砂矿床的分类、形成过程及三种开采方法介绍

砂矿床，是经原生矿床风化以后进而形成的，其中富含锡这种金属矿物，还有金这种金属矿物，以及铂这种金属矿物，另外还有金刚石这类非金属矿物。砂矿床，存在着采砂船开采此方法，还有水力机械开采此方法，以及露天机械开采此方法这三种主要方法。本章，着重介绍砂矿床的地质特征，以及这三种采矿方法的开采特性，还有各自的设备，各自的工艺，各自的优点与缺点，以及它们各自所适用的条件。

3.3.1概述

3.3.1.1砂矿床的分类

地壳里的原生矿床一旦暴露于地表，就会遭受大自然那种风化、侵蚀、还有剥离、搬运、分选以及沉积等一连串作用，进而致使其形成碎屑沉积物，在其中某部分沉积物里有用矿物的富集程度达到具备工业开采价值的时候，便成了砂矿床。

既然是依据形成砂矿时的搬运介质存在差异，那么砂矿床主要就被划分成了风成砂矿，以及冰川砂矿，还有水成砂矿这三大类别。

⑴ 风成砂矿

风力进行搬运作用，在具备适合沉积的地貌条件时，堆积形成了砂矿。

⑵ 冰川砂矿

图3.3.1 冲积砂矿几种富集情况

a-河床由窄变宽;b-主支流汇合;

c-河流转弯内侧;d-河流穿过古砂矿

1—河流;2—砂矿;3—古砂矿

将含有有用矿物的冰川泥砾放置一旁，在其伴着冰川迁移，经历融化全程，而后沉积下来从而形成独特的砂矿。只是要明确一下儿，这种构造的砂矿竟然有了新奇分类，分别叫做那俩词儿，有俩类呢前头的叫冰碛砂矿吧那情况里矿物富集程度不太够，后头另一种冰水砂矿呢相对好挺多。

⑶ 水成砂矿

那些由水的搬运作用而形成的砂矿，它的分布范围是最为广泛的，其种类也是众多的。依据其成因的不同，它能够被划分成：残积砂矿、坡积砂矿、洪积砂矿、冲积砂矿、滨海砂矿等等。在这些当中，是以冲积砂矿以及滨海砂矿最为常见的。

①冲积砂矿

砂矿是由河流的搬运作用而形成的，它通常大多形成于河流的中上游地段，成矿地带一般处于河床由窄变宽之处，还有支流汇合的地方，以及河流转弯内侧，河流穿过古砂矿的地方，河床凹凸不平的地带，或者河床坡度由陡变缓的地带（图3.3.1这儿）。依据冲积砂矿赋存地带的地貌特征，冲积砂矿又进一步被划分成河床砂矿、河谷砂矿和阶地砂矿这三种。

a) 河床砂矿 。一般产于现代河床底部，厚

度通常情形下不算多么大，然而却会向较远的方向延伸出去。其得以形成所具备的有利条件是，在它四面环绕着原生矿体，或者存在着早期阶段就已造就而成的砂矿。

b) 河谷砂矿 ，它是那种凭借河道侧向迁移 ，致使早期成形的河床砂矿露出水面 ，或者是被冲积物盖住的砂矿得以出露 ，进而从河床砂矿演变而成的砂矿 ，通常产于河谷底部 ，亦或是临近的河漫滩冲积层里面 ，其埋藏深度变化较为大 ，能够从几米到几十米。

它是阶地砂矿 ，在地壳上升区域 ，河流下切作用十分强烈 ，河流渐渐加深 ，致使未受河流侵蚀的早期河谷砂矿高于河床后 ，形成了阶地砂矿 ，它通常分布于河谷两旁的阶地上。

② 滨海砂矿

滨海砂矿分布是平行于海岸的，其形状一般呈现为狭长条带，它沉积在海水高潮线与低潮线之间。矿床里的有用矿物，是由河流从大陆搬运过来的，或者是海岸附近岩石遭受海水浸蚀从而被破坏，经由海浪作用，让它们在有利沉积地带富集起来进而形成矿床。滨海砂矿主要的矿产物有锡石、金刚石以及锆英石等。

3.3.1.2砂矿床的地质特征

⑴ 砂矿床的埋藏特点

尽管

图3.3.2 冲积砂矿的形态

a-条带状; b-不规则状; c-串珠状;

d-鸡窝状;1—矿体; 2—河岸

砂矿床类型众多，它们都分布于第四纪冲积地层里，其共同的埋藏特点是，矿床成矿时期偏晚，未遭受成岩作用，矿岩质地松软，胶结性欠佳因而易于挖掘，品位平常较低，并且矿化不连续，品位分布极其不均匀。

⑵ 砂矿床的形状

鉴于成矿条件存在复杂性，砂矿床的平面形状展现出多种多样的情形，如图3.3.2所示。要是针对冲积砂矿来讲，其中多数矿床依照条带状顺着河谷走向进行延伸。

⑶ 有用矿物的富集规律

各类砂矿都遵循这样一种分布规律，即粒度大、比重大的物质会沉积在下部 ，而且粒度小、比重大的物质会沉积在上部 ，地层顺序在垂直方向的排列又大致相同。就像常见的冲积砂矿地层顺序 ，从上面到下面一般依次是表土层 、含矿层以及基岩(参照 Figure 3.3.2)。

① 表土层

在含矿层之上存在着覆盖物，它是冲积物质，其中不含有用矿物或者其含量未达到工业品位，而且它通常是由泥土层与砂层构成，其厚度处在几米至几十米的范围之内。泥土层主要涵盖腐殖土、淤泥、亚砂土以及粘土等。砂层主要是由粒径为0.01至1.0mm的砂粒所组成。

图3.3.3 冲积砂矿地层

1—表土层;2—含矿层;3—基岩

② 含矿层

有着这样一种冲积层，它处在表土层的下方、基岩的上方，其有用矿物的含量达到了工业品位，被称作含矿层。它通常是由砂砾部分与砾石卵石部分构成，其厚度一般是在0.1米到3.0米这样的范围之内。在含矿层跟基岩的接触面上，以及风化基岩的裂隙里，有用重矿物方面出现了富集的情况，粗粒的重金属矿物一般是赋存于矿床的底板以及基岩的裂隙当中。

③ 基岩

它是处于冲积层之下的，较为坚硬的岩石，一般而言，是石灰岩、花岗岩、砂岩以及页岩这类，其表面呢，是致密的粘土层，通常被称作假底。

若基岩竟是石灰岩，那么矿床的底板常常会呈现出那种凹凸不平的状况，进而致使矿床开采变得困难，而如此这般的底板也被称作喀斯特底板。

就上述所说的情况来看，在垂直的方向之上，大部分的重矿物主要是富集于冲积层底部的砂砾层以及砾石卵石层当中，然而在矿床的底板或者是底板基岩的裂隙里面的那儿，一般情况下是重矿物会富集的地方。顺着河谷的走向，重矿物的富集规律是这般的：上游比下游含矿的品位要高些，矿床宽的地段比窄弯之处含矿的品位要高些，主支流相互汇合的下方之处，含矿的品位是比较高的。

3.3.2砂矿床开采设备

3.3.2.1采砂船

采砂船，依据其挖掘方式的差异，存在链斗式的，有抓斗式的，有吸扬式的，还有铲斗式的，总共是四种。当下，在内陆砂矿以及大陆架砂矿开采当中，应用数量最多的是链斗式采砂船。依据其行走方式的不同而言，又被划分成桩柱式采砂船以及钢绳式采砂船。现在，以桩柱式链斗采砂船作为例子，来介绍采砂船的工作原理。

以下是改写后的：桩柱式链斗采砂船（图 3.3.4）的挖掘装置，是一条由好多挖斗构成的挖斗链 2，工作之际，它被上导轮的主驱动 14 带动回转，上导轮转动时，斗链由斗桥 1 上的托辊以及下导轮 3 给以引导，依一定速度围绕上下导轮以及斗桥运转，挖斗在重力影响下插入矿岩，且把矿岩挖掘上来，斗桥的上端固定在由两个轴承座支撑且与上导轮呈同心状态的支撑轴上，所以斗桥连带斗链能够在。

在垂直的面上，围绕支撑轴展开或是向上、或是向下的摆动活动。斗桥的下端，借助钢绳，经由提升斗桥滑轮组5，从而悬吊在前桅杆9之上，钢绳的另一端，环绕在用于起落斗桥的绞车上，而斗桥的悬吊装置，能够进行调整，进而保持斗桥处于所需要的状态。

图3.3.4 桩柱式链斗采掘船示意图

1—用于斗的桥，2—带有斗与之相连的链，3—处于下方的滚筒，4—进行工作的表面区域，5—能够提升斗的桥并且有滑轮组成的装置，6—具有浮动特性的桥，7—用于喷水的枪。

八，土岸桥；九，前桅杆；十，艏超重机；十一，主桁架；十二，电梯； 十三，桥式超重机。

十四，主驱动；十五，桩柱绞车；十六，胶带机绞车；十七，后桅杆；十八，砾石胶带机固定钢绳。

19号，是胶带机传动装置，20号，为砾石胶带机，21号，乃尾砂溜槽，22号，是桩柱，23号，是精选跳汰机。

24号，粗选跳汰机，25号，左横移绞车，26号，右横移绞车，27号，斗桥提升绞车。

28号，是左横移钢绳，它所在之处；29号呢，为右横移钢绳所在地带，状况如此；30号是岸上滑轮所处地点，这般没错；31号乃横移钢绳固定之处，就是这儿。

于深层位之处挖掘土岩，在船的尾部存在两个用来固定采砂船的桩柱22，当船开展工作时，其中一个被提起，这称作非工作桩，另一个则被下放且插入尾砂堆里，这称作工作桩，船工作之际是以工作桩作为圆心，在水面上作出扇形的圆弧状运动，所以，挖斗不但有回绕上下导轮以及斗桥的运动，还具备以工作桩为中心的圆弧运动，这是一种复合性运动，挖斗所挖掘的土岩随着挖斗沿着斗桥提升到上导轮处予以翻卸，并且经由受矿漏斗卸入圆筒筛，开展冲洗、碎散以及土岩筛分。20号的砾石胶带机把筛上面的砾石以及杂物，排往船尾采空区。传动装置19带动着砾石胶带机，钢绳18把它悬吊在后桅杆17之上。经由绞车16，能够对砾石胶带机进行起落，以此调整高度。被筛分下来的矿砂，进入选别设备去选矿，选别出来的细泥尾矿，由尾砂溜槽21排弃至船后采空区。船借助两个桩柱22来移动，在船移动前，先把斗桥提升至水面之上，接着通过两个桩柱交替地提升与下放，同时船配合着进行往复回转，达成向前移动一个步距。

在船进行挖掘操作时，首先要将斗桥放下，接着启动横移绞车，促使斗桥从工作面的一个角落转移至另一个角落。当挖掘完一个分层后，斗桥需要再次下放一个分层的厚度，随后开动反程绞车，使其朝着另一角进行回转，进而挖掘下一个分层的矿岩。就这样不断重复，一直从地表挖到砂矿底板才停止。

经过上述总结，采砂船进行开采时的工艺过程大概是这样划分的，有挖掘这一环节，还有碎散筛分环节，再者是选矿环节，另外有尾矿排弃环节，以及移动进船环节。

3.3.2.2水力机械

(1) 水枪

水枪，是用来冲着矿床，形成高压水射流的主要设备。它们主要由枪筒，喷嘴，球形活动接头，水平旋转结构，上弯管，下弯管，还有稳流片组成（图3.3.5），枪筒还有喷嘴，是水枪很关键的部件，它们对射流质量的好坏有着直接影响。

图3.3.5　水枪外形

1—枪筒;2—喷嘴;3—球形活动接头;4—水平旋转结构;

5—上弯管;6—下弯管;7—操纵杆;8—锥形管;9—稳流片

(2) 砂泵

砂泵是用于水力运输，且要进行加压的主要设备。按照结构原理来划分，当下我国所生产的砂泵，被分成了离心式与往复式这两类。离心式砂泵当中，又进一步细分为卧式泵以及立式泵这两种。离心泵具备扬程较小的特性，能够允许吸入的固体颗粒比较大，一般情况下适用于短距离的管道运输。水枪开采时其运输管道较短，所以大多会采用离心式砂泵。我国常用的离心式砂泵的类型有：

平桂有一种型砂泵，它属于卧式，是单面进矿浆的那种离心式砂泵，在砂矿开采里常用的有平桂 -125 型、150 型、200 型砂泵，其主要优点在于，叶轮片数稀少，仅仅只有 3 片，允许通过的固体粒径能够达到 100mm，对于矿浆的适应性很强，允许吸入的矿浆浓度比较高，一般的液固比乃是在 3：1 至 4：1 的范围，缺点是效率很低，耗电量极大。

②有一款PN型砂泵，其具备这样的特点，它的运行效率比较高，处于56%至65%的区间范围，它的叶轮直径相对较大一些，它的叶片数量比较少，它允许通过的最大固体粒径比较大，它对于矿浆的适应能力较强，它能够满足大规模砂矿开采这项工作提出的各项要求。

③有一款名为PS型的砂泵，它具备这样的特点，其结构呈现出紧凑的状态，整个相关设备能够被安装在滑撬式的底座之上，具备移动便捷的特性，然而它对于矿浆的适应能力较差，一般情况下是被用于输排选矿厂所产生的尾砂。

3.3.2.3露天开采机械

见1.3采装工作。

3.3.3砂矿床开采方法

开采砂矿，存在三种主要方法，其一为采砂船开采，其二是水力机械开采，其三乃露天机械开采。

3.3.3.1采砂船开采

采砂船，是一种装置，是浮动式采选联合装置，用于开采水下砂矿床，或者开采松散物料。它利用挖掘机构，挖掘机构安装在平底船头，以此采掘矿砂，然后将矿砂提升，提升至船上的料仓。矿砂进入料仓后，经由圆筒筛，圆筒筛进行碎散、洗涤、分级，之后筛下含矿的细粒物料，此细粒物料会自流进入粗选溜槽，或者进入跳汰机进行粗选。尾矿经过尾矿溜糟，或者通过砂泵，排于船尾后的采空区。圆筒筛上的废石，经过胶带输送机，或者经过砾石溜槽，排于船尾后的尾矿堆上。有一种漂浮装置，它最初是在新西兰被用来开采砂金的，所以它就被叫做采金船，后来呢，它又被用于开采砂铂、锡石、金刚石、金红石、独居石、锆英石、硫磺、磷酸盐、煤、银、钛铁、含银铅锌矿、铁砂、铌、钽、钍等等矿产，还有建筑用的砂子、卵石。只要是用采砂船这种方式去开采有用矿物的方法，都被统称为采砂船开采，简称为船采。

历经实践验证，采砂船凭借特定作业行为所产生的成本，大约是借助水力机械进行开采时成本的百分之八十，其劳动效率在数值上要高出三至四倍。装配式这种类型的采砂船得以问世，进而致使人们对于采砂船仅仅适宜开采储量相对较大的砂矿这种传统的认知观念发生改变。

随着开采技术条件发生变化，以及有了环保要求，我国采砂船开采的排尾方式在不断发展进步，回采工艺也在不断发展进步，开拓与采前准备同样在不断发展进步，选矿工艺持续发展进步，采后复田技术也持续发展进步，经过多年持续不断地实践、总结，取得了丰富的经验。

(1) 开拓

船采的开拓，是要为采砂船的建造、组装准备工作场地，还要让船建成之后能够处于漂浮工作状态，然后移进矿体去进行回采。

① 基坑开拓法

图3.3.6　普通坝开拓

1—废石堆;2—坝;3—底板界线;4—矿体

首先，在矿体附近挖掘一个用来组建船体的基坑，然后挖掘一条通向矿床底板的通道，通道深化时选用一般为7°～12°的角度，建成后就顺利离开基坑所处位置向外延伸，该方式具有投资节省、施工简便、供水便利等优势，通常适用于埋藏位置处于潜水位之下如河漫滩冲积砂矿的矿床所采用的开拓方式。

② 筑坝开拓法

当矿区水源不够充足的时候，或者是开拓那种埋藏位置比河流水位高的高漫滩砂矿以及阶地砂矿之际，经常需要横向建造坝，借此提高采池的水位，从而让采砂船能够进到矿体那里进行开采。一般会采用普通坝开拓（图3.3.6）以及拦河坝开拓（图3.3.7）。

筑坝开拓具备的主要优点在于，其适应性很强，能够充分地利用矿产资源，采池水位容易满足船采所需的最小水位要求，船的排尾空间比较大，可以避免采砂船触堆搁浅，还能够减少采砂船因超挖底板而致使的挖斗严重磨损变形。其缺点是，开拓筑坝的工程量巨大，成本高昂。

图3.3.7 拦河坝开拓

1—拦河坝;2—矿体界线;3—河流;

4—基坑;5—引水渠;6—底板

开采当中，当所需提高的水位小于1.5m时，能够直接借助采砂船排弃的尾砂以及砾石围堰来提高水位。这时，只要把采池后面全部的溢流通道堵死，就能提高水位，此方式称作围堰开拓法。

③ 阶段开拓法

阶段开拓法的实质是，针对埋藏位置深且表土层厚的矿床进行开拓时，为了降低船采的剥离成本，提高船挖掘砂的生产能力，要借助推土机、铲运机、前装机等其他采剥设备剥离潜水位以上的表土，以此发挥这些设备机动灵活以及剥离成本低的优点，进而减少船的剥离量，减少船上采选设备的磨损。

(2) 采准工作

采砂船开采之前的采准工作主要涵盖这些方面，有采区清理，还有表土剥离，另外包括采区供水，以及供电，再有就是生产勘探。在严寒地区，还需要预防冻结，并且要预防性解冻。

(3) 回采工艺

① 桩柱式扇形回采

位于采砂船后部的地方，安装着两根桩柱，在开展工作期间时，会选用其中一根插入尾矿里头，并且把此当作中心来做横向扇形摆动动作，凭借这样的方式来获取横向进给，凭借如此的做法来达成回采的目的。溜槽所排出的尾砂会径直排至尾矿场的下部位置，主皮带运输机则会把筛上的砾石排弃到尾矿场的上部位置。这项方法的操作是简单的，工作是可靠的，然而因为尾矿场的宽度相较于回采工作面而言是窄的，所以导致尾矿堆是高于采前地面的，并且细砂处于底部，砾石处于上部，这种状况对于恢复农田是不利的。在1980年以前，我国的采砂船全部都是桩柱式扇形回采的。

② 首绳式平行回采

首绳式回采，是利用首绳采砂船来开展回采工作的一种工艺，这种采砂船，是借助安装在艏绞车上的首绳施加牵引，依靠采砂船上设置的四根横移钢绳，促使采砂船产生横移运动来实施回采。筛上的砾石，直接经由溜槽排至尾矿场底部，筛下的细砂尾矿，则通过尾矿泵径直排至尾矿场上部。由于首绳开采的工作面尺度宽，排弃的尾砂铺散的区域面积大？并且细砂与水混合后填埋在尾矿砾石的缝隙以内等情况，使得尾矿变得平坦而且充实，这对复田工作予以帮助便利。

这种单一首绳式采砂船存在缺点，其一为，生产期间钢绳于工作时占地面积较大，其二是，挖掘硬土岩之际比桩柱式采砂船生产能力低。

③ 首绳桩柱联合回采

对于桩柱采砂船以及首绳采砂船各自存在的不足予以克服，与此同时要将两者具备的优点加以发挥，我国从而设计出了首绳 - 桩柱式采砂船，也就是，在首绳船的后部增添一根固定锚桩与一台尾矿皮带机。排尾的方式则是，采用溜槽排出部分尾砂到下方层面，利用主皮带机排弃的筛上砾石安置于中间层面，通过尾矿泵排送出细砂位列上方层面，构成三层尾矿的形式，可以依据具体所拥有的条件十分灵活地单独运用首绳或者桩柱进行回采，也能够在同一采幅当中进行联合回采操作，也就是，在挖掘中部区域的时候运用首绳，于挖掘角隅位置的时候采用桩柱，以此形成混合式采砂船联合回采的模式。这种新工艺，是宽工作面回采新工艺，它不但提高了采砂船挖掘效率，还减少了贫化，并且改进了单一首绳船挤压船上电缆以及损坏船上电缆的情况，显著有利于复田。

(4)开采方法

图 3.3.8 采砂船开采方法

A、C-单幅纵向;B-双幅纵向;D-单幅横向;E-双幅横向

采砂船开采方法分类，通常依据采砂船移动方向与矿床走向的关系，和采池中布置工作面的数目来划分。主要方法包含单工作面开采法，多工作面开采法，联合开采法。单工作面开采法又能细分为单幅纵向开采法，单幅横向开采法；多工作面开采法可细分为双幅纵向开采法，双幅横向开采法，多幅纵向开采法，多幅横向开采法；联合开采法同样能细分为上述几种开采法(图3.3.8)。

①单工作面开采法

这种方法是于采池全宽范围以内，凭借单一工作面来展开开采，单工作面开采宽度相对较窄，开采之际无需于工作面之间频繁地调船，所以具备时间利用率高、生产能力大以及船的调头和横移钢绳工作简便等诸多优点，主要的缺点是，排弃的废石分布并不均匀，对复田不利，当开采埋深比较大的矿床之时，船所排弃的废石容易对采池一侧的矿体起到压制作用，从而致使采砂船开采侧部矿体的时候，出现矿砂的损失或者贫化。单工作面开采法，依据船的开采那移动方向，是平行矿体走向，还是垂直矿体走向，进而可分为单幅纵向开采法，以及单幅横向开采法。

a)单幅纵向开采法

图3.3.9 单幅纵向开采

1-矿体界线;2-条带界线

沿矿体走向，朝着上行或者下行的方向，持续推进予以开采。当矿床宽度比较狭窄的时候 ，能够一次性开采矿体的全部宽度。当矿床相对较宽时 ，需要将矿床宽度划分成几个具备合适宽度的条带 ，依照顺序按照条带展开开采(参照图3.3.9)。条带长度通常是0.3至0.8km。采完一个条带之后 ，船进行180°的调转 ，接着开采相邻的条带。划分的条带数目应当是奇数 ，从而让采砂船能够返回原来的方向 ，继续朝着前方开展开采。

此开采法具备这样一些优点，其一，在开采之际，调船工作呈现出简易且灵活的特性，其二，当遭遇诸如冻土这类障碍物时，变更船的开采方向较为容易，其三，所以针对不规则矿体而言，具备较强的适应性；缘由于沿矿体走向一次展开开采的长度相对较大，其四，进而使得采砂船180°调头的时间得以减少，其五，继而助推了生产能力的提升，其六，还简化了技术管理工作。其主要的缺点在于，其一，当矿体界线模糊不清的时候，开采会存有较大程度的盲目性，其二，容易引发损失以及呈现出贫化的状况；其三，当对深埋矿床予以开采时，所排弃的废石堆容易对侧部矿体形成压制。

b)单幅横向开采法

图3.3.10　双工作面开采法

朝着与矿床走向相垂直的方向展开开采，其具备的主要优点在于，能够维持较为合理的挖掘宽度，对于那些边界并不清晰的矿体而言，在开采的进程当中能够一边进行开采一边展开勘探操作，所以资源的回收率相对较高，当在开采期间需要借助横向筑坝的方式来提升采池的水位之际，能够运用采砂船进行横向排弃的废石来构筑堤坝。其存在的主要缺点在于，当矿体的宽度比较狭窄的时候，采砂船进行180°调头的次数会十分频繁，从而会占用较多的生产时间以及导致管理工作变得复杂，当朝着相反方向进行开采的时候，鉴于尾砂堆具备良好的渗水性，需要补充数量较多的水量才能够维持足够的水位。在某些时候，为了能够保持采池的水位，需要沿着走向每隔一定的距离留设横向保水矿柱，如此一来增加了矿柱损失。为了减少采砂船180°的频繁调船这种情况，要求矿床宽度大于120～400m。一般而言，矿体宽度应当为此需将其按达到采砂船最小挖掘宽度的2～4倍的标准来确定。

② 多工作面开采法

在采池包含的全部宽度范围以内，采砂船运用几个工作的面轮流开展开采工作，这些工作的面数目通常是2至3个，最多不会超过6个。开采的阶段，工作的面相互之间应当具备一定的超前距离，一般这个距离的值是2至4倍的移步的距离。船的调动这个工作如同图3.3.10展示的那样。在点 1 处，船依右桩作为工作桩开采工作面 5 至 6，船向前推进 2 至 4 个移步距到达 7 到 8 的位置时，便开启向相邻右工作面调动船，先是把船停在 5 至 6 的位置，接着提起斗桥搁置在点 6 的位置，随即提起工作桩，凭借横移钢绳驱船向右移动，在移动过程中，能够采用斗链的正转或者反转，促使船前进或者后退以配合调船，最终把左桩放置在点 3，调船工作完毕，如此周而复始地往来于工作面之间实施开采，船每回调动一次所需时间大概 20 至 35 分钟。

主要优点在于，船排弃的废石呈现出均匀且平整的状态，这对于采后复田颇为有利，当开采深埋矿床之际，能够减少因废石堆压到侧部矿体而引发的损失以及贫化现象。主要缺点包括，来往于工作面之间的调船操作过于频繁，占用的生产时间较多，进而导致管理工作变得复杂；缘于采池宽度较大，横移钢绳敷设工作相对复杂；鉴于排弃的尾矿堆较宽，使得采池渗透水量颇大。按照采砂船开采方向为平行或者垂直于矿体走向，多工作面开采法能够被划分成多幅纵向以及多幅横向开采法。

a)多幅纵向开采法

一次可采完矿体全宽，这是其主要优点之一，如此便避免了因废石堆压矿而产生的损失以及贫化，主要缺点在于，若存在矿体界线不清的状况，则开采时极容易顺势产生损失和贫化。

b)多幅横向开采法

主要优点在于，在开采之时，若矿体边界模糊不清，因船是朝着垂直于矿体走向去推进的状况下，于开采进程当中能够一边进行开采，一边开展探测。缺点在于，当矿床所具备的宽度相对较窄的时候，船进行180°调头的次数会较为频繁。此多用于对处在宽度大于400m的矿床实施开采。

③ 联合开采法

有着上述开采法的合成运用，依托各地段矿床在宽度上面的别样之处，借助不一样的开采方式，进而造就了联合开采法。

3.3.3.2水力机械开采

那种利用水力，依次去完成矿砂的冲采作业、运输作业、粗选作业以及尾矿排弃作业等全部采选生产作业的连续开采方式，被称作水力机械化开采，简称为水采。水力机械开采的主要方法乃水枪开采法，一般是借助多级水泵，把水加压到0.7至15MPa，经由水枪形成高速水射流，进而冲采砂矿呢。于水射流冲击作用下，矿砂被碎散，在渗透等多种作用下，矿砂又被碎散，接着矿砂与水混合形成一定浓度的浆体，之后经运矿沟运至粗选设备处，或经砂泵送抵粗选设备处，又或经水力汲运机传输至粗选设备处，此粗选设备为溜槽、跳汰机或螺旋选矿机，进行粗选操作，随后尾矿用自流方式运输送至尾矿池排弃，又或对尾矿采用加压水力运输方式送至尾矿池排弃。

我国是较早采用水力机械方式来开采砂矿的国家当中的一个。在20世纪60年代，全国锡产量的50%是通过水力机械方法开采的，黄金产量的13%也是如此，铌、钽、锆、钛等产量的90%同样是用水力机械方法开采的。

(1) 开拓工作

那水枪开采的开拓工作呀，是指去挖掘基坑，这基坑是可供安装设备用的，或者去挖掘堑沟，还要开辟采矿的工作面，并且要建立起供水的生产系统，以及供电的生产系统，还有水力运输的生产系统。其主要存在着基坑开拓法和堑沟开拓法这两种方法哟。

一种称作基坑开拓法的方式，于恰当的位置去挖掘出一个基坑，该基坑的底部标高需要抵达矿床的底板处，接着要设置砂泵以及水枪，随后针对矿床展开开采工作，这种方法通常是在矿床由下而上不具备运用自流运输方法来运输矿浆的情况下才会被采用。

② 有一种开拓法叫堑沟开拓法，当矿区的地形以及矿床的埋藏条件适合那种能够自流水力运输矿浆的情况时，就可以运用这种堑沟开拓法，堑沟开拓法具体是利用明沟进行掘进从而通达矿床，接着为矿浆的自流运输开拓出通道，堑沟的位置要依据地形和矿床赋存条件来确定，要尽可能使得一个块段的绝大部分矿砂能够自流进入运矿沟，并且要让掘沟的工程量尽可能小，堑沟的坡度能够根据自流运矿所要求的坡度来确定。

(2) 冲采方法

按照水枪射流的喷射方向，与冲采下来的矿浆流动方向，二者的相对关系，水枪开采法能够分成逆向、顺向，以及逆顺向这三种冲采方法。

① 逆向冲采法，它是水枪开采普遍会用到的方法，（图3.3.11，a）。水枪处于工作面台阶下平盘的位置，水枪射流是垂直于工作面的，先是在工作面最下部进行掏槽，使得上部的土岩因失去支撑从而塌落，之后再射流塌落下来的土岩，就这样反复去进行。射流所形成的矿浆，是逆着射流方向流入矿浆池或者运矿沟的，然后借助自流或者砂泵送往选矿厂。逆向冲采的时候，水枪射流垂直于工作面，所以冲击力大，能量利用充分，冲采效率高，单位耗水量小。难处在于根本就没办法凭借射流的那种力量，把大颗粒的物料给冲击离我们所说的工作面。通常情况下是比较适合用来处理那种，矿床厚度比较大，且土岩很致密，矿浆还非常易于流运的砂矿床的。

这是②顺向冲采法，水枪处在台阶的上平盘靠近工作面的地方，位置如图3.3.11,b所示，射流的方向跟矿浆的流运方向是一样的，能够凭借水枪射流去推赶矿浆，还能把大块砾石从工作面冲离，其缺点在于，因为水枪射流顺着工作面，导致水枪的有效冲击力大幅减小，尤其是台阶高度增加时，冲采面的坡面角小，射距增大，冲击力变得更小，冲采效率会显著下降，单位矿砂耗水量增大，并且无法利用矿岩的重力崩落土岩。此适用于这样的砂矿，矿床厚度是处于3米至5米的范围，土壤与岩石结构松散，胶结性欠佳，含有较多砾石，导致难以进行流运。

③逆顺向冲采法，它（图3.3.11，c），兼具逆向和顺向冲采法两者的优点，先运用逆向冲采法来对工作面实施冲采，之后再通过顺向冲采残留在工作附近的土岩，在这个时候，鉴于射流方向跟矿浆流运方向保持一致，从而改善了矿浆流运的条件，所以冲采效率高，单位砂矿耗水量小。

水力机械开采砂矿或冲积土岩有着这样一些主要特点，其一：优点方面首先显示为准备工程数量少，接着展现出建设速度比较快，再者呈现出机械化层面程度高，同时所利用的设备较为简易。在基建层面投资较低；其工艺体现出连续性，工时利用率处于较高水平，生产具备很大能力，劳动产出的效率颇佳，至于作业相关的成本则比较低；技术相对而言较为简单且容易把控，工作之时安全又可靠；能够给洗矿、选矿营造有利条件，可有效回收细粒矿物，回采率也很高。其二：缺点方面在于使用条件限定于能够靠低压水射流进行破碎的土岩；存在水和动力的消耗数量；受到气候影响比较大，在严寒地区作业的期限比较短；务必审慎考量水系的污染以及复田情况。

水力机械开采所具备的使用条件如下，存在沉积之次生矿床或者土岩，拥有价廉的动力以及充足的水源，拥有具备足够容量的尾矿池或者水力排土场，不存在长期处于冰冻状态的气候条件。

图3.3.11　冲采方法

a—逆向冲采;b—顺向冲采;c—逆-顺向冲采;

1—水枪;2—供水管道;3—矿浆沟;

4—砂浆池;5—砂泵房;6—水力运输管道

3.3.3.3露天机械开采

在露天环境下进行机械开采，这其中所指的是，将推土机、挖掘机、前装机、拖拉索斗铲等，用作采运设备，并且要与洗选机组相互配合，以此办法来对砂矿床展开开采。

(1) 前装机开采

前装机，于砂矿开采里，能够充当采装矿岩的设备，也能作为采装运矿岩的设备，还具备辅助设备的功能。

第一句，有采取装备用于矿岩的设备。第二句，对较为松散的矿岩展开挖掘。第三句，之后朝着汽车卸载，朝着窄轨铁路的矿车卸载，朝着皮带运输机受矿漏斗卸载。

② 用于采、装、运矿岩的设备，在运距小于400m的情况下，或者装卸循环时间不大于3分钟之时，能够借助前装机把挖掘出的矿砂直接运送到选矿的地点。

③ 辅助设备，其用于道路维护工作，用于筑堤修坝工作，用于平整场地工作，它进行短距离牵引运送设备工作，它完成清理积雪工作，此工作借助前装机来开展。

开采砂矿床会用到前装机，它有着投资少的优点，有着见效快的优点，有着机动灵活的优点，还有着一机多用的优点。它存在挖掘力小的主要缺点，此缺点致使它不适应开采较致密坚硬的砂矿，它还有轮胎磨损快等缺点。为克服前述缺点等，前装机出现了向大功率方向发展的趋势，出现了向大斗容方向朝着发展的趋势。

(2)机械铲开采

主要存在两种采用正向机械铲开采砂矿的方法，一种是机械铲—窄轨铁路开采法，另一种是机械铲—汽车运输开采法，对的呀。

一种开采方法，名为机械铲—窄轨铁路开采法，是利用机械铲去挖掘土岩，并将其装入矿车之中，然后借助窄轨铁路把这些土岩运出。

② 机械铲进行土岩挖掘装至汽车后运出，开采期间，矿砂的采装会借助推土机来配合机械铲。

对于干旱少水的砂矿床开采而言，机械铲开采法适用，它具备安全可靠、挖掘效率高以及对致密坚硬土岩或含有较多巨砾的砂矿床开采时适应性较强等优点。其主要缺点在于，不适合湿度较大的矿床开采，因为这会引发设备沉陷、机械铲粘斗以及汽车打滑等状况，进而使得采运设备工作效率明显降低。

(3) 索斗铲开采

那种是索斗铲开采法呢，有直接捣堆法以及联合开采法。它们的选择主要是依据砂矿床的宽度，还有埋深，并且要结合所采用的索斗铲型号来决定。

① 直接捣堆的方法，所谓索斗铲施行的是，那些挖掘出来的表土，被直接排弃到开采境界的外面，或者被直接排弃到采空区，而被挖掘的矿砂，则是挖卸到矿车内，拿去运出。

② 索斗铲与推土机联合起来的开采方法，若是矿床宽度比较大的情况下，为了能够减少索斗铲捣堆的数量，还可以采用别的机械设备去配合索斗铲一起予以开采。

索斗铲能开采砂矿，其优点众多，它可站立于地表，朝着下方挖掘松软土岩，挖掘范围较大，对湿度相对较大的矿砂适应性强，还能直接挖掘水下有用矿物，因卸载半径大，可直接把剥离的废石排弃至排土场，开采工艺简单，工作时不存在振动和冲击，设备部件磨损小，维修量小，功率大，挖掘效率高。

总体而言，露天机械开采具备投资少的特性，同时有着见效快的特点，还拥有机动灵活的优势。当下，我国运用露天机械对砂矿床实施开采，其比例已然超过了20%，并且呈现出逐渐增长的态势。

中小型矿床，尤其是干旱缺水地区的中小型砂矿床，通常适用露天机械开采。

本章小结

作为砂矿床开采的三种主要方法，存在着采砂船开采，还有水力机械开采，以及露天机械开采。采砂船，是一种用于开采水下砂矿的装置，且是浮动式采选联合的那种，它借助装在船上的机构去采掘矿砂，能够把矿砂提升至船上的料仓，接着经过圆筒筛实施碎散操作，还有洗涤、分筛过程，之后筛下含矿的细粒物料会自行流入粗选溜槽或者跳汰机进行粗选，尾矿则经溜槽排到船后的采空区；其开拓方法包含基坑开拓法、筑坝开拓法以及阶段开拓法；开采方法存在单工作面开采法和多工作面开采法；回采工艺有桩柱式扇形回采、首绳式平行回采以及首绳桩柱联合回采。由高压水射流冲击、渗透啥的在多种作用之下，碎散矿砂，进而形成有一定浓度的浆体，此浆体经由运矿沟或者砂泵被运往选矿处的过程，属于水力机械开采；其中，它能够采纳基坑开拓法和堑沟开拓法；其采矿方法具备逆向冲采法、顺向冲采法抑或是逆—顺向冲采法。而露天机械开采指的是把推土机呀、挖掘机呀、前装机噻、拖拉铲运机嗷、索斗铲等当成采运设备，并且跟洗选机组一块合作起来，去对砂矿床予以开采，这番做法一般来说适用于中小矿床，尤其是干旱缺水区域的中小型矿床。