114 高普考高考三級 採礦工程 礦山評估與礦場設計 考古題詳解

核心觀念

本題考水庫內沉積物的縱向分選與空間分布，以及淤積物的清除設備。河川進入水庫後，流速與搬運能力降低，較粗顆粒先沉降；較細顆粒隨水流深入庫區，最後沉降於近壩處。縱剖面需標出上、下游方向，並呈現高、低水位、庫底、大壩及取水口的相對位置。

（一）水庫縱向剖面圖

上游／入庫端 下游
 河川流入 → 高水位水面 ────────────────────────┐
 低水位水面 ───────────────────┐ │
 │取水口●│大壩
 庫底 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿╲│
 │ │
 └──────┘

圖示重點：

• 大壩位於水庫下游端，形成蓄水空間。
• 取水口設於壩體或近壩區，位置應在水面以下，且高於庫底。
• 高水位水面高於低水位水面；兩者皆由上游水庫區延伸至近壩處。
• 水庫庫底由上游向壩前大致下降，淤積後的庫底可在上游段逐漸抬高。

（二）粗、中、細粒淤積物的分布

水庫的縱向粒徑分布主要由流速降低造成的沉降分選決定：

1. 粗粒淤積物：包括礫石、粗砂等，沉降速度較快，主要堆積於上游入庫口及庫尾附近，常形成三角洲前緣或庫尾淤積區。
2. 中粒淤積物：以砂及較粗粉砂為主，沉積位置通常在庫區中段，介於粗粒沉積區與近壩細粒沉積區之間。
3. 細粒淤積物：以細粉砂、黏土等為主，沉降較慢，可隨水流深入水庫，主要分布於庫區下游、近壩及較深水區。

核心觀念

露天採礦爆破設計，是在既定的岩體條件與生產需求下，決定鑽孔配置、炸藥裝填及起爆順序，使岩石達到所需的破碎粒度與拋擲方向，同時控制底板、台階壁及周邊設施的損害。主要參數可分為台階與鑽孔幾何、孔網配置、裝藥設計、起爆設計及爆破效果控制。

解題方法與主要參數

一、台階與鑽孔幾何

• 台階高度 $H$：台階上、下平台間的垂直高度，影響鑽孔深度、生產效率與爆破岩量。
• 鑽孔直徑 $D$：影響單孔裝藥量、鑽孔成本與可達成的破碎尺度。
• 鑽孔角度與方向：可採垂直孔或傾斜孔；傾斜孔有助於改善台階底部破碎與坡面成形，但須配合地層及施工條件。
• 超鑽深度 $J$：鑽至設計台階底板以下的長度，用來減少底部大塊與根底。總鑽孔長度為 $L=H+J$ 若地層、底板或設備條件特殊，超鑽量須相應調整。

二、孔網配置

• 底盤抵抗線（最小抵抗線）$B$：鑽孔至自由面的最短距離，決定岩石向自由面移動時須克服的主要岩體厚度。
• 孔距 $S$：同一排相鄰鑽孔間距，影響相鄰孔爆破作用的重疊程度。
• 排距：相鄰鑽孔排之間的距離；多排爆破時需與孔距、抵抗線及起爆順序一併配置。
• 孔網型式：如方形或交錯式（三角形）孔網，影響能量分布均勻度及破碎效果。

單孔所控制的岩體量可用下式估算：

$V_h \approx B S H$

多排或斜孔設計須依實際孔網、坡面及起爆順序修正。抵抗線過大易造成大塊、根底或破碎不足；過小則可能增加飛石、空氣衝擊波及後方岩體損害。

三、裝藥設計

核心觀念

本題考的是砂、石、土這類大量、質重、單位價值較低之散裝物料，從產地運到加工場或需求地時，如何依運量、距離、地形與運輸路線選擇運具。常見方式包括：

• 公路運輸：卡車、砂石車。
• 鐵路運輸：貨運列車。
• 水路運輸：河運、海運或駁船。
• 輸送帶運輸：固定式或移動式輸送帶。

場內短距離搬運也可使用裝載機、曳引車或礦場自卸車等設備；這些通常屬於場內搬運設備，可併入公路或機械運輸說明。

解題方法

先依運輸系統分類，再比較各方式的運量、成本、速度、機動性、路線條件與環境影響。題目未指定產地位置、運距及目的地，因此應列出主要方式，並說明各自適用條件；實際方案常採「場內輸送帶或車輛集運，再銜接鐵路、水路或公路」的聯運方式。

各種運輸方式的特點

核心觀念

本題要求由單利與複利的基本型式，說明礦山投資評估所稱的「雙複利率」獲利計算。計算時須先把兩個複利因素分別列出，再相乘；兩者作用於同一筆投資時，總成長因子為兩個複利因子的乘積。

設初始投資額為 $P$，投資期間為 $n$ 年，兩個年利率分別為 $i_1$、$i_2$。

解題方法與公式推導

1. 單利型式 單利只以原始本金計息，$n$ 年後的本利和為

$A_s=P(1+in)$

因此，單利獲利為 $I_s=Pin$。

2. 複利型式 複利將每期利息併入本金，下一期以增加後的本金計息，$n$ 年後的本利和為

$A_c=P(1+i)^n$

因此，複利獲利為 $I_c=P\left[(1+i)^n-1\right]$。

3. 由兩個複利因素組成雙複利率 雙複利率可表示為兩項複利成長因子連乘。先以 $i_1$ 複利累積，再以 $i_2$ 複利累積：

扣除原始投資額後，雙複利獲利為