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金属矿床与煤矿床工业特征的比较

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2016年 月 日

金属矿床与煤矿床工业特征的比较
摘 要
近年来，随着我国的发展，金属矿与煤矿的发展对经济、军事等方面起着至关重要的作用。由于煤炭的勘探、开采等技术与金属矿床相似，而且我国煤炭储量和金属矿储量对于世界来说是比较大的，所以，对于我国的工业发展来说，长期研究煤矿床与金属矿床的工业特征显得犹为重要，特别是找出金属矿床与煤矿床的特征。
有关矿的知识属于高度交叉的，不仅融合了地质学、勘探学、力学、机械等方面的知识，由于近几年来，国家对环境保护的重视，还融合和了环境学等方面的知识，这也说明，有关矿的相关认识是在不断提高的。所以本文根据现有的研究成果，从金属矿床与煤矿床的形成方式、赋存条件、组成成分等方面展开研究，通过表格、图片等载体表示，并针对其中的不同点进行一些比较，从实际出发，探索其中的规律。从而辅助人们在学习相关知识时，对产生的一些问题可以更好的理解和研究。

关键词：金属矿床，煤矿床，工业特征

Comparison of the Industrial Characteristics between Metal Mine and Coal Mine
摘 要
Abstract
近年来，随着我国的发展，金属矿与煤矿的发展对经济、军事等方面起着至关重要的作用。由于煤炭的勘探、开采等技术与金属矿床相似，而且我国煤炭储量和金属矿储量对于世界来说是比较大的，所以，对于我国的工业发展来说，长期研究煤矿床与金属矿床的工业特征显得犹为重要，特别是找出金属矿床与煤矿床的特征。
In recent years, with the development of our country, the development of metal ore and coal mine plays an important role in economy, military affairs and so on. Because of the exploration and mining technology and metal deposits of coal are similar, and China's coal reserves and metal ore reserves is relatively large, so for the world, for China's industrial development, industrial characteristics of long term study on coal bed and metal deposits is still important, especially to find out the characteristics of metallic deposits and coal bed .
The ore belongs to the highly interdisciplinary knowledge, not only the integration of geology, exploration and science, mechanics, machinery and other aspects of knowledge, because the environmental protection is important in recent years. It also integration and environmental science and other knowledge, this also shows that the related knowledge about mine is increasing. According to the existing research results, and carries out the research on the mode of formation, distribution, occurrence condition, composition through the form and picture carrier said,and make some comparison for different points, from reality, to explore the regularity. In order to help people to learn the relevant knowledge, some of the problems can be better understood and research.
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关键词：金属矿床：煤矿床：工业特征

Keywords: metal deposit,coal bed,industrial characteristics

0 引言
中国是一个资源大国，据相关资料显示，中国探明可直接利用的煤炭储量1886亿吨，人均探明煤炭储量145吨，按人均年消费煤炭1.45吨，即全国年产19亿吨煤炭匡算，可以保证开采上百年。另外，包括3317亿吨基础储量和6872亿吨资源量共计1万亿多吨的储备，所以中国的煤炭储量相当丰富。对于金属矿来说，由于金属矿在形成过程中，形成条件较为复杂，所以相对于煤炭来说，其储量少之又少，但是金属和煤炭有着密切的联系。这就要求矿业工作者对其中的差别、用途有个整体的把握。
世界各国许多开设了地质工程、采矿工程等专业的大学，其主要得研究方向都是煤，产生了许多有建设性的科学成果。但是，随着社会的发展，越来越多的人逐渐认识到了金属矿的重要性，都试着在相关的领域上作出突破。不可否认，煤炭与金属矿在一些方面上，确实存在很大的区别，比如就我国来说，我国的煤炭开采方式大都适合井下开采，而黑色金属则以露天开采为主，以露天开采技术开采有色金属的比重也很大。但是，人们认识和研究固体资源时，又有许多通用的理论和技术，这也就说明，同时研究金属矿床和煤矿床的工业特征显得犹为重要。
社会的发展会越来越快，人们需要加快研究的脚步，进一步更加充分的认识金属矿床与煤矿床的工业特征，为工业服务。同时，也帮助我们更加深刻的认识自然科学。

1 金属矿床与煤矿床的组成成分
1.1 宏观组成成分
对于煤来说，其组成是以有机质为主体，有些煤还含有其他的矿物，还包括了水分在内的一些无机物以及诸如矸石一类的杂质这些性质决定着选煤的难度，同时还影响着经济效益[3]。金属矿床同煤有一些相似的地方，比如都含有一些无机物，但是金属矿主要是有化合物组成，例如赤铁矿主要是由Fe2O3组成，赤铜矿主要是由CuO组成。所以金属矿的冶炼工业比较复杂。在矿物的提取过程中，部分杂质是可以通过物理方法除掉的，比如煤矿生产过程中将矸石除掉。煤与部分金属矿的主要组成成分如表1-1所示：
表1-1：煤与部分金属矿的主要组成成分
Table 1-1 :Major components of coal and some metal compound
主要组成成分（注：金属矿只列举几个有代表性的例子）
煤
金属矿
赤铁矿
黄铜矿
红锌矿
白铅矿
碳
Fe2O3
CuFeS2
ZnO
PbCO3
1.2 所含元素
研究某个某矿物的性质是，离不开研究其中的元素，事实上，我们从矿物中提取的，正是矿物的主要元素。在研究过程中，煤矿也好，金属矿也好，从元素角度出发，可以探究其中的元素所含比重，从而判断出，该矿物的优劣。煤与部分金属所含元素如表1-2所示：
表1-2：煤与部分金属矿所含主要元素
Table 1-2: The main elements of coal and part of the metal ore
煤
金属矿
赤铁矿
黄铜矿
红锌矿
白铅矿
C、H、O、N、S、P、其他元素（砷、锗等）
Fe、O、其他元素
Cu、Fe、S、其他元素
Zn、O、其他元素
Pb、C、O3、其他元素
2 金属矿床与煤矿床的性质
2.1 物理性质
在煤炭形成过程中，由于各地区的气候、地形等多方面因素不一样，所以各地区的煤也存在着差异，金属矿物也是这样。根据相关资料，矿物的大致规律大致如表2-1所示：
表2-1：煤与部分金属矿的物理性质
Table 2-1: The physical properties of coal and some metals

物理性质
矿物
煤炭
金属矿物
颜色
腐殖煤的颜色是随着煤化程度的增高而变化的，从褐煤、烟煤到无烟煤，颜色按照棕褐、褐黑、深黑、钢灰色的顺序变化，依此特征，可以简单凭肉眼区分褐煤、烟煤到无烟煤。
对于金属矿来说，颜色随着矿物的不同而不同，前面说过，大多数金属矿主要是以化合物的形式存在，所以一般来说，金属矿的颜色指的就是这些化合物的颜色，但是，比如金、银等，一般就是只它本身的颜色。
光泽
腐殖煤随着煤化程度的增高，光泽逐渐变强。
同样的，金属矿物的光泽也随矿物的不同而不同，贵重金属与有色金属光泽强，黑色金属光泽一般较弱。
硬度和脆度（硬度指的是抵抗外来机械作用的能力；脆度指的是在外力作用下突然断裂的难易程度。）
按照摩氏硬度计测量，一般煤的硬度在1到4之间。对于脆度，它与煤中有机质含量、煤化程度和所含无机物多少等有关。
金属矿的硬度以及脆度取决于矿岩成分的颗粒程度、形成、大小、晶体结构及胶结物的情况等。
2.2 金属矿物和煤性质的主要研究要素
对于矿物来说，相关的性质和参数可以帮我们进一步的理解和认识矿物，也可以帮助我们在勘探、开采等过程中能够使用更科学的办法，同时，也可以满足各方面对矿物的要求。
2.2.1 煤的工艺性质
煤的工艺性质如表2-2所示：
表2-2：煤的工艺性质
Table 2-2: The process characteristics of coal

煤的工业分析

水 分（M）
煤中水分对煤质和生产运输有一定的影响。测定水分时，一般只测离态水，它包括外在水和内在水。外在水是由于回采、运输和洗选过程中，附在煤表面的水分，可以去除；而内在水是吸附、凝聚在煤炭毛细孔隙的水分，是不能去除的。

灰 分（A）
即煤燃烧时剩下的残渣，残渣越多，煤的灰分就越高。灰分的单位百分比（%），其值是残渣质量与煤样质量之比。
灰分可分为外在水分和内在水分。外在水分是来自顶底板和夹矸石的岩石碎块，它与采矿方法的合理与否有很大的关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在水分吗是成煤的原始植物本身所含的无机物，内在灰分越高，煤的可选性越差。

挥发分（V）
在隔绝空气下，将煤在高温（900±10℃）下加热7min时，煤中的有机质和一部分矿物质就会分解成气体和液体溢出，溢出物称为挥发分。去掉煤中水分后，挥发分与原来煤的质量之比，即为挥发分产率。
固定碳
它是测定煤的挥发分时，剩余的不挥发分物质焦渣减去灰渣的差值。
黏结性（G）
是指煤粒在隔绝空气受热后，能否黏结其本身会惰性物质成焦块的性质

发热量
煤发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所产生的热值，用符号Q表示。单位为焦/克(J/g)，兆焦/千克（MJ/Kg）等。
发热量是评价煤质的重要指标，也是研究和确定煤变质程度的重要依据之一。
2.2.2 金属矿物的力学性质
在研究金属矿物时，有时候，必须要考虑相关的性质，才能更好的应用金属矿物。金属矿物的力学性质如表2-3所示：
表2-3：金属矿物的力学性质
Table 2-2:Mechanical properties of metallic minerals

硬 度
硬度是抵抗工具侵入的能力，它取决于组成矿岩成分的颗粒程度、形成、大小、晶体结构及胶结物的情况等。

坚固性
是指矿岩抵抗外力的性能。这里所指的力是一种综合性的外力。他包括工具的冲击、机械破碎以及炸药爆炸等作用力。它与矿岩强度的概念有所不同。强度是指矿岩抵抗压缩、拉伸、弯曲和剪切等单向作用力的性能。
坚固性的大小，常用坚固性系数来表示。
（3-1）
式中 —矿岩的极限抗压强度
稳固性
是指矿岩的采掘空间允许暴露面积的大小和允许暴露时间长短的性能，稳固性与坚固性是两个不同的概念。稳固性与矿岩的成分、结构、构造、节理、风化程度,以及采掘空间的形状有关。坚固性好的矿岩，在节理发育、构造破坏地带，其稳固性就差。
结块性
矿石从矿体中采下后，在遇水或受压后重新结成整体的性能就是结块性。

氧化性和自燃性
硫化矿石在水和空气的作用下变成氧化矿石的性能，叫做氧化性。
有些硫化矿与空气接触氧化并产生热量当其热量不能向周围介质散发时，局部热量不断聚焦，温度达到着火点，会引起矿石自燃。
含水性
矿石吸收和保持水分的性能，称为含水性。它对放矿、运输、箕斗提升及矿仓储存有很大影响。

碎胀性
矿岩从原矿体上被崩落破碎后，体积比原岩体积增大，这种性能称为碎胀性。破碎后的体积与原岩体积之比，称为碎胀系数（或松散系数）。
3 金属矿床与煤矿床的工业特征
3.1 矿床的赋存要素
3.1.1 走向及走向长度
对于脉状矿体，矿体层面与水平面所成交线的方向，称为矿体的走向。走向长度是指矿体在走向方向上的长度，分为投影长度（即总长度）和矿体在某中段水平的强度。
3.1.2 矿体埋深及延深
矿体埋藏深度是指从地表至矿体上边界的垂直距离。矿体的延伸深度是指矿体的上部边界至矿体的下部边界的垂直距离和或倾斜距离（称为垂高和斜长）按矿体的埋藏深度可分为浅部矿体和深部矿体。如图3-1所示。

3.1.3 矿体倾角
矿体倾角是指矿体中心面与水平面的夹角，矿体按倾角分类，主要是便于采矿方法，确定和选择采场运搬方式和运输设备，我们常说的矿体倾角指的是平均倾角，因为某一矿层的倾角常有变化。对矿体倾角来说，由于我国的沉积方式、地形结构等等我们按照倾角将金属矿层与煤矿层进行分类，其分类方法大有不同，根据我国的实际情况，可以将倾角分为水平和近水平、缓倾斜、倾斜与急倾斜。具体如如表3-1所示：
表3-1：金属矿层与煤矿层按倾角分类
Table 3-1: Metal ore and coal layer according to the classification of angle
矿体的倾角
金属矿体
煤层
水平和近水平
大于等于0°,小于等于5°
大于等于0°，小于等于8°
缓倾斜
大于5°，小于等于30°
大于8°，小于等于25°
倾斜
大于30°，小于等于55°
大于25°，小于等于45°
急急倾斜
大于55°
大于45°

3.1.4 矿体厚度
金属矿体与煤矿体按照厚度分类，其分类方式也不一样，具体具体如如表3-2所示：
表3-2：金属矿层与煤矿层按厚度分类
Table 3-2: Metal ore and coal layer according to the thickness classification
分类
金属矿体
煤矿体
极薄
<0.8m
0.3m~0.5m
薄
0.8m~4m
0.5m~1.3m
中厚
4m~15m
1.3m~3.5m
厚
15m~40m
3.5m~8m
极厚
>40m
>8m

3.2 矿床的工业特征
3.2.1 赋存条件
由于成矿原因，矿体形态有变化。一个矿体，其厚度和倾角在走向与倾斜方向都会有较大的变化。对于金属矿体来说，脉状矿体常出现分支复合、尖灭等现象。沉积矿床常有无矿带和薄矿带出现。对于煤矿体来说，煤矿只能存在于沉积岩中，并且在若干万年前此地是森林，换句话说，煤就属于沉积岩。
3.2.2 金属矿床品位变化大
矿石的品位沿走向和倾斜方向上有变化，有时变化幅度较大。对于金属矿，例如铅锌矿床，可能在某些地区铅比较富集。矿体中有时还会出现夹石。
对于煤矿体来说，一般不会考虑品位问题，因为煤的形成相对于金属矿体来说，要容易一些，所以，煤矿体更多的只考虑其工业价值、开采方法等等，比如褐煤、无烟煤等等。
3.2.3 地质结构复杂
这一点，金属矿床与煤矿床都一样，在矿床中常会出现断层、褶皱以及断层破碎等地质结构，给采矿工作带来极大困难。
3.2.4 矿石和围岩坚固
研究矿石和围岩坚固，有利于改进和研究采矿方法，绝大多数的非煤矿岩具有坚固性大的特点，因此凿岩爆破工作繁重，难于实现采矿工作的机械化和连续开采。对于煤矿体来说，研究该课题，可以帮助我们改善采矿方法，并充分的利用采矿设备，并可以对地质结构有更深的理解。
3.2.5 矿岩含水
地下采矿工作的另一个特点是工作点“流动”。地下暗河及地下流动水等地下水给开采带来极大的安全隐患。

4 结论
金属矿与煤矿的发展对国计民生有着很大的意义，研究其中的相同点和不同点是将会是今后研究矿体的一个辅助过程。
研究金属矿床与煤矿床，也就主要是从几个方面出发。具体如下：
（1） 地质构造：都会出现断层、褶皱以及断层破碎等地质结构，地质构造影响着许多工艺的布置，比如勘探和开采。由于地质构造的不同，同样也会引起对矿岩中水分的研究。
（2） 分类方法：金属矿床也好，煤矿床也好，人们都习惯着将不同的矿体进行分类，这样有助于整齐划一的认识和分析问题。金属矿床和煤矿床的分类方式有些不同，这相当于从另一个角度解释了许多问题，比如按矿体厚度分类，就可以说明开采工艺的不同。
（3） 矿体组成物的组成结构、性质：我们从矿体中提出的东西，提取的物质主要就是其中所含的主要物质。研究这些组成物，就可以将它们充分的应用到工业中。

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