正文 第16章 海底科學(2 / 3)

此外,近年來還發展了一種海底爬行式采掘機,可以載人潛到海底作業,所需空氣和動力由海麵船隻供應。如意大利製造的C-23型潛水挖砂機的作業水深達70米,能在海底挖掘寬5米、深2.5米的溝,每小時前進140米,挖砂230立方米。

在深海礦開采方麵,目前最具開采前景的深海底表層礦是多金屬軟泥。

深海錳結核已被公認為是一種具有商業開采價值的礦產資源,因此人們近20年來一直在研製低成本、高效率的采礦裝置。

由於錳結核鬆散地分布於深海大洋底表層,關鍵問題是需要找到一種合適的垂直提升裝置。目前公認最有希望的有3種:鏈鬥式采礦裝置、水泵式采礦裝置和氣壓式采礦裝置。

鏈鬥式采礦裝置是在高強度的聚丙二醇脂繩上每隔25~50米安裝一個采礦戽鬥,開采時船首的牽引機帶動繩索,使戽鬥不斷在海底拖過,挖取錳結核並提升到船上。1970年8月日本已在太平洋水深4000米處成功地進行了試驗。

氣壓式采礦裝置是將集礦頭置於洋底,開動船上的高壓氣泵,高壓空氣沿輸氣管道向下,從輸礦管的深、中、淺三個部分注入,在輸礦管中產生高速上升的固、液、氣三相混合流,將經過篩濾係統選擇過的結核提升至采礦船內,提升效率約30%~35%。

水泵式采礦裝置是將高效的離心泵放在輸送管道中間的浮筒內,浮筒內充以高壓空氣,支撐離心泵和管道浮在水中。由於高效離心泵的作用而產生高速上升的水流,使錳結核和水一起沿管道提升至采礦船內。

多金屬軟泥也是一種具有開采價值的深海底礦產資源。德國已研製成功一種開采紅海多金屬軟泥的裝備,即在采礦船下拖曳一根2000米長的鋼管柱,柱的末端有一個抽吸裝置。裝置內的電控擺篩能攪動象牙膏狀的軟泥,通過真空抽吸裝置、吸礦管,把含有海水的金屬軟泥吸到采礦船上來,然後經過處理並除去水分,最後即可獲得含有32%鋅、5%銅和0.074%銀的濃縮金屬混合物。

海底基岩礦開采。

非固態的石油和天然氣開采使用的開采工程設施主要為固定式平台,在平台上鑽井采集到油(氣)後,通過運輸係統送往岸上;水深較淺處也有用填築人工島進行鑽井采油(氣)的;而在水深較大的海域,多應用浮式平台或海底采油(氣)裝置進行開采。

固態的煤、鐵、錫等基岩礦開采:一般都從岸上打豎井,通過海底巷道開采。也有利用天然島嶼和人工島鑿井開采的,使作業巷道與海水隔絕,從而與開采陸地同類礦藏的方法基本相似,所用機械設備也完全一樣。不同之處是海底硐、坑采掘多采用非爆破掘進法,因此影響采礦速度。但自20世紀70年代後,非爆破掘進速度已提高到每小時4.6米,這些采礦業有可能向遠離海岸的海區發展。

海底硫磺礦開采:通常采用井下加熱熔融提取法,先把加熱的海水用泵從邊導管注入硫磺礦層,使融化的硫磺液從內套管上升至一定高度,然後用空氣提升法采收。

海底鉀鹽礦和岩鹽礦開采:由於鉀鹽和岩鹽也是可溶性礦物,也可用溶解采礦法。其技術原理與開采硫磺礦相同,但一般都采取豎井開采。

海底重晶石礦開采:正在開采的美國阿拉斯加卡斯爾海濱礦離海岸1.6千米,礦脈在海底表土下15.2米。由於覆蓋層較薄,所以采取了水下裸露開采法,進行水下爆破,然後用采礦船采集炸碎的岩石。