1、非煤矿山开采技术非煤矿山开采技术第一章第一章 非煤矿床的形成及工业特点非煤矿床的形成及工业特点 第一节第一节 基本概念基本概念一、矿产一、矿产 （一）定义（一）定义 矿产矿产指在各种地质作用下，形成指在各种地质作用下，形成于地壳内的于地壳内的能被国民经济利用的能被国民经济利用的矿物资源，矿物资源，它们是人类社会重要的生产资料和劳动对象。它们是人类社会重要的生产资料和劳动对象。 根据其工业用途矿产目前一般分为根据其工业用途矿产目前一般分为金金属矿产，非金属矿产和可燃有机岩矿产三大属矿产，非金属矿产和可燃有机岩矿产三大类。类。（二）矿产分类（二）矿产分类 金属矿产金属矿产指可以从中提取金属元素指可
2、以从中提取金属元素的矿物资源。的矿物资源。 按照金属矿产的工业用途又可将其分为按照金属矿产的工业用途又可将其分为黑色金属矿产黑色金属矿产( (如铁，锰、铬、钒、钛如铁，锰、铬、钒、钛等等) )、有色金属矿产有色金属矿产( (如铜、铅，锌、锡，如铜、铅，锌、锡，锑，汞，铝，镁等锑，汞，铝，镁等) )、贵重金属矿产贵重金属矿产( (如如金，银，铂等金，银，铂等) )、放射性金属矿产放射性金属矿产( (如铀，如铀，钍、镭等钍、镭等) )，稀有金属和分散元素金属矿稀有金属和分散元素金属矿产产( (如钽，铌，铍、锂、锆等如钽，铌，铍、锂、锆等) )。 非金属矿产非金属矿产指可以从中提取非金属元指可以从中
3、提取非金属元素或直接利用的矿物或矿物集合体。素或直接利用的矿物或矿物集合体。 按照非金属矿产的工业用途可分为按照非金属矿产的工业用途可分为冶金辅冶金辅助原料助原料( (如萤石，菱镁矿，耐火粘土等如萤石，菱镁矿，耐火粘土等) )、化学化学工业原料工业原料 ( (如磷灰石、黄铁矿和钾盐等如磷灰石、黄铁矿和钾盐等) )，制制造工业原料造工业原料( (如石墨、金刚石、云母、刚玉、如石墨、金刚石、云母、刚玉、石棉等石棉等) )，陶瓷及玻璃工业原料陶瓷及玻璃工业原料( (如长石，石英如长石，石英砂，高岭土和粘土等砂，高岭土和粘土等) )，建材及水泥工业原料建材及水泥工业原料( (如砂石，浮石，白垩、石灰岩
4、、石膏，花岗如砂石，浮石，白垩、石灰岩、石膏，花岗岩和珍珠岩等岩和珍珠岩等) )、工艺美术原料工艺美术原料( (如硬玉、软玉，如硬玉、软玉，玛瑙，水晶，孔雀石、琥珀、蛇纹石等玛瑙，水晶，孔雀石、琥珀、蛇纹石等) )，铸铸石和研磨材料石和研磨材料( (如辉绿石，石榴石和金刚石等如辉绿石，石榴石和金刚石等) )。 可燃有机岩矿产可燃有机岩矿产指能提供有指能提供有机能源的地下资源，除我们所熟悉的机能源的地下资源，除我们所熟悉的煤外，还有石油、天然气，油页岩，煤外，还有石油、天然气，油页岩，地沥清等。地沥清等。二、矿石二、矿石( (一一) )矿石的概念及其种类矿石的概念及其种类 矿石矿石在现有技术经济
5、水平条件在现有技术经济水平条件下，在下，在质和量质和量两方面都能为国民经济所两方面都能为国民经济所利用的利用的矿物集合体矿物集合体。 根据矿石中有用成分的用途和性质，根据矿石中有用成分的用途和性质，可将其分为金属矿石和非金属矿石两大可将其分为金属矿石和非金属矿石两大类；根据矿石品位高低，有富矿和贫矿类；根据矿石品位高低，有富矿和贫矿之分。之分。（1 1）自然金属矿石）自然金属矿石它是以单一元素形式存在的，如它是以单一元素形式存在的，如金、铂、银等。金、铂、银等。（2 2）氧化矿石）氧化矿石指矿石的成分为氧化物。指矿石的成分为氧化物。 如：赤铁矿（如：赤铁矿（FeFe2 2O O3 3），赤铜矿
6、（），赤铜矿（CuCu2 2O O）等。）等。（3 3）硫化矿石）硫化矿石指矿石的成份为硫化物。指矿石的成份为硫化物。 如黄铜矿（如黄铜矿（CuFeSCuFeS2 2）、方铅矿（）、方铅矿（PbSPbS）（4 4）混合矿石）混合矿石是前三种的混合物。是前三种的混合物。 例如，磁铁矿矿石品位超过例如，磁铁矿矿石品位超过5050为富矿，介于为富矿，介于30305050时则为贫矿；时则为贫矿；而铜矿石的品位大于而铜矿石的品位大于1 1为富矿，小于为富矿，小于1 1则为贫矿。则为贫矿。 （二）（二）矿石品位矿石品位矿石品位：矿石品位：矿石中有用成份（元素、化矿石中有用成份（元素、化合物或矿物）的单位含
7、量合物或矿物）的单位含量 矿石品位的表示方法通常有三种：矿石品位的表示方法通常有三种： 用百分数用百分数来表示来表示 用用来表示来表示 用用kgkgm m3 3来表示来表示注意：注意：只有平均含量达到或超过工业品只有平均含量达到或超过工业品位位( (最低工业品位最低工业品位) )的矿段才具有开采价的矿段才具有开采价值而计算其储量。值而计算其储量。工业品位工业品位指在当前的技术经济条件指在当前的技术经济条件下可以开采利用的矿石中有用成分的下可以开采利用的矿石中有用成分的最低最低平均含量。平均含量。边界品位边界品位指可采矿石有用成份含量指可采矿石有用成份含量的最低界限，是矿体边界上矿石最低品位。的
8、最低界限，是矿体边界上矿石最低品位。边界品位边界品位是划分矿石和废石，圈定矿体是划分矿石和废石，圈定矿体范围的标准。范围的标准。矿石品位达到或超过边界品位的部分视矿石品位达到或超过边界品位的部分视为为矿体矿体，否则视为，否则视为围岩围岩。【注意注意】工业品位也是相对概念，是可以变化工业品位也是相对概念，是可以变化的，边界品位低于工业品位的，边界品位低于工业品位. . 品位的表示方法实例：品位的表示方法实例：山东金岑铁矿，磁铁矿品位山东金岑铁矿，磁铁矿品位56.24%56.24%；甘；甘肃辉铜山铜矿品位肃辉铜山铜矿品位2.04%2.04%，湘西金矿品位，湘西金矿品位3 35 5，内蒙古红花沟金矿
9、品位，内蒙古红花沟金矿品位14.4614.46（平均），山东焦家金矿品（平均），山东焦家金矿品位位6.846.84（平均）。（平均）。部分矿石的边界品位和工业品位部分矿石的边界品位和工业品位矿石矿石磁铁矿磁铁矿黄铜矿黄铜矿金矿金矿磷矿磷矿云母矿云母矿金刚石矿金刚石矿边界边界品位品位20200.2%-0.2%-0.3%0.3%1-2g/t1-2g/t5%-6%5%-6%1kg/m1kg/m3 320 kg/m20 kg/m3 3工业工业品位品位25250.4%-0.4%-0.5%0.5%3-5g/t3-5g/t10%-10%-11%11%4kg/m4kg/m3 330 kg/m30 kg/m3
10、3 三、矿体与围岩三、矿体与围岩 矿体矿体是指具有一定形状和产状的矿石的天然集合是指具有一定形状和产状的矿石的天然集合体。矿体有一定的空间位置和几何形状，具有一体。矿体有一定的空间位置和几何形状，具有一定数量和质量。定数量和质量。 围岩：围岩：矿体周围无开采价值的岩石叫围岩。矿体周围无开采价值的岩石叫围岩。 位于倾斜至急倾斜矿体上方和下方的围岩，位于倾斜至急倾斜矿体上方和下方的围岩，分别为分别为上盘围岩和下盘围岩上盘围岩和下盘围岩；位于水平或缓倾斜；位于水平或缓倾斜矿体顶部和底部的围岩，分别为矿体顶部和底部的围岩，分别为顶板围岩和底板顶板围岩和底板围岩围岩。 夹石：夹石：夹在矿体中间的称为夹石
11、。夹在矿体中间的称为夹石。 废石：废石：围岩和夹石，统称为废石。围岩和夹石，统称为废石。下盘围岩上盘围岩夹石矿石【注意注意】 应当指出，矿石与废石的概念是相应当指出，矿石与废石的概念是相对的，它与一个国家的社会制度，一个国家的对的，它与一个国家的社会制度，一个国家的科学技术发展水平，已经掌握的资源情况，以科学技术发展水平，已经掌握的资源情况，以及对某种金属的需要量都存有关系。及对某种金属的需要量都存有关系。 例如，例如，锡和铜，过去锡品位达到锡和铜，过去锡品位达到0.8%0.8%，才算，才算矿石可以开采，而现在锡品位只要达到矿石可以开采，而现在锡品位只要达到0.20.20.3%0.3%，就作为
12、矿石开采，过去铜的品位只有达，就作为矿石开采，过去铜的品位只有达到到1.0%1.0%才开采，而现在达到才开采，而现在达到0.40.40.6%0.6%，即可，即可作为矿石开采。作为矿石开采。 过去废石，而现在却变成了可开采的矿石。过去废石，而现在却变成了可开采的矿石。（黄金品位达（黄金品位达8 81010就是富矿）就是富矿）四、矿床及其分类四、矿床及其分类 1 1、矿床、矿床 矿床矿床矿体及其围岩的集合体。一个矿体及其围岩的集合体。一个矿床，可以只有一个矿体，也可能由若干矿床，可以只有一个矿体，也可能由若干个矿体组成。个矿体组成。 2 2、矿床分类、矿床分类 (1)(1)按照矿床中有用成分的性质
13、和工业用按照矿床中有用成分的性质和工业用途，途，矿床可分为金属矿床、非金属矿床和矿床可分为金属矿床、非金属矿床和可燃有机岩矿床。可燃有机岩矿床。（2 2）按成因分按成因分：内生、外生、变质。：内生、外生、变质。（3 3）按矿体与围岩形成先后按矿体与围岩形成先后：同生、：同生、后生。后生。（4 4）按工业利用价值按工业利用价值：工业与非工业。：工业与非工业。 一个矿床是否具有开采价值，一个矿床是否具有开采价值，取决于矿石质量取决于矿石质量 ( (品位品位) )、数量和开、数量和开采条件，以及国家对这种矿石的需求采条件，以及国家对这种矿石的需求程度。程度。第二节第二节 非煤矿床的形成非煤矿床的形成
14、 非煤矿床是由地壳中的化学元素在各种成矿非煤矿床是由地壳中的化学元素在各种成矿作用下迁移、富集而成的。作用下迁移、富集而成的。 成矿作用成矿作用指把地壳中的有用成分和其指把地壳中的有用成分和其他成分分离开来，集中富集而形成矿床的地质他成分分离开来，集中富集而形成矿床的地质作用。作用。 例：例：铁在地壳中的平均含量为铁在地壳中的平均含量为5.005.00，铜仅为，铜仅为0.0060.006，在目前的技术经济条件下均无开采价，在目前的技术经济条件下均无开采价值。只是由于成矿作用使分散在地壳中的化学值。只是由于成矿作用使分散在地壳中的化学元素相对集中，从而形成了各种各样的矿床。元素相对集中，从而形成
15、了各种各样的矿床。 按照作用的性质和能量来源按照作用的性质和能量来源不同，地质作用可以分为不同，地质作用可以分为内力地内力地质作用、外力地质作用和变质作质作用、外力地质作用和变质作用用。与此对应，成矿作用划分为。与此对应，成矿作用划分为内生成矿作用、外生成矿作用和内生成矿作用、外生成矿作用和变质成矿作用，形成的非煤矿床变质成矿作用，形成的非煤矿床分别分别称为内生矿床、外生矿床和称为内生矿床、外生矿床和变质矿床。变质矿床。 一、内生矿床一、内生矿床 内生矿床与岩浆的侵入活动有密内生矿床与岩浆的侵入活动有密切关系，成矿物质也切关系，成矿物质也来源于岩浆来源于岩浆。岩岩浆中含有丰富的金属成矿物质和挥
16、发浆中含有丰富的金属成矿物质和挥发性成分，在其侵入地壳上部的过程中，性成分，在其侵入地壳上部的过程中，所含的有用成分相对富集，冷凝结晶所含的有用成分相对富集，冷凝结晶而形成内生矿床。而形成内生矿床。 岩浆演化的不同阶段岩浆演化的不同阶段岩浆阶岩浆阶段、残余岩浆阶段和岩浆期后阶段段、残余岩浆阶段和岩浆期后阶段形成不同的内生矿床。形成不同的内生矿床。1 1岩浆矿床岩浆矿床 岩浆矿床岩浆矿床岩浆冷凝结晶成为岩浆岩岩浆冷凝结晶成为岩浆岩阶段形成的矿床。阶段形成的矿床。 它是岩浆活动过程中最先形成的矿床。它是岩浆活动过程中最先形成的矿床。 这类矿床中主要有铬铁矿、钒钛磁铁矿、这类矿床中主要有铬铁矿、钒钛
17、磁铁矿、铜镍硫化矿、含铂族元素的金属矿，以及铜镍硫化矿、含铂族元素的金属矿，以及金刚石、刚玉和磷灰石等非金属矿产。金刚石、刚玉和磷灰石等非金属矿产。 岩浆矿床的主要特点是，岩浆矿床的主要特点是，围岩为岩浆岩，矿岩界限围岩为岩浆岩，矿岩界限不明显，矿体形状比较复杂。不明显，矿体形状比较复杂。 2 2伟晶岩矿床伟晶岩矿床 伟晶岩矿床伟晶岩矿床是残余岩浆是残余岩浆阶段形成的矿床，因这一阶段阶段形成的矿床，因这一阶段形成颗粒特别粗大的矿物晶体形成颗粒特别粗大的矿物晶体而得名。这类矿床中主要有锂、铍、铌、而得名。这类矿床中主要有锂、铍、铌、钽、铯等金属矿产和水晶、云母、长石钽、铯等金属矿产和水晶、云母、
18、长石等非金属矿产。等非金属矿产。 伟晶岩矿床的主要特点是，围岩多伟晶岩矿床的主要特点是，围岩多为变质岩，矿体形状和产状主要受裂隙为变质岩，矿体形状和产状主要受裂隙控制，矿岩界限一般较明显，矿物晶体控制，矿岩界限一般较明显，矿物晶体粗大。粗大。 3 3气水一热液矿床气水一热液矿床 经过上述两个阶段后，剩下的岩浆是一种富经过上述两个阶段后，剩下的岩浆是一种富含挥发性成分和多种成矿物质、粘度更小、流动含挥发性成分和多种成矿物质、粘度更小、流动性和活泼性更强的性和活泼性更强的气水一热液气水一热液。这种含矿的气水。这种含矿的气水- -热液充填于围岩裂隙中，或与化学活泼性强的围热液充填于围岩裂隙中，或与化
19、学活泼性强的围岩产生化学反应，置换出部分围岩并占据其空间，岩产生化学反应，置换出部分围岩并占据其空间，从而形成气水一热液矿床。从而形成气水一热液矿床。 这类矿床中矿产十分丰富，主要有铜、铅、锌、这类矿床中矿产十分丰富，主要有铜、铅、锌、钨、锡、钼、汞、镓、锗、铟、铁、铀等金属矿钨、锡、钼、汞、镓、锗、铟、铁、铀等金属矿产和石棉、硫、重晶石、莹石、冰洲石等非金属产和石棉、硫、重晶石、莹石、冰洲石等非金属矿产。矿产。 气水一热液矿床的主要特点是气水一热液矿床的主要特点是，矿体形状和产，矿体形状和产状复杂多变，矿床中同时伴生有多种矿产，矿石状复杂多变，矿床中同时伴生有多种矿产，矿石品位一般较高，含大
20、量硫化矿物。品位一般较高，含大量硫化矿物。内生矿床比较内生矿床比较内生矿床类型内生矿床类型岩浆矿床岩浆矿床伟晶岩矿床伟晶岩矿床气水一热液矿床气水一热液矿床形成的阶段形成的阶段岩浆冷凝结晶成为岩浆冷凝结晶成为岩浆岩阶段形成的岩浆岩阶段形成的矿床矿床残余岩浆阶段形成残余岩浆阶段形成的矿床的矿床岩浆期后阶段形成岩浆期后阶段形成的矿床的矿床矿产种类矿产种类主要有铬铁矿、钒主要有铬铁矿、钒钛磁铁矿、铜镍硫钛磁铁矿、铜镍硫化矿、含铂族元素化矿、含铂族元素的金属矿，以及金的金属矿，以及金刚石、刚玉和磷灰刚石、刚玉和磷灰石等非金属矿产。石等非金属矿产。主要有锂、铍、铌、主要有锂、铍、铌、钽、铯等金属矿产钽、铯
21、等金属矿产和水晶、云母、长和水晶、云母、长石等非金属矿产石等非金属矿产主要有铜、铅、锌、主要有铜、铅、锌、钨、锡、钼、汞、钨、锡、钼、汞、镓、锗、铟、铁、镓、锗、铟、铁、铀等金属矿产和石铀等金属矿产和石棉、硫、重晶石、棉、硫、重晶石、莹石、冰洲石等非莹石、冰洲石等非金属矿产。金属矿产。主要特点主要特点围岩为岩浆岩，矿围岩为岩浆岩，矿岩界限不明显，矿岩界限不明显，矿体形状比较复杂。体形状比较复杂。围岩多为变质岩，围岩多为变质岩，矿体形状和产状主矿体形状和产状主要受裂隙控制，矿要受裂隙控制，矿岩界限一般较明显，岩界限一般较明显，矿物晶体粗大矿物晶体粗大矿体形状和产状复矿体形状和产状复杂多变，矿床中
22、同杂多变，矿床中同时伴生有多种矿产，时伴生有多种矿产，矿石品位一般较高，矿石品位一般较高，含大量硫化矿物。含大量硫化矿物。 二、外生矿床二、外生矿床 外生矿床是受外生成矿作用形成的外生矿床是受外生成矿作用形成的矿床，矿床，其成矿物质来源于原岩或原矿床。其成矿物质来源于原岩或原矿床。外生矿床按成因又可分为风化矿床和沉外生矿床按成因又可分为风化矿床和沉积矿床。积矿床。 风化矿床风化矿床为砂矿床，矿石品位高，为砂矿床，矿石品位高，矿体埋藏浅，适合露天开采。矿床中主矿体埋藏浅，适合露天开采。矿床中主要有锡、金、铂、铁、锰等金属矿产和要有锡、金、铂、铁、锰等金属矿产和高岭土、金刚石等非金属矿产。高岭土、
23、金刚石等非金属矿产。 煤系地层中常见有粘土矿、铝土煤系地层中常见有粘土矿、铝土矿和铀矿等非煤沉积矿床。它主要含有矿和铀矿等非煤沉积矿床。它主要含有铁、锰、铝等金属矿产和磷、岩盐、粘铁、锰、铝等金属矿产和磷、岩盐、粘土、石膏、芒硝等非金属矿产，其中沉土、石膏、芒硝等非金属矿产，其中沉积铁、铝、锰矿床具有重要的工业价值积铁、铝、锰矿床具有重要的工业价值 沉积矿床的主要特点是沉积矿床的主要特点是: :围岩为沉积岩，矿岩界限明显，围岩为沉积岩，矿岩界限明显，矿体多呈层状，矿床规模较大矿体多呈层状，矿床规模较大，矿石矿物成分单一。，矿石矿物成分单一。三、变质矿床三、变质矿床变质矿床变质矿床是受变质成矿作
24、用形成的矿床，是受变质成矿作用形成的矿床，其成矿物质来源于原岩或原矿床。其成矿物质来源于原岩或原矿床。受变质矿床：受变质矿床：原矿床经变质成矿作用后其原矿床经变质成矿作用后其工业用途并未改变工业用途并未改变( (如沉积铁矿床变为变如沉积铁矿床变为变质铁矿床质铁矿床) ) 。变成矿床：变成矿床：原岩变质成为矿床，或原矿床原岩变质成为矿床，或原矿床变质成为具有另一种工业用途的矿床变质成为具有另一种工业用途的矿床( (如如石灰岩变质成为大理岩，铝土矿变质成石灰岩变质成为大理岩，铝土矿变质成为刚玉为刚玉) ) 变质矿床变质矿床中主要有铁、锰、中主要有铁、锰、金、铀等金属矿产和大理岩、石金、铀等金属矿产
25、和大理岩、石墨、石棉、滑石、磷等非金属矿墨、石棉、滑石、磷等非金属矿产。产。 变质矿床在矿产资源中占有变质矿床在矿产资源中占有很重要的地位，很重要的地位，变质铁矿床是铁变质铁矿床是铁矿资源的主要来源，占世界铁矿矿资源的主要来源，占世界铁矿石总量的约石总量的约6060，而变质金矿床，而变质金矿床是世界产金量最大的一类矿床。是世界产金量最大的一类矿床。 变质矿床的主要特点变质矿床的主要特点: :围岩为围岩为变质岩，产状变化较大，矿体呈变质岩，产状变化较大，矿体呈层状或似层状，矿石成分简单，层状或似层状，矿石成分简单，品位一般不高。品位一般不高。第三节第三节 非煤矿床的工业特点非煤矿床的工业特点 非
26、煤矿床的矿石的种类、矿非煤矿床的矿石的种类、矿体的形状、厚度和倾角、矿石和体的形状、厚度和倾角、矿石和围岩的力学性质、物理化学性质围岩的力学性质、物理化学性质等方面都与煤矿床有所不同，从等方面都与煤矿床有所不同，从而具有许多工业将点。而具有许多工业将点。一、矿体一、矿体形状形状矿体形状矿体形状矿体在空间矿体在空间的产出形态。的产出形态。非煤矿床矿非煤矿床矿体的形状常见体的形状常见的主要有的主要有层状层状、透镜状、脉、透镜状、脉状、巢状和柱状、巢状和柱状等。状等。矿体形状比较矿体形状比较形状形状层状矿体层状矿体脉状矿体脉状矿体透镜状与巢透镜状与巢状矿体状矿体柱状矿体柱状矿体形成形成原因原因沉积成
27、矿作沉积成矿作用用气水热液作用，使气水热液作用，使形成矿物质充填于形成矿物质充填于岩体的裂缝中岩体的裂缝中充填、接触充填、接触交代、液态交代、液态分离等作用分离等作用由岩浆喷发由岩浆喷发或爆发作用或爆发作用特点特点规模大，赋规模大，赋存比较稳定，存比较稳定，有用矿物成有用矿物成分及其含量分及其含量的分布也较的分布也较均匀。均匀。矿体的围岩有蚀变矿体的围岩有蚀变现象，且矿体的赋现象，且矿体的赋存条件不够稳定，存条件不够稳定，有用成分的含量也有用成分的含量也不均匀不均匀特点是矿体特点是矿体大小不一，大小不一，形状不规则形状不规则特点是矿体特点是矿体向一个方向向一个方向延伸，而另延伸，而另外两个方向
28、外两个方向不发育不发育成矿成矿类型类型黑色金属矿黑色金属矿床和一些非床和一些非金属矿床金属矿床有色金属、稀有及有色金属、稀有及贵重金属矿床贵重金属矿床铜、铅、锌铜、铅、锌等有色金属等有色金属矿床矿床含有金刚石含有金刚石的金伯利岩的金伯利岩筒筒矿体形状与矿床开采的关系矿体形状与矿床开采的关系（1 1）矿体形状与矿床开采的关系非常）矿体形状与矿床开采的关系非常密切，矿床开拓、采矿方法的选择，密切，矿床开拓、采矿方法的选择，都必须考虑矿体形状。都必须考虑矿体形状。（2 2）若矿体形状复杂多变，则要求所）若矿体形状复杂多变，则要求所采用的采矿方法应灵活，适应性强。采用的采矿方法应灵活，适应性强。（3
29、3）此外，矿体形状的复杂性对探矿）此外，矿体形状的复杂性对探矿提出了特殊要求，即提出了特殊要求，即探矿工作必须贯探矿工作必须贯穿于矿床开采过程的始终穿于矿床开采过程的始终。二、矿体的厚度和倾角二、矿体的厚度和倾角 矿体厚度和倾角也是影响矿体厚度和倾角也是影响采矿方法选择和井巷布置的重采矿方法选择和井巷布置的重要因素。非煤矿床也将矿体按要因素。非煤矿床也将矿体按厚度和倾角的不同划分成若干厚度和倾角的不同划分成若干类型，分别采用不同的采矿方类型，分别采用不同的采矿方法，法，非煤矿床的划分更细。非煤矿床的划分更细。矿体厚度的概念： 矿体厚度是指矿体的上盘与下盘之间的垂直距离矿体厚度是指矿体的上盘与下
30、盘之间的垂直距离或水平距离。前者称为矿体的真厚度，后者称为矿体或水平距离。前者称为矿体的真厚度，后者称为矿体的水平厚度。的水平厚度。abb b为垂直厚度；为垂直厚度； a a为水平为水平厚度；厚度； a a与与b b夹角；夹角； 矿体倾角；矿体倾角； 对于急倾斜矿体，常用水平厚度对于急倾斜矿体，常用水平厚度，对于缓，对于缓倾斜矿体，水平或倾斜矿体倾斜矿体，水平或倾斜矿体常用垂直厚度。常用垂直厚度。一般一般指真厚度指真厚度。表表1 11 1 矿体按厚度分类（五类）表矿体按厚度分类（五类）表类型类型极薄极薄矿体矿体薄矿体薄矿体中厚中厚矿体矿体厚矿体厚矿体极厚极厚矿体矿体厚度厚度（m m）0.840
31、40类型类型薄煤层薄煤层中厚煤层中厚煤层厚煤层厚煤层厚度（厚度（m m）1.33.53.5煤层按厚度分类煤层按厚度分类表表1 12 2 矿体按倾角分类表矿体按倾角分类表类型类型水平和水平和微倾斜微倾斜矿体矿体缓倾斜缓倾斜矿体矿体倾斜矿倾斜矿体体急倾斜急倾斜矿体矿体角度角度( (o o) )55555类型类型缓斜煤层缓斜煤层 倾斜煤层倾斜煤层 急斜煤层急斜煤层角度角度( (o o) )254545煤层按倾角分类表煤层按倾角分类表矿体倾角对运输设备选择的影响：矿体倾角对运输设备选择的影响：1 1）水平矿体和微倾斜矿体）水平矿体和微倾斜矿体矿体倾角小于矿体倾角小于5 5（包括微倾斜矿（包括微倾斜矿体
32、）。可使用有轨或无轨运搬设备直体）。可使用有轨或无轨运搬设备直接进入采场运搬矿石。接进入采场运搬矿石。2 2）缓倾斜矿体）缓倾斜矿体 矿体倾角在矿体倾角在5 53030之间。可采之间。可采用人力或电力，运输机等机械设备运用人力或电力，运输机等机械设备运搬矿石。搬矿石。3 3）倾斜矿体）倾斜矿体 矿体倾角在矿体倾角在30305555之间。可借助之间。可借助于溜槽，溜板或外力抛掷等方法，进行于溜槽，溜板或外力抛掷等方法，进行自重运搬矿石。自重运搬矿石。4 4）急倾斜矿体）急倾斜矿体 矿体倾角应大于矿体倾角应大于5555。可利用矿石。可利用矿石自重的重力运搬方法。自重的重力运搬方法。 【注注】以上分
33、类方法是相对的，随以上分类方法是相对的，随着其它无轨机械设备的发展，分类界线着其它无轨机械设备的发展，分类界线将会变化。将会变化。三、矿石与围岩的主要力学性质与三、矿石与围岩的主要力学性质与化学性质化学性质( (一一) )矿石与围岩的硬度矿石与围岩的硬度硬度硬度矿岩抵抗工具侵入和爆破破碎的矿岩抵抗工具侵入和爆破破碎的能力。硬度大小用坚固性系数能力。硬度大小用坚固性系数f f来表示，（许来表示，（许多书中硬度系数，也叫普氏系数多书中硬度系数，也叫普氏系数f f值）。值）。坚固性系数坚固性系数 (R(R单位单位 kg/cmkg/cm2 2) )式中式中R R为岩石标准试样的单向极限抗为岩石标准试样
34、的单向极限抗压强度值。压强度值。 100Rf 1)1)软矿岩软矿岩 其其f f值在值在3 34 4以下，如滑石、以下，如滑石、石膏、岩盐等矿层，开采时既可用电钻打石膏、岩盐等矿层，开采时既可用电钻打眼爆破落矿，也可采用机械落矿；眼爆破落矿，也可采用机械落矿；2)2)中硬矿岩中硬矿岩 其其f f值为值为4 49 9，开采一般，开采一般采用凿岩爆破法落矿；采用凿岩爆破法落矿；3)3)硬矿岩硬矿岩 其其f f值大于值大于1010，开采时只能，开采时只能采用凿岩爆破法落矿，而且凿岩和崩矿作采用凿岩爆破法落矿，而且凿岩和崩矿作业的工程量及其费用，在回采作业中所占业的工程量及其费用，在回采作业中所占的比例
35、很大。的比例很大。矿石和围岩的硬度可分为以下几种：矿石和围岩的硬度可分为以下几种：( (二二) )矿岩的稳固性矿岩的稳固性 稳固性稳固性是指矿岩允许暴露的面是指矿岩允许暴露的面积大小和时间长短的性能。积大小和时间长短的性能。 【注注】稳固性不仅与暴露面积和时间有稳固性不仅与暴露面积和时间有关，而且与地压，大小，节理发育程度，关，而且与地压，大小，节理发育程度，节理方向，暴露面积形状等有关。节理方向，暴露面积形状等有关。矿岩按稳固性不同可分为五种类型：矿岩按稳固性不同可分为五种类型： 1 1）极不稳固的矿岩极不稳固的矿岩 是指矿岩不允许是指矿岩不允许有不支护的暴露面积；有不支护的暴露面积； 2)
36、2)不稳固的矿岩不稳固的矿岩 其允许的暴露面积在其允许的暴露面积在1010以内。长时间暴露时仍需支护；以内。长时间暴露时仍需支护； 3)3)中等稳固的矿岩中等稳固的矿岩 矿岩允许的暴露面矿岩允许的暴露面积在积在200200以内；以内； 4)4)稳固的矿岩稳固的矿岩 矿岩允许的暴露面积在矿岩允许的暴露面积在500500以内；以内； 5)5)极稳固的矿岩极稳固的矿岩 矿岩允许的暴露面积矿岩允许的暴露面积可达可达50050010001000。( (三三) )矿石的结块性矿石的结块性 结块性结块性是指采下的矿石遇水和受是指采下的矿石遇水和受压之后又连结在一起的性质。压之后又连结在一起的性质。 如粘土类
37、矿床、石膏矿床、含有如粘土类矿床、石膏矿床、含有粘土成分的矿床和硫化物矿床易粘结。粘土成分的矿床和硫化物矿床易粘结。 矿石的结块性对开采的影响限制矿石的结块性对开采的影响限制了某些采矿方法的应用。了某些采矿方法的应用。( (四四) )矿石的氧化性矿石的氧化性 矿石的氧化性矿石的氧化性指硫化矿指硫化矿石在空气和水的作用下，转变为石在空气和水的作用下，转变为氧化矿石的性质。氧化矿石的性质。 氧化后的矿石质量下降，给氧化后的矿石质量下降，给选矿工作造成不利，导致矿石中选矿工作造成不利，导致矿石中有用成分的回收率降低。有用成分的回收率降低。( (五五) )矿石的自燃性矿石的自燃性 矿石的自燃主要是硫化
38、矿石中的硫与矿石的自燃主要是硫化矿石中的硫与空气中的氧发生氧化作用并放出热量，严空气中的氧发生氧化作用并放出热量，严重时可导致井下火灾。一般认为含硫量达重时可导致井下火灾。一般认为含硫量达18182020以上时矿石具有自燃性。以上时矿石具有自燃性。矿石的结块性、氧化性和自燃性通常矿石的结块性、氧化性和自燃性通常简称为简称为矿石矿石“三性三性”( (六六) )矿尘及有害物质的危害性矿尘及有害物质的危害性 非煤矿床井下采掘过程中，除少数矿非煤矿床井下采掘过程中，除少数矿床床( (钾、硫钾、硫) )外，一般没有瓦斯产生，矿尘外，一般没有瓦斯产生，矿尘中除硫化物矿尘外中除硫化物矿尘外( (一般认为，含
39、硫大于一般认为，含硫大于1010的硫化矿尘具有爆炸性，发生爆炸的浓的硫化矿尘具有爆炸性，发生爆炸的浓度为度为 250-1500g250-1500gm m3 3，引燃温度为，引燃温度为435435450450。) )一般也没有易爆微粒存在。一般也没有易爆微粒存在。 非煤矿床采掘过程中产生的矿尘内非煤矿床采掘过程中产生的矿尘内SiOSiO2 2的含量一般都高于煤矿。的含量一般都高于煤矿。（七）含水性（七）含水性 含水性含水性是指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。是指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。 矿岩含水性直接影响到矿石的提升，运输，矿岩含水性直接影响到矿石的提升，运输，矿仓内储矿。矿岩含水过多，会使排水
40、费用增矿仓内储矿。矿岩含水过多，会使排水费用增加。加。对于寒冷地区的矿山，由于含水性会造成对于寒冷地区的矿山，由于含水性会造成结冰河。结冰河。（八）碎胀性（八）碎胀性 矿岩破碎后，碎块之间的大量孔隙使其矿岩破碎后，碎块之间的大量孔隙使其体积增大的现象，称为碎胀性。体积增大的现象，称为碎胀性。 破碎后体积与原矿岩体积之比，称为碎破碎后体积与原矿岩体积之比，称为碎胀系数（或松散系数），一般为胀系数（或松散系数），一般为1.2-1.61.2-1.6。 作业作业 1 1、名词解释：采矿、矿产、矿、名词解释：采矿、矿产、矿石、矿体、矿石品位、工业品位、石、矿体、矿石品位、工业品位、边界品位、内生成矿作用
41、、外生成边界品位、内生成矿作用、外生成矿作用、变质矿床、变成矿床。矿作用、变质矿床、变成矿床。 2 2、简述非煤矿床的形状及其特、简述非煤矿床的形状及其特点。点。 3 3、与煤矿床相比，分析非煤矿、与煤矿床相比，分析非煤矿床中矿石与围岩力学性质的特点及床中矿石与围岩力学性质的特点及其对回采工作的影响。其对回采工作的影响。 第二章第二章 非煤矿床开拓及其特点非煤矿床开拓及其特点 第一节第一节 概述概述 图图2 2l l是非煤矿床地下开采的一个是非煤矿床地下开采的一个典型开采方案示意图。典型开采方案示意图。 开拓开拓从地表开掘一系列巷道通达从地表开掘一系列巷道通达矿体，形成提升、运输、通风、排水和
42、矿体，形成提升、运输、通风、排水和动力供应等完整的生产系统。动力供应等完整的生产系统。 为开拓矿床掘进的巷道，为开拓矿床掘进的巷道，称为开拓称为开拓巷道巷道。 按开拓巷道在非煤矿床开采中所起的按开拓巷道在非煤矿床开采中所起的作用不同、将其分为作用不同、将其分为主要开拓巷道和辅助主要开拓巷道和辅助开拓巷道两类。开拓巷道两类。 主要开拓巷道：主要开拓巷道：用于提升矿石的井筒用于提升矿石的井筒( (包括盲井，即暗井包括盲井，即暗井) )以及运输矿石的平硐以及运输矿石的平硐和斜坡道和斜坡道 辅助开拓巷道：辅助开拓巷道：在矿床开采中只起辅在矿床开采中只起辅助作用的开拓巷道，如副井、风井、充填助作用的开拓
43、巷道，如副井、风井、充填井、矿石溜井、石门和阶段运输巷等。井、矿石溜井、石门和阶段运输巷等。非煤矿床开拓要解决的主要问题是：(1)(1)合理划分井田、阶段和矿块合理划分井田、阶段和矿块( (或盘区或盘区) )，确定合理的开采顺序；确定合理的开采顺序；(2)(2)确定主要开拓巷道类型、数目和位置；确定主要开拓巷道类型、数目和位置；(3)(3)确定辅助开拓巷道类型、数目和位置；确定辅助开拓巷道类型、数目和位置；(4)(4)确定矿床开拓的其他问题。确定矿床开拓的其他问题。煤矿开拓要解决的主要问题？煤矿开拓要解决的主要问题？第二节第二节 非煤矿床地下开采的非煤矿床地下开采的基本问题基本问题一、井田划分
44、与矿井生产能力一、井田划分与矿井生产能力（一）井田划分及其特点（一）井田划分及其特点井田井田指在一个矿山企业中划归一个指在一个矿山企业中划归一个矿井（坑口）开采的矿床或其中一部分矿井（坑口）开采的矿床或其中一部分矿田矿田划归一个矿山企业开采的全部划归一个矿山企业开采的全部矿床或者其一部分。矿床或者其一部分。矿区矿区划归一个公司或矿务局开采的划归一个公司或矿务局开采的矿体。矿体。井田、矿田、矿区关系复习：煤田划分为井田主要考虑四个原则复习：煤田划分为井田主要考虑四个原则 非煤矿床划分为井田时，作为井田的境界非煤矿床划分为井田时，作为井田的境界的自然条件除与煤矿相同外，的自然条件除与煤矿相同外，还
45、有无矿带以及还有无矿带以及贫矿与富矿、氧化矿与硫化矿的分界线等矿床贫矿与富矿、氧化矿与硫化矿的分界线等矿床特征。特征。 一般认为，在我国目前的技术经济条件下，一般认为，在我国目前的技术经济条件下，非煤矿床井田走向长非煤矿床井田走向长10001500m，垂深，垂深500600m是合理的。大多数非煤矿床的范围是合理的。大多数非煤矿床的范围都比较小。特别是岩浆矿床，走向长度一般只都比较小。特别是岩浆矿床，走向长度一般只有数百米至一、二千米。有数百米至一、二千米。由于井田范围较小，由于井田范围较小，因而因而个矿山企业管辖多个矿井或坑口的情况个矿山企业管辖多个矿井或坑口的情况比煤矿常见。比煤矿常见。 非
46、煤矿床划分为井田时应当考虑几个非煤矿床划分为井田时应当考虑几个方面的问题：方面的问题：照顾到自然赋存条件，及地表地形条件。 照顾到生产管理上的方便。 要考虑到国民经济的需要。 考虑技术经济的合理性。 非煤矿床划分为井田的主要特点非煤矿床划分为井田的主要特点是：是：通常按其自然生成范围划分，井通常按其自然生成范围划分，井田尺寸田尺寸般较小般较小。(二二)矿井生产能力矿井生产能力复习：煤矿矿井生产能力及井型复习：煤矿矿井生产能力及井型 在非煤矿山，矿井生产能力是指矿井正常在非煤矿山，矿井生产能力是指矿井正常生产期间，单位时间内采出的矿石量。生产期间，单位时间内采出的矿石量。矿井生矿井生产能力一般用
47、年采出矿石量表示；称为年产量产能力一般用年采出矿石量表示；称为年产量；有时（如有色金属矿山）也用日采出矿石量表有时（如有色金属矿山）也用日采出矿石量表示，称为日产量。示，称为日产量。 按生产能力大小，非煤矿山分为特大型、按生产能力大小，非煤矿山分为特大型、大型、中型和小型四类大型、中型和小型四类，见表，见表2 21 1。由于国家。由于国家对不同矿产的要求量不同、矿产储量不同以及对不同矿产的要求量不同、矿产储量不同以及矿床赋存条件的复杂性，所以，矿床赋存条件的复杂性，所以，国家对不同矿国家对不同矿产规定了不相同的井型。产规定了不相同的井型。表21 矿山规模划分矿山规矿山规模类型模类型黑色黑色金属
48、金属矿山矿山有色有色金属金属矿山矿山化工矿山化工矿山建材矿山建材矿山磷矿磷矿 硫铁硫铁矿矿石灰石灰石矿石矿石棉石棉矿矿特大型特大型300300200200大型大型300300200200200200100100100100100100100100100100中型中型2002006060100100202010010030301001002020100100505030301010小型小型606020203030202050501030a30a25a25a20a20a10a10a国家对煤矿规定的合理矿井服务年限国家对煤矿规定的合理矿井服务年限特大型特大型大型大型中型中型小型小型600600及其以
49、上，及其以上，80a80a60a60a50a50a各省自定各省自定300300500500万万t t，70 a70 a矿井生产能力、服务年限与井田工业储量之间的关系矿井生产能力、服务年限与井田工业储量之间的关系 非煤矿山以中、小型居多非煤矿山以中、小型居多( (表表2 22)2)，但也有年产，但也有年产数百甚至数千万吨矿石的非煤矿山，如瑞典基律纳数百甚至数千万吨矿石的非煤矿山，如瑞典基律纳(Kiruna)(Kiruna)铁矿的生产规模达铁矿的生产规模达2000200030003000万万t ta a。 表表2 22 2 国内外非煤矿山生产规模统计表国内外非煤矿山生产规模统计表矿山规模矿山规模3
50、003003003001001001001005050505030303030合计合计国内国内 矿山数，矿山数，座比重，座比重，% %1 11010272730301281281961960.50.55.15.113.813.815.315.365.365.3100100国外国外 矿山数，矿山数，座比重，座比重，% %47471121121151151301301951955995997.87.818.718.719.219.221.721.732.632.6100100 同煤矿一样，非煤矿山生产规模同煤矿一样，非煤矿山生产规模也日益向大型化方向发展，而矿井也日益向大型化方向发展，而矿井服务年
