1、第一节 概述1、矿床开拓：从地表掘进一系列巷道通达矿体，形成提升、运输、通风、排水和动力供应等完整的生产系统。2、开拓巷道：为开拓矿床掘进的巷道。主要开拓巷道：用于提升矿石的井筒（包括盲井）以 及运输矿石的平硐和斜坡道。按其作用 辅助开拓巷道：只起辅助作用，如副井、风井、充填 井、矿石溜井、石门和阶段运输巷。图2-1 非煤矿床地下开采示意图l主(副)井；2风井；3石门；4阶段运输巷；5矿石溜井；6废石溜井；7人行天井；8盲井；9勘探巷道；10箕斗；11矿石仓；12破碎机硐室；13泵房；14斜坡道；15分段巷道；16采场；I7矿体；18矿柱；19装载站 第一节 概述第一节l、矿床开拓解决的主要问
2、题 合理划分井田、阶段和矿块（或盘区）确定主要开拓巷道类型、数目和位置确定辅助开拓巷道类型、数目和位置第二节 地下开采的基本问题 一井田划分与矿井生产能力 1、井田划分矿田：划归一个矿山企业开采的矿床或其一部分。井田：划归一个矿井或坑口开采的矿田或其一部分。矿田有时等于井田，有时包括几个井田 划分原则：a.利用自然条件 与煤矿相比，多了无矿带以及贫矿与 富矿、氧化矿与硫化矿的分界线等矿床特征。b.技术经济合理性 井田走向1000-1500m，垂深500-600m 部分非煤矿山的井田尺寸矿山（井田）名称金河磷矿凡口铅锌矿弓长岭铁矿红透山铜矿炭口窑硫铁矿矿体厚度/m6102050298406.64
3、矿体倾角/823急倾斜70809056井田走向长/m2300240016003009001770矿体垂直深度/m5004008001000500生产能力/万ta-1501202209050第二节 地下开采的基本问题 2、矿井生产能力：矿井正常生生产期间，单位时间内采出的矿石量。国家对不同矿产规定了不同的井型。确定矿井生产能力的原则与煤矿相同，根据储量、矿体赋存条件、开采技术条件以及外部因素，按技术可能性和经济合理性确定。)1(TQKA式中，Q井田工业储量；K矿石回收率；T矿井服务年限；费石混入率。国家规定服务年限 特大型30a；大型25a；中型20a;小型10a 非煤矿山生产能力划分矿山规模黑
4、色金属矿山有色金属矿山黄金矿山化工矿山建材矿山磷矿硫铁矿石膏矿石灰石矿特大型 300200大型3002002001001510010030100中型20060100201561003010020301010050小型6020630201050万t/a第二节 地下开采的基本问题 二 回采单元划分与开采顺序 1、基本概念 阶段：在缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床的井田中，每隔一定垂直距离，掘进与矿体走向一致的阶段平巷，将矿体沿垂直方向划分成一个一个矿段，叫阶段。其范围上下以两个阶段平巷为界，左右以矿体的边界为界。矿块：也叫采区，就是在阶段平巷中，沿矿体走向每隔一定距离掘进天井，将阶段划分成一个一个的矿块。
5、它的上下以阶段平巷为界，左右以天井为界。盘区：在水平和微倾斜矿床的井田中，首先在井田中掘进主要运输平巷，然后在垂直于主要运输平巷的方向上向井田边界掘进盘区平巷，将井田划分为一个一个矿段，这些矿段叫盘区。其四周被主要运输平巷、盘区平巷和井田边界所包围。第二节 地下开采的基本问题 矿壁：在盘区范围内，沿盘区平巷每隔一定距离掘进回采平巷，将盘区划分成一个一个的矿段，这些矿段叫矿壁。其四周被盘区平巷和回采平巷所包围。2、回采单元划分 1）缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时，采用井田 阶段 矿块划分方式。阶段高度：缓倾斜矿体一般 20-25m。倾斜和急倾斜矿体 40-60m 阶段和矿块的划分(立面图)已采完阶段
6、；回采阶段；开拓与采准阶段；开拓阶段；l主井；2石门；3天井；4风井；5阶段运输巷；6矿块；3第二节 地下开采的基本问题 矿块长度与矿体厚度，岩石稳固性以及所采用的采矿方法有关，一般30-50m。沿走向布置矿块矿块布置方式图2-3 垂直走向布置矿块 通常，开采中厚以下矿体时，沿走向布置矿块；开采厚及极厚矿体时，垂直走向布置矿块。第二节 地下开采的基本问题 2）水平和微倾斜矿体时，采用井田 盘区 矿壁的划分方式。盘区尺寸：200-400m*200-400m矿壁相当于近水平煤层盘区布置时划分的区段。在有的资料上矿壁叫采区。l图2-3 矿块布置方式(水平截面)图2-4 盘区和矿壁的划分(a)沿走向布
7、置矿块；(b)垂直走向布置矿块；I开拓盘区；采准盘区；l l矿房；2矿柱；回采盘区；1主井；l Lb矿块长；Bb矿块宽 2风井；3主要运输巷；l 4主要回风巷；5盘区上山；l 6盘区下山；7矿壁运输巷；l 8矿壁；9切割巷道返回l3、开采顺序l阶段：一般下行式，个别情况采用上行式。l 前进式l矿块 后退式 l 混合式l以主要开拓巷道的位置作为标准划分l非煤矿床广泛采用后退式开采顺序图2-5 阶段中矿块的开采顺序(水平截面图)(a)前进式；(b)后退式；(c)混合式l主井；2风井图2-6 矿脉群的开采顺序a矿体倾角；下盘移动角；上盘移动角；，矿体第二节 地下开采的基本问题 三矿床开采步骤 非煤矿
8、床地下开采的全过程可以分为矿床开拓，矿块采准切割（采切）和回采三个步骤。采准：是指在已经开拓的阶段掘进一系列巷道，将阶段划分为矿块，并在矿块内为行人、通风、运料、凿岩和放矿等创造条件的采矿准备工作。类似于煤矿的采区准备。为采准而掘进的巷道，称为采准巷道。切割：是指在已经采准完毕的矿块中开辟自由面和自由空间，为回采创造爆破和放矿条件的工作。大体上相当于煤矿长壁开采的开掘开切眼。采准与切割总体上都是回采的准备工作，统称采准切割，简称采切。为进行切割工作掘进的巷道（如切割天井、拉底巷道等），称为切割巷道。回采：在已经采切完毕的矿块中采出矿石的过程。第二节 地下开采的基本问题l四、矿石损失与贫化l矿石
9、损失：矿体开采过程中造成矿石数量减少的现象。l矿石贫化：指采出矿石品位低于工业储量平均品位的现象。l贫化的原因：混入废石，高品位矿石损失或高品位粉矿流失。第三节 矿床开拓方法 类似于煤矿的井田开拓方式，但又不完全相同。仅指主要开拓巷道及矿床整个开采深度范围内的主要开拓巷道形式。平硐 单一开拓法 斜井 竖井 斜坡道 联合开拓法 据不完全统计，在我国非煤矿山，各种开拓方法所占的比重为：平硐开拓28，斜井开拓11，竖井开拓38，联合开拓23。斜坡道作为主要开拓巷道，目前仅在(国外)少数开采深度不大的中小型矿山采用。第三节 矿床开拓方法一平硐开拓法 垂直走向平硐 走向平硐 由于阶段高度小，主平硐水平以
10、上需要划分为若干个阶段才能开采，各阶段与主平硐之间增设了辅助竖井和矿石溜井。图2-7 平硐开拓法1主平硐；2矿石溜井；3辅助竖井；4阶段平硐；5阶段运输巷；6阶段回风巷；7回风平硐；8矿体第三节 矿床开拓方法l二斜井开拓法l 脉内斜井开拓法l按相对位置 下盘斜井开拓法 l 侧翼斜井开拓法图2-8 斜井开拓法(a)脉内斜井开拓法；(b)下盘斜井开拓法l主斜井；2阶段运输巷；3井底车场与石门；4矿体；5风井；6阶段回风巷第三节 矿床开拓方法 三、竖井开拓法 下盘竖井 按相对位置 上盘竖井 侧翼竖井 多绳 提升方式 单绳0 图2-9a 下盘竖井开拓法 图2-9b 上盘竖井开拓法 l主竖井；2井底车场
11、与石门；l主竖井；2井底车场与石门；3阶段运输巷；下盘岩层移动角；3阶段运输巷；上盘岩层移动角 表土层移动角；l安全距离图2-9c 侧翼竖井开拓法(立面图)1主竖井；2井底车场；3阶段运输巷；3矿体走向端部岩层移动角 第三节 矿床开拓方法 罐笼 容器 箕斗 矩形 断面 圆形 四、斜坡道开拓法 1、斜坡道：供无轨自行设备运行的倾斜巷道。主斜坡道：直通地表的用于运输矿石的斜坡道。辅助斜坡道：是用于矿井辅助运输或仅供无轨自行 设备在 井下各阶段间转移的斜坡道。图2-10 斜坡道类型(a)折返式；(b)螺旋式第三节 矿床开拓方法 2 斜坡道形式：折返式，螺旋式。3、斜坡道参数与路面结构 断面:宽4-6
12、m*高3.6-5m 曲率半径:大型设备 大于20m 小型设备不小于10m 坡度（%）:运输矿石与废石的斜坡道 9-11 通过大量无轨设备的长距离斜坡道 9-11 运送人员、材料和设备的一般辅助斜坡道 9-17 阶段与分段间的辅助斜坡道 16-25 路面结构：碎石、混凝土或沥青等 第三节 矿床开拓方法l4、示例图2-11 折返式斜坡道开拓法(立面图)l主斜坡道；2阶段石门；3阶段运输巷图2-11 螺旋式斜坡道开拓法 日本神岗矿枥原矿井五号矿体l5、评价l与竖井开拓法和斜井开拓法相比，斜坡道开拓法的优点是：l 受地形、工业场地和工程地质条件等制约井筒位置的因素影响较小；l 矿井生产系统简单，环节少
13、；l 斜坡道兼有主井和副井的功能，利用无轨自行设备将斜坡道掘进到矿体后即可投人生产，矿床开拓快，矿井投产早；l 有利于实现掘、采、装、运、卸综合机械化，劳动生产率高；l 无轨自行设备机动、灵活、使用方便；l 不需要提升设备和相应的地面构筑物，井口布置大大简化；l 不需要轨道，节约钢材。l斜坡道开拓的缺点是：l 斜坡道工程量大(与同样深度的竖井相比，工程量大36倍)；l 开拓深度受掘进施工技术和经济因素的制约；l 无轨自行设备初期投资大，维修工作量大，技术水平要求高；l 无轨自行设备目前主要以柴油为动力，造成井下空气污染，使矿井通风费用增加。l6、适用条件l 适用于矿床埋藏不深（200300m）
14、的中、小型矿山（生产能力20100万t/a)。l目前非煤矿山用斜坡道作为主要开拓巷道的还不多，而广泛用作辅助开拓巷道。斜坡道作为辅助开拓巷道，较常见的有两种情况：l 采用竖井开拓法，斜坡道只用于无轨自行设备出人井下，运送人员、材料设备，兼作通风通道；l 无轨自行设备用得较多的矿山，在阶段间设辅助斜坡道，供自行设备转移工作地点和作为行人、运料和通风通道。l五、联合开拓法图2-12a 平硐与盲竖井联合开拓法 图2-12b 明竖井与盲竖井联合开拓法1主平硐；2下盘岩层移动边界；1主明竖井；2主盲竖井；3主盲竖井；4矿石溜井；3井底车场与石门；4下盘岩层移动边界 5阶段运输巷；6井底车场与石门；7回风
15、平用；8阶段回风平用第四节 非煤矿床开拓的主要特点 一井筒布置特点 确定井同位置应遵循的原则：安全可靠 工广布置合理 对井下开采有利 尽可能不留保护矿柱 1主井：井筒不穿过矿体且不保留保护矿柱 其原因：井田尺寸小 矿产价值高 非煤矿床以急斜居多 第四节 非煤矿床开拓的主要特点 位于矿体下盘 井筒位置 位于矿体上盘 均应位于地表移动范围以外，并留 位于矿体侧翼 一定宽度的保护带 沿走向的井筒位置按矿井运输量或费用最小确定。（井上、下运输量之和）2副井 位置确定受辅助运输和废石场位置的影响。可远离主井单独布置。集中布置：主副井同在一个工广 分散布置：主副井不在同一个工广 有时可不设副井：矿井生产能
16、力小（30万t/a),且埋深不大（300m)；地质条件复杂，施工困难，设一混合井。第四节 非煤矿床开拓的主要特点 3、风井 中央并列式 风井布置方式 中央对角式 侧翼对角式 非煤矿床井筒布置特点：井筒一般不穿过矿体，布置在下盘、上盘或侧翼岩层移动范围以外，不留保安煤柱；副井可以靠进主井集中布置，受条件限制时，也可以远离主井分散布置；风井布置方式多采用对角式。图2-14 风井布置方式(立面)示意图(a)中央并列式；(b)中央对角式；(c)侧翼对角式1进风井；2阶段运输巷；3天井；4阶段回风巷；5回风井第四节 非煤矿床开拓的主要特点 二阶段平面开拓（阶段平面布置）及其特点 1阶段划分：确定合理的阶
17、段高度和斜长 应综合考虑矿床地质条件，技术和经济三方面的因素。一般开采缓倾斜矿体时，阶段高度小于20-25m；倾斜和急倾斜矿体时，阶段高度40-60m.2、阶段运输巷道布置 沿脉单巷 薄及中厚矿体 沿脉双巷 中厚和厚矿体 下盘沿脉加穿脉 厚矿体 环形运输 厚、极厚矿体或平行矿脉群 按阶段运输巷道的数目及与矿体的相对位置图2-15 阶段运输巷道布置方式(水平截面)示意图(a)沿脉单巷；(b)沿脉双巷；(c)下盘沿脉加穿脉；(d)环形运输布置l主井；2阶段石门；3风并；4沿脉运输巷；5会让站；6下盘脉外运输巷；7联络道；8穿脉巷道；9环形绕道；10上盘脉外运输巷图26-14 开采柱状矿体时阶段运输
18、巷布置(水平截面图)l主井；2斜井；3石门；4辅助斜坡道；5矿石溜并；6风井；7阶段运输巷；8切割立槽；9凿岩巷道南非科菲丰登金刚石矿开采柱状矿体的环形运输布置第四节 非煤矿床开拓的主要特点 3 井底车场特点 折返式：容重列车在车场内同一巷道的两股线路上折返运行。环行式：容重列车在车场内不在同一轨道上作相向运行。煤矿第四节 非煤矿床开拓的主要特点 1）竖井井底车场 尽头式：用于罐笼提升。其特点是井筒单侧进,出车；空重车的储车线和调车场均设在井筒一侧，通过能力小，用于小型矿井或副井。折返式：其特点是井筒或卸车设备的两侧均敷设线 路，一侧进重车，另一侧出空车，空车经过 另外敷设的平行线路或从原线路
19、变头（改变 矿车首尾方向）返回。当岩石稳固时，可在 同一巷道中敷设平行的折返线路，否则，需另掘平行巷道。环行式：其特点是由井筒或卸车设备出来的空车经由 绕道返回，形成环行线路。运行特点图2-17 非煤矿井竖井井底车场(a)尽头式；(b)折返式；(c)环形式l罐笼；2箕斗；3翻车机；4调车场第四节 非煤矿床开拓的主要特点 2）斜井井底车场：按运行特点可分为：折返式 串车提升的车场均为折返式 环行式 适用箕斗或胶带提升的大、中型斜井 串车斜井井筒与车场的连接方式：旁甩式车场 吊桥车场 平车场 斜井不再延深时，由斜井井筒直接过渡 到车场 图2-18 斜井吊桥车场l斜井；2吊桥；3吊桥车场；4信号硐室l4主运输阶段和副阶段l 主运输阶段相当于设辅助水平的开采水平；l 副阶段相当于煤矿 的辅助水平。图2-20 主运输阶段和副阶段 图2-21 垂直式溜井 1主井：2井底车场与石门；(a)单段直溜井；(b)分段直溜井；3主运输阶段运输巷；4副阶段运输巷；l主溜井；2斜溜道；5天井；6矿石溜井 3卸矿硐室；4放矿闸门硐室4第四节 非煤矿床开拓的主要特点 四其他辅助开拓巷道布置 1 溜井 竖井箕斗提升溜井集中出矿系统 溜矿系统 平硐溜井出矿系统 垂直式 溜井形式 倾斜式 2、地下破碎硐室
