[科普中国]-露天矿水力开采

露天矿水力开采是指用水枪射流冲采土岩将形成的固液混合浆体，用水力输送到选矿厂或排土场的露天开采作业。水力开采是供水、冲采、水力输送、水力排土组成的连续生产工艺系统。水力开采主要用于开采砂矿床、枯土矿床和其他露天矿的表面剥离。粘土矿由于水力开采的适用条件比较严格。特别是水力排土场占用的面积比其他机械开采要大，而且从排土场泄出的澄清水中固体含量仍较高，有害于农渔业生产和对水系的污染，采空区的复垦周期较长，复垦的成本也较高。因此世界各国水力开采所占的比重日益下降。

简介露天矿水力开采是指用水枪射流冲采土岩将形成的固液混合浆体，用水力输送到选矿厂或排土场的露天开采作业。水力开采是供水、冲采、水力输送、水力排土组成的连续生产工艺系统。水力开采主要用于开采砂矿床、枯土矿床和其他露天矿的表面剥离。粘土矿由于水力开采的适用条件比较严格。特别是水力排土场占用的面积比其他机械开采要大，而且从排土场泄出的澄清水中固体含量仍较高，有害于农渔业生产和对水系的污染，采空区的复垦周期较长，复垦的成本也较高。因此世界各国水力开采所占的比重日益下降。

露天矿水力开采效益的高低。取决于水枪射流的最优冲采单位压力、正确的冲采方法、合理的水力输送、送水的方法及其系统1。

水枪射流最优冲采单位压力的确定水力冲采土岩的单位水耗量是表征水力冲采的基本技术经济指标。冲采不同类型土岩所需要的最优冲采单位力。实践证明，对于致密难冲采的土岩，采用其他方法将十岩预先进行松动，然后用水力冲采，是提高水力冲采效率和节省能耗的有效措施。因此，为了提高水枪冲采效率，通常将水枪布置在台阶的下平盘上，并尽可能使水枪接近工作面，对着工作面进行冲采。只有当台阶高度小于3m。而且土岩中含砾卵石较多时，才将水枪布置在台阶的上平盘上，向下进行冲采。

水力输送水力冲采形成的浆体，是属于非均质浆体。而浆体的输送、是依靠于流体处于紊流状态所产生的脉动速度使固体物质呈悬浮运动而实现的，是一种复杂的两相流输送。为了降低水力输送的成本，当采场位置高于选矿厂或排土场的位置，且有足够高差时。即应采用最经济的自流水力输送系统；否则，采用加压水力输送系统，为达到水力输送的畅通性及其经济合理性，其合理的流速应等于或大于10%或15%水力输送临界速值。因此，针对输送物料颗粒的平均粒径及浆体浓度等因素，正确地确定水力输送临界流速值，是合理确定水力输送主要技术参数、设备选择和水力输送系统的基础2。

供水向水枪供给具有必要压力的足够水量，是采用水力开采的必要条件。当水源位置高于采场位置且有足够的高差时。即应采用自流供水，否则，采用水泵加压供水，或者自流与水泵加压的联合供水。为节约水资源和减少对邻近水系的污染，一般应尽可能采取循环供水系统。

水力开采的特点和适用条件水力开采的基本特点是连续化的生产工艺过程。劳动牛产率高，设备简单，投资省，建矿快，回采率高；主要缺点是单位产量的水耗量大，能耗量高，生产中排出的含泥水对环境有一定的污染危害。例如、中国云南锡业公司于20世纪60年代建设的新冠砂锡矿旧产原矿6000t，2年建成，与电铲配汽车开采工艺相比较，投资节省30%，开采成本降低30%以上，资源回采率提高了25%，全员平均的原矿劳动生产率达到11258t/人·a，而且均衡生产性好。水力开采的单位能耗量，与冲采上岩的难易程度、供水条件、水力输送方法及其输送距离等因素有关。中国砂锡矿平均单位能耗在2.5-12kW/t范围内。

水力开采的适用条件是：土岩比较松软；含大的卵石(100-200mrn)量不超过20%。或含中粒卵石(60~100mm)量不超过30%；有充足的经济水源;有合适的水力排土场场地;矿区远离城市，使民用及工业用水免受污染。

发展简史中国古代就采用了人工水力开采，即利用具有一定压差的自然水流冲采砂矿。约在公元20世纪中期，比较成功地采取开掘明沟或“联百竹为视”。引用山溪水流冲采与淘选砂锡及砂金矿。人工水力开采法在民间有时还可见。1929年，中国水岩坝砂锡矿首先采用小型水枪冲采的水力开采工艺，然后在其他地方的砂锡矿开采中推广使用。1949年中华人民共和国建立后，在长江以南各省大规模发展露天水力开采砂锡矿床。20世纪60年代末期，水力开采法发展到开采海滨钦错砂矿和内陆风化氧化锰堆积矿床以及粘土矿，此外还用于少数铜、煤及油母页岩露天矿的表土剥离。20世纪80年代初期以来，主要由于陆上砂锡富矿资源日趋枯竭，以及土地复垦和环境保护的要求日益严格，中国露天矿水力开采占的比重迅速下降，但在开采底板为岩溶的砂矿床以及含水量大的露天矿表土剥离中，水力开采法仍保持其固有的优势3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学