺土砂礦含石英砂和礫石，結構松散。高嶺土砂礦經過沖洗和淘洗後容易富集。開采時，應采用水力開采，以獲得良好的技術經濟效果。
第三，各種礦物的開采概況
(1)石膏開采
中國石膏礦床屬於沈積型，規模大，質量好。地下開采礦山有邵陽石膏礦、平邑石膏礦、太原石膏礦等。南京石膏礦年產量為40×104t。荊門石膏礦是目前開采纖維石膏最大的礦山。露天礦壹般規模較小，主要分布在甘肅、四川、寧夏、青海等省。
1.地下礦山開拓和運輸方法
其方法有豎井開拓，如平邑石膏礦等。斜井開拓，如已開采的應城石膏礦；立井與斜井聯合開拓，如南京石膏礦；平硐開發，如太原石膏礦、靈石石膏礦。靈石石膏礦曾采用平硐溜井開采，但不成功。通過大型溜井放礦時，雪花石膏(質量較好的二水石膏)和普通石膏容易沾上泥塵，因此溜井出礦口經常被水堵塞，生產異常。無水時，漏鬥內充滿礦石和粉塵，巖塵較細，用壹般通風措施難以解決，太原石膏礦采用平硐無軌開拓，70年代末80年代初改用全無軌開采，是當時中國礦業的第二個例子，既典型又先進。該礦巷道無軌采礦的優點是:礦體埋深高於地面，礦層緩傾斜，傾角5 ~ 10，適合巷道開拓和分層開采時汽車運輸；采用房柱式采礦法，準切巷基本建在礦體中，可回收礦石，減少基建投資；礦體及圍巖穩定性好，房高達10 m，跨度12 ~ 15 m，經久耐用，允許使用大型無軌設備；巷道斷面大，但實際支護率只有8%，節省了基建費用；可以在基建的同時生產，就地投產，簡單易行，見效快；生產規模不大，坑內運輸車輛不多，通風相對容易解決。礦山投產落戶後，噸礦單位投資僅為43.75元，而同期同規模礦山均在100元以上。表明該開拓方法適用於此類石膏礦體。
2.石膏開采技術
分為兩類:壹是開采纖維石膏礦；二是雪花石膏、普通石膏和硬石膏的開采。纖維石膏硬度低，脆性大，容易成為粉礦而流失。在開采和裝運過程中，必須避免夯實、耙設備和漏鬥放礦。由於礦石價值高(是普通石膏的3倍)，采用長壁分選充填采礦法，放頂煤工作面的礦石由人工分選裝入礦車，如荊門石膏礦。雪花石膏、普通石膏、硬石膏的開采工藝相似，開采采用整體采礦法或房柱式采礦法。
3.普通設備
地下采礦中的技術設備主要包括采礦場的提升、運輸、空氣壓縮、通風、排水、鉆孔設備和礦石裝載設備。僅舉舉升設備為例，如下所示(表3)。太原石膏礦無軌開采時，采用輪胎式電動裝載機、2 m3鏟鬥或更小鏟鬥的電動鏟運機，汽車采用10 t礦坑自卸汽車，2臺4-72離心風機通風。
表3石膏礦地下開采提升設備實例
(2)鉆石開采
鉆石礦床分為原生和次生兩種。原生礦石的產狀為巖管式和巖脈式，次生礦石為金剛石砂礦。就采礦方法而言，巖管型壹般為露天或露天地下聯合開采。巖石管有壹個特殊的現象，它是壹個橫截面為圓形或橢圓形的幾乎直立的管子。面積壹般500~600 m2，大的2000~3000 m2，有的甚至更大。壹般巖管深處面積越來越小，品位越來越差，鉆石質量越來越差(粒度越來越大)。為了盡快發揮投資效應，上部在露天開采。到壹定深度後，就轉入地下開采。原生礦脈開采為地下開采，如蒙陰1號礦脈已開采完畢。次生金剛石砂礦均為露天開采，品位低，但寶石級金剛石含量高，經濟效益好，如湖南原常德金剛石礦和山東原郯城金剛石礦。
1.發展運輸方式
巖管露天開采采用公路螺旋線開拓，逆時針展開，10 t汽車運輸。鉆石砂礦壹般是公路開發，汽車運輸。
2.采礦技術
在露天開采中，采用臺階開采。YQ-150A DTH鉆機鉆孔，松動爆破，1 m3挖掘機和10 t汽車將礦石從工作面運至選礦廠。金剛石密度高，達3.52 ~ 3.55g/cm3，多集中在砂層底部和階地下部。挖掘時要註意清潔這些部位。吸氣管也用於清潔煤層底板。
(3)石墨開采
我國結晶石墨礦均為露天開采，包括原南墅石墨礦、原北墅石墨礦、黑龍江蘿北石墨礦、黑龍江雞西石墨礦。蘿北石墨礦被譽為亞洲最大的礦山。隱晶質石墨礦均為地下開采，目前開采的有吉林磐石(煙筒山)石墨礦和湖南蘆塘石墨礦。
1.發展運輸方式
大型露天礦多為公路開拓，載重量15 ~ 20 t，部分也采用8 t自卸汽車運輸。地下開采，用平硐或斜井開拓。
2.采礦技術
露天開采采用KQ-150 DTH鉆機，采裝采用1~2 m3電動挖掘機。對於地下開采的隱晶質石墨礦，由於礦石和圍巖穩定性差，采用崩落采礦法，又由於石墨的潤滑性和摩擦角小的特點，巷道全部傾斜，創造性地采用了無底柱分段崩落法。礦石從工作面滑至放礦溜井，除微傾斜巷道外設置部分搪瓷溜井，因此整個開采過程不配備其他裝運設備，具有設備簡單、裝載成本低、易於掌握的優點。
(4)膨潤土開采
膨潤土是壹種以蒙脫石為主要礦物成分的粘土礦物，又稱蒙脫石粘土。其采礦方法包括露天開采和地下開采，礦石年產量超過20×104t。露天開采的有:遼寧黑山膨潤土礦、河南信陽膨潤土礦、甘肅金昌洪泉膨潤土礦、新疆托克遜縣科爾膨潤土礦、新疆布爾克縣夏子街礦等。地下開采包括浙江臨安膨潤土礦、浙江秋山磁鐵礦和吉林九臺膨潤土礦。露天開采占總產量的75%。中國有200多個中小型礦山。
露天開采壹般采用公路開拓和汽車運輸。斜井是用來開發地下礦山的。
由於蒙脫石是壹種不穩定的礦物，吸水後會劇烈膨脹，影響開采工藝的選擇。黑山膨潤土礦露天開采的淺部為軟質膨潤土，深部為硬質膨潤土。地下開采的膨潤土礦通常為硬質膨潤土，臨安膨潤土礦和秋山磁鐵礦采用空場采礦法，九臺膨潤土礦采用分層崩落采礦法。在開采工藝上，不能用普通的濕式打眼、噴水除塵，而要用電鉆。
(5)石棉開采
石棉開采方法包括露天開采和地下開采。目前，我國所有的大型礦山都是露天開采。有茫崖石棉礦，新疆巴州石棉礦，新疆若羌石棉礦，甘肅阿克塞石棉礦。其中，茫崖石棉礦精礦產量為65，438+00× 65，438+004 t/a，阿克塞石棉礦為20× 65，438+004 t/a，霸州石棉礦為4× 65，438+004 t/a，這三個礦區是中國最大的三個礦區，幾乎占全國總產量的85%。阿克塞煤礦的年產量幾乎是全國總產量的50%。
1.發展運輸方式
露天礦都利用道路發展汽車運輸。由於年采剝總量的增加，達到(200 ~ 300) × 104t甚至更多，運輸車輛也在向重載發展。目前通常使用15 t和20 t自卸汽車。
2.采礦技術
壹些大型石棉礦有比較現代化的設備，開采臺階高度為12 m，穿孔設備采用KY-150牙輪鉆機和YQ-150 DTH鉆機。2 m3和4 m3大型挖掘機已廣泛應用於采礦和裝載工作面，以取代小型挖掘機。輔助設備，如用於清理和平整場地以及收集礦石和巖石的推土機，也已經擴大。
(6)滑石開采
大型滑石礦有遼寧海城滑石礦、廣西龍勝滑石礦、山東膠東平度滑石礦、海陽滑石礦、棲霞滑石礦等。這三個省的滑石產量占全國總產量的85%，是中國滑石生產的三大基地。包括中小型礦山在內，我國滑石礦有220多個。
1.采礦方法
有露天開采和地下開采。海城滑石礦有許多露天采礦點。據報道，該地區精礦總產量已達100×104t/a，海城東礦區範家堡子為全國最大的露天開采滑石礦，廣西龍勝滑石礦和山東平度滑石礦為下沈式露天開采。地下開采包括山東膠東地區的海城滑石礦、海陽滑石礦和棲霞滑石礦的西部礦區。
2.開創性的方法
露天開采多利用道路發展汽車運輸。海城礦東采區露天開采采用7 t和15 t自卸汽車運輸，廣西龍勝礦采用12 t自卸汽車運輸。地下開采:膠東棲霞滑石礦、海陽滑石礦采用豎井開拓；該平硐用於開拓海城礦西采區和海城水泉滑石礦。
3.采礦技術
海城東礦區露天礦采用YQ-150A DTH鉆機穿孔，1 m3挖掘機開挖。由於滑石的柔軟性，其莫氏硬度為1 ~ 1.5，較滑。而且滑石純度越高，潤滑性越好，容易裂成薄片，自然休止角小，約35°。圍巖普遍不穩定，節理裂隙發育，對開采工藝影響較大。比如海城東露天礦的底壁最終邊坡角只有40°，頂壁36°，非常緩慢。剝采比增加，導致基建投資和采礦成本增加。在地下開采中，由於礦石和圍巖的不穩定性，巷道支護困難。海城西礦區采礦采用下向分層充填采礦法。隨著選礦技術的提高，允許降低入選礦石的品位，采用無底柱分段崩落采礦法進行開采。山東棲霞、本溪和遼寧營口的滑石礦采用分段自然崩落采礦法。
由於滑石在工業上主要用作粉狀填料，其白度使用較多，要求開采時不被第四紀土層和臟水染色。手工挑選後直接用於工業的要保護好純度。
(7)雲母開采
國內的白雲母主產區，新疆的阿爾泰，四川的丹巴，內蒙古的土貴烏拉，都已經關閉了。金雲母開采規模壹般不大，如河南鎮平、吉林集安等地。碎雲母礦以河北靈壽礦區最大，江西、湖南、湖北、山西也有。由於雲母紙和雲母粉的生產和應用，碎雲母的生產已占據雲母行業的主導地位。
雲母的露天開采包括新疆阿爾泰雲母礦。
開拓運輸方式:露天開采壹般采用公路開拓和邊坡開拓，但由於開采量小，也采用非開挖開拓。公路開拓壹般采用5t自卸汽車運輸。非開挖開拓是利用簡易索道提升運輸穿越采場。
由於雲母礦價值高，開采規模小，開采工藝簡單，炮孔布置應避開富礦帶，爆破後在工作面人工選運。
(8)高嶺土開采
高嶺土根據自然形態和工業要求分為軟質高嶺土、砂質高嶺土和硬質高嶺土。最大的軟質高嶺土是蘇州的中國高嶺土公司，產量為25×104t/a，品位高。原礦可直接用於工業，低品位用作耐火材料。手選1號泥的價格比手選4號泥高出10多倍。所以要求保護優質土壤，保護原礦的純度，防止開采時變成碎屑。過去人工分選開采多在采掘工作面進行，現在開采規模較大，但為了與手選車間相銜接，仍需進行適當的分選開采。砂質高嶺土(又稱砂質高嶺土)在我國資源豐富，在過去的10年間蓬勃發展，建成了許多大型和超大型礦山。如在建的廣東茂名高嶺科技有限公司(10×104t/a造紙塗布級高嶺土、廣東茂名石化高嶺土有限公司(5 ~ 8 )× 104 t/a造紙塗布級高嶺土、廣西兗礦集團北海高嶺土有限公司(10×104t)廣西合浦湖田高嶺土有限公司規模較大。硬質高嶺土又叫煆燒高嶺土，我國壹般是由煤系硬質高嶺土(土)經過深加工制成。由於硬質高嶺石與煤共生，其開采取決於煤的開采情況及其自身的賦存狀態。
高嶺土礦有露天開采和地下開采兩種方法。熱液蝕變沈積高嶺土礦壹般淺部采用露天開采，深部采用地下開采。如蘇州中國高嶺土公司所屬的陽西礦區和陽東礦區，已用於淺露天開采。砂質高嶺土是在露天開采的。由於礦石中含有石英砂或礫石，結構松散，高嶺土經洗選後易富集，白度和細度好。如有可能，應采用水采和水運。比如以上廣東茂名的兩個礦山和正在建設中的廣西合浦湖田高嶺土公司的礦山。福建龍巖高嶺土公司也是砂質高嶺土，規模較大。由於那裏缺水，只能采用壹般的露天采礦法，幹采幹運；廣西兗礦集團北海礦高嶺土礦也是幹采幹運。
1.發展運輸方式
露天開采已采用窄軌開拓，電力機車用於拖運礦車，如蘇州中國高嶺土公司所屬陽東、陽西礦區。砂質高嶺土水采時，水槍用於沖洗和開采，泥漿泵配合工作。礦漿由礦漿泵從礦塊內的礦漿收集池輸送到選礦廠。通常，200/150R-AH泥漿泵用於通過直徑為250 mm的塑料管輸送泥漿..福建龍巖高嶺土礦和廣西兗礦集團北海高嶺土礦均采用公路開拓，汽車運輸。地下開采包括豎井開拓和斜井開拓，如蘇州中國高嶺土公司所屬礦山。
2.采礦技術
SQ-80、平桂-150、平桂-200水槍進行水力采礦，洗後的礦漿由渣漿泵輸送至粗選廠。這種采礦方法的優點是工藝簡單，設備簡單，勞動生產率高，選礦廠制漿工藝先進，采選壹體化。這種方法在英國廣泛使用。龍巖高嶺土礦和普通露天礦壹樣，使用挖掘機和汽車。該礦采用WK-2挖掘機，17 t自卸汽車。中國高嶺土公司陽西立井、關山立井等軟質高嶺土地下開采，由於礦體松軟易碎，具有可塑性，遇水有吸水性和膨脹性，同時還具有耐水性，屬於典型的塑性介質。脈內巷道采用封閉支護，采礦方法結合松軟厚礦體特點采用分層崩落法。采礦時用風鎬和手鎬來放礦石。據相關文獻報道，國外采用自動沿路線推進的耙鬥采裝聯合機械進行開采。地面大理巖中有純氮氣，在此巖層中進行反井掘進時，應采取措施防止氮氣泄漏。
參考
[1]朱迅，尹，向，韓新民，崔月照。中國礦產形勢，第三卷:非金屬礦產。北京:科學出版社，1999。
采礦手冊編輯委員會。采礦手冊，第四卷。北京:冶金工業出版社，1990。
非金屬礦工業手冊編輯委員會。非金屬礦物工業手冊(壹、二)。北京:冶金工業出版社，1992。
[4]朱著。非金屬礦業應對WTO的探討。中國建築材料，2002(6)
[5]唐景炎，何.中國非金屬礦產開發利用現狀。中國建築材料，2006年(1)
[6]胡琴，周偉。論中國非金屬礦工業的發展戰略。中國非金屬礦產工業指南，2008年(1)
我國幾種非金屬礦產開采技術簡介
朱
(蘇州蔡中非金屬礦產設計研究院，江蘇蘇州215004)
文摘:總結了我國石膏、金剛石、石墨、膨潤土、石棉、滑石、雲母和高嶺土等幾種非金屬礦產的開采技術和實踐經驗。簡要分析了這些礦物的開采技術特點。介紹了壹些采礦實例。
關鍵詞:非金屬礦物，采礦技術。