Introduction to Mining

1.1 Miningrsquo;s Contributions to Civilization

Mining may well have been the second of man#39;s earliest endeavors-granted that agriculture was his first. The two certainly rank together as the primary or basic industries of human civilization.

Another way of expressing the fundamental importance of mining in both ancient and modern culture is to recall that nature provides only limited sources or ways to generate new wealth (Beall, 1973). In addition to parentage, they consist of mining and agriculture (which includes farming, hunting, fishing, husbandry, and forestry).

Since prehistoric times, mining has been integral and essential to man existence (Madigan, 1981). Here the term mining is used in its broadest context as encompassing the extraction of all naturally occurring mineral substances－solid, liquid, and gas－from the earth for utilitarian purpose. By utilitarian we mean those essential human needs and desires that have been uniquely met by minerals down through the ages. The most prominent are identified in table1.1.

Table 1.1 Manrsquo;s uses of minerals

In fact, most of the cultural ages of man are associated with and identified by minerals or their derivatives. They include the Stone Age (prior to 4000 B. C.), the Bronze Age (4000 to 1500 B.C.), the Iron Age (1500 B.C to A.D 1780), the Steel Age (1780 to 1945), and the Nuclear Age (since 1945). Nor it coincidental that many milestones in human history-Marco Polo journey to China, Vasco da Gama#39;s voyages to Africa and India, Columbusrsquo;s discovery of the New World, and the modem gold rushes that led to the settlement of California, South Africa, Australia, the Canadian Klondike and Alaska—were achieved with minerals as the prime incentive or goal (Rickard, 1932).

It is also demonstrable that minerals and mining have been associated with the ascendancy of the great civilizations of history. Indeed, the far-flung expansions of the Roman Empire into Spain and Britain, the conquest of North and South America by the Spanish, French, and English, and the colonization of Africa and parts of Asia by a variety of European powers were fueled by the lust for mineral wealth. A different sort of modern empire—an economic cartel, the Organization of Petroleum Exporting Countries (OPEC)—exists to control petroleum prices and supplies in an awe-some exercise of mineral might.

1.2 Elements of Mining

There are various terms and expressions unique to mining that characterize it as a technical field. The novice is advised to 'master the language' early, to become familiar with it without resorting to rote memorization. Most terms are introduced selectively in the text that follows, but some are general and best defined now. For a complete glossary of mining terminology, see a standard reference (e.g., Thrush, 1968; Gregory, 1983).Three basic definitions are closely related:

Mine: an excavation made in the earth to extract minerals.

Mining: the activity, occupation, and industry concerned with the extraction of minerals.

Mining engineering: the art and science applied to the processes of mining and the operation of mines.

Some distinguish various materials mined. Geologically, one distinguishes between the following:

Mineral: a naturally occurring substance, usually inorganic, having a definite chemical composition and distinctive physical characteristics.

Rock: an assemblage of minerals.

Economically, the distinction made between minerals is the following:

Ore: mineral that has sufficient utility and value to be extracted at a profit waste or gangue: mineral that lacks utility and value when mined gangue is more intimately associated with ore than is waste)

When both geologic and economic relationships are involved, the distinguishing terms are the following:

Mineral deposit: geologic occurrence of minerals in relatively concentrated form.

Ore deposit: economic occurrence of minerals that can be extracted at a profit.

A further convenient subdivision of commercial minerals, into three main categories, is made on the basis of primary constituent and usage Metallic ores include ores of the ferrous metals (iron, manganese, molybdenum, and tungsten); base metals (copper, lead, zinc, and tin); precious metals (gold silver and platinum); and radioactive metals (uranium, thorium, and radium). Nonmetallic ores consist of industrial minerals such as phosphate potash, stone, sand, gravel, sulfur, salt, and industrial diamonds The mineral fuels, sometimes called fossil fuels, include coal, petroleum, natural gas, uranium, and several less common, marginal sources (lignite oil shale tar sand, and coal bed methane). It should be noted that, while an offshoot of mining, the activity associated with the extraction of petroleum and natural gas has now evolved into a separate industry with a specialized technology of its own.

The essence of mining in extracting mineral from the earth is to drive or construct an excavation, a means of entry, from the existing surface to the mineral deposit. (When the value of the mineral is established with some confidence, usage of the terms ore and ore deposit is preferred, except that coal and

采矿简介

1.1矿业对文明的贡献

采矿业可能是人类第二早的产业 - 假如农业是第一的话。这两者当然是人类文明的支柱产业。

在古代和现代文化中表达采矿业的根本重要性的另一种方式是由于大自然只提供有限的资源或方式来产生新的财富（Beall，1973）。除了亲子关系，它们还包括采矿业和农业（包括农业，狩猎，渔业，畜牧业和林业）。

自史前时代以来，采矿一直是人类存在的必要条件（Madigan，1981）。在这里，术语“采矿”在其最广泛的背景下使用，包括从地球中提取所有天然存在的矿物质 - 固体，液体和气体 - 用于实用目的。功利主义是指人类的基本需求和欲望，这些需求和欲望是历代矿物所特有的。最突出的是表1.1。

表1.1人类对矿物的使用

事实上，人类的大多数文化时代都与矿物或其衍生物有关并被其识别。 它们包括石器时代（公元前4000年前），青铜时代（公元前4000至1500年），铁器时代（公元前1500年至公元1780年），钢铁时代（1780年至1945年）和核时代（自1945年以来）。 人类历史上的许多里程碑 - 马可波罗前往中国，Vasco da Gama前往非洲和印度的航行，哥伦布发现新世界，以及导致加利福尼亚州，南非，澳大利亚定居的现代淘金热，也并非巧合， 加拿大克朗代克和阿拉斯加 - 以矿物质为主要诱因或目标（Rickard，1932）。

同样可以证明，矿产和采矿与历史伟大文明的优势有关。 事实上，罗马帝国对西班牙和英国的广泛扩张，西班牙，法国和英国征服北美和南美，以及各种欧洲大国对非洲和亚洲部分地区的殖民化推动了 矿产财富的欲望。 另一种现代帝国 - 石油输出国组织（OPEC）的经济联合- 存在着控制石油价格和供应的一种可怕的矿产运用的权利。

1.2采矿要素

挖掘中有各种独特的术语和表达，将其描述为专业领域。 建议新手尽早“掌握语言”，熟悉它而不通过死记硬背。 大多数术语在随后的文本中有选择地引入，但有些术语是通用的，现在定义最好。 有关采矿术语的完整术语表，请参阅标准参考文献（例如，Thrush，1968; Gregory，1983）。三个基本定义密切相关：

采矿：在地球上进行挖掘以提取矿物质。

采矿业：涉及矿物提取的活动，职业和行业。

采矿工程：应用于采矿和矿山运营过程的艺术和科学。

有些人区分开采的各种材料。在地质学上，人们区分以下内容：

矿物质：一种天然存在的物质，通常是无机的，具有明确的化学成分和独特的物理特性。

岩石：矿物的组合。

在经济上，矿物之间的区别如下：

矿石：具有足够的实用价值和价值的矿物，可以在利润废物或煤矸石中提取：当开采的煤矸石与矿石密切相关时，矿石比废物更加缺乏实用性和价值。

当涉及地质和经济关系时，区别条款如下：

矿床：地质相对浓缩的矿物。

矿床：经济上可以提取利润的矿物。

根据主要成分和用途，将商业矿物进一步方便地细分为三大类。金属矿石包括黑色金属矿石（铁，锰，钼和钨）; 贱金属（铜，铅，锌和锡）; 贵金属（金银和铂金）; 和放射性金属（铀，钍和镭）。 非金属矿石由工业矿物组成，如磷酸钾，石，沙，砾石，硫磺，盐和工业钻石。矿物燃料，有时称为化石燃料，包括煤，石油，天然气，铀和几种不太常见的边际来源 （褐煤油页岩焦油砂和煤层甲烷）。应该指出的是，虽然属于采矿业的分支，与石油和天然气开采相关的活动现已发展成为一个独立的行业，拥有自己的专业技术。

地下开采矿物的开采的本质是驱动或建造从现有表面到矿床的挖掘，进入的手段。（当矿石价值最终确定时，除了煤和石材矿是已经指明的，优先考虑矿石和矿床的用途）如果挖掘完全开放或从表面操作，它被称为露天矿，如果挖掘工作包括人类进入地下的开口，那么它就是一个地下矿井。 程序布局的具体细节和使用的设备区分采矿方法，该方法由物理，地质，环境，经济和法律环境决定。

挖掘不是孤立进行的，也不是自身的实体。在进行地质调查之前，可以找到证明其经济状况的矿床和经济分析。在提取煤，石头或矿石之后，通常在称为矿物加工的程序中制备或选矿矿物材料。然后，这些过程的产物可以在转化熔炼期间进行进一步的浓缩，精制或制造，或者精炼以提供消费产品。将有用矿物质转化为可用产品的最终步骤是营销。

有时候地球上的挖掘被用于矿物提取以外的目的。这些包括民用和军用工程，其目的是产生具有所需尺寸，方向和永久性的稳定开口。

例如车辆隧道，储存库，废物处理室和军事设施。它们是使用从采矿中借鉴的方法挖掘出来的。然而，由于目标是挖掘或开放本身而不是提取的矿物，因此可以控制其他种类的条件或情况，例如时间，形状或生命。

在专业上，与矿产业相关的领域与活动发生的阶段或阶段有关，这些阶段或阶段在地质和地球科学的一般省份中定位和探索矿床。已经定义的采矿工程包括矿床的证明（以及地质学），规划，开发和开采。尽管矿物加工或采掘区与采矿工程有重叠，但加工，精炼和制造的领域都适用于冶金。

1.3采矿技术的发展

作为人类最早的努力之一 - 当然也是他最初的有组织的努力之一 - 采矿业有着悠久而古老的历史（Gregory，1983）。要了解矿业的现代实践，追寻采矿技术的发展是有用的，正如本章开头所指出的那样，采矿技术的发展与人类自身的进化和文明的进步并行。

采矿始于45万年前的旧石器时代人。当然，没有任何记录证实这一事实，但是在旧石器时代的早期人的骨头中发现了燧石器具。他从地球中提取这些物质并学会用粗制技术塑造它们。 起初，他很满意从地表挖掘中回收石材原料，但到了新石器时代的开始，他已经进入地下采矿，系统开口高度为0.6-0.9米，深度超过9米。然而，已知最古老的地下矿井来自旧石器时代，据信已有4万年历史; 它是斯威士兰Bomyu Ridge的赤铁矿（Gregory，1981）。 早期的深矿工采用原油地面控制，通风，吊装，照明和岩石破碎的方法。 埃及时代，地下矿井的深度达到250米。

金属矿物引起了史前人的注意。最初，金属必须以其天然形式使用，可能通过在表面砂矿沉积物中清洗河砾而获得。然而，随着青铜器和铁器时代的到来，人们发现了冶炼并学会了将矿石冶炼为原生金属或合金形式。

矿工在挖掘石头或矿石时所面临的第一个值得注意的技术壮举是将其从约束岩体上松开。 虽然它们可以很容易地挖掘土壤或松散的岩石，但它们的骨头，木头和石头的粗制工具与固体岩石不相称，除非存在裂缝或者可以通过楔入形成裂缝。不久，他们设计了一种革命性的技术，通过加热来扩大岩石和水的冷却，收缩和破碎，称之为火炼。在人类的伟大发现和采矿业的第一次技术突破中，岩石破碎的艺术和科学具有根本重要性。在17世纪黑色粉末首次用于爆破岩石之前，采矿业没有其他技术进步具有同等的影响。

随着社会系统和文化的发展，采矿变得更加有组织。由于工作的艰巨性和危险性，奴隶和囚犯经常被埋在地雷中。然而，监管人员和工程师要求支付高额工资。埃及人是第一个采矿活动的组织者和记录者，但最成功的矿工是罗马人。罗马人利用他们着名的殖民技能，建立了一个在整个帝国繁荣兴旺的矿业。

与所有行业一样，采矿技术在黑暗时代萎靡不振。值得注意的是，当特伦特的主教给予他所在领域的矿工章程时，公元1185的政治发展提高了采矿的地位和矿工的地位。它赋予矿工合法权利和社会权利，包括矿产权利要求的权利。该行业的一个里程碑，该法令具有长期影响，至今仍然存在。

然而，工业革命记录了对矿物需求和使用的最大影响，即十八世纪末。随着对矿物需求的飙升，采矿技术得到了惊人的改进，特别是在科学概念和机械化方面，这种技术一直延续至今。它们构成了我们随后处理的方法论的支柱。

不可能记录采矿技术的所有发展，但是表1.2中列举了一些影响整个行业或文明的最重要的因素。随着机械化，大规模生产和其他成本削减技术（最近的计算机化）的出现，他们最终在二十世纪初启动了现代采矿时代，这些技术使得当前大规模开采成为可能，低品位矿床。 John Myers Marketing编制的图表中显示了更完整的事件年表。

表1.2采矿技术的时间发展

1.4矿山寿命的阶段

现代采矿中涉及的整个活动顺序通常与矿山寿命阶段进行比较。 有四种：探矿，勘探，开发和开采。 探矿和勘探是实际采矿的前兆，它们是有联系的，有时是相互结合的; 地质学家和采矿工程师分担这两个阶段的责任，地质学家更多地为前者而工程师更多地为后者。 同样，发展和开发是密切相关的阶段; 它们通常被认为是适当的采矿，是采矿工程师的主要职责。

矿井寿命的四个阶段总结在表1.3中并在下面讨论。 除了将矿床推进到矿山状态所涉及的阶段和步骤之外，表1.3还规定了每个阶段的时间和成本的通常范围。

勘探

勘探，第一阶段，是寻找金属矿石或其他有价值的矿物（煤或非金属）。由于矿物沉积物存在于地表或地表之下，因此采用了直接和间接勘探技术。

通常仅限于表面沉积的直接发现方法包括目视检查沉积物的暴露（露头露头）或从露头风化的松散碎片（浮子）。一个地区的地质研究增强了这种简单，直接的技术。通过航空摄影和地形学以及地区的结构图，地质学家通过直接方法收集矿床沉积区域的证据。通过对实验室样品的分析和微观研究，在现场精确绘制岩层及其特殊结构，有时使地质学家能够找到隐藏的和表面的矿

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