海底采礦法開采方法

開采的主要砂礦見表1。其中開采規(guī)模較大的是建筑用砂和礫石、錫石、金剛石、鐵礦砂和金礦砂等。主要用鏈斗式、水力式、壓氣升液式和抓斗式采砂船開采。前兩者較常用。

鏈斗采砂船 見采砂船開采。這種設(shè)備抗風浪性能差,通常用于開采水深小于50m的砂礦。東南亞國家用它開采淺海錫砂(圖1a)。

水力采砂船 利用砂泵或水射流將海底砂礦以砂漿形式通過管道吸至采砂船的洗選設(shè)備中。水淺時砂泵裝在船上;水深時砂泵置于水中或與水射流聯(lián)合使用。膠結(jié)砂層用高壓水射流器或裝有旋轉(zhuǎn)刀具的挖頭預(yù)先松散。泵吸式水力采砂船的作業(yè)深度一般為9~27m;與水射流聯(lián)合使用時作業(yè)深度可達 68m。常用于開采建筑用砂和礫石(圖1b)。

壓氣升液采砂船 將壓氣送入吸砂管下部，使氣泡與管內(nèi)砂漿混合,降低砂漿比重,利用管內(nèi)外壓差舉升砂漿(圖1c)。 它不僅用于淺海，還可用于深海開采。對膠結(jié)砂層須預(yù)先松散。

抓斗采砂船 這種采砂船受海水深度影響小，靈活性高，可采海底不平的和粒度不勻的砂礦，但生產(chǎn)能力低。也常用于海底取樣(圖1d)。

這幾年開始用潛艇在海底取樣撈砂,觀察海底情況,并用無人推土機在海底集砂，以提高采砂船生產(chǎn)能力和回采率。

淺海海底基巖中固體礦床的開采

在淺海大陸架基巖中，與陸地一樣，也賦存各類固體礦床。主要開采岸邊礦床延伸至海底的部分。常用的開拓方法是自陸地開掘井巷通至海底。海水不深時可堆造人工島構(gòu)筑立井。中國和英、日、加、美、智利等很多國家都在開采海岸附近的海底礦床。所用采礦方法應(yīng)保證頂?shù)装鍘r層不產(chǎn)生通至海底的裂隙，以防止海水涌入。此外，還須加強頂?shù)装灞O(jiān)測和水質(zhì)化驗工作，以便及時采取安全措施。美國在墨西哥灣成功地用弗拉施采礦法在平臺上開采海底的自然硫礦。

海洋固體礦產(chǎn)資源，按賦存條件和開采方式分為淺海海底堆積砂礦、海底巖層中固體礦床、深海海底堆積的錳結(jié)核和多金屬軟泥。主要開采前兩者，深海采礦還處于研究和試采階段。

1873年英國首先在大西洋發(fā)現(xiàn)錳結(jié)核。20世紀60年代，一些工業(yè)發(fā)達國家開始調(diào)查深海海底礦產(chǎn)資源，并研究開采技術(shù)。已知的深海海底礦產(chǎn)資源主要是錳結(jié)核，有些海域發(fā)現(xiàn)含金、銀、銅、鉛、鋅等的多金屬軟泥。這些年已建立起八個跨國財團，約有一百多家公司在從事勘探與試采工作。中國近幾年展開調(diào)查研究工作，多次在太平洋采集到錳結(jié)核。 錳結(jié)核是含有錳、鐵、銅、鎳、鈷和其他20多種稀有元素的球形結(jié)核,廣泛分布在世界各大洋2000~6000m深的洋底表層。太平洋中部的結(jié)核品位最高(表2)，儲量最大。有些海域的錳結(jié)核中鎳、鈷、銅的品位高于陸地開采的礦床。已發(fā)現(xiàn)世界各大洋底錳結(jié)核的總儲量約三萬億噸，僅太平洋就有17000億噸左右，它的儲量在不斷增長，在太平洋底,每年約可增長一千萬噸左右。70年代末在連續(xù)索斗采砂船上，由帶有很多拖斗的無極繩連續(xù)轉(zhuǎn)動，將錳結(jié)核自海底撈出(圖2)。采砂船橫向慢速移動，能使若干拖斗同時在一定寬度上連續(xù)作業(yè)。70年代曾用壓氣升液采砂船試采深5000m洋底的 錳結(jié)核。壓氣在不大于 1000m深處進入吸砂管。也曾用水力采砂船在1800m洋底進行了試采。深海采砂船都配有水深控測、海底攝影和電視等設(shè)備和勘測儀器。都未投入工業(yè)生產(chǎn)。 1963年英國"發(fā)現(xiàn)者"號調(diào)查船在紅海發(fā)現(xiàn)多金屬軟泥，70年代末在東太平洋發(fā)現(xiàn)含銅、鋅、銀等元素的多金屬硫化物，都未進行工業(yè)開采。