采矿选矿培训(采矿)ppt课件.ppt

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1、矿业工程的主要内容,一、采矿工程,二、选矿工程,露天开采,地下开采,采矿篇,第一章 矿床工业特性及开采方式,1.1 矿床,1 矿石及品位,矿石：,在目前技术经济条件下，能满足国民经济要求，可供利用的矿物集合体。,矿石矿物：有用,脉石矿物：目前没有利用价值,品位：,矿石中有用成份的重量与矿石总重量之比,一般金属矿石的品位常用该金属元素含量的百分数表示，贵金属用克/吨表示，有些用有用元素氧化物的含量来表示。,2 矿体与围岩,矿体,指合乎一定质量和数量的矿石天然集合体。,围岩,矿体与围岩的划分是相对的。,矿体周围的岩石称为围岩。上盘围岩：指矿体上部围岩（顶板）下盘围岩：指矿体下部围岩（底板）,夹石：

2、夹在矿体中的岩石叫夹石。废石：在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称为废石,3 矿床,指按地貌特征圈定的区域内的矿体的总称，由一个或多个矿体组成。,按是否具有开采价值分为：工业矿床 非工业矿床,按是否从矿石中提取金属分为：金属矿床 非金属矿床,矿床按其成矿原因分为：,内生矿床：与岩浆活动有关（攀钢的钒钛磁铁矿、大多数的有色金属矿床）外生矿床：风化、剥蚀、沉积作用有关（石灰石矿、鄂西铁矿）变质矿床：变质作用有关（鞍山式铁矿、大理岩）,外生矿床分为两大类：风化矿床 沉积矿床,风化矿床：,沉积矿床：,原岩或原生矿床中的成矿物质在风化作用中，在原地或其附近得到相对富集，从而形成的矿床。残积和坡积砂钨矿

3、、砂金矿，缅甸蒙育瓦莱比塘铜矿的淋滤矿床,若原岩或原生矿床中风化作用分解出来的各种成矿物质，经过搬运和沉积作用同其他组分互相分开之后，离开原地，在另个合适的地带集中富集成为矿床。宜昌地区的生物化学沉积的磷块岩矿床。,1.2 矿床的工业特性,对矿山生产有较大影响的矿床工业特性通常有：矿体的形状 矿体的埋藏要素 矿石和围岩工业特性,1.2.1 矿体的形状和埋藏要素,1 矿体的形状,矿体在空间的外部形态。金属矿床特别是一些以内生矿床为主的稀有金属矿床，矿体形态比较复杂，只有沉积矿床的矿体形态比较简单。,常见的矿体形状有层状、脉状、块状、透镜状及巢状等。,2 矿体的埋藏要素,矿体的埋藏要素反映了矿体的

4、空间位置和状态，主要有走向长度、倾角、厚度、延深等四个要素。,走向长度,沿走向方向的长度，一般指平均长度。,倾角,水平矿体 03；缓倾斜矿体 330；倾斜矿体 3055；急倾斜矿体 55。,厚度,极薄矿体 20m,延深,指矿体在深度上的分布情况，可以用埋藏深度和赋存深度表示。埋藏深度是指地表至矿体上部边界的深度；赋存深度是批矿体上部边界至下部边界的距离（垂深与斜深）。,1.2.2 矿岩的性质,主要是指矿岩对矿山开采有影响的物理机械性质。包括矿岩的硬度、坚固性、稳固性、结块性、氧化性和自燃性、含水性、碎胀性。,1、硬度,矿岩抵抗工具侵入的性能。工程中常用刻划法和摩氏硬度表（10度）作为衡量指标。

5、,例如：若某矿岩能被正长石刻动而不能被石英刻动，其硬度为67。小刀为55.5度；指甲为22.5度。,2、坚固性,是矿岩抵抗外荷载的性能。我国用普氏坚固系数f来定量指标：,R为矿岩的单轴抗压强度(MPa)普氏系数为120之间。,3、稳固性,矿岩体在一定时间内和一定的暴露面积下是否稳固的性质。分为以下几种：,极不稳固：没有支护时，不能有暴露；不稳固：允许小面积暴露(50米2以内)，随开采的推进要立即进行支护；中等稳固：允许有一定的暴露面(50-200米2)，随开采的推进可不必立即进行支护；稳固：允许有较大的暴露面(200-800米2)，一般不用支护；极稳固：允许有很大的暴露面(800米2以上)，不

6、用支护。,4、碎胀性,矿岩（体）破碎后的体积比原来体积增大的性质。用碎胀系数（松散系数）K表示：,V破碎后的体积；V0破碎前的体积,5、结块性 是指采下的矿岩遇水或受压，经过一定的时间，又结成整块的性质。粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压，经过一段时间后，易出现结块现象。对于放矿，装卸，运输等生产环节造成困难，影响某些采矿方法的顺利使用。具有结块性的矿石不宜用留矿法。,6、氧化性 是指硫化矿石在水和空气的作用下，变成了氧化矿石的性质。在硫化矿石中渗杂入氧化矿石后，降低了选矿的回收率（选矿用的药剂不同）。因而硫化矿与氧化矿石切记不要混在一起。高硫化矿在井下氧化时，放出大量的热，经过一段时间，温度升

7、高，会引起井下火灾，特别粉状的高硫化矿与空气接触的面积大，更容易引起火灾。,7、含水性 指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。矿岩含水直接影响到矿石的提升，运输，矿岩含水过多且开采后水会从破碎的矿岩中排出，会使矿井排水费用增加。8、容重 指单位体积中原岩的重量。一般岩石的容重约在2.33.0tm3之间；有色金属矿石中金属含量较少，其容重与岩石差不多或稍大些，黑色金属矿石中金属含量较高，容重可达3.5tm3左右。,1.3 采矿及开采方式1、采矿：开采矿产资源的过程叫采矿。2、开采方式（开采方案）对于固体矿物，通常有两种方式露天开采 地下开采。露天开采在敞开的空间进行作业；地下开采在地下开掘的有限空间里进

8、行作业。,3、开采方式的选择 根据矿床的工业特性进行选择，对于规模大，埋藏较浅，采用露天开采的方式；矿体厚度不大，或者埋藏较深的矿体采用地下开采的方式。若矿体埋藏较浅，赋存深度大，上部矿体厚大，则上部用露天开采，下部用地下开采，采用露天与地下联合开采。,1.4 矿山生产能力1.4.1 矿山生产能力与年产量 矿山生产能力即矿山的生产规模，指矿山每年采出的矿石总量或日处理矿石量。通常是根据市场对此种矿产的需求程度、矿产储量规模以及矿区的自然经济地理条件等因素，在矿山企业设计中确定矿山生产能力。矿山年产量和矿山生产能力或规模在数量上的意义是相同的，但往往矿山的年产量与设计的生产规模不一致，则可将矿山

9、年产量理解为实际指标，矿山生产能力或规模理解为设计指标。,1.4.2 矿山生产能力估算,可以按经济合理的矿山服务年限估算，也可以按矿山开采下降速度估算。,1、按经济合理的矿山服务年限估算,1）煤矿,矿山生产能力；,可采储量；,合理的矿井服务年限；,储量备用系数。,矿井开采储量备用系数的取值为1.31.5，露天开采储量备用系数的取值范围为1.11.2。,2）金属矿,矿山生产能力；可采储量；合理的矿山服务年限；矿石贫化率。,化工、建材等对矿石品位有指标要求的矿种，也可使用上述公式。,2、按矿山开采下降速度估算,矿山生产能力；,开采年下降速度；,典型开采阶段上的矿体面积；,矿石体重；,采矿回采率；,

10、矿石贫化率。,2.1 矿山企业,1、矿山企业,2、矿山企业的组成,以开采矿床，获得一定数量和质量的矿石为目的而组织起来的生产经营单位，简称矿或矿山。,矿山是从事矿石开采与加工的具体生产单位，可以是采选冶联合企业的一部分，也可以是一个独立的企业。通常有以下几个部分组成：,采矿车间或采矿场（一个或几个）,选矿车间或选矿厂（有的矿山无）,辅助车间（机修车间/厂、运输车间/车队）,第二章 地下开采概述,3、矿山企业规模,矿山规模一般按年生产能力/日生产能力及相应的服务年限作为划分标准。,2.2 矿山井巷,在地下开采中，为了采出矿石而从地面掘进的一系列通达矿体的井巷，将矿床与地面联系起来，这些井巷统称为

11、矿山井巷。,1、矿山井巷,一般分为两大类：硐室与巷道,2、硐室,指长度与宽度相差不大的井巷。通常根据其用途来命名，如井下破碎硐室、井下矿仓、水泵房、炸药库、候车室、调度室等。,3、巷道,垂直巷道,水平巷道,指长度比宽度大得多的井巷。按其长轴方向与水平面的夹角不同分为：,长轴方向与水平面垂直，竖井、盲竖井、垂直溜井、垂直天井、垂直充填井。,长轴方向与水平面成一定夹角，斜井、盲斜井、斜溜井、斜天井。,长轴方向是水平的。平硐、石门（将沿脉运输巷道与主副提升竖井相连的）、运输平巷。,倾斜巷道,常见的矿山井巷,竖井：有直接通地表出口的垂直巷道。提升矿石、废石、材料、设备、人员和通风等(图中的1)。有主井

12、、副井。,盲竖井的作用和竖井相同，但它没有直接通地表的出口(图中的2)。,溜井：利用重力溜放矿石或废石的垂直或倾斜巷道(图中的3)。,天井：用作人员通行、通风、运送材料设备并兼做探矿的垂直倾斜或巷道(图中的4、5)。,平硐：有直接通地表出口的水平巷道(图中的6)。,2.3.1 开采单元的划分,2.3 矿床开采的一些基本要素,划归一个坑口开采的矿体。具有独立提升系统的开采生产系统。可以由一个/多个竖井组成。,划规一个矿山开采的的矿体。由一个或几个井田组成。,划规一个公司开采的矿体叫矿区。常将地理位置很近的几个矿田划为一个矿区。,1、井田,矿田,矿区,（中观）,井田划分成阶段，阶段划分再为采区（矿

13、块）。,沿矿体倾斜方向，一个阶段的范围以上下两个阶段运输平巷为界，沿走向以井田边境为界。阶段高度是指上下两阶段运输平巷间的垂直距离。,2、阶段、采区（矿块）,矿块可以由上而下或都由下而上开采。阶段中各采区（矿块）在沿走向方向的开采顺序可分为前进式、后退式和联合式。,（微观）,阶段的开采在纵向方向采用由上而下的顺序。,2.3.2 矿床开采步骤,地下开采的矿山采矿生产的四个步骤：,1、开拓,2、采准,从地表掘进一系列井巷道通达矿体，并形成从地面到矿体各个开采阶段的行人、运输、排水、通风等系统的矿山工程的工作叫开拓。为开拓而掘进的巷道叫开拓巷道。,在已开拓完毕的矿体/矿床里，根据采矿方法的需要为回采

14、矿石而在采区内掘进平巷、天井、放矿巷道等矿山工程，将阶段划分成相对独立的回采单元的工作叫采准。回采单元有采区、矿房、采场等。为采准而掘进的巷道叫采准巷道。,3、切割,4、回采,在已完成采准工程的采区/矿块/采场里，为落矿时矿石碎胀和形成爆破落矿自由面而开凿拉底或切割巷道的工作叫切割。,在切割空间已形成的采区里进行落矿与出矿，并进行地压管理的工作叫回采。,落矿采取爆破方式；出矿即把崩下的矿石搬运到运输设备中；地压管理对采空区进行处理，一般留矿柱、充填、崩落围岩等三种方式。,为了保持矿山的均衡生产，开拓、采准、切割、回采必须保持一定的超前关系，即开拓超前于采准，采准超前切割，切割超前于回采。,2.

15、3.3 三级矿量,各开采步骤的超前关系是用各步骤提供的能保证一段时间内矿山正常生产所需要的各个级别的矿量来实现。,1、开拓矿量,2、采准矿量,完成了开拓工程，开拓工程所能通达的范围内的矿石储量即为开拓矿量。黑色金属矿山一般应为35年矿井生产能力所需要的矿量，有色金属矿山为3年。,完成了采准工程的采区内的矿石量。黑色金属矿山一般应为1.52年矿井生产能力所需要的矿量，有色金属矿山为1年。,3、备采矿量,完成了切割工作，可以立即进行矿石回采的采区内的矿石。黑色金属矿山一般应为0.51年矿井生产能力所需要的矿量，有色金属矿山为0.5年。,“采掘并举、掘进先行”是地下矿山建设和生产所必须遵循的重要方针

16、。,第三章 井巷掘进与支护,3.1 支护,3.1.1 支护的概念,用支架或其他方法(如喷射混凝土等)支撑或加固井筒、巷道和采场的围岩，以防止围岩塌落的措施。,因为开挖扰动改变了开挖处及附近的原有应力状态及平衡，产生应力的调整，从而产生了地压。,为什么围岩会松动塌落？,支护的目的就是控制地压。,1、地压的概念(狭义),是指围岩作用于支护上的压力，其大小和方向受构造应力及岩体结构的控制，巷道地压基本是由围岩变形产生的变形地压。,3.1.2 地压,2、地压的形成,未经开挖的岩体，各处由于受自然影响而形成的应力已经存在，岩体自平衡；开挖形成井巷空间后，巷道壁是自由面，没有岩体支撑，而此处在未开挖时是有

17、压力的，所以巷道周围的围岩中应力重新调整分布，并且随之产生变形。,c-继续冒落出现拱形顶；d-冒落停止形成自然平衡拱。,根据弹性理论，通常在巷道的顶部出现拉应力（在水平构造应力不大，自重应力为主的情况下），当超过岩石或结构面的抗拉强度时，岩体产生被拉裂或原有的裂缝扩展，岩石塌落，应力继续调整，直至形成自然的平衡拱。,a-巷道受力开始变形；b-变形加剧裂缝增大开始冒落；,此时上部岩体的压力主要由两侧巷道承受，若超过岩石（体）的强度，两侧也会垮塌，这样整个巷道断面就会增大，不能满足设计要求。,因此为了保持一定的巷道断面及开挖后巷道断面的稳固和安全，就要采取措施进行支护，这样支护结构上就会受到巷道围

18、岩的变形、塌落产生的压力，这就是狭义地压。,泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，又包含围岩对支护体的作用力。,3、地压(广义),地压（广义）引起围岩及支护体的变形、移动和破坏，称为地压现象。如脆性岩体的冒顶、片帮等；塑性岩体的巷道顶板下沉、两帮突出、底板鼓起等。,当围岩中的应力不超过其弹性极限时，地压可全部由围岩来承担，井巷不加支护能在一定时期内维持稳定。当围岩中的应力超过了其强度极限时，为了维护井巷断面形状，并保持其稳定，必须采取支护，这时的地压由围岩和支护体共同承受。可见，狭义地压只是广义地压的一部分。,4、地压的分类,按其表现形式，将地压分为:,变形地压

19、,散体地压,冲击地压,膨胀地压,指大范围内岩体因变形、位移受到支护体的抑制而产生的地压；,（亦称松动地压）是在一定范围内，滑移或塌落的岩体以重力的形式直接作用于支护体上的压力；,又称岩爆，它是在围岩积累了大量的弹性变形能之后，突然释放出来时所产生的压力；,由于巷道围岩膨胀而产生的压力。,3.1.3 支护方式,按支护所使用的材料不同，常用的支护方式主要有：木材支护、混凝土支护、喷浆支护、锚杆支护。,1、木材支护,木材，一般为松木。,木材只有一定的强度和可压缩性、重量轻、容易加工、成本低，但耐火性差、易腐、使用寿命短、重复使用率低。,一般用于地压小、服务年限短的井巷中。,2、混凝土支护,现浇混凝土

20、（或预制混凝土构件拼装）。,强度大、现浇的整体性好，防火、防水、抗腐、服务年限长，一般用于地压大、服务年限长的井巷中。,3、喷浆支护,将混凝土浆通过喷浆机用高压喷射到巷道表面，凝结硬化后形成喷射混凝土支护巷道。,主动支护，一般要求开挖结束后立即进行支护。利用混凝土与围岩受自身的强度共同支护，并且可防止围岩暴露而引起的风化。有足够的支护强度，经济合理，已经得到广泛采用。,喷浆支护充分发挥围岩自身强度，且可防止围岩暴露而引起的风化，与锚杆支护及钢筋网联合，发展的喷锚网支护方式因强度高，经济且适用性强，已经得到广泛使用。,4、锚杆支护,在巷道围岩中钻凿锚杆孔安装锚杆，保证锚杆的头固定端须深入到稳固的

21、岩体中。,安装简便，不占用巷道断面，成本低，但不能防止暴露的围岩风化和锚间浮石冒落。现在单独使用的较少。,还有锚索支护、金属架支护、液压钢架支护等。,工字钢,角钢,U型钢,轻轨,附录1：锚杆的结构类型,钢筋砂浆锚杆 钢丝绳砂浆锚秆 钢筋或钢丝绳砂浆锚秆是全长锚固型锚杆。设计锚固为为3050KN。,1钢筋或钢丝绳砂浆锚杆,此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如图所示。这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，可回收。锚固力达40KN左右。常用于围岩比较破碎，需要立即承载的地下工程。,2金属倒楔式锚杆,附录2：喷射混凝土支护的作用原理,喷射混凝土以较高的速度射入张开的节理裂隙，产生粘结

22、作用，从而提高了岩体粘结力和内摩擦角，也就是提高了围岩的度，凝固后自身也有一定强度。同时喷射混凝土层封闭了围岩，能够防上因水和风化作用造成围岩的破坏与剥落。,喷射混凝土的补强作用,3.2 井巷掘进与支护施工,巷道的开挖叫掘进，从工作面通过开挖向前推进，然后形成所需的巷道，所以称为掘进。,1、巷道断面形状与尺寸确定,平巷断面形状的选择主要应考虑作用在平巷上地压的大小和方向、平巷的用途及服务年限、选用的支护方式、平巷的掘进方式和采用的掘进设备等因素。,地压的大小和方向是选择平巷断面形状时要考虑的主要因素。,当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面；,当顶压较大而侧压较小时，则应选用直墙拱形断面（

23、半圆拱、圆弧拱或三心拱）；,当顶压和侧压都很大，同时有底鼓现象发生时，就必须选用椭圆形或圆形等封闭式断面。,圆形断面或椭圆形断面最有利于稳定。在公用工程中多采用这种断面。,尺寸大小根据使用的需要（车道数、电机车的集电弓高度）进行确定。,2、凿岩爆破,施工工序如下：,设备：凿岩设备一般用气腿式凿岩机或台车；,炮孔：直径一般3846mm，孔深1.22m；,炮孔按作用和位置分为：掏槽眼、辅助眼、周边眼。,爆破顺序：掏槽眼辅助眼周边眼。,10m,10m,3、通风,原因：爆破产生有害气体（氮的氧化物、CO和CO2）、粉尘，又是独头工作面。设备：轴流式局扇见机,通风方式有三种：压入式、抽出式、混合式。,（

24、1）压入式,6m,10m,15m,（2）抽出式,（3）混合式,4、装岩,任务：将爆下的岩(矿)石装入矿车运离工作面；,设备：目前使用较多的装载设备是铲斗后卸式装岩机，配矿车；,并使它向后翻转，将岩石倒入装岩机后面的矿车内，然后使铲斗下落，再次铲装。,装岩机以压气或电为动力。当装岩机向前运动时，铲斗插入岩堆铲取岩石，铲满后提升铲斗,5、支护,按前述的支护方式在刚开凿且装岩工作完或者装岩工作进行一部分，留有部分岩堆的巷道处实施支护。,凿岩爆破、通风、装岩、支护几道工序完成后再循环进行，支护工作也可几个循环进行一次，也有可不用支护。,第四章矿床开拓,4.1 矿床开拓巷道及开拓方法分类,4.1.1 矿

25、床开拓与开拓巷道,为了开采地下矿床，从地面掘进的一系列巷道，通达矿体，并形成完整的提升、运输、通风、排水和动力供应等系统，称为矿床开拓。,开掘巷道：为开拓而掘进的巷道。,4.1.2 开拓巷道分类,1、主要开拓巷道,起主要作用，在地表有直接出口，用作提运矿石。有主平硐、主井（竖井或斜井）。如图中代码为1、6、10的巷道。,2、辅助开拓巷道,只起辅助作用，有直接出口，用作通风、排水、运送材料设备、人员以及提运废石等。有副平硐、副井（竖井或斜井）。图中三个未标号位于主平硐6之上的副平硐。,3、补充开拓巷道,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。竖

26、井、斜井、盲斜井、盲竖井都可作补充开拓巷道。如图中代码为2、11的巷道。,4、阶段开拓巷道,主要为开采阶段服务，主要有井底车场及硐室、石门、主要阶段运输平巷等。如图中代码为7、8、9、12的巷道。,4.1.3 开拓方法分类,根据主要开拓巷道的类型和下部有无补充开拓巷道，开拓方法可分为两类：,用一种主要开拓巷道开采矿床的全部开采深度范围内矿体。分为：竖井开拓、斜井开拓、平硐开拓、斜坡道开拓。,2、联合开拓法,1、单一开拓法,矿床上部用某一种主要开拓巷道，而下部用补充开拓巷道。,1、竖井开拓法,4.2 单一开拓法,急倾斜矿体（45度），因为石门较短，或者缓倾斜矿体（15度）且埋藏较深，因为在这种情

27、况下用斜井开拓长度太大。,箕斗或罐笼提升,适用条件：,运矿设备：,下盘竖井开拓，初期石门较短，首选；上盘竖井开拓，初期石门较长，上盘不适应布置；侧翼竖井开拓，上下盘围岩都不利，矿体走向长度不大，且侧向有合适的工业场地。,布置方式(按与矿体的相对位置有)：,2、斜井开拓法,适用条件：,布置方式：,运矿设备：,缓倾斜到倾斜矿体（2040度之间），埋藏不是很深。,下盘斜井脉内斜井（小型煤矿）（少用）,倾角30度，用箕斗提升18度倾角30度，用串车提升倾角18度，用钢绳胶带输送机运输,采用脉内斜井开拓，开采顺序应该怎样，能不能一掘进到矿体就开采矿体？,3、平硐开拓法,适用条件：,矿体赋存在地平面以上。

28、,布置方式：,垂直矿体走向下盘平硐，下盘为山坡 垂直矿体走向上盘平硐，上盘为山坡 沿矿体走向平硐，侧翼为山坡,电机车+矿车运输,运矿设备：,4、斜坡道开拓,随着台车、装运机、铲运机、自卸汽车等高度机械化无轨设备的应用，广泛采用斜坡道开拓方法。有螺旋式与折返式斜坡道两种。,布置方式灵活，与矿体的相对位置没有太多限制。,斜坡道的断面尺寸及其掘进方式与斜井一样，根据行走设备的尺寸，有时断面尺寸可能会比斜井大一些，但坡度比斜井小，一般不超过15%(不超过10度)。,4.3 联合开拓,1平硐与盲井联合开拓法,矿体的一部分赋存在地面以上，而下部在地面以下延伸较大，此时上部用平硐开拓、下部用盲竖井或盲斜井开

29、拓。,一般我国竖井提升深度大约500600m，且布置在下盘的竖井往下延深时，石门愈来愈长。当竖井超过500m时，矿体上部采用明竖井，下部采用盲竖井。,2、明竖井与盲竖井联合开拓法,3、斜井与盲井联合开拓法,矿床上部用斜井开拓，下部用盲井开拓，盲井可以是盲竖井或盲斜井。适用于矿田或井田的由多个不连续矿体组成，且各矿体在水平方向有一定间隔距离，或者矿体延倾向赋存深度较大且倾角有一定差别。,4.4 主要开拓方法评述,1、平硐与井筒（竖井/斜井）开拓方法的比较,平硐的优点：1）掘进支护费用低、进度快；2）无提升设备、排水设备、井底车场，基建与生产经营费都比较少；3）运输能力大、费用低；4）工作安全可靠

30、。一般只要地质条件允许，尽量采用平硐开拓法。,2、竖井与斜井开拓方法的比较,1）竖井比斜井提升速度快、能力大，工作安全可靠；2）斜井的井筒设备和井底车场比竖井简单；3）斜井井筒比竖井长，提升、排水、支护、维护费用比竖井高，承受的地压比竖井大；4）斜进施工较简便、掘进速度快，基建比竖井期短。,斜坡道开拓的优点：1）无轨设备掘进效率高；矿体开拓快、投产早。2）无铁轨，节约大量钢材；3）无轨设备机械化程度高，产量大，效率高。,缺点：1）当用柴油机作为动力时，废气污染井下空气，增加通风费用；2）无轨设备投资大，维修工作量大。,3、斜坡道与其它主要开拓方法的比较,4.5 开拓系统的布置,开拓系统要形成提

31、升、运输、通风、排水等主要生产功能，根据主、副井/风井的位置不同有以下几种开拓系统:,1、中央并列式开拓系统,2、中央对角式开拓系统,3、侧翼式开拓系统,a-中央并列式开拓系统；b中央对角式开拓系统；c侧翼式开拓系统 1-主井；2副井；3 风井,1、中央并列式开拓系统,2、中央对角式开拓系统,3、侧翼式开拓系统,主、副井在矿床中央，风井在矿床两翼。主要用于规模较大的矿床和生产能力较高的矿床。,主井在矿床中央，副井与风井分别位于矿体的两翼，中型矿床。,主、副井分别位于矿床的两翼，小型到中型矿。,5.1 概述,5.1.1 矿石损失和贫化的基本概念,研究回采单元（矿块、矿房、采场）内矿石的开采方法。

32、,1、矿石损失,开采过程中造成矿石数量上的减少。,衡量指标：矿石损失率、矿石回收率,矿石损失率：,开采范围内损失的工业储量与矿石的工业储量之比（%）。,-矿石的工业储量；,-开采过程中损失的工业储量。,矿石回收率：,采出的纯矿石量与工业储量之比（%）。,第五章采矿方法,2、矿石贫化,开采所造成的矿石质量的降低，致使采出矿石的品位低于地质品位，,衡量指标：矿石贫化率,矿石贫化率：,采出矿石的品位与工业储量品位相比所降低的比例（%）。即工业储量品位与采出矿石品位之差对工业储量矿石品位之比。,工业储量矿石品位；,采出矿石的品位。,5.1.2 矿石损失与贫化的原因,1、矿石损失的原因,开采损失,非开采

33、损失,采下损失：,未采下损失：,遗留在采场内和运输中的损失,设计应采而未采下的损失,由于地质条件而产生的损失：,地质构造；,矿体边缘复杂；,地下水。,2、矿石贫化的原因,废石的混入；高品位粉矿损失；有用成分氧化或被析出。,5.2 采矿方法的分类,采矿方法就是研究矿床开采四个步骤中的,采准、切割与回采三项工作。,5.2.1 分类依据,按回采时的地压管理方式,不处理矿柱支护充填,选择地压管理方式考虑的因素,矿岩的物理力学性质采矿方法的适用条件结构参数回采工艺,5.2.2 三大类采矿方法,按采场地压管理方式分为三类：,1、空场采矿法,将矿块划分为矿房和矿柱，分两步开采；回采过程中随着矿石被采出所形成

34、的采空区不立即进行处理。,地压管理：是利用矿柱进行支撑和维护采空区；,适用条件：矿石和围岩均稳固。,按采场结构形式有：全面法、房柱法、留矿法、分段矿房法和阶段矿房法。其中房柱法、留矿法矿山应用较多。,空场法充填法崩落法,1）房柱法,特点,适用条件,用于开采矿石和围岩均稳固的水平和缓倾斜的矿体，能回采薄、厚和极厚的矿体。,将回采单元划分为矿房和矿柱，矿房、矿柱交替排列，回采矿房时留下规则排列的矿柱维护采空区顶板的稳固，有连续矿柱和间隔矿柱。,优点：,缺点：,采准切割工作量小，工作组织简单，通风良好，便于高效率大型无轨采掘设备的应用，矿房生产能力高。,矿柱所占比重较大（间隔矿柱占1520%，连续矿

35、柱占40%），若矿柱难以回收，则矿石的损失较大；同时对矿岩稳固性要求高。,若回采过程中，仅留下夹石或者低品位矿体作为矿柱，致使矿柱排列不规则，则这样的空场法称为全面法，全面法的开采过程与房柱法相同，留下的不规则矿柱一般不回采。,2）留矿法,特点：将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱。用浅孔自下而上分层回采，每次采下的矿石只放出1/3左右，其余的存留在采场，作为,适用条件：矿石和围岩稳固，矿石无自燃性，破碎后不易再结块，急倾斜薄矿体。,继续上采的工作平台并对围岩变形起一定的限制作用，待整个阶段的矿房回采作业全部结束后，再将留在采场中的矿石集中放出。,采场结构简单、管理方便及采准工作量小、生

36、产技术易于掌握。,优点：,缺点：,若用留矿法开采中厚以上的矿体，矿柱矿量损失贫化大；工人在较大的暴露面下工作，安全性差；平场工作繁重，难于实现机械化；要求矿石不具有氧化性、结块性及自燃性。矿房内留下三分之二矿石不能及时放出，积压了资金，而且矿石若出现氧化结块，对放矿和选矿不利。,2、充填采矿法,将矿块划分为矿房和矿柱，分两步开采；采空区随着工作面的推进逐步用充填料充填。,地压管理：用充填采空区。,适用条件：矿石或围岩稳固或不稳固都可采用此法。,每种方式根据推进方向分为上向与下向两种充填方式。,根据充填料的特性，可分为：,1）干式充填采矿法用矿车、风力或其它机械将干充填料（如废石、砂石等）充填采

37、空区；,2）水力充填采矿法用水力沿管线输送尾砂、冶炼炉渣、碎石等充填采空区；,3）胶结充填采矿法用水泥或水泥代用品与脱泥尾砂或砂石配制成的胶结物料充填采空区。,上向水平分层胶结充填采矿法,1-下盘沿脉巷道；2-上盘沿脉巷道；3-运输穿脉巷道；4-充填井；5-滤水行人井；6-溜矿井；7-人工护底；8-预制块阁墙；9-充填料；10-水泥砂浆地板；11-充填管道；12-联络道；13-隔墙浇灌部分；14-矿房；15-间柱；16-底柱；17-顶柱。,上向水平分层胶结充填采矿法,阶段内的矿房从下往上分层回采，每采出一分层的矿石，立即采用尾砂胶结充填采矿区，只留下继续向上回采的作业空间。,适用条件：矿区地表

38、要求不能塌陷，对地表环境有较高的要求，一般矿石的价值较高，地质条件复杂的矿山。,优点：由于可及时充填采空区，有效地控制围岩地压，解决了地表塌陷问题，防止地下水进入井下采场，保证矿山的安全生产。用尾砂作为充填材料时既有充足的材料来源，又缓解了尾砂坝的压力，保护环境保护，做到了地下矿产资源开发与环境保护的和谐统一。矿石的损失贫化低（一般10%）、回采率高。,缺点：效率低，劳动强度大，充填成本高，充填系统复杂，阶段间矿柱回采困难。,3、崩落采矿法,一步回采，随工作面的推进，有计划地强制崩落围，或借助自然应力崩落围岩充填采空区，崩落的围岩覆盖在回采的矿石上，在覆岩下出矿。,地压管理：用崩落围岩充填采空

39、区；适用条件：矿石或围岩不稳固到中等稳固。,单层崩落法,分层崩落法,分段崩落法,阶段崩落法,可分为以下几类：,开采顶板岩石不稳固，厚度小于3m的缓倾斜（30）矿层，地表允许崩落。,开采矿石价值高，矿石松散破碎不稳固，不允许在矿石暴露面下作业，地面允许崩落。,按分段进行回采，分为有底柱和无底柱两种分段崩落法。,回采高度等于阶段全高，有阶段强制崩落法与阶段自然崩落法两种。,无底柱分段崩落法,将阶段分为若干分段，阶段内从上往下各分段依次回采，每个分段通过回采巷道从矿体顶板向底板退采，以小崩矿步距向崩落区挤压崩矿。矿石由铲运机运至分段溜井出矿。随着矿石的放出，覆盖岩石随之下降，充满采空区，实现地压管理

40、。,适用条件：地表和围岩允许崩落；矿石稳固或中等稳固的急倾斜厚矿体或倾角较缓的极厚矿体，下盘围岩应在中等稳固以上，上盘岩石的稳固性不限；矿石的价值不应该很高，矿石的可选性好或是围岩含有品位。,优点：安全性好，采矿方法结构简单，回采工艺简单，容易标准化，机械化程度高，可采用大型现代化采矿设备，灵活性大，作业好组织、，生产能力大，劳动效率高，开采成本低，由于崩落与出矿以每步为最小单元，当地质条件合适时有可能剔除夹石和进行分级出矿。,缺点：回采巷道通风难，矿石的损失贫化大（一般损失率为20-30%,贫化率15-20%），当矿石的赋存不规则时，往往影响上、下分段严格呈菱形布置，如果联络道布置在脉内时，

41、往往是最后回采这条巷道，承受的压力比较大，易被压坏。,无底柱分段崩落法,5.3 影响采矿方法选择的主要因素,采矿方法对矿山生产能力、矿石损失贫化、劳动生产率、成本及安全有着直接的影响，影响采矿方法选择的因素主要包括以下几个方面：1、矿床地质条件 1）矿岩物理力学性质，尤其是稳固性。2）矿体赋存条件，如倾角、厚度、埋藏深度、形状等。埋深大高地压矿选充填法。3）矿石品位和价值，高品位富矿，贵金属矿要求高回收率、低贫化率的采矿方法，如充填法；反之，采用成体低、效率高的采矿方法，如崩落法。,1）地表是否允许陷落，若允许，可采用崩落法，若不允许，可用充填法。2）矿石含硫高，会结块、自然，应避免采用留矿法

42、，若放射性强的矿石，刚选通风条件高的充填法或空场法。,2、特殊要求,第六章 矿山运输与提升,矿山运输与提升工作的任务：,采下的矿石运到地表选矿厂或贮矿场；,废石运到废石场；,材料、设备、人员等的运送。,6.1 矿山运输,矿山运输,地面运输,井下运输,普遍采用轨道运输方式，其主要运输设备有轨道、矿车和电机车。,6.1.1 轨道,组成：,钢轨（道轨）、,轨枕、,道渣、,联接件。,两条钢轨轨头内缘之间的垂直距离。,轨距：,地下矿山铺设的轨道通常是窄轨，轨距通常有三种：600mm、762mm、900mm。,公用铁路轨距：1435+6-2mm。,1-轨道中心线；2-钢轨；3-枕木；4-垫板；5-道钉；6

43、-道碴,1、钢轨（道轨）,轻轨,作用：,承托和引导运行的车辆；,类型：,轻型和重型两种，轻型轨有8、11、15、18、24 kg/m几种型号，重型轨有33、38kg/m两种。,钢轨越重，强度越大，所以承托的矿车和电机车的载重也越大。,选型：,生产能力越大，选用的钢轨就越重。,2、轨枕,作用：,承受钢轨传来的荷载，并传递到道渣上；,固定钢轨，缓冲行车震动。,类型：,木质（枕木）、金属、钢筋砼。,3、道碴,作用：,1）承受轨枕传来的压力，并均匀的分布到路基上（巷道底板）；,3）利于排水。,材料：,2040mm粒度的碎石。厚度一般150180mm。,2）固定轨枕，缓冲行车震动和冲击；,4、联接件,作

44、用：,种类：,道钉、垫板、鱼尾板。,道钉和垫板联结钢轨和轨枕，鱼尾板联接对接的钢轨。,6.1.2 矿车,作用：,运送矿石和废石。,类型：,按卸车方式分为,固定式矿车（a）,用翻车机卸矿,翻斗式（b）,侧卸式（c）,前卸式（d）,底卸式（e）,6.1.3 电机车,作用：,是牵引矿车,类型：,1）架线式,受电弓将电流自架线引入电机车电动机，利用轨道做电流回路，一般用直流电，结构简单，维护容易，用电效率高，运费低，电弓与架线接触常冒火花，不能用于有瓦斯的矿井。,2）蓄电池式,可用于有瓦斯的矿井。,轨道、矿车和电机车之间的匹配与矿山生产能力有关。,6.2 矿井提升,分为竖井提升和斜井提升。,提升设备包

45、括：,提升容器、提升钢丝绳、提升机、井架、天轮以及装卸设备。,6.2.1 提升容器,主要有罐笼和箕斗。,1、罐笼,2、箕斗,用于竖井内升降人员、矿车（重车或空车）、材料、设备。有单层和双层之分。罐笼上有断绳保险器，确保安全。,斜井用的罐笼称为台车。,只用于提升矿石和废石，按卸载方式分为：,翻转式,底卸式,侧卸式,6.2.2 提升钢丝绳,将提升机与罐笼或箕斗连接起来。,钢丝绳由若干绳股绕一根绳芯捻制而成，每一绳股由相同的钢丝绕各自的股芯捻成。,矿用钢丝绳主要是6股19丝、6股37丝，标准抗拉强度是160kN/mm2。,钢丝绳一般每次大修时必须更换。主要问题是变形和疲劳破坏。,6.2.3 提升机,

46、1、单绳缠绕式提升机,当电动机经过减速器带动卷筒旋转时，使两条钢丝绳分别在卷筒上缠绳和松绳（因两绳在卷筒上缠绕方向相反），从而使钢丝绳两端的提升容器一个上升，一个下降。,1-卷筒；2-天轮；3-钢丝绳；4-提升容器；5-平衡尾绳；6-主导轮；7-导向轮,2、多绳摩擦式提升机,钢丝绳搭放在主导轮的摩擦衬垫上，提升容器分别挂在钢丝绳的两端。当电动机通过减速器带动主导轮转动时，钢丝绳在摩擦衬垫的作用下，跟随主导轮一起运动，实现容器的提升和下放。,目前常用的多绳摩擦式提升机一般为四绳或六绳，由于钢绳根数增多，每根钢绳的直径较单绳大大减小，卷筒直径也相应减小，并且钢绳搭在卷筒上，提升高度不受卷筒直径和宽

47、度的限制，故特别适用于深井提升。,6.3 矿井提升运翰系统,矿井提升运输线路及其装备组成矿井提升运输系统。,常见的矿井提升运输系统如下：当矿石用罐笼提升时，矿石提升运输系统：矿石由采场采下后，在阶段平巷（或横巷/穿脉）装车，由电机车牵引列车沿阶段平巷经石门，在井底车场将矿车推入主井的罐笼（或台车）中，提升至井口，然后推出罐笼（或台车）经地面运输运至选厂。废石运输系统：废石在掘进工作面破落后装入矿车，由电机车牵引列车沿阶段平巷经石门，在井底车场将废石车推入副井的罐笼（或斜井台车）中，提升至井口，然后经地面运输运至废石场。,第七章 矿井辅助生产工作,矿井生产中，除了采矿、掘进、提升运输等主要生产环

48、节外，还有同时进行的辅助生产工作，为主要生产创造正常的工作条件。,如：矿井通风、排水、压气供应、供水、供电。,7.1 矿井通风,不断地将地面的新鲜空气送入矿井，并将井内的污浊空气排至地面的过程。,井下空气被污染的过程：,地面新鲜空气井下凿岩、爆破、装运、卸载污浊的空气。,井下污浊空的成份与地面新鲜空气差别较大，主要表现为混入了粉尘、增加了有害气体、降低了氧的含量。,7.1.1 矿井通风的目的和任务,目的：,任务：,为了降低井下空气中粉尘的含量和有害气体的浓度，使井下空气达到国家规定的卫生标准。,1、向井下送入足够的新鲜空气，以保证人员呼吸；,3、调节井下的温度与湿度，创造良好的劳动条件。,2、

49、不断地送入新鲜空气到井下，并将井下污浊空气排出，以保证井下作业人员的健康和安全；,7.1.2 矿井通风系统,1、矿井通风系统布置,1）中央式,风流所流经的通风线路和设施，叫做矿井通风系统。,风流流动线路：,地面新鲜风流由进风井最下部的巷道工作面上部巷道出风井将污风排至地表。,通风系统按进风井与出风井的位置，通风系统分为两种类型：,2）对角式,中央对角式，,单翼对角式，,一个进风井（出风井）位于井田中央，两个出风井（进风井）位于两翼。,进风进与出风井分别位于井田两翼。,2、风流控制设施,风门,隔断风流，在需要行人或运输时可打开；,密封墙,隔断风流；,风窗,风桥,3、矿井通风方法,自然通风、机械通

50、风。,控制风流量的大小，在风门上开窗；,避免新鲜风与污风交汇，如两条平巷交叉处用风桥隔开。,矿井内的空气能流动的原因就是进风口与出风口之间存在压力差。,造成这种压力差的动力叫通风动力。,按通风动力不同，矿井通风方法分为两类：,2）机械通风,1）自然通风,靠自然条件造成的压差形成通风动力，出风井与进风井的空气柱重量之所以不同是由于存在着高差以及温度、湿度不而产生的。,风流方向及风量随季节变化、难以调节，压差小，不可靠，仅少数高山地区的小型矿山采用,采用专门的设备（扇风机：离心式、轴流式）形成通风动力，有抽出式和压入式。,1、排水方法,自流式,扬升式,7.2 矿井排水,使矿井中的水自行流到地面，只