113 專技高考高等考試 採礦工程技師 礦場設計與環境維護 考古題詳解

核心觀念

露天礦場的「防水」是控制水源進入採場，並將不可避免進入場內的水安全排除。水源分為兩類：

1. 地表水：降雨形成的逕流，以及鄰近河川、溪溝、水庫或地表水體的來水。
2. 地下水：含水層、裂隙水、斷層水及邊坡滲流水。

水進入採場會造成淹水、邊坡軟化或沖蝕、岩體孔隙水壓上升，進而增加崩塌與滑動風險。因此，工程原則是「地表水截流導排、地下水疏排或阻隔、場內積水集中排除」，並配合水文地質調查及監測。

解題方法

本題適合依水源分類作答：先說明如何阻止地表水進入，再說明如何控制地下水；最後補充場內排水、監測與維護。這樣能完整涵蓋「防水」的源頭控制與配套措施，也能避免把防水只寫成抽水。

防水措施

一、地表水防治

1. 調查集水區與水文資料 調查礦區地形、地表排水方向、集水範圍、降雨及洪水條件，掌握可能流向採場的地表水量與路徑，作為截水及排洪設施的設計依據。

2. 設置境界外截水溝與排洪設施 在採場境界外、上游側或適當位置設置截水溝、排洪溝渠，攔截地表逕流並導向安全出口，避免雨水流入採場。溝渠應保持足夠通水能力，並妥善銜接涵管、隧洞或天然排水系統，避免溢流回灌。

3. 河川、溪溝或洪水導流 若河川或主要水路可能威脅採場，可採河道改道、導流渠、涵洞或防洪堤等工程，使洪水繞離採場；並對易受沖刷處進行護岸或河床保護。

4. 防止地表水沿裂縫與鬆動地帶滲入 對採場周邊的裂隙、塌陷區、地表窪地及廢石堆等易滲水位置，應整平、填補、壓實或採用適當的不透水材料覆蓋，並將地表坡度整理為遠離採場或導向排水設施。

5. 管理採場及平台上的雨水 於台階、作業平台及道路設置排水溝，整理平台坡度，使雨水能匯入排水系統，不在平台或邊坡頂部積水。排水設施應避免將水集中沖刷不穩定邊坡。

核心觀念

露天礦場粉塵主要由鑽孔、爆破、鏟裝及運輸作業產生。防治的基本原則是依粉塵產生環節採取措施，優先從源頭抑制、作業中控制及傳播途徑阻隔著手，再以個人防護具補足。管理目標包括降低作業人員吸入的粉塵量，並減少逸散粉塵對礦區周邊空氣品質的影響。

法規上，礦場粉塵管理涉及《空氣污染防制法》及其相關逸散性粒狀污染物防制規定，也涉及《職業安全衛生法》及相關設施規則。涉及法規之處，以下均以命題當年（民國 113 年）法規為準。

解題方法

本題是分項申論題，作答時依題目列出的四種作業逐項說明，並把措施分成「抑制粉塵產生、收集或阻隔粉塵、減少揚塵傳播」幾類。答案最後再補上作業管理、監測及個人防護，呈現從源頭到人員防護的完整控制架構。

各作業粉塵防治措施

一、鑽孔作業

鑽頭破碎岩體時會產生大量細粉塵，應在鑽孔點附近立即抑制或收集。

• 濕式鑽孔：於鑽頭處供水，使岩粉濕潤並降低粉塵逸散；供水量及水壓應足以控制鑽孔粉塵。
• 乾式鑽孔集塵：不適合供水時，使用鑽孔集塵罩、吸塵管路及集塵器，將粉塵在產生處吸除；定期檢查管路密合度、濾材及集塵設備效能。
• 設備維護與作業管理：維持鑽頭鋒利、避免不必要的空轉及重複鑽孔；鑽機操作室採密閉、正壓及過濾通風，並保持門窗與密封條完整。
• 人員防護：鑽孔人員依粉塵危害評估配戴適當呼吸防護具；集塵或供水設備故障時，應停止或調整作業。

二、爆破作業

爆破會使岩體破碎並形成爆煙與粉塵，控制重點是降低爆破時的粉塵產生、避免爆後粉塵擴散，並管制人員進入時機。

• 改善爆破設計：依岩性及現場條件調整孔距、抵抗線、裝藥量與起爆順序，避免過度破碎或形成大量細粒；使用適當的填塞材料及填塞長度，減少爆轟氣體攜帶岩粉噴散。
• 濕潤作業面：爆破前適度灑水於工作面及周邊鬆散岩屑，降低爆破後乾燥細料被揚起的程度；灑水量應避免影響爆破安全及作業條件。
• 爆後管制與通風：設置警戒範圍，爆後保持人員撤離，待爆煙及粉塵沉降、通風排散且確認作業環境安全後，才准進入；礦場應依現場風向及地形，安排合理的爆破時機與人員避讓位置。
• 抑制二次揚塵：爆後裝載前，視岩屑乾燥狀況灑水，並避免以車輛或機具高速通過爆堆。

三、鏟裝作業

鏟裝時，爆堆、料堆及落料過程均可能揚起粉塵，控制重點是保持物料濕潤並減少落差與擾動。

• 灑水或噴霧抑塵：在爆堆、鏟裝點及裝載區適時灑水或使用噴霧設備；水量應足以抑塵，並兼顧坡面穩定及設備操作安全。
• 降低落料高度：鏟斗卸料時盡量靠近車斗或料堆，減少物料自由落下的高度與衝擊，避免細料飛散。
• 控制作業方式：避免過度翻動乾燥物料；依礦石及廢石特性安排鏟裝順序，減少反覆倒料與二次搬運。

核心觀念

本題考查海洋採礦由資源調查、海床採集、海底提升、海面處理至尾礦排放的整體系統，以及各階段面對的工程、經濟、環境與治理挑戰。答題時應避免只寫「水深很深、環境敏感」，而要指出問題如何影響開採可行性。

海洋礦產主要包括深海平原的多金屬結核、海底熱液區的多金屬硫化物，以及海山上的富鈷鐵錳結殼。不同礦床的地形、深度、礦物分布與生態環境不同，採礦設備與環境影響也會不同。

海洋採礦大致包括：海底礦床探查與評估、採集設備作業、礦物經提升系統送至海面、船上初步處理與運輸，以及尾礦或廢水處置。各環節都受到深水、高壓、腐蝕、海況與遠洋作業條件影響。

法律層面須區分國家管轄海域與國際海床區域。依《聯合國海洋法公約》，國家管轄範圍以外的海床及其底土稱為「區域」，區域及其資源屬於人類共同繼承財產；區域內礦物活動由國際海底管理局依公約及相關制度組織、管理與控制，並負有保護海洋環境的責任。沿海國大陸礁層等國家管轄海域則適用相應的國內法與海洋環境規範。涉及法規者，以命題當年（民國 113 年）法規為準。

解題方法

以「工程作業鏈」為主軸，逐段列出主要障礙，再補上環境、經濟及法律治理問題。這種寫法能涵蓋從能否找到礦、能否穩定開採，到能否合法且可持續營運的完整判斷。

面臨的問題與挑戰

一、礦床探查與資源評估

深海範圍廣大，海床地形與礦物分布不均，調查需仰賴船舶測量、遙控載具、自主式水下載具及海底取樣。深水調查成本高、作業時間長，且礦體品位、厚度、連續性與可採儲量的估算存在不確定性。

海洋礦床種類不同，開採條件也不同：結核散布於深海平原表面；熱液硫化物常集中在崎嶇地形與熱液活動區；富鈷結殼則附著於海山岩體。礦床形態會直接影響採礦方式、回收率及設備設計。

二、深水設備與採礦技術

深海高壓、低溫、黑暗且具有腐蝕性，設備必須具備耐壓、抗腐蝕、可靠密封與長期運轉能力。採集車、切削或吸取裝置、海底管線、提升泵與船舶定位系統都須協同運作；設備故障或管線中斷，可能造成停工、回收困難或環境事故。

海床地形起伏、沉積物承載力與洋流變化會影響採礦車輛的穩定性及移動效率。長距離輸送礦物、控制海底設備並維持連續作業，也需要可靠的供電、通訊、導航與遠端維修技術。

三、開採效率與經濟可行性

海洋採礦須負擔專用船舶、深水設備、勘查、運輸、維修及環境監測成本，初期資本投入高。若礦床品位或可採量不足、設備稼動率偏低，或市場價格下跌，專案可能無法達到經濟效益。

此外，海底回收的礦物通常還須經脫水、選礦、冶煉與運輸，整體成本不能只看海床採集階段。海洋採礦也可能影響陸上礦產供應國與相關產業，須考量市場價格與資源供應變化。

四、海洋生態系統與環境影響

核心觀念

本題考查露天礦場常見災變的預防與控制，重點分為搬運事故、落石及崩塌三類。作答時應依「事前規劃與檢查、作業中隔離與監督、發現危險立即停工管制」的順序，分別說明人員、機械、道路、採掘面與排水等措施。

法規依據以命題當年（民國 113 年）法規為準，主要包括《礦場安全法》第 10 條、第 14 條、第 19 條、第 25 條，以及《礦場安全法施行細則》第 151 條至第 159 條、第 163 條、第 165 條、第 166 條和《露天礦場採掘面及殘壁安全規範》。其中《礦場安全法》第 10 條要求礦業權者採取防止岩磐、礦體或廢土石不安全崩塌，以及防止機電、搬運設備危害等安全措施；施行細則則具體規範露天採掘、落石與崩塌防範。

解題方法

本題是申論題，無須計算，也沒有選項。宜先交代總原則，再按事故類型分段列出「風險來源—預防措施—發生徵兆時的處置」，最後補上安全管理與訓練，讓答案同時涵蓋工程控制、作業管理及人員防護。

災變防範對策

一、搬運事故

搬運事故常見於礦場運輸道路、裝載區、卸載區及機械運轉範圍，事故原因包括道路狹窄或濕滑、車輛超速或超載、視線不良、車輛機件故障、裝卸作業交錯，以及人員進入機械作業範圍。

1. 規劃與維護運輸道路 依運輸車輛及搬運量規劃道路寬度、坡度與轉彎空間，維持路面平整並設置排水設施，避免積水、泥濘或路基軟化。道路臨邊、陡坡及視線不良處應設防護、警示標誌或必要的交通管制。

2. 落實車輛與機械安全管理 車輛由領有駕駛執照者操作；推土機、挖掘機、裝載機等重機械由具合格證件或相關機種訓練資格者操作。依《礦場安全法施行細則》第 166 條，搬運機械及鏟裝機械應由指定專人每日檢查，並記錄檢查結果；有故障或安全裝置失效時，應修復後再使用。

3. 管理裝載、運輸與卸載程序 遵守車輛載重及安全速度，避免急轉彎、急煞車及坡道超車；裝載時不得使礦石或廢土突出、偏載或有掉落之虞。倒車、卸料及視線受阻時，應由指揮人員協助，並確認作業區無人員或其他車輛。

4. 隔離人車與機械作業區 設定明確的人車動線及裝卸作業區，避免人員進入車輛盲區或挖掘機與卡車間的危險範圍。《礦場安全法施行細則》第 158 條明定，作業人員不得在採掘面與操作機械間可能導致危險的範圍內作業。

5. 加強搬運設備的特定防護 使用帶式輸送機時，應設適當速度及緊急停止裝置；長距離或高搬運量輸送設備，應依需要設置防止輸送帶滑動、偏向、破裂及過負荷的控制設備，並定期維護。

二、落石災害

落石多由採掘面鬆石、節理裂隙、爆破震動、雨水入滲或邊坡風化引起。防範重點是先控制可能落石的來源，再保護作業人員及運輸動線。

1. 採掘前清除危險表土與鬆石 作業上足以造成危害的表土應預先清除；採掘面危險鬆石應予清除，必要時設置鬆石掉落防護設備。清理作業前，礦場安全管理人員應先檢查並在場監督，符合施行細則第 157 條規定。

2. 保持採掘階段及採掘面安全 採掘場應採階段法自上而下開採，不得採用底部採掘法（下拔法），但經主管機關核准的特殊情形除外。階段的高度、寬度及採掘面斜度，應依地形、地質構造和《露天礦場採掘面及殘壁安全規範》辦理，避免形成過高、過陡或不利落石攔截的採掘面。

核心觀念

水沖採礦法（Hydraulicking Method）是以高壓水流直接沖蝕、崩解鬆散礦床，再利用水流搬運礦石的露天採礦方法。典型應用對象是含金、錫等有用礦物的砂礫型砂礦，尤其適合礦層鬆散、厚度較大，且供水充足、可利用地形高差排水的地區。

本題考查的是採礦方法的適用條件、作業流程及優缺點。答題時應由「水流如何採掘與搬運」說明方法，再由水源、礦體性質、回收及環境影響評估其優缺點。本題沒有特定法條或計算公式。

解題方法與作業流程

1. **供水與加壓：**由水源、蓄水池或供水管線取得大量水，經管線送至工作面；必要時以泵浦或高位水頭提供所需壓力。
2. **沖蝕礦壁：**操作水槍（monitor 或 giant），將高壓水柱射向鬆散砂礫層，使礦料崩落並與水混合。
3. **形成礦漿並輸送：**崩落的礦石、砂土與水形成礦漿，依地形坡度或藉助水溝、管道流向選礦設施。
4. **分離有用礦物：**礦漿通常送入溜槽（sluice），利用礦物與脈石的密度差及水流條件，讓較重的有用礦物沉降、富集。
5. **排放或處理尾礦：**尾礦與廢水須經適當沉澱、回收或處理，避免大量泥砂直接進入河川。

作業效率取決於水流能否有效崩解礦料、礦漿能否順利輸送，以及溜槽能否保留有用礦物；因此，礦床鬆散程度、供水量、地形坡度與排水條件都是重要因素。

優點

• **採掘效率高：**高壓水流可快速沖蝕大面積鬆散礦層，減少人工挖掘與搬運。
• **設備配置相對簡單：**主要設備包括供水系統、管線、水槍、輸送水溝及溜槽，作業流程直接。
• **可連續採掘與輸送：**沖採、礦漿輸送及溜槽選別可連續進行，降低固體礦料裝載與運輸的需求。