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采矿职称论文海底采矿技术摘要：随着科学的发展，人们对资源、能源的依赖性逐渐加大。这样就使得采矿技术的发展成为一个国家的头等大事。随着科学技术的进步和陆地高品位易开采矿产资源逐渐减少，海底采矿日益引起重视。关键词：海底矿产资源采矿技术采矿机器人整个地球，陆地只占地球表面积的四分之一，海洋占地球表面积的四分之三。随着工业的发展，地球陆地矿产资源开始枯竭问题的日益加剧，开发海洋矿产资源日益起人们的关注。海洋矿产包括锰、铜、镍、金属银等十几种矿物。已探明储量多达15000亿吨的锰结核是目前海底矿产资源开发的一个热点。锰结核赋存于水深四千米到六千米的深海底表面。表现为直径0。525厘米的黑色矿物块群。已知的赋存海域广泛分布于从东太平洋的夏威夷群岛到北美大陆之间的深海底以及印度洋等。中国目前正在开采的海底矿物有建筑用的砂砾和钛铁矿，锆石，独居石。磷钇矿等重砂矿，以及石油和天然气等。也已从太平洋底取得了一定数量的锰结核。一、海底采矿法开采海底矿产资源所使用的方法、装备和设施因海底矿产资源种类繁多，状态各异，分布广阔，埋深悬殊，也不近相同。海底采矿技术一般分表层矿开采和基岩矿开采两大类。表层大都呈散粒状或结核状，存在于海底各类松散沉积层中例如分布在海滨的磁铁矿，钛铁矿铬铁矿、锡砂、锆石、金红石、独居石、金铂、金刚石等，重砂矿和砂、砾石等，分布在近海底的磷灰石、海绿石、硫酸钡、结核钙、贝壳和砂砾石等，分布在深海底的锰结核、多金属软泥、红粘土等，基岩矿是指存在于海底岩层和基岩中的矿产如非固态的石油、天然气和固态的硫黄、岩盐、钾盐、煤、铁、铜、镍、锡、重晶石等。在开采海底矿产之前，须查明所采矿床的分布范围、面积、埋深、储量、品位。以及当地自然条件和海陆运输能力等，在此基础上，根据矿产的形态选择合适的开采方法、装备和设备。1、海底表层矿开采，由于浅海与深海采矿技术上的难度不同，因而多为两种。(1)海滩、近海底矿的开采。露出水面的海滨、砂矿。通常采用露天开采方法。陆地上使用的挖掘机械如拉杆电铲、钢索电铲、推土机等都可用于海滨砂矿的开采作业。水面以下砂矿矿床的开采，目前作业水深大多在30米40米范围内，使用的采矿工具有4种，链斗式采砂船、吸物式采矿船，抓斗式采矿船和空气提升式采矿船。前三种的构造和工作原理与挖泥船厂类似。空气提升式采矿装置由气管、气泵和吸砂管等部分组成。气管与吸砂管的中部或下端相连通，作业时将吸砂管下端靠近砂矿床，启动气泵，压缩空气使吸砂管内产生向上流动的掺气水柱。从而带进砂矿固体颗粒，连续压气就可以达到采矿的目的。这种装置的缺点是作业水深增加时，压缩空气的成本费呈指数倍增长。(2)深海采矿目前最有前景的深海底表层矿是深海锰结核和多金属软泥。深海锰结核已被公认为是一种具有商业开采价值的矿产资源，近20年来，主要在研制低成本、高效率的采矿装置，由于锰结核松散地分布于深海洋大洋底表层。关键问题是需要找到一种合适的垂直提升装置。目前，公认的最有希望的有3种，链式采矿装置，水泵式采矿装置和气压式采矿装置。链斗式采矿装置是高强度的聚丙二醇脂，绳上每隔2550米安装一个采矿戽斗，开采时，船首的牵引机带动绳索，使戽斗不断在海底拖过，挖取锰结核并提升到船上。1970年8月，已在太平洋水深4000米处成功进行了试验。气压式采矿装置是将集矿头置于洋底，开动船上的高压气泵，高压空气沿输气管道向下，从输矿管的深、中、浅三个部分注入，在输矿管中产生高速上升的固、液、气三相混合流，将经过筛滤系统选择过的结核提升到采砂船内，提升效率约3035%。水泵式采矿装置是非曲直将高效的离心泵放在输送管道中间的浮筒内，浮筒内充以高压空气，支撑离心泵和管道浮在水中，由于高效离心泵的作用而产生高速上升的水流，使锰结核和水一起沿管道提升至采矿船内。2、海底基岩矿开采，非固态的石油和天然气，开采使用的开采工程设施主要为固定式平台，在平台钻井采集到油(气)后通过输运系统差额往岸上，水深较浅处也有用填筑人工岛进行钻井采油(气)，而在水深较大的海域多应用浮式平台或海底采油(气)装置进行开采。固态的煤、铁、锡等基岩矿开采一般都从岸上打竖井通过海底巷道开采，也有利用天然岛屿和人工岛凿井开采的，使作业巷道与海水隔绝，从而与开采陆地同类矿藏的方法基本相似。二、现代海底采矿现代海底自动采矿系统采用摇控潜水器，可在海底自行采矿，自行上浮，并可将采集的矿石卸到海上半潜式采矿平台上。也有人称这是水下机器人采矿技术。是一种较为理想有发展前途的采矿高技术，代表了深海采矿技术的发展方向。深海底采矿机器人作为深海底多金属结核采集系统的重要组成部分，主要任务为收集海底的多种结核经破碎后泵送至扬矿软管。再由软管泵和6000米硬管输送泵泵送至海面采矿船。工作中对象为海底表层的多种金属结核。由于深海底质的“软稀”性及深海环境的未知性，如何保证机器人在海底的安全按预定轨迹精确行走，以及高效的采矿效率，是深海底采矿机器人的主要研究对象。三、我国的海底采矿技术我国从20世纪90年代初开始对深海底采矿机器人进行研究，在综合研究国外机器人作业行走机构基础上，研制出自行式履带车模型机。该机器人采用近似渐开线高齿橡胶履带，双浮动悬架和横向摆动梁，双泵全功率供油，液压马达分别驱动，电液压比例探制，采用水力、机械复合集矿方式。“九五”期间，由我国自行设计，与法国公司合作，研制了第二代采矿机器人。主要改进表现为采用尖三角齿特种合金履带板，提高了集矿机在深海稀软底环境下的可靠性和可行驶性。改用全水力集矿方式。进一步提高了集矿机的集矿效率。增加了控制密水箱和相关传感器，提高了集矿机的可操作性。达到了牵引力大、承载能力强、跨越或绕过海底障碍容易、能适应软海底行走的预期目标。从130米深的海底采集并回收模拟结核900千克。具有国际先进水平。历经多年的努力，我国深海底自行走采矿机器人的机械模型研制工作已基本完成。四、发展方向现在的深海底采矿机器人在行为上还处于“低级生物”的阶段，环境感知能力有限，对路径的规划只是基于局部环境信息的简单规划方式。由于深海底环境的复杂性和未知性，该种规划方式效率较低。因此，采用基于声学传感器的多传感器融合技术，研究深海底未知环境的即时定位和环境建模技术将是一个重要的研究方向。