什么是海底采矿法?

[拼音]：haidi caikuangfa

[外文]：submarine mining

开采赋存于海洋底部和海底岩层中的固体、液体和气体矿床。海底石油和天然气开采见海上油气开发。3000年前希腊人已自岸边矿井开采延伸至海底部分的矿体。20世纪初开始以工业规模开采滨海砂矿。20世纪50年代起，随着科学技术的进步和陆地高品位易采矿产资源逐渐减少，海底采矿日益引起重视。

海洋固体矿产资源，按赋存条件和开采方式分为浅海海底堆积砂矿、海底岩层中固体矿床、深海海底堆积的锰结核和多金属软泥。目前主要开采前两者，深海采矿还处于研究和试采阶段。

开采的主要砂矿见表1。其中开采规模较大的是建筑用砂和砾石、锡石、金刚石、铁矿砂和金矿砂等。主要用链斗式、水力式、压气升液式和抓斗式采砂船开采。前两者较常用。

见采砂船开采。这种设备抗风浪性能差，通常用于开采水深小于50m的砂矿。目前东南亚国家用它开采浅海锡砂（图1a）。

利用砂泵或水射流将海底砂矿以砂浆形式通过管道吸至采砂船的洗选设备中。水浅时砂泵装在船上；水深时砂泵置于水中或与水射流联合使用。胶结砂层用高压水射流器或装有旋转刀具的挖头预先松散。泵吸式水力采砂船的作业深度一般为9～27m；与水射流联合使用时作业深度可达 68m。常用于开采建筑用砂和砾石（图1b）。

将压气送入吸砂管下部，使气泡与管内砂浆混合，降低砂浆比重，利用管内外压差举升砂浆（图1c）。

它不仅用于浅海，还可用于深海开采。对胶结砂层须预先松散。

这种采砂船受海水深度影响小，灵活性高，可采海底不平的和粒度不匀的砂矿，但生产能力低。也常用于海底取样（图1d）。

近年开始用潜艇在海底取样捞砂，观察海底情况，并用无人推土机在海底集砂，以提高采砂船生产能力和回采率。

在浅海大陆架基岩中，与陆地一样，也赋存各类固体矿床。目前主要开采岸边矿床延伸至海底的部分。常用的开拓方法是自陆地开掘井巷通至海底。海水不深时可堆造人工岛构筑立井。中国和英、日、加、美、智利等很多国家都在开采海岸附近的海底矿床。所用采矿方法应保证顶底板岩层不产生通至海底的裂隙，以防止海水涌入。此外，还须加强顶底板监测和水质化验工作，以便及时采取安全措施。美国在墨西哥湾成功地用弗拉施采矿法在平台上开采海底的自然硫矿。

1873年英国首先在大西洋发现锰结核。20世纪60年代，一些工业发达国家开始调查深海海底矿产资源，并研究开采技术。已知的深海海底矿产资源主要是锰结核，有些海域发现含金、银、铜、铅、锌等的多金属软泥。近年已建立起八个跨国财团，约有一百多家公司在从事勘探与试采工作。中国近几年展开调查研究工作，多次在太平洋采集到锰结核。

锰结核是含有锰、铁、铜、镍、钴和其他20多种稀有元素的球形结核，广泛分布在世界各大洋2000～6000m深的洋底表层。太平洋中部的结核品位最高（表2），储量最大。有些海域的锰结核中镍、钴、铜的品位高于陆地开采的矿床。已发现世界各大洋底锰结核的总储量约三万亿吨，仅太平洋就有17000亿吨左右，它的储量在不断增长，在太平洋底，每年约可增长一千万吨左右。70年代末在连续索斗采砂船上，由带有很多拖斗的无极绳连续转动，将锰结核自海底捞出（图2）。采砂船横向慢速移动，能使若干拖斗同时在一定宽度上连续作业。70年代曾用压气升液采砂船试采深5000m洋底的锰结核。压气在不大于 1000m深处进入吸砂管。也曾用水力采砂船在1800m洋底进行了试采。深海采砂船都配有水深控测、海底摄影和电视等设备和勘测仪器。目前都未投入工业生产。

1963年英国“发现者”号调查船在红海发现多金属软泥，70年代末在东太平洋发现含铜、锌、银等元素的多金属硫化物，都未进行工业开采。

参考书目

卡明斯、吉文:《采矿工程手册(5)，特殊采矿方法》，冶金工业出版社，北京，1981。(A.D.Cummins & I. A.Given eds.，SME Mining Engineering Handbook， Vo1.Ⅱ，SME of AIME，New York，1973.)