1、采矿基础知识Contents第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识第二部分第二部分 地下开采地下开采第三部分第三部分 露天开采露天开采第四部分第四部分 识图常识识图常识 采矿学研究的内容是矿床的开采问题 矿床开采分为开拓、采准、切割和回采几个步骤。采矿方法是研究矿块的开采方法，包括采准、切割和回采三项工作。矿床开拓：从地表进行一系列巷道通达矿体，以便把地下将要采出的矿石运至地面，同时把新鲜空气送入地下，并把地下污浊空气排出地表，把矿坑水排出地表，把人员、材料和设备等送入地下和运出地表，形成提升、运输、通形成提升、运输、通风、排水以及动力供应等完整系统，称为矿井开拓。风、排水以及动力供应等完
2、整系统，称为矿井开拓。为此目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。矿块采准：在以开拓完毕的矿床里，掘进采准巷道，将阶将阶段分成矿块作为段分成矿块作为回采的独立单元，并在矿块内形成行人，凿岩、放矿、通风等条件。切割：在采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间（拉底、切槽或劈漏）。回采：切割完成之后，就可以进行大量的采矿，称为回采。包括落矿、采场搬运、出矿和采场地压管理几项工作。矿物是人类生产资料和生活资料的重要来源之一，是构成地壳岩石的物质基础。自然界里的矿物很多，大约有3000 种，但最常见的只有五六十种，至于构成岩石主要成分的只不过二三十种。组成岩石主要成分的矿物，称造岩矿物。它们共占
3、地壳重量的99。各种矿物都具有一定的外表特征形态和物理性质，可以作为鉴别矿物的依据。矿床由矿体组成，一切埋藏在地下或分布于地表的可供人类开采利用的天然矿物资源，都可泛称矿产。其中值得开采的矿点才能构成矿床。所谓矿床是在一定地质作用下形成的在质量和数量上都能满足当前开采利用要求的有用矿物的富集地段。矿床：是矿体的总称，主要研究矿体，次要研究围岩、夹石。1.矿床是在一定地质作用下形成的，无论是岩浆作用、沉积作用和变质作用，只要在其过程中导致有用矿物的富集，便可形成矿床。2.矿床必须有一定的数量和质量。数量即储量；衡量质量的一个重要指标是品位，品位就是矿石中金属或有用组分的单位含量。边界品位：圈定矿
4、体的单个样品中有用组分含量的最低标准，是矿与非矿的分界品位。3.矿床应该满足当前的工业要求，包括开采、冶炼和利用等方面的要求。矿体是独立的地质体，具有一定的：空间位置：座标、高程、范围 几何形态：产状：走向、倾向、倾角、质量界限：1）矿体的空间分布特征 矿体形态可分为以下三类。（1）板状 两个方向延伸较大。板状矿体可分为矿脉（包括层状矿脉和切割矿脉）和矿层两种。（2）等轴状 习惯叫块状，三度空间大致均衡延伸。按块度大小可分别称作矿瘤、矿巢、矿囊等。（3）柱状 一个方向延伸很大，另外两个方向延伸较小。有柱状、筒状、管状等几种。金属矿床以脉状及透镜状矿体较多，煤体一般为层状。走向：岩层与水平面的交
5、线称走向线，走向线在水平坐标系中所指的方位就是该岩层的走向。倾向：层面上与走向线垂直的直线称（真）倾斜线，倾斜线下倾方向在水平面上的投影线所指的方位就是该岩层的倾向。倾角：岩层的倾斜线与它在水平面上投影线之间的锐夹角就是该岩层的（真）倾角。我国优势矿种稀土、钨、锡、钼、锑、铋、硫、菱镁矿我国优势矿种稀土、钨、锡、钼、锑、铋、硫、菱镁矿、硼、煤等、硼、煤等 我国急需短缺矿种富铁、铜、钾盐、铬铁矿、金刚石、我国急需短缺矿种富铁、铜、钾盐、铬铁矿、金刚石、石油、天然气等石油、天然气等 矿石：凡是地壳内的矿物体，按现代技术经济水平，能以工业规模从中提取国民经济所必须的金属或其它矿物产品的，叫矿石。废石
6、：对不含有用成份或者有用成份含量过低，当前不宜作为矿石开采的岩石叫废石。围岩：矿体周围的岩石（上盘顶板、下盘底板、两翼）矿体：是指在空间上具有一定位置、形状、大小的矿石聚集体。论述矿石与废石的相互关系：要点:1矿石与废石是相关的 2 矿石与废石是互相转化 3转化条件：技术 经济 地理 市场 时间地质年代表地质年代表宙(宇)代(界)纪(系)同位素年龄(百万年)新生代(界)第四纪(系)0 第三纪(系)白垩纪(系)65 侏罗纪(系)三迭纪(系)显生宙(宇)二叠纪(系)248 石炭纪(系)古生代(界)泥盆纪(系)志留纪(系)奥陶纪(系)寒武纪(系)543 震旦纪(系)800 中元古代(界)古元古代(界
7、)太古宙(宇)2500冥古宙(宇)(a）层状矿床，（B）脉状矿床；(c）网脉状矿床，(d）透镜状矿床，（e）块状矿床，(f）巢状矿床1-矿体，2-矿体下盘，3-矿体上盘，a-垂直厚度，b-水平厚度，-矿体倾角 第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识2）矿体分类 （1）矿体按倾角划分可分为以下4种：水平和微倾斜矿体 倾角为0050 缓倾斜矿体 倾角为50300 倾斜矿体 倾角为300550 急倾斜矿体 倾角为550以上。煤层按倾角分类近水平煤层倾角8缓倾斜25 2545 （2）矿体按厚度划分可分为以下5种：极薄矿体 厚度小于0.8m，薄矿体 厚度为0.85m 中厚矿体 厚度为515m；厚矿体
8、 厚度为1550m；极厚矿体 厚度在50m以上。煤层厚度极薄煤层0.8m，薄煤层1.3m,1.33.5m，特厚煤层6m。第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 （3）矿岩按围岩的稳固性一般分为5级：极不稳固的 在没有支架或超前支架的支护情况下，顶板和侧帮都不能有暴露面；不稳固的 允许有不大的暴露面（50m2以内），但要随回采工作的推进立即支护；中等稳固的 允许有一定暴露面（50200m2），随回采工作的推进可以不立即进行支护；稳固的 允许有较大暴露面（200 800m2），一般不用支护，在个别的地方要支护；极稳固的 允许有很大的暴露面（800m2以上），不须支护，长期不垮。煤层：稳定 较稳
9、定 不稳定 极不稳定第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 3）容重:一般岩石的容重约在2.33.0 tM3之间 黑色金属矿石中金属含量较高，可达3.5t/M3 块度:一般矿石的合格块度在200250mm之间 随着机械化水平的提高，合格块度有增大趋势 结块性:给放矿、装矿和运矿（运输、搬运）等带来困难 含水性：巷道支护、采矿、放矿、运输、提升有较大影响。碎胀性：给爆破补偿空间带来影响。一般坚硬矿岩的碎胀 系数为1.21.5。第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 3）开采工艺有较大影响的矿岩物理力学性质：容重、块度、碎胀性、含水性、结块性、稳固性以及强度、坚固性等。强度:矿岩有三种强度
10、抗压强度、抗剪强度、抗拉强度 抗压强度最大。抗剪强度只有抗压强度的18112 抗拉强度只有抗压强度的110150 第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 2.生产能力概念与计算 1）矿井生产能力与服务年限 矿井生产能力 正常生产时期，单位时间内（年或月）矿井采出的矿石量。一般按年产矿石量计算，即矿井设计的年产量。矿井实际产量可以低于或高于矿井生产能力。一般情况矿井生产初期和末期实际产量小于矿井生产能力矿井生产正常期矿井实际产量可能大于矿井生产能力 矿井生产能力，是矿床开采的主要技术经济指标之一，它决定矿井 基建工程量 主要生产设备的类型 技术构筑物的规模和类型 辅助车间和选冶车间的规模、职
11、工人数等，从而影响基本建设投资和投资效果、企业的产品成本和生产经营效果。露天矿生产能力，用矿石生产能力矿石生产能力（即每年采出的矿石量）和矿岩生产能力矿岩生产能力（即每年采剥总量）两种指标来表示。矿岩生产能力是露天矿生产能力的重要指标。第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 确定矿井生产能力的基本条件矿床地质条件 工业储量的大小 技术经济因素 市场需求量第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 矿井服务年限 矿井服务年限和矿井生产能力应相适应，它们之间保持一个技术、经济上都比较合理的关系。矿山生产能力大，服务年限长 实际服务年限计算服务年限 考虑
12、露天矿正常服务年限的基本原则是：露天矿的合理服务年限应与其主要设备的磨损时间相适应。第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 2）计算（均为生产能力和服务年限的关系）A地下开采 1）煤矿 2）金属矿和非金属矿 式中：A矿井生产能力，Mt/a；ZK矿床可采储量，Mt；T矿井服务年限，a；K储量备用系数，一般取1.4；Q矿床工业储量，Mt；Hk矿石总回采率，%；y废石总混入率，%。TKZAk)1(yTQHAk第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 B露天开采 AkP（1）/T 式中：Ak矿石生产能力，t/a；P露天矿境界内矿石的工业储量，t；矿石回收率，%；矿石混入率，%；T露天矿正常服务年
13、限，a。第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 3.矿石损失、贫化的概念与计算 1）概念矿石损失矿石在数量上的减少矿石贫化矿石在质量上的降低矿石损失率开采过程中损失工业储量与总工业储量之比。矿石回采率采出的纯矿石量与总工业储量之比率。废石混入率混入矿石中的废石量与采出矿石量之比矿石贫化率矿石品位降低的百分数。矿石损失率+矿石回采率=1废石混入率矿石贫化率第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识废石混入率和矿石贫化率是矿石贫化的两种表示方法。废石的混入和高品位粉矿的流失等都将造成矿石贫化，但废石混入是矿石贫化主要原因。矿石损失与贫化是评价矿床开采的主要指标，分别表示地下资源的利用情况和采出
14、矿石的质量情况。属于矿产资源利用指标的有矿石回收率、矿石损失率(在开采过程中损失的工业储量与工业储量之比率)、废石混入率、矿石贫化率 2）计算第一部分第一部分 采矿基础知识采矿基础知识 4.矿石质量与品位矿石的质量：指矿石中有用成份的多少，常用品位来表示。品位：矿石中有用组份的百分含量，一般用重量百分比来表示。工业品位：是工业上对可采矿段所要求的最低平均品位，是采与不采的界限 是采矿利润率为零的品位 4.矿石质量与品位边界品位：可采矿石有用成份含量的最低界限，是划分矿石和围岩、圈定矿体的标准。即矿与非矿的界限。是可采矿石有用成分含量的最低界线是矿体边界上矿石质量的最低品位 是划分矿石和废石、圈
15、定矿体边界的标准是矿与非矿的界线 边界品位工业品位品级：考虑矿产中有益和有害元素的含量或有用矿物的物理性质。矿石品位是衡量矿石质量好坏的主要标志。工业品位是随着经济技术条件的发展和需求程度而不断变化的。第二部分第二部分 地下开采地下开采 1.开采单元的划分和开采步骤 1)矿田、井田、阶段、矿块、盘区和采区的概念（三组概念）矿田与井田 矿田划归一个矿山企业开采的全部矿床或矿床的一部分叫矿田。井田在一个矿山企业中划归一个矿井开采的全部矿床或矿床的一部分叫井田。矿田矿田井田井田 第二部分第二部分 地下开采地下开采阶段与矿块（缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体）阶段在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时，在井田中每隔
16、一定的垂直距离，以上下两个阶段运输平巷为界，沿走向以井田边境为界，划分出来的矿段称为阶段。阶段垂向上以上下两个阶段运输平巷为界阶段沿走向以井田边境为界急倾斜矿体的阶段高度通常为5060m缓倾斜矿体的阶段高度通常小于2030m在阶段的基础上划分矿块第二部分第二部分 地下开采地下开采阶段与矿块（缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体）矿块在一个阶段内，每隔一定水平距离，用两条出来的独立回采单元称为矿块。矿块长度多为矿块长度多为4060m。矿块是最小的回采单元。矿块是最小的回采单元。第二部分第二部分 地下开采地下开采盘区与采区（水平矿体或微倾斜矿体）盘区开采水平矿体或微倾斜矿体时，在矿体平面上用运输巷道划分为长方
17、形的矿段，称为盘区。采区在盘区内沿走向每隔一定的距离，掘进垂直于走向的运输巷道，把盘区划分为独立的回采单元，称为采区。第二部分第二部分 地下开采地下开采 2）开采顺序 井田的开采顺序 当矿床划分为几个井田开采时，一般应优先开采矿石品位可选性好，基建工程量少，运输、供水、供电等条件好的井田。井田中阶段的开采顺序 井田中阶段的开采顺序有两种，即。在生产实践中，一般多用下行式开采。因为下行式投资少，投产快，便于探矿，安全性好等。第二部分第二部分 地下开采地下开采阶段中矿块（间）的回采顺序 阶段中矿块的回采顺序，按回采工作相对主要开拓巷道(主井，主平峒)的位置，可分为三种：（1）前进式 阶段平巷掘进一
18、定的距离后，从靠主井的矿块起，向井田边界依次回采。优点:能早日采矿 缺点:巷道的维护费用高；掘进与采矿常相互干扰，造成生产被动。第二部分第二部分 地下开采地下开采（2）后退式 阶段平巷掘进到井田边界以后，从井田边界的矿块开始，向主井方向后退，依次回采。优缺点:前进式相反。（3）混合式 开始用前进式，待阶段平巷掘完后，改为后退式。优点：具有前进式和后退式回采顺序的优点 缺点：但生产管理较复杂。第二部分第二部分 地下开采地下开采 单个矿块的回采顺序 从矿块边界向矿块上山方向推进 相邻矿体的开采顺序 相邻矿体的开采顺序，一般是先开采位于上盘的矿体，后开采下盘的矿体。第二部分第二部分 地下开采地下开采
19、 3)矿床开采的步骤 概念 矿床开采分开拓、采准、切割、回采四个主要步骤。矿床的开拓 从地表开掘一系列通到矿体的井巷，以形成从地面到阶段水平的行人、运输、排水、通风等系统。为了开拓所掘进的各类井巷叫做。（即形成阶段）矿块的采准 在已开拓好的阶段里，为了回采矿石需根据采矿方法的要求在采区内掘进平巷、横巷和天井等巷道，将阶段划分为矿块叫做。为采准目的掘进的巷道称为（即形成矿块）图例图例I-已采完阶段，-正在回采阶段，-开拓、采准阶段，-开拓阶段 H-矿体垂直延伸深度，h-阶段高度，L-矿体的走向长度1-主井，2-石门，3-天井，4-排风井，5-阶段运输巷道，6-矿块 第二部分第二部分 地下开采地下
20、开采 矿块的切割工作 切割工作是指在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间(拉底或切割槽)，有的还要把漏斗颈扩大成漏斗形状(称为辟漏)，为以后大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。矿块回采工作 切割工作完成之后，就可以进行大量的采矿(有时切割工作和大量采矿同时进行)，称为回采工作。它包括落矿、采场运搬、出矿和采场地压管理三项主要作业。第二部分第二部分 地下开采地下开采 矿山井巷按服务范围分为开拓巷道、采准巷道和回采巷道三类。开拓巷道是为全井田或一个或多个第一级划分单元服务的巷道，回采巷道是直接为一个或多个回采单元服务的巷道 在这两类巷道之间的巷道为采准巷道。第二部分第二部分 地
21、下开采地下开采 矿床开采步骤间的关系开拓超前于采准采准超前于切割切割超前于回采第二部分第二部分 地下开采地下开采 4）三级矿量（又称生产矿量）三级矿量概念开拓矿量 通过掘进开拓巷道，形成了完整的运输、通风、排水系统，在这种开拓巷道范围内的矿床储量叫做开拓矿量。采准矿量 是开拓矿量的一部分。在已开拓的矿体范围内，掘完了采准巷道，形成了采区外形，在这些采区范围内的矿量称采准矿量。第二部分第二部分 地下开采地下开采备采矿量 是采准矿量的一部分。凡是已做好采矿准备的采区内，完成了切割工作，可以立即进行回采，在这些采区范围内的矿量称为备采矿量。三级矿量的一般期限（315）开拓矿量三年以上；采准矿量一年左
22、右；备采矿量半年左右。第二部分第二部分 地下开采地下开采 2.开拓与开拓方法分类 1）概念与分类 开拓在用地下方式开采矿床时，从地表开掘一系列通到矿体的井巷，以形成从地面到阶段水平的行人、运输、排水、通风等系统。把进行这项工程施工叫做开拓。矿床开拓方法可分为和法两大类。单一开拓法有：平硐开拓法、竖井开拓法、斜井开拓法、斜坡道开拓法第二部分第二部分 地下开采地下开采 根据开拓巷道在矿床开采过程中所起的作用主要可分为以下四种：1）主要开拓巷道 这种开拓巷道在矿床开采过程中起主要作用，它们在地表有直接出口，主要用作提运矿石。属主要开拓巷道的有主平硐和主井（竖井或斜井）等。2）辅助开拓巷道 这类开拓巷
23、道在矿床开采过程中只起辅助作用，用作通风、排水、运送材料设备、人员以及提运废石等。它们在地表都有直接出口，属辅助开拓巷道的有副平硐和副井(竖井或斜井)等。3）补充开拓巷道 这类开拓巷道是补充主要开拓巷道之不足，用来开采矿床下部的开拓巷道，一般都从主要开拓巷道的最下部水平开掘。盲斜井、盲竖井都可作补充开拓巷道。4）阶段开拓巷道 这类开拓巷道主要为开采阶段服务，属阶段开拓巷道有井底车场及硐室、石门、主要阶段运输平巷等。第二部分第二部分 地下开采地下开采 2）开拓方法的特点和适用条件 平硐开拓法 特点：平硐开拓法以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。适用条件：只有矿床赋存于山
24、岭地区，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。第二部分第二部分 地下开采地下开采 竖井开拓法 特点：便于管理，生产能力较高，是矿山使用较普遍的开拓方法。适用条件：急倾斜矿体(一般矿体倾角大于45)埋藏较深的水平和缓倾斜矿体(倾角小于20)。第二部分第二部分 地下开采地下开采 竖井开拓方案 穿过矿体的竖井开拓 为了维护竖井，必须留有保安矿柱，矿石损失量巨大，在为了维护竖井，必须留有保安矿柱，矿石损失量巨大，在稀有金属和贵重金属矿床中应用较少稀有金属和贵重金属矿床中应用较少 上盘竖井开拓 下盘竖井开拓 上盘移动角下盘移动角 上盘竖井开拓明显的缺点：上部上盘竖井开拓明显的缺点：上部中段的石门较长，初期
25、的基建工中段的石门较长，初期的基建工程量大，基建时间长，初期基建程量大，基建时间长，初期基建投资也必须增加等。投资也必须增加等。一般不采用这种开拓方案一般不采用这种开拓方案 第二部分第二部分 地下开采地下开采 斜井开拓法 特点：施工简便、中段石门短、基建工程量少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中小型金属矿山 适用条件：埋藏深度不大，地表又无过厚表土的层状矿休。斜井倾角为200400。下盘斜井开拓斜井斜井阶段石门阶段石门阶段运输平巷阶段运输平巷优点优点:不需要保安矿柱，不需要保安矿柱，井筒维护条件也比较井筒维护条件也比较好。好。应用应用：在小型金属矿：在小型金属矿山应用较多，这
26、种方山应用较多，这种方案斜井的倾角最好与案斜井的倾角最好与矿体倾角大致相同。矿体倾角大致相同。前提前提：要准确掌握矿要准确掌握矿体体(尤其下盘尤其下盘)倾角倾角 斜井斜井阶段运输平巷阶段运输平巷脉内斜井开拓方案脉内斜井开拓方案 优点：优点：不需掘进石门，开拓时不需掘进石门，开拓时间短，投产快；在整个开拓工间短，投产快；在整个开拓工程中，同时开采出副产矿石，程中，同时开采出副产矿石，这种副产矿石可以抵消部分掘这种副产矿石可以抵消部分掘进费用；脉内斜井掘进有助于进费用；脉内斜井掘进有助于进一步探矿。进一步探矿。缺点缺点：矿体倾斜不规则，尤其：矿体倾斜不规则，尤其是矿体下盘不规则，井筒难于是矿体下盘
27、不规则，井筒难于保持平直，不利于提升和维护；保持平直，不利于提升和维护；为维护斜井安全，要留有保安为维护斜井安全，要留有保安矿柱。矿柱。应用应用：只有那些储量较丰富且只有那些储量较丰富且矿石价值不高的矿山，才可考矿石价值不高的矿山，才可考虑使用虑使用；在有色金属矿山或；在有色金属矿山或贵重金属矿山，此种方案应用贵重金属矿山，此种方案应用不多。不多。第二部分第二部分 地下开采地下开采 斜坡道开拓法 斜坡道主要用于无轨设备的上下通行。当矿井不设其它形式的提升井，用斜坡道作为主、辅运输通道时，称为斜坡道开拓；当矿井设主提升井，仅用斜坡道作为辅助运输通道时，称斜坡道为辅助开拓巷道。适用条件：斜坡道开拓
28、法一般用于开拓矿体埋藏较浅、开采范围不大、矿山年产量较小、服务年限较短且围岩稳固的矿床条件。第二部分第二部分 地下开采地下开采 联合开拓法 由两种或两种以上主要开拓巷道来开拓一个矿床的方法称为联合开拓法。适用条件：矿床深部开采或矿体深部产状(尤其是倾角)发生变化的矿床。特点：充分利用各种开拓法的优点，限制其缺点。第二部分第二部分 地下开采地下开采（3）主要开拓巷道比较 1）平硐与竖井比较 平硐掘进费用低、维护费用低、设备费用低、投资费用低；平硐排水费用低。平硐运输费用低。平硐设施管理方便，施工条件好。基建时间短。平硐通风容易。平硐生产安全可靠，运输能力远远大于竖井的运输能力。第二部分第二部分
29、地下开采地下开采 2）竖井与斜井比较 就基建工程来说，为开拓同样深度，斜井比竖井长得多；但斜井开拓比竖井的石门长度短得多。尤其是当矿体为缓倾斜时，上述两点更为突出。斜井开拓的井底车场比竖井开拓的车场简单(工程量少且辅助设施少)。在提升方面，竖井提升速度快，提升能力大且提升费用低。斜井不具备这种优点，同时提升钢绳磨损较大。在地压和工程支护方面，斜井承受的地压较大。尤其在岩石不够稳固，服务年限较长，或矿井较深的条件下，因地压问题，常用竖井开拓。在巷道管理和地压管理方面，竖井有较大的优越性。第二部分第二部分 地下开采地下开采 在施工方面，竖井较斜井容易实现机械化，但施工设备和辅助设备较多，工作条件差
30、，且要求技术管理水平较高。斜井施工较简单，需要的设备和装备少，一般说来，斜井掘进速度比竖井快。从井筒装备来看，斜井较简单，造价较低。在安全方面，竖井提升过程事故较少，而斜井事故较多。由于斜井在安全、提升能力和机械化水平等方面的缺点，因此本来可以用斜井的开拓方案，也因此放弃斜井而采用竖井。第二部分第二部分 地下开采地下开采 3）开拓系统主要类型与特点 由于主、副井（或风井）的布置位置不同，而构成了几种不同的开拓系统。中央并列式开拓系统 中央对角式开拓系统 侧翼式开拓系统a中央并列式开拓系统；中央并列式开拓系统；b中央对角式开拓系统；中央对角式开拓系统；c侧翼式开拓系统侧翼式开拓系统1主井；主井；
31、2副井；副井；3风井风井 主井：提升矿石主井：提升矿石副井：运送人员副井：运送人员.材料材料.设备及提升废石设备及提升废石风井：专职通风，分入风井和排风井风井：专职通风，分入风井和排风井主井可以承担副井的任务主井可以承担副井的任务主井、副井都可承担风井的任务主井、副井都可承担风井的任务开拓系统至少要有两个井。开拓系统至少要有两个井。有主井风井、主井副井、主井副井风井有主井风井、主井副井、主井副井风井三种组合三种组合矿山通风系统按进风井与出风井的位置可分:对角式 中央式第二部分第二部分 地下开采地下开采 中央并列式开拓系统 主、副井均位于矿床的中央。采用这种布置时，主、副井间距不应小于2030m
32、。（井上建筑采用防火材料时，相距不小于20m）适用条件：矿床规模较大，地形条件允许工业广场及场内运输集中布置时应用。第二部分第二部分 地下开采地下开采 特点：地面工业场地集中，便于管理，便于主井的延深工作；地下运输功变小；可共用一个井底车场和石门，减少了开拓工程量。在这种布置方式中，矿床两翼通常各设一个通风井，而构成对角式通风，其通风条件较好。第二部分第二部分 地下开采地下开采 中央对角式开拓系统 主井布置在矿床中央，副井和风井布置在矿床的两翼。特点：这种布置方式减少了一个风井的工程量，但必须是矿床中央和一翼有适合的工业场地条件。第二部分第二部分 地下开采地下开采 侧翼式开拓系统 主井和副井分
33、别位于矿床的两翼。特点:通风条件好，井筒开凿工程量少，但矿床两翼必须有良好的地形条件，适合工业场地的布置。第二部分第二部分 地下开采地下开采 3.开拓方案的选择 1）开拓方案的选择的要求 确保工作安全 技术上可靠，并有足够的生产能力 基建工程量最少 确保在规定时间内投产 不留和少留保安矿柱、以减少矿石损失；与开拓方案密切关联的地面总布置，应不占或少占农田 2）矿床开拓方案选择的影响因素 地形地质条件、矿体赋存条件 地质构造破坏 矿石和围岩的物理力学性质 矿区水文地质条件 地表地形条件 矿石工业储量、矿石工业价值、矿床勘探程度及远景储量等；选用的采矿方法等 3）选择矿床开拓方案的方法和步骤 开拓
34、方案初选 开拓方案的初步分析比较 开拓方案的技术经济比较竖井开拓法竖井开拓法1-竖井，2-石门，3-平巷，4-矿体，5-上盘，6-下盘斜井开拓法斜井开拓法1-主斜井，2-矿体侧翼辅助斜井，3-岩石移动界线垂直走向平硐溜井开拓法垂直走向平硐溜井开拓法 平硐的方向与矿体走向方向垂直（相交）平硐的方向与矿体走向方向垂直（相交）平硐位置：上盘平硐位置：上盘 下盘下盘下盘平硐开拓法：1主平硐 2溜井 3竖井 4进风井 5矿脉第二部分第二部分 地下开采地下开采 矿井生产系统 1）七大工艺系统的作用 矿井运输 主要生产工作 矿井提升 矿井通风 矿井防排水 矿井供电 辅助生产工作 矿井供水 矿井供风 第二部分
35、第二部分 地下开采地下开采 矿井运输矿山运输与提升工作的任务：a将采场采下的矿石提升到地面，运往选厂；b将掘进中的废石运提至地面，运往废石场；c将设备器材和人员运到井下作业地点。第二部分第二部分 地下开采地下开采 矿山运输电机车：架线式电机车（矿山主要采用）蓄电池式电机车 架线式电机车特点：结构简单，维护容易，运费低 电弓常冒火花，不能在有瓦斯爆炸危险的矿井使用。蓄电池式电机车特点：不需要架线，也不发生火花，但设备费和运输费较高。主要用于有瓦斯爆炸危险的矿井，在金属矿中，仅用于运距不大或未安装架线的巷道中作辅助运输。第二部分第二部分 地下开采地下开采 矿井提升 矿井提升实际上就是井筒中的运输工
36、作，是全矿运输系统中的重要环节。提升设备按其用途来分：主井提升设备提升矿石 副井提升设备提升废石、升降人员、运送 材料设备按井筒的倾角来分：竖井提升设备 斜井提升设备按提升容器来分：罐笼提升设备 箕斗提升设备。第二部分第二部分 地下开采地下开采 提升容器：罐笼用于竖井内升降人员、提升或下放物料 箕斗箕斗只能提升矿石和废石 提升机：单绳缠绕式 多绳摩擦式特别适用于深矿井提升。第二部分第二部分 地下开采地下开采 矿井通风 就是不断地将地面新鲜空气送入矿井内，并将矿井内的污浊空气排至地面的过程。矿井通风的目的和任务：（1）向井下送入新鲜空气，保证人员呼吸；（2）吹散和冲淡井下的有害气体及粉尘，并把污
37、浊空气排至地面，以保证人员的健康和安全；（3）调节矿井的温度和湿度等，以创造舒适的劳动条件。第二部分第二部分 地下开采地下开采 矿井通风方法按通风动力不同分为：自然通风 机械通风 通风系统 按通风方式可分为 矿井统一通风 矿井分区通风 按进风井与出风井的位置可分为 中央式 对角式中央式通风系统，其进风井与出风井的位置，大致位于井田走向的中央，这种布置多用于矿体埋藏比较深的矿井。对角式通风系统，其进风井与出风井分别位于井田中央和井田边界附近；也有分别位于井田边界附近的。第二部分第二部分 地下开采地下开采 矿井防排水 为了保证井下人员的安全和生产的顺利进行，必须采取各种措施防止水进入矿井，和将进入
38、矿井的水及时排出地面。前者叫防水，后者叫排水。矿井排水的方法：自流式 扬升式自流式排水是使坑内水自行流到地面，是最经济的排水方法，但只适用于平硐开采的矿山。扬升式排水是借助排水设备，将水扬至地面。采用井筒开拓的矿山，都必须用这种方法。第二部分第二部分 地下开采地下开采 扬升式排水有：直接排水、接力排水、集中排水直接排水是各阶段都设置水泵房，分别用各自的排水设备将水直接扬至地面。特点：各水平的排水工作互不影响，但所需设备多，井筒内敷设的管道多，管理和检查复杂，矿山很少采用。接力排水是下部水平的积水，由辅助排水设备排至上部主排水设备所在水平的水仓中，然后再由主排水设备排至地面。特点：适用于深井或上
39、部涌水量大而下部涌水量小的矿井。集中排水是上部水平的水，用下水井、下水钻孔或下水管引入下部主排水设备所在的水平水仓中，然后由主排水设备集中排至地面。特点：虽然上部水平的水要流到下部水平，增加了排水电能消耗，但它具有排水系统简单，基建费和管理费少等优点，在矿山采用较多，特别是下部涌水量大、上部水平涌水量小时更为有利。第二部分第二部分 地下开采地下开采 矿井供风 压缩空气是金属矿山主要动力之一。压缩空气通常是在地面空气压缩站生产的，通过管道输送到工作地点。第二部分第二部分 地下开采地下开采 井下供电 矿井供水 矿井供水是在矿井生产过程中将干净的清水从地面输送到井下，用于掘进工作面和采矿工作面的洒水
40、降尘、打眼、喷浆和搅拌混凝土用水和设备维修用水等。1）采矿方法的概念 采矿方法：采矿方法是研究矿块内矿石的开采方法，是研究采准、切割、回采工作在空间、时间上的有序组合，是采准、切割、回采工作的总称。采矿方法分类 分类：空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法第二部分第二部分 地下开采地下开采 2）三种采矿法的主要特点、分类和适用条件（特点a分几步采，b地压如何管理）空场采矿法 特点：将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房后采矿柱（分两步开采）。回采矿房时所形成的采空区，可利用矿柱和矿岩本身的强度进行维护。适用条件：矿石和围岩稳固，采空区在一定时间内允许有较大的暴露面积。分类：全面采矿法 房柱采矿法 留矿采
41、矿法 分段矿房法 阶段矿房法。第二部分第二部分 地下开采地下开采 充填采矿法：随着采矿工作面的推进，逐步用填充材料充填采空区的采矿方法成之为。分两步进行回采，回采矿房时，随回采工作面的推进，逐步用充填材料充填采空区，防止围岩片落，即用充填采空区的方法管理地压。个别情况下还用支架和充填材料配合维护采空区，进行地压管理。特点：将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房后采矿柱（分两步开采）。回采矿房时，随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区，用充填体限制围岩的变形移动，降低上覆岩体和地表的下降程度，即用充填采空区的方法管理地压。适用条件：不论矿石和围岩稳固或不稳固，均可应用 分类：干式充填法 水砂充填法
42、 胶结充填法 当开采水平或缓倾斜薄矿体时，在顶板不允许崩落的复杂条件下，是唯一可选的采矿方法。矿石回采率较高（94%左右），贫化率较低（7%左右），但采矿工效较低（4t/班），坑木消耗量较大（19.2立方/Kt）。第二部分第二部分 地下开采地下开采 崩落采矿法：是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法，即随着崩落矿石，强制（或自然）崩落围岩充填采空区，以控制和管理地压。围岩和地表不需保护，低品位，价值较低的矿石开采。具有成本低、生产能力大，劳动生产率高等突出优点。特点：一个步骤回采，并且随回采工作面的推进，同时崩落围岩充满采空区，从而达到管理和控制地压的目的。适用条件：开采地表允许陷落 分类：壁式
43、（单层）崩落采矿法、分层崩落采矿法、分段崩落采矿法 无底柱分段崩落采矿法 有底柱分段崩落采矿法 阶段崩落采矿法 3）空场采矿法各方法的特点和适用条件 分类：全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法、分段矿房法和阶段矿房法 全面采矿法 特点：工作面沿矿体走向或沿倾斜方向全面推进，在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿（有时将部分矿石）留下，呈不规则的矿柱，以维护采空区 这些矿柱一般不回采，作为永久损失 适用条件：在薄和中厚（小于57m）、缓倾斜（倾角一般小于30）且矿体和围岩均稳固的条件下，应用全面采矿法。第二部分第二部分 地下开采地下开采 4）空场采矿法各方法的特点和适用条件 空场采矿法：将矿块划分为矿房
44、和矿柱，分两步回产，先采矿房后采矿柱，在回采矿房时形成采空区，利用矿柱和矿岩本身的强度进行维护。矿石和围岩均稳固是本采矿方法的基本条件。全面采矿法：工作面沿矿体走向或倾向全面推进，在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿留下，呈不规则矿柱，以维护采空区。这些矿柱一般不回采，作为永久性损失。个别如回采贵重金属矿石，也可不留矿柱，而用人工支柱支撑顶板。评价：优点 工艺简单、采准和切割工作量小、生产率较高、成本较低 缺点 矿石损失率较高在1015以上；顶板暴露面积大，顶板管理与通风管理要求严格。第二部分第二部分 地下开采地下开采 房柱采矿法：是用于开采水平和缓倾斜矿体，在矿块或采区内矿房和矿柱交替布置，回采
45、矿房时留连续的或间断的规则矿柱，以维护顶板岩石。特点：将阶段或盘区划分成若干个矿房与矿柱（留有规则的的矿柱）回采工作在矿房中进行，矿柱在一般情况下不进行回收。适用条件：围岩与矿石都很稳固 倾角较小（小于3040）厚度适用范围较大（自2米到数十米厚）第二部分第二部分 地下开采地下开采 房柱采矿法 评价：房柱采矿法是开采水平和缓倾斜矿体最有效的采矿方法。优点：采准切割工程量不大 工作组织简单 坑木消耗少 通风良好 矿房生产能力高 缺点：矿石损失较大（间断矿柱在15%-20%，连续矿柱达40%，且一般不回采）。66375023103030缓倾斜矿床全面采矿法210-153350-6016233874
46、533040840604第二部分第二部分 地下开采地下开采全面法与房柱法的区别 就其实质来说，两种方法区别不大。其不同点在于：（1）全面法的采区尺寸比较大 （2）所留的矿柱（或岩柱）是不规则的，而且所留的矿柱的尺寸、形状、间距等都比较灵活。而房柱法与此相反，留的矿柱是规则的。其它方面如采准，切割及回采工艺两种方法基本相同。第二部分第二部分 地下开采地下开采 留矿采矿法 特点：每次采下的矿石靠自重放出三分之一左右，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台（不用来管理地压）。矿房全部回采完毕后，暂留在矿房中的矿石再行大量放出。适用条件：矿石和围岩稳固（最好是矿石很稳固）矿石无自燃性，破碎后不易再行结块
47、 急倾斜矿床 薄和中厚以下的脉状矿床第二部分第二部分 地下开采地下开采 留矿采矿法 优点：结构及生产工艺简单，管理方便，可利用矿石自重放矿，采准工程量小 缺点：留矿法开采中厚以上矿体，矿柱矿量损失贫化大；工人在较大暴露面下作业，安全性差；平场工作繁重，难于实现机械化（撬顶和平场工作其他采矿法没有）；积压大量矿石，影响资金周转。因此在中厚以上矿体中，多不采用留矿法。第二部分第二部分 地下开采地下开采 分段矿房法 特点：分段回采，分段出矿（回采工作面是垂直的）分段矿房回采结束后，可立即回采本分段的矿柱，并同时处理采空区。由于分段回采，可使用高效率的无轨装运设备，回采强度高 适用条件：矿岩以上。由于
48、围岩暴露较小，回采时间较短，相应地可适当降低对围岩稳固性的要求。缺点 采准工作量大。第二部分第二部分 地下开采地下开采 阶段矿房法 特点：在矿房全高上用深孔回采矿房 分类：水平深孔落矿阶段矿房法（不需要做拉底工作）垂直深孔分段凿岩阶段矿房法（需要做拉底工作）垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法（VCR法）适用条件：矿岩稳固 厚和极厚 极倾斜矿体第二部分第二部分 地下开采地下开采 阶段矿房法 优点：回采工作安全、通风良好、矿房回采强度大、矿房生产能力较高 缺点 采准工作量较大，机械化程度低，劳动强度大。矿石损失和贫化率都大。第二部分第二部分 地下开采地下开采 5）充填法各方法的特点和适用条件、采空区处
49、理 充填法：随着采矿工作面的推进，逐步用填充材料充填采空区的采矿方法成之为。分两步进行回采，回采矿房时，随回采工作面的推进，逐步用充填材料充填采空区，防止围岩片落，即用充填采空区的方法管理地压。个别情况下还用支架和充填材料配合维护采空区，进行地压管理。该方法适用较广，不论围岩和矿石是否稳固均能适用。地表和围岩需保护，地压大，有自燃火灾危险，矿体形态复杂的高品位或贵重金属矿较有优势。回采率高，贫化率低，生产效率相对较低，成本较高 干式充填采矿法 特点：工艺简单 充填所需要的设备少，投资小 充填体具有较高的抗压能力 缺点 充填速度慢，成本高；充填体不致密，沉降系数大；充填作业劳动强度大等 适用条件
50、：开采地表不允许陷落矿床。第二部分第二部分 地下开采地下开采水力充填采矿法 优点：充填体较密实 矿石回收率高而贫化率低 能防止内因火灾和地表沉陷。适用条件：开采地表不允许陷落，矿石和围岩不稳固，有自燃性、品位高、价值高的矿床。缺点：回采工艺复杂；采区生产能力和劳动生产率低；采矿成本高；排水和水仓的清理工作量大。第二部分第二部分 地下开采地下开采 胶结充填采矿法 特点：将采区划分为矿房和矿柱，分两步骤回采。先采部分，用胶结充填料充填，使充填体具有高强度以形成人工矿柱；第二步再用干式充填或水力充填等采矿法回采部分。评价：在防止岩层移动、水表沉陷、提高矿柱的矿石回收率和降低贫化率、保证工作安全等方面
