1、矿山设计原理矿山设计原理（地下开采部分（地下开采部分2）矿山企业设计是以采矿专业为主体，与有关专业配合，对矿山企业设计是以采矿专业为主体，与有关专业配合，对矿山进行全面规划、设计，既有很强的各专业技术问题，又是矿山进行全面规划、设计，既有很强的各专业技术问题，又是一项综合性的互相配合的工作。我们在讲授这门课时，不能按一项综合性的互相配合的工作。我们在讲授这门课时，不能按照实际过程去讲，仅讲述设计的基本原理和与采矿专业有关的照实际过程去讲，仅讲述设计的基本原理和与采矿专业有关的主要技术问题的确定方法。主要技术问题的确定方法。在内容上，一般开采技术问题在有关课程在内容上，一般开采技术问题在有关课程
2、（如地下开采工艺、如地下开采工艺、井巷工程、通风、提升运输等井巷工程、通风、提升运输等）中讲授，本课中主要讲方案性问题中讲授，本课中主要讲方案性问题的决策，如的决策，如年产量确定年产量确定，开拓方案开拓方案、采矿方法采矿方法的选择等问题，的选择等问题，以及其它课程未包括的而又是采矿专业必须获得的部分设计知以及其它课程未包括的而又是采矿专业必须获得的部分设计知识，如识，如井底车场井底车场、进度计划进度计划等问题。等问题。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证 矿山生产能力矿山生产能力，是指矿山企业在正常时期可能达到的单位时间（年或日）内生产的产品数量。一般用年产量表示，也有用日产量
3、表示的。生产能力是矿山最主要的指标之一，是矿山企业设计中非常重要的问题，它是生产能力是矿山最主要的指标之一，是矿山企业设计中非常重要的问题，它是建设的依据，它决定设备数量、职工定员、基建工程量大小以及投资多少、投建设的依据，它决定设备数量、职工定员、基建工程量大小以及投资多少、投产时间和投产后的经济效果；它还是许多技术方案确定的产时间和投产后的经济效果；它还是许多技术方案确定的 重要影响因素。重要影响因素。矿山规模的分类矿山规模的分类：为便于对企业的管理，按年产量的大小，将矿山企业划分为大、中、小几种规模。划分的标准因开采方式（露天、地下）和矿种不同而不同。矿山规模的划分标准由国土资源部发文颁
4、布。例如2004年调整后的部分矿种矿山生产建设规模规定：矿种类别矿种类别 计量单位计量单位/年年 大型大型 中型中型 小型小型煤（地下开采）原煤万吨 120 120-45 45煤（露天开采）原煤万吨 400 400-100 100铁（地下开采）矿石万吨 100 100-30 30铁（露天开采）矿石万吨 200 200-60 60石膏 矿石万吨 30 30-10 10石棉 石棉万吨 2 2-1 12.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.1矿山生产能力的确定要考虑的主要因素矿山生产能力的确定要考虑的主要因素矿山企业生产能力，是根据矿床的地质条件、资源条件、技术经济条件，综合分析政治
5、、经济、技术、安全和时间因素确定的。（不是拍脑袋随便确定的)在确定矿山生产能力时要考虑的主要因素有：1.矿床开采自然条件矿床开采自然条件：储量、品位、矿床产状及分布等；2.国民经济对该种矿产原料的需求情况国民经济对该种矿产原料的需求情况；3.矿区开采技术经济条件矿区开采技术经济条件：投资，水、电、设备供应，外 部运输等。最后确定的矿山企业生产能力应该在以上几个条件同时允许的最后确定的矿山企业生产能力应该在以上几个条件同时允许的范围内。范围内。显然，在以上三个方面的主要影响因素中，后两个方面不是矿山设计者能确定的（实际上是两个限制条件），而根据矿床开采自然条件来确定或者验证矿山企业可能的生产能力
6、是矿山设计者的任务。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法在矿山企业设计中，确定矿山生产能力时，设计者可能遇到两种情况：上级主管部门在下达的设计任务书中已规定出矿山生产能力；设计单位受上级主管部门委托确定生产能力，然后呈报上级主管部门批准，再下达设计单位。在前一种情况下，设计者的任务是，效验设计任务书规定的矿山生产能力在技术上的可能性和经济上的合理性。在后一种情况下，设计者的任务是，根据国家技术经济政策，按技术上的可能性和经济上的合理性，确定矿山企业的生产能力。而两种情况确定生产能力的方法则是相同的，即，从技术和经济两个方面，保证
7、矿山生产能力在技术上是可能的，同时在经济上是合理的。2.2.1技术上可能的矿山企业生产能力技术上可能的矿山企业生产能力按技术可能性确定生产能力的方法有三种：按同时回采矿块数按同时回采矿块数、按年下降按年下降速度速度和按新水平准备按新水平准备。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.1技术上可能的矿山企业生产能力技术上可能的矿山企业生产能力1.按合理开采顺序同时回采矿块数确定矿山生产能力按合理开采顺序同时回采矿块数确定矿山生产能力 原理原理：一个矿山可同时回采的矿块是有限的，最多可同时回采矿块同时生产时所达到的总生产能力即为矿
8、山所可能达到的最大生产能力。合理开采顺序：一个阶段回采为最合理。同时回采矿块数：占一个阶段可布置矿块数一定比例。qtN计算公式计算公式 A=Kk式中：A矿山生产能力，吨/年；q 矿房生产能力，吨/日；t 年工作日数；N单阶段可布置的有效矿块数，个；同时回采矿块的有效利用系数；Kk由矿房采出的矿石量占矿块采出矿石量的比重，%。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.1技术上可能的矿山企业生产能力技术上可能的矿山企业生产能力1.按合理开采顺序同时回采矿块数确定矿山生产能力按合理开采顺序同时回采矿块数确定矿山生产能力 式中有关参数
9、的选取：式中有关参数的选取：q 矿房生产能力矿房生产能力，通过采矿方法设计计算，初步验证可参照类似矿山选定；t 年工作日数年工作日数，设计中矿山工作制度部分确定；N单阶段可布置的有效矿块数单阶段可布置的有效矿块数，根据阶段矿体赋存参数和矿块尺寸布置确定；同时回采矿块的有效利用系数同时回采矿块的有效利用系数，从设计参考资料参照类似矿山选定，一般为0.30.5；Kk由矿房采出的矿石量占矿块采出矿石量的比重由矿房采出的矿石量占矿块采出矿石量的比重，通过采矿方法设计计算，初步验证可参照类似矿山估算。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2
10、.2.1技术上可能的矿山企业生产能力技术上可能的矿山企业生产能力2.按矿床开采年下降速度确定矿山生产能力按矿床开采年下降速度确定矿山生产能力 原理原理：根据采矿技术条件类似矿山的开采强度经验指标，即用类似矿山的矿床开采每年下降的深度，折算到所设计矿山中去，概略地求出年产量。矿床开采年下降深度：在当前的开采技术水平和管理水平条件下，在矿山实际生产中年开采下降深度是有限的。VSK计算公式计算公式 A=1式中：A矿山生产能力，吨/年；V 矿床开采年下降速度，米/年；S 矿体水平可采面积，米2；矿石体重，吨/米3；K工业矿石回收率，%；废石混入率（贫化率），%。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力
11、的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.1技术上可能的矿山企业生产能力技术上可能的矿山企业生产能力2.按矿床开采年下降速度确定矿山生产能力按矿床开采年下降速度确定矿山生产能力式中有关参数的选取：式中有关参数的选取：S 矿体水平可采面积矿体水平可采面积，从所设计矿山阶段平面图上计算（量取）实际 值；矿石体重矿石体重，取地质报告中给出值；K工业矿石回收率工业矿石回收率，通过采矿设计计算，注意！注意！不是矿块工业矿石回收 率，是全矿工业矿石综合回收率；废石混入率（贫化率），废石混入率（贫化率），通过采矿方法设计计算出，初步验证可取类 似矿山值；V 矿床开采年下降速度矿床
12、开采年下降速度，根据所设计矿山的矿体赋存条件和开采方式，从设计参考资料中选取基本数值，然后乘以矿体厚度修正系数k1和矿体倾角修正系数k2，得出实用值。具体数值见下表。年下降速度是一项来自实践的综合性指标，是矿山综合水平的反映，年下降速度是一项来自实践的综合性指标，是矿山综合水平的反映，包含有管理水平和经济合理性因素，具有一定程度的可靠性。包含有管理水平和经济合理性因素，具有一定程度的可靠性。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.1技术上可能的矿山企业生产能力技术上可能的矿山企业生产能力2.按矿床开采年下降速度确定矿山生产能
13、力按矿床开采年下降速度确定矿山生产能力2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.1技术上可能的矿山企业生产能力技术上可能的矿山企业生产能力3.按新阶段准备时间确定矿山生产能力按新阶段准备时间确定矿山生产能力 原理原理：为保证矿山能持续生产，必须使新阶段开拓、采准等准备时间小于开采一个阶段所需的时间，因此，矿山开采的强度（矿山生产能力）受到新阶段准备时间的限制。验证判别式验证判别式 Tk Tj Tk=Qj K/A(1)QjK按新阶段准备时间确定生产能力计算式按新阶段准备时间确定生产能力计算式 A=Tj(1)式中：A矿山生产能力，
14、吨/年；Qj阶段中可采矿石工业储量，吨；Tj 新阶段开拓、采准等准备时间，年；阶段回采超前开拓、采准系数；K工业矿石回收率，%；废石混入率（贫化率），%;Tk 阶段开采时间，年。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.1技术上可能的矿山企业生产能力技术上可能的矿山企业生产能力3.按新阶段准备时间确定矿山生产能力按新阶段准备时间确定矿山生产能力式中有关参数的选取式中有关参数的选取：Qj阶段中可采矿石工业储量阶段中可采矿石工业储量 在开拓系统设计划定阶段范围后，依据地质储量分布计算出各阶段在开拓系统设计划定阶段范围后，依据地质储
15、量分布计算出各阶段 内的可采工业储量。内的可采工业储量。Tj 新阶段开拓、采准等准备时间新阶段开拓、采准等准备时间 通过排采掘进度计划得出。通过排采掘进度计划得出。阶段回采超前开拓、采准系数阶段回采超前开拓、采准系数 超前系数值视矿床埋藏要素稳定情况而定。矿床埋藏要素稳定，有超前系数值视矿床埋藏要素稳定情况而定。矿床埋藏要素稳定，有 用矿物分布均匀，用矿物分布均匀，=1.1=1.11.21.2；矿床埋藏要素不稳定，有用矿物分；矿床埋藏要素不稳定，有用矿物分 布不均匀，布不均匀，=1.2=1.21.51.5；矿床埋藏要素极不稳定，有用矿物分布极；矿床埋藏要素极不稳定，有用矿物分布极 不均匀，不均
16、匀，=1.5=1.52.02.0。如果不能满足如果不能满足Tk Tj 的要求，应采取措施，加快新水平的准备；若经的要求，应采取措施，加快新水平的准备；若经过采取综合措施仍不能满足过采取综合措施仍不能满足Tk Tj 的要求，则按新阶段准备时间确定的要求，则按新阶段准备时间确定矿山生产能力。矿山生产能力。2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.2经济上合理的矿山企业生产能力经济上合理的矿山企业生产能力 通过矿山开采经济分析可知，对一定储量储量的矿山，当生产能力不同时，其开采矿石的成本不同。如，矿山生产能力大了，投资大，均摊矿石成
17、本高；矿山生产能力小了，服务年限长，固定运营费高（如排水费），均摊矿石成本也高。因此，对一定储量的矿山，存在一个经济上合理的矿山生产能力。在矿山企业设计中，通常用经济合理的矿山服务年限来验证矿在矿山企业设计中，通常用经济合理的矿山服务年限来验证矿山生产能力的经济合理性。山生产能力的经济合理性。矿山生产能力与计算服务年限之间有如下关系：矿山生产能力与计算服务年限之间有如下关系：QKz QKz A=或 Tj=Tj(1z)A (1z)式中：A矿山生产能力，吨/年；Q矿床工业储量，吨；Tj 矿山企业计算服务年限，年；Kz工业矿石总回收率，%；z矿石总贫化率，%;2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力
18、的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.2经济上合理的矿山企业生产能力经济上合理的矿山企业生产能力由此可知，对于一个特定矿山，矿山生产能力和计算服务年限之间有一个对应关系。（矿山服务年限也是矿山一项重要指标）经济合理的矿山服务年限是指在储量有限的条件下，当矿经济合理的矿山服务年限是指在储量有限的条件下，当矿山年产量与为一定时，采出的矿石成本最低，盈利最高，此时山年产量与为一定时，采出的矿石成本最低，盈利最高，此时的年产量及服务年限即为经济合理的。的年产量及服务年限即为经济合理的。经过经济分析和总结我国矿山多年实际经验，确定了经济合理服务年限如下：矿山规模 服务年限
19、(a)大型 2530 中型 20 小型 15202.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证2.2矿山生产能力的确定方法矿山生产能力的确定方法2.2.2经济上合理的矿山企业生产能力经济上合理的矿山企业生产能力 验证矿山生产能力在经济上是否合理，一般采用根据给定验证矿山生产能力在经济上是否合理，一般采用根据给定的生产能力计算矿山服务年限，再与相应矿山规模的经济合理的生产能力计算矿山服务年限，再与相应矿山规模的经济合理服务年限比较的方法。服务年限比较的方法。需要指出的是，经济合理服务年限虽然给出的是下限值，但需要指出的是，经济合理服务年限虽然给出的是下限值，但也不是越长越好。也不是越长越好。对一些特殊情况，可以适当缩减服务年限，如国家特别需要对一些特殊情况，可以适当缩减服务年限，如国家特别需要的资源、矿床远景储量好、涌水量很大或地压很大的矿山等。的资源、矿床远景储量好、涌水量很大或地压很大的矿山等。（简述矿山计算服务年限与实际服务年限之间的关系）2.矿山生产能力的确定和验证矿山生产能力的确定和验证思考题：1.什么是矿山生产能力？2影响矿山生产能力的主要因素有哪些？3.在矿山企业设计中，设计者要从哪些方面确定和验证生产能力？4.按技术上可能性确定和验证矿山生产能力的方法有几种？简述各种方法的基本原理。5.什么是经济上合理的矿山服务年限？
