1、第五章 井下采矿开拓方法第1页，共55页。5.1 矿床开拓与开拓方法分类n矿床开拓概念矿床开拓概念 开采地下矿床时，从地表向地下掘进一系列开采地下矿床时，从地表向地下掘进一系列井巷井巷通通达井田，使地表与井田之间形成为井田或阶段服务的达井田，使地表与井田之间形成为井田或阶段服务的提升、运输、通风、排水、供水、动力供应提升、运输、通风、排水、供水、动力供应(电与压电与压气气)和充填等系统和充填等系统，称为开拓。，称为开拓。开拓井田所掘进的井巷，称为开拓巷道。开拓巷道在开拓井田所掘进的井巷，称为开拓巷道。开拓巷道在空间上的布置体系，称为空间上的布置体系，称为。第2页，共55页。n按开拓巷道在井田开
2、拓中所起的不同作用，分为主要按开拓巷道在井田开拓中所起的不同作用，分为主要开拓巷道开拓巷道和和辅助开拓巷道辅助开拓巷道。5.1 矿床开拓与开拓方法分类第3页，共55页。1.凡属主要为井田提升或运输矿石的开拓井巷，称凡属主要为井田提升或运输矿石的开拓井巷，称为为主要开拓井巷主要开拓井巷。如主平硐、主竖井、主斜井、主斜坡道如主平硐、主竖井、主斜井、主斜坡道(包括主盲竖包括主盲竖井、主盲斜井、主盲斜坡道井、主盲斜井、主盲斜坡道)。2.其它开拓井巷均称为其它开拓井巷均称为辅助开拓井巷辅助开拓井巷。如各阶段运输平巷、石门、井底车场、各种硐室如各阶段运输平巷、石门、井底车场、各种硐室、阶段溜井、副井、通风
3、井、充填井等。、阶段溜井、副井、通风井、充填井等。5.1 矿床开拓与开拓方法分类第4页，共55页。n开拓方法概念开拓方法概念 形成井田开拓系统的不同类型和数量的主要开拓井巷的形成井田开拓系统的不同类型和数量的主要开拓井巷的配置方式，称为配置方式，称为开拓方法开拓方法。凡用一条主要开拓巷道开拓井田的方法，称为凡用一条主要开拓巷道开拓井田的方法，称为单一开拓单一开拓法法。若用一条以上主要开拓巷道开拓井田，称为。若用一条以上主要开拓巷道开拓井田，称为联联合开拓法合开拓法。每一类开拓方法，根据主要开拓巷道的不同类型和位置，每一类开拓方法，根据主要开拓巷道的不同类型和位置，又划分成各种开拓方法和方案，如
4、表又划分成各种开拓方法和方案，如表4-1。5.1 矿床开拓与开拓方法分类第5页，共55页。开拓方法分类开拓方法分类 井巷型式井巷型式 典型开拓方法典型开拓方法 单单 一一 开开 拓拓 法法1.平硐开拓法平硐开拓法 平平 硐硐(1)下盘平硐开拓法下盘平硐开拓法(2)上盘平硐开拓法上盘平硐开拓法(3)侧翼平硐开拓法侧翼平硐开拓法 2.斜井开拓法斜井开拓法 斜斜 井井(1)脉内斜井开拓法脉内斜井开拓法(2)下盘斜井开拓法下盘斜井开拓法(3)侧翼斜井开拓法侧翼斜井开拓法 3.竖井开拓法竖井开拓法 竖竖 井井(1)下盘竖井开拓法下盘竖井开拓法(2)上盘竖井开拓法上盘竖井开拓法(3)侧翼竖井开拓法侧翼竖井
5、开拓法 4.斜坡道开拓法斜坡道开拓法 斜坡道斜坡道(1)直线式斜坡道开拓法直线式斜坡道开拓法(2)回返式斜坡道开拓法回返式斜坡道开拓法(3)螺旋式斜坡道开拓法螺旋式斜坡道开拓法 5.1 矿床开拓与开拓方法分类第6页，共55页。开拓方法分类开拓方法分类 井巷型式井巷型式 典型开拓方法典型开拓方法 联联 合合 开开 拓拓 法法 1.平硐与平硐与井筒联合开井筒联合开拓法拓法 平硐、竖井、平硐、竖井、盲竖井、盲斜盲竖井、盲斜井井(1)平硐与竖井开拓法平硐与竖井开拓法(2)平硐与盲竖井开拓法平硐与盲竖井开拓法(3)平硐与盲斜井开拓法平硐与盲斜井开拓法 2.明井与明井与盲井联合开盲井联合开拓法拓法 竖井、
6、斜井、竖井、斜井、盲竖井、盲斜盲竖井、盲斜井井(1)明竖井与盲竖井开拓法明竖井与盲竖井开拓法(2)明竖井与盲斜井开拓法明竖井与盲斜井开拓法(3)明斜井与盲竖井开拓法明斜井与盲竖井开拓法(4)明斜井与盲斜井开拓法明斜井与盲斜井开拓法 3.平硐或平硐或井筒与斜坡井筒与斜坡道联合开拓道联合开拓法法 平硐、竖井、平硐、竖井、斜井、斜坡道斜井、斜坡道(1)平硐与盲斜坡道开拓法平硐与盲斜坡道开拓法(2)斜井与盲斜坡道开拓法斜井与盲斜坡道开拓法(3)竖井与盲斜坡道开拓法竖井与盲斜坡道开拓法 5.1 矿床开拓与开拓方法分类第7页，共55页。5.2.1 单一开拓法 根据主要开拓巷道的不同类型，单一开拓法分为根据
7、主要开拓巷道的不同类型，单一开拓法分为平硐开拓法平硐开拓法，斜井开拓法斜井开拓法，竖井开拓法竖井开拓法和和斜坡道开拓斜坡道开拓法法。5.2 矿床开拓方法第8页，共55页。平硐开拓法 从地表掘进水平巷道通达矿体的开拓方从地表掘进水平巷道通达矿体的开拓方法，称为平硐开拓法。当矿体赋存在当地山法，称为平硐开拓法。当矿体赋存在当地山麓以上时，一般都采用平硐开拓法。麓以上时，一般都采用平硐开拓法。第9页，共55页。n平硐有主平硐和阶段平硐之分，为整个矿井平硐有主平硐和阶段平硐之分，为整个矿井运矿的平硐称为主平硐；各阶段直接通地表运矿的平硐称为主平硐；各阶段直接通地表的平硐称为阶段平硐，阶段平硐可以用于运
8、的平硐称为阶段平硐，阶段平硐可以用于运输矿石、废石，人员、材料和设备。输矿石、废石，人员、材料和设备。平硐开拓法第10页，共55页。n采用平硐开拓时，主平硐以上各阶段的矿石，通过阶段溜采用平硐开拓时，主平硐以上各阶段的矿石，通过阶段溜井自重放到主平硐水平，然后运出地表。人员、材料、设井自重放到主平硐水平，然后运出地表。人员、材料、设备等经主平硐进入，通过副井提升到各阶段再送到各作业备等经主平硐进入，通过副井提升到各阶段再送到各作业地点。地点。n水、电、风、压气等可以通过主平硐和副井引到各中段的水、电、风、压气等可以通过主平硐和副井引到各中段的作业地点，也可以从各阶段平硐口引入，但后者管线较长作
9、业地点，也可以从各阶段平硐口引入，但后者管线较长。n井下涌水通过阶段平硐或主平硐自流排出地表。井下涌水通过阶段平硐或主平硐自流排出地表。n在地形坡度有利于修筑公路时，也可以不掘副井，采用地在地形坡度有利于修筑公路时，也可以不掘副井，采用地面公路与阶段平硐作辅助运输。面公路与阶段平硐作辅助运输。平硐开拓法第11页，共55页。n根据主平硐与矿体的相对位置，又分根据主平硐与矿体的相对位置，又分下盘平硐下盘平硐开拓开拓，上盘平硐开拓上盘平硐开拓，侧翼平硐开拓侧翼平硐开拓。平硐开拓法第12页，共55页。平硐开拓法第13页，共55页。平硐开拓法第14页，共55页。平硐开拓法第15页，共55页。v斜井开拓主
10、要用于缓倾斜矿体，有时也用于埋深不斜井开拓主要用于缓倾斜矿体，有时也用于埋深不大的倾斜矿体。大的倾斜矿体。v斜井的倾角与其提升设备类型、年产量和提升的技斜井的倾角与其提升设备类型、年产量和提升的技术条件有密切关系，如表术条件有密切关系，如表4-2所示。所示。斜井开拓法第16页，共55页。提升方式提升方式 斜井倾角斜井倾角(度度)年产量年产量(104t)实实 例例 串车提升串车提升 2025 1560 王村铝土矿斜井倾角王村铝土矿斜井倾角18，主井长，主井长556m。箕斗提升箕斗提升 2535 3060 牟定铜矿牟定铜矿l号箕斗斜井，长号箕斗斜井，长832m，湘，湘潭锰矿红旗井，斜井倾角潭锰矿红
11、旗井，斜井倾角32，长，长590m。箕斗容积。箕斗容积9.7m3。胶带输送机胶带输送机:向上运输向上运输 向下运向下运输输 151712 60 邯郸玉石洼铁矿，斜井倾角邯郸玉石洼铁矿，斜井倾角15，长，长795m，年产，年产146万吨万吨 斜井开拓法第17页，共55页。按斜井与矿体的相对位置，有按斜井与矿体的相对位置，有脉内斜井开脉内斜井开拓拓、下盘斜井开拓下盘斜井开拓、侧翼斜井开拓侧翼斜井开拓三种开拓方三种开拓方法。法。斜井开拓法第18页，共55页。斜井开拓法第19页，共55页。斜井开拓法第20页，共55页。斜井开拓法第21页，共55页。斜井开拓法第22页，共55页。采用斜井开拓时，斜井不能
12、布置在上盘岩石中；采用斜井开拓时，斜井不能布置在上盘岩石中；斜井垂直深度大于斜井垂直深度大于90m时，应设专用人车运送人员；时，应设专用人车运送人员；无人车运送人员的斜井，人行道宽度不得小于无人车运送人员的斜井，人行道宽度不得小于1.2m，高度大于高度大于1.8m，还应浇灌人行踏步、设人行扶手；，还应浇灌人行踏步、设人行扶手；每隔每隔3050m设坡度不小于设坡度不小于0.3%的横向水沟；的横向水沟；按安全规程要求留够人行道与设备间、设备与设备间的按安全规程要求留够人行道与设备间、设备与设备间的安全间距。安全间距。斜井开拓法注意事项第23页，共55页。竖井开拓法从地面向下掘进垂直井筒开拓井田的方
13、法，称为竖从地面向下掘进垂直井筒开拓井田的方法，称为竖井开拓法。井开拓法。矿体赋存在当地山麓以下，或者平坦地区地下，倾矿体赋存在当地山麓以下，或者平坦地区地下，倾角大于角大于45或小于或小于15，埋藏较深，一般多采用竖井，埋藏较深，一般多采用竖井开拓。开拓。第24页，共55页。v按提升容器分，有罐笼竖井、箕斗竖井、混合竖井按提升容器分，有罐笼竖井、箕斗竖井、混合竖井。v罐笼竖井用于年产量小于罐笼竖井用于年产量小于30万万t、井深、井深300m左右的中小左右的中小型矿山；型矿山；v 箕斗竖井用于年产量大于箕斗竖井用于年产量大于50万万t、井深大于、井深大于300m左右的大左右的大中型矿山。中型矿
14、山。v年产量在年产量在3050万万t时，可通过技术经济比较来决定时，可通过技术经济比较来决定提升容器和井筒形式。提升容器和井筒形式。v 当开拓深度较大、地质条件复杂和施工困难时，为减少当开拓深度较大、地质条件复杂和施工困难时，为减少井筒数目和开拓工程量，可考虑采用混合竖井。井筒数目和开拓工程量，可考虑采用混合竖井。竖井开拓法注意事项第25页，共55页。按竖井与矿体的相对位置分，有按竖井与矿体的相对位置分，有上盘竖井开上盘竖井开拓法拓法、下盘竖井开拓法下盘竖井开拓法、侧翼竖井开拓法侧翼竖井开拓法。5.2.3竖井开拓法第26页，共55页。第27页，共55页。第28页，共55页。第29页，共55页。
15、5.2.2 联合开拓法 联合开拓法常用的方案如表联合开拓法常用的方案如表4-1，各方案均有它的特殊，各方案均有它的特殊具体的适应条件。具体的适应条件。第30页，共55页。开拓方法分类开拓方法分类 井巷型式井巷型式 典型开拓方法典型开拓方法 联联 合合 开开 拓拓 法法 1.平硐与平硐与井筒联合开井筒联合开拓法拓法 平硐、竖井、平硐、竖井、盲竖井、盲斜盲竖井、盲斜井井(1)平硐与竖井开拓法平硐与竖井开拓法(2)平硐与盲竖井开拓法平硐与盲竖井开拓法(3)平硐与盲斜井开拓法平硐与盲斜井开拓法 2.明井与明井与盲井联合开盲井联合开拓法拓法 竖井、斜井、竖井、斜井、盲竖井、盲斜盲竖井、盲斜井井(1)明竖
16、井与盲竖井开拓法明竖井与盲竖井开拓法(2)明竖井与盲斜井开拓法明竖井与盲斜井开拓法(3)明斜井与盲竖井开拓法明斜井与盲竖井开拓法(4)明斜井与盲斜井开拓法明斜井与盲斜井开拓法 3.平硐或平硐或井筒与斜坡井筒与斜坡道联合开拓道联合开拓法法 平硐、竖井、平硐、竖井、斜井、斜坡道斜井、斜坡道(1)平硐与盲斜坡道开拓法平硐与盲斜坡道开拓法(2)斜井与盲斜坡道开拓法斜井与盲斜坡道开拓法(3)竖井与盲斜坡道开拓法竖井与盲斜坡道开拓法 第31页，共55页。平硐与井筒联合开拓法 矿体上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到矿体上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下，则上部用平硐开拓，下部用明竖井、山麓以下，则上
17、部用平硐开拓，下部用明竖井、盲竖井、盲斜井或盲斜坡道开拓。盲竖井、盲斜井或盲斜坡道开拓。第32页，共55页。第33页，共55页。第34页，共55页。第35页，共55页。明竖井与盲井联合开拓法 用竖井开拓延深很大、倾角偏小的急倾斜矿用竖井开拓延深很大、倾角偏小的急倾斜矿体，为缩短石门的长度或为增加提升能力，深部体，为缩短石门的长度或为增加提升能力，深部常采用盲井开拓。当矿体下部为急倾斜矿体，采常采用盲井开拓。当矿体下部为急倾斜矿体，采用盲竖井；矿体下部倾角变缓，则采用盲斜井。用盲竖井；矿体下部倾角变缓，则采用盲斜井。第36页，共55页。第37页，共55页。明斜井与盲井联合开拓法 开采缓倾斜矿体，
18、一般采用斜井开拓，如图开采缓倾斜矿体，一般采用斜井开拓，如图4-15所示所示。v 如果矿体倾斜延伸很长，则采用斜井与盲斜井联合开拓如果矿体倾斜延伸很长，则采用斜井与盲斜井联合开拓。v若仅用一条斜井开拓整个井田，随着开采深度的增若仅用一条斜井开拓整个井田，随着开采深度的增加，提升能力降低，满足不了生产的要求；加，提升能力降低，满足不了生产的要求；v地压增大，斜井维护困难。地压增大，斜井维护困难。v在这种条件下，深部可以采用一对小断面斜井代替原在这种条件下，深部可以采用一对小断面斜井代替原来大断面斜井继续延深，以改善斜井的承压能力和减来大断面斜井继续延深，以改善斜井的承压能力和减少维护的难度，在工
19、程地质条件恶劣时更应如此。少维护的难度，在工程地质条件恶劣时更应如此。第38页，共55页。第39页，共55页。平硐、竖井、斜井与盲斜坡道联合开拓法n在平硐、竖井、斜井等开拓巷道控制范围以外，若在平硐、竖井、斜井等开拓巷道控制范围以外，若矿体继续延伸而储量不大；矿体继续延伸而储量不大；n矿体倾角变缓；发现新的零星盲矿体，若延深竖井、矿体倾角变缓；发现新的零星盲矿体，若延深竖井、斜井或另掘盲井，在技术上和经济上都不合理时，可斜井或另掘盲井，在技术上和经济上都不合理时，可以采用盲斜坡道开拓这部分矿体，形成平硐、竖井、以采用盲斜坡道开拓这部分矿体，形成平硐、竖井、斜井与盲斜坡道联合开拓。斜井与盲斜坡道
20、联合开拓。n这时用无轨运输设备将矿石运到主要运输水平，再通这时用无轨运输设备将矿石运到主要运输水平，再通过平硐、竖井、斜井运出地表。这种联合开拓法可以过平硐、竖井、斜井运出地表。这种联合开拓法可以减少开拓工程量、提升机及其设施，运输巷道不用铺减少开拓工程量、提升机及其设施，运输巷道不用铺轨，斜坡道的开掘方便灵活，不影响上部井筒的正常轨，斜坡道的开掘方便灵活，不影响上部井筒的正常生产。生产。第40页，共55页。5.2.4斜坡道开拓法 用通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田的方法，称用通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田的方法，称为斜坡道开拓法。为斜坡道开拓法。斜坡道开拓是近年来随着井下卡车、铲运机斜坡道开拓
21、是近年来随着井下卡车、铲运机、装运机、凿岩台车等自行采掘装运设备的发展而、装运机、凿岩台车等自行采掘装运设备的发展而出现的一种新的开拓方法。出现的一种新的开拓方法。在我国已有在我国已有2020多个金属矿山采用，其中金川二矿区多个金属矿山采用，其中金川二矿区主斜坡道干线长达主斜坡道干线长达6200m6200m，断面为，断面为202022.5m22.5m2 2。第41页，共55页。n根据斜坡道的用途，分为根据斜坡道的用途，分为主斜坡道主斜坡道和和副斜坡道副斜坡道。第42页，共55页。运送矿石的为主斜坡道，主斜坡道可通行无轨运输运送矿石的为主斜坡道，主斜坡道可通行无轨运输车辆、采掘设备。车辆、采掘设
22、备。有的主斜坡道安装胶带运输机运送矿石，并兼通行辅有的主斜坡道安装胶带运输机运送矿石，并兼通行辅助无轨车辆，这种斜坡道称为联合斜坡道。助无轨车辆，这种斜坡道称为联合斜坡道。副斜坡道主要供无轨自行设备出入，运送人员、材料、副斜坡道主要供无轨自行设备出入，运送人员、材料、设备、废石的车辆出入，以及通风之用。在生产任务繁设备、废石的车辆出入，以及通风之用。在生产任务繁忙时，副斜坡道也可以兼运部分矿石。忙时，副斜坡道也可以兼运部分矿石。通地表的斜坡道叫明斜坡道，不直接通地表的叫盲斜通地表的斜坡道叫明斜坡道，不直接通地表的叫盲斜坡道。目前明斜坡道作主斜坡道使用的较少，作副斜坡道。目前明斜坡道作主斜坡道使
23、用的较少，作副斜坡道为多。坡道为多。第43页，共55页。斜坡道的线路形式斜坡道线路形式有斜坡道线路形式有直线式直线式、回返式回返式、螺旋式螺旋式三种，如图三种，如图4-16所示。所示。第44页，共55页。第45页，共55页。第46页，共55页。斜坡道的主要参数n斜坡道的主要参数包括坡度、断面、曲线半径、斜坡斜坡道的主要参数包括坡度、断面、曲线半径、斜坡道路面等。道路面等。n斜坡道的坡度应根据采用的运输设备类型、运输量、斜坡道的坡度应根据采用的运输设备类型、运输量、运输距离和服务年限经过技术经济比较确定。用于运运输距离和服务年限经过技术经济比较确定。用于运输矿石时，坡度不大于输矿石时，坡度不大于
24、12%12%，运材料、设备时，坡度，运材料、设备时，坡度不得大于不得大于20%20%。第47页，共55页。斜坡道注意事项n斜坡道断面取决于：无轨设备的外形尺寸和所运送设备斜坡道断面取决于：无轨设备的外形尺寸和所运送设备最大部件的外形尺寸，行车线路最大部件的外形尺寸，行车线路(单线或双线行车单线或双线行车)，车速，车速，斜坡道的用途，斜坡道的用途,支护方式，各种管线的布置方式支护方式，各种管线的布置方式,路面条路面条件及安全间隙件及安全间隙,通风要求等等。通风要求等等。第48页，共55页。斜坡道注意事项 井下作业人员少并用车辆运送人员井下作业人员少并用车辆运送人员,可不设专用人行道可不设专用人行
25、道,但但路面应加宽路面应加宽11.2m11.2m。设人行道时，人行道宽度不应小于设人行道时，人行道宽度不应小于1.2m,1.2m,并且应加高并且应加高0.2m0.2m。单线行车的人行道，安全间隙为单线行车的人行道，安全间隙为0.91.5m0.91.5m，无轨设备与支，无轨设备与支护壁之间距离不小于护壁之间距离不小于0.6m0.6m。在行车道与巷道壁之间设有水沟时，应加水沟宽度。在行车道与巷道壁之间设有水沟时，应加水沟宽度。双车线斜坡道，运行设备之间的间距与车辆运行速度有关双车线斜坡道，运行设备之间的间距与车辆运行速度有关，一般为，一般为0.81.2m0.81.2m，有的矿山取，有的矿山取2.1
26、m2.1m，车速高、车辆频繁，车速高、车辆频繁取大值。取大值。无轨设备顶部至斜坡道顶板的最小安全距离不得小于无轨设备顶部至斜坡道顶板的最小安全距离不得小于0.6m0.6m，图，图4-184-18为金川公司二矿区斜坡道断面图。为金川公司二矿区斜坡道断面图。第49页，共55页。第50页，共55页。斜坡道的弯道n斜坡道的弯道曲率半径，与设备的技术规格和外斜坡道的弯道曲率半径，与设备的技术规格和外形尺寸、道路条件、行车速度有关，曲线半径一形尺寸、道路条件、行车速度有关，曲线半径一般在般在1030m之间。之间。n通行大型无轨设备的斜坡道干线的曲率半径通行大型无轨设备的斜坡道干线的曲率半径不应小于不应小于
27、20m；n中间联络道或盘区斜坡道的弯道曲率半径不中间联络道或盘区斜坡道的弯道曲率半径不小于小于15m；n能行中小型无轨设备的斜坡道曲率半径不小于能行中小型无轨设备的斜坡道曲率半径不小于10m。第51页，共55页。斜坡道在直线上变换坡度时，为了防止车辆在变坡斜坡道在直线上变换坡度时，为了防止车辆在变坡点产生颠簸，在凸形变坡点不影响司机视野，均应采用点产生颠簸，在凸形变坡点不影响司机视野，均应采用平滑的竖曲线变坡。竖曲线半径与车速有关，当车速分平滑的竖曲线变坡。竖曲线半径与车速有关，当车速分别为别为60、40、30、20km/h时，竖曲线半径相应为时，竖曲线半径相应为50m、35m、25m、20m
28、。第52页，共55页。斜坡道设计 斜坡道在直线上变换坡度时，为了防止车辆在变坡斜坡道在直线上变换坡度时，为了防止车辆在变坡点产生颠簸，在凸形变坡点不影响司机视野，均应采点产生颠簸，在凸形变坡点不影响司机视野，均应采用平滑的竖曲线变坡。竖曲线半径与车速有关，当车用平滑的竖曲线变坡。竖曲线半径与车速有关，当车速分别为速分别为60、40、30、20km/h时，竖曲线半径相应为时，竖曲线半径相应为50m、35m、25m、20m。第53页，共55页。斜坡道路面结构直接影响无轨车辆运行速度、设斜坡道路面结构直接影响无轨车辆运行速度、设备的损坏状况。不良的路面会降低车速和行车的安全备的损坏状况。不良的路面会降低车速和行车的安全性，增加燃料消耗和轮胎的磨损。性，增加燃料消耗和轮胎的磨损。第54页，共55页。斜坡道路面有碎石路面、混凝土路面和沥青路面。混斜坡道路面有碎石路面、混凝土路面和沥青路面。混凝土和沥青路面通常用于运输任务繁忙、服务年限长的凝土和沥青路面通常用于运输任务繁忙、服务年限长的主斜坡道和副斜坡道。碎石路面用于一般副斜坡道，但主斜坡道和副斜坡道。碎石路面用于一般副斜坡道，但不宜用于坡度大和地下水大的斜坡道，因为在这种条件不宜用于坡度大和地下水大的斜坡道，因为在这种条件下，碎石容易滚动。下，碎石容易滚动。第55页，共55页。
