[科普中国]-高山矿床开采

高山矿床开采(mining at high eIevation)是指在有高山效应地区的采矿作业。具有高山效应的海拔高度与地球纬度的关系为：低纬度地区海拔高度为3000-3500m，中纬度地区海拔高度为2500m，高纬度地区海拔高度为1500m。

简介高山矿床开采(mining at high eIevation)是指在有高山效应地区的采矿作业。具有高山效应的海拔高度与地球纬度的关系为：低纬度地区海拔高度为3000-3500m，中纬度地区海拔高度为2500m，高纬度地区海拔高度为1500m。高山效应的特点是缺氧，气压、氧分压和水的沸点均低，人的工作能力也因之下降，重者甚至患高山病。设备在这种地区运转，效率低，使用寿命短。中国地处中纬度地区，2500m以上的高山高原地区占1/6，那里蕴藏着丰富的矿产资源。例如酒钢桦树沟铁矿。位于海拔2600-4020m标高；丹巴云母矿高瓦矿区，位于海拔3000-4400m标高；东川落雪铜矿，位于海拔3000-3400m标高；布冷口铜矿海拔4200-4400m标高。这些矿山均属高山矿床地下开采的矿山。中国高山矿床多位于海拔高度大，山势陡峭险峻，岩石风化强烈的高寒地区，这给矿山建设和生产增加了许多困难。因此在高山矿床开采中，除应考虑工业场地布置，开拓运输，通风压气设备选择外，还应做好高山病的防护工作1。

工业场地布置的要求中国高山矿床多属幼年期高山地形。地质构造发育。山高、谷深、坡堵、雨水少而集中，暴雨强度大。有些高山矿地区地震较多，这些自然因素给山坡岩石的崩坍、滑坡、滚石和泥石流的形成创造了条件。当矿山生产爆破和废石堆放不当时，可能导致自然灾害加剧。为此，对工业场地布置主要有五点要求：

(1)建(构)筑物应避免布置在扇形台地等自然灾害可能发生的地段；地面建筑结构应考虑地震烈度、基础性质，服务年限和生产规模；小型矿山可采用临时建筑物或可拆卸式的移动结构，中型矿山需用抗震结构，选用整体钢筋混凝土框架结构。

(2)对滚石、滑坡、泥石流、河道要分别采取可靠措施，如砌筑隔离沟、拦挡墙、防护堤等。

(3)根据气候垂直分带的特点，主要生产车间和生活区需布置在河谷平原向阳处。

(4)海拔标高在3000m以上的矿山.公路坡度按规定折减。

(5)道路多采用以桥代涵的办法，减少淤塞和便于清理2。

开拓运输中国高山矿区一般是在远离城市，人烟稀少，运输费用高，材料供应困难的地区。矿体多赋存于山谷平地以上的高山峻岭之中，形成了矿石由上向下，人员设备、材料由下向上的运输特点。因此，不论是采用露天或是井下开采，用平俐溜井联合运矿的矿山较多；辅助运输则有公路、竖井、斜井和斜坡道口多年实践表明，高山矿床开采用平洞溜井联合开拓运矿方式，不仅投资少、管理方便、而且能充分利用矿石自重放矿，在溜井下部采用重型振动出矿机装矿、还可以减少大块堵塞和跑矿事故1。

通风压气设备选择高山地区，空气密度小，气压低，氧分压也低，选择通风，压气设备能力时，应比正常条件需要的能力大。

(1)矿井通风设备

高山矿区冬夏季井内外温差大。比高大，除应充分利用自然通风，冬季采取预热空气或防寒措施外、在对海拔1500m标高以上矿井进行通风设计时，由于该标高空气重率较标准条件的空气重率低10%-15%，选择通风设备能力时，需用海拔高度系数校正风量和风阻。

(2)压气设备

高山地区由于空气稀薄，导致空气压缩机的压气质量生产能力和排气压力下降，排气温度升高。选择设备能力时，应比正常条件需要的能力大30%左右，同时还应对压气机作一些改进。即增加气缸容积，提高升程，采用进气增压装置。增加吸气系统的压力，以提高压气机的工作能力。在选型计算中，一般使用海拔高度系数，也就是通过增加空气压缩机台数来增加其质量牛产能力；然而，这种方法并没有改善空气压缩机排气压力。解决空气压缩机排气压力下降的措施有：采用高原型空压机或用鼓风机增压。中国位于海拔高3200m的锡铁山矿采用了4M12-173/8高原型空气压缩机，增大一级气缸工作容积。减薄阀片，增加升程以提高质量生产能力和排气压力，可维持排气表压力为0.8MPa；位于海拔2640m的镜铁山铁矿采用UR-9螺杆空压机，加大螺杆长度达到增压目的。镜铁山铁矿于1965年用罗茨鼓风机为1-20/8型空压机作了增压试验，在海拔高2640m的条件下，增压后空压机的质量生产能力提高30%-45%，排气表压力为0.8MPa，压气单位电耗下降4%-9%，排气温度下降6-10℃2。

高山病及其预防高山病一般是由缺氧、水质不纯、紫外线强和营养不良所致。但其中以缺氧致病为最严重。氧分压决定着人体内的气体交换过程，氧从肺内输送给肌体，只有在肺胞内的氧分压大于流向肺胞内的血液中的氧分压。而血液中的氧分压大于肌体组织内的氧分压时才有可能。在标准状况下。氧分压为0.21MPa，人体血红蛋白的氧饱和度维持在95%~97%的正常值。在海拔3000m高度，氧分压下降到0.014MPa，血红蛋白的氧饱和度下降到87.9%，据试验氧饱和度下降至84%以下时，就会引起明显的缺氧症：头昏、心悸、喘息。胸闷气短、乏力、记忆衰退等病；肌体依靠加大呼吸，增加脉搏跳动和心输出量来补偿缺氧。

矿山缺氧症的预防措施主要有：

(1)实行习服期。人对缺氧的耐受程度是有限的，并随对高山环境的习服程度而不同，通常应采取从低到高的原则进行习服。

(2)制订新上山工作人员体格检查项目及其标准(肺功能、血氧饱和度、运动负荷心电图、听力、色盲等)。以鉴定能否适应在高海拔地区劳动或适应何种等级的劳动。

(3)为防止劳动强度过度而发生意外，应测定强劳动中的生理限制。超过合理限制，即应停止工作体息。

(4)实行每日4班作业，每班6小时工作制。

(5)供应保健食品，不吃生冷食物，保证身体能量消耗的及时补充和肠胃健康3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学