金属非金属矿山开采技术与安全.ppt

金属非金属矿山开采技术与安全,您们好！,上课时需共同遵守的小小规则： - 享受培训、快乐学习； - 开放心态、积极参与； - 用心感悟、跟上思路； - 遵守时间、手机无声； 上课时间欢迎： -提问题和积极回答问题 -随时指出授课内容的不当之处,谢谢合作,参加培训须知,给您一分钟，手机调振动 对您是自重，对我是感动,第一部分 露天矿山开采技术与安全,名词述语,把矿体上部的覆盖岩石和两盘的围岩剥去，使矿体暴露在地表进行开采的方法，称为露天开采。露天开采分为机械开采和水力开采。以下仅介绍机械开采的有关概念。 划归一个露天矿开采的全部矿床或其一部分，称为露天矿田。从事露天矿田开采工作的矿山企业称为露天矿。进行露天采剥的工作场地称为露天矿场。 根据矿床的埋藏条件，露天矿场分为山坡露天矿场和凹陷露天矿场。它们以露天矿场的封闭为界，封闭圈以上为山坡露天矿场；封闭圈以下为凹陷露天矿场。,山 坡 露 天 矿,小型露天采石场即从事年采剥总量50万吨以下，且工作坡面最高点与最低点的垂直距离(最大开采高度)不超过50米的山坡型露天采石场。,露天开采的主要特点,矿床开采分为地下开采、露天开采和海洋开采。 露采相对地采的主要优点： 1、受开采空间限制小，可采用大型机械设备，有利于实现自动化生产，从而可大大提高开采强度和矿石产量； 2、资源回收率高，矿石损失贫化较低； 3、劳动生产率高，为地下开采的510倍； 4、生产成本低，为地下开采的1/41/3； 5、开采条件好，作业比较安全； 6、建设速度快，单位矿石基建投资较低。,露天矿场的构成要素,1台阶 露天开采时，通常把露天矿场内的矿岩划分成一定厚度的水平分层，用独立的采掘、运输设备自上而下逐层开采，上下分层间保持一定的超前关系，从而形成阶梯状。每一个阶梯就是一个台阶。台阶是露天矿场的基本要素之一。台阶的构成要素如图1-1所示。,台阶上部平盘指台阶上部水平面； 台阶下部平盘指台阶下部水平面； 台阶坡面指台阶的倾斜面； 台阶坡顶线指台阶坡面与上部平盘的交线； 台阶坡底线指台阶坡面与下部平盘的交线； 台阶高度指台阶上、下平盘间的垂直距离； 台阶坡面角指台阶坡面与下部平盘的夹角。,台阶几何要素,台阶七要素： w台阶宽度 h台阶高度 台阶坡面角 坡顶线 坡底线 上部平盘 下部平盘,台阶立体图,露天采场台阶,非工作台阶,工作台阶,露天矿场的构成要素,2.采掘带 开采时将台阶划分为若干个条带，逐条顺次开采，每一个条带叫做采掘带。采掘带的宽度为挖掘机一次采掘实方岩体的宽度，它由挖掘机的挖掘半径和卸载半径以及爆破参数来确定。 如果采掘带较长，可沿长度划分为若干区段，各区段配电独立的采掘运输设备进行开采，这样的区段称为采区。因此，采区的长度是一台电铲所占的采掘带长度（图1-2）。 已经作好采剥准备工作的采掘带称为工作线。,采掘带,采掘带或工作线的布置形式,依据工作线的方向与矿体走向的关系，工作线的布置方式可分为： 横向 纵向 扇形 环形,工作线布置横向,工作线布置横向,横向布置时工作线与矿体走向垂直。这种方式一般是沿矿体走向掘出入沟，垂直于矿体掘短段沟形成初始工作面，或不掘段沟直接在出入沟底端向四周扩展，逐步扩成垂直矿体的工作面，沿矿体走向向一端或两端推进。由于横向布置时，爆破方向与矿体的走向平行，故对于顺矿层节理和层理较发育的岩体，会显著降低大块与根底，提高爆破质量。由于汽车运输的灵活性，工作线也可视具体条件与矿体斜交布置。,开段沟垂直矿体走向布置，位置：端部，中部 特点： 基建工程量少； 同时工作台阶数多； 采掘设备调动频繁， 若组管不善， 易造成采剥失调 应用：汽车运输矿山 长宽比大矿山,工作线布置纵向,工作线布置纵向,纵向布置时，工作线的方向与矿体走向平行。 这种方式一般是沿矿体走向掘出入沟、并按采场全长开段沟形成初始工作面，之后依据沟的位置(上盘最终边帮、下盘最终边帮或中间开沟），自上盘向下盘、自下盘向上盘或从中间向上、下盘推进。,开段沟沿矿体走向布置，位置：顶帮，底帮 特点： 工作线平行推进，采掘带宽度保持不变； 同时工作台阶数少； 内部运距大； 下盘掘沟时， 损失贫化大， 基建剥岩量大； 应用：铁路运输矿山 长宽接近矿山,工作线布置扇形,工作线布置扇形,扇形布置时工作线与矿体走向不存在固定的相交关系，而是呈扇形向四周推进。这种布置方式灵活机动、充分利用了汽车运输的灵活 性，可使开采工作面尽快到达矿体。,围绕某点的工作线上的推进速度不一致 特点： 设备效率低； 损失贫化大； 应用：矿体特殊的矿山 大型矿体 对损失贫化无要求矿山,基建工程量小，使用比较灵活,工作线布置环形,露天矿场的构成要素,3.非工作帮（最终边帮） 由已经结束采剥工作的台阶（平台、坡面和出入沟底）所组成的露天矿场的四周表面称为露天矿场的非工作帮或最终边帮，如图1-3中的ac、bf。位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮，位于矿体上盘一侧的边帮叫做顶帮，位于矿体走向两端的边帮叫做端帮。,非 工 作 帮,非工作帮,露天矿场的构成要素工作帮,4.工作帮 由正在进行采剥工作和将要进行采剥工作的台阶所组成的边帮叫露天矿场的工作帮，如图1-3中df。工作帮的位置并不固定，它随开采工作的进行而不断改变。,工作帮,工作平盘,露天矿场的构成要素,5非工作帮坡面（最终帮坡面） 通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面叫做露天矿场非工作帮坡面或最终帮坡面（图1-3中ag、bh）。它代表露天矿场边帮的最终位置，在分析研究问题时，用它代表边帮的实际位置，可使问题简化并保证有足够的准确性。,露天矿场的构成要素,6非工作帮边坡角（最终边坡角） 非工作帮坡面与水平面间的夹角，叫非工作帮边坡角或最终帮坡角（图1-3中的、）。,露天矿场的构成要素,7工作帮坡面 通过工作帮最上一个台阶的坡底线和最下一个台阶的坡底线所做的假想斜面（图1-3中的de）。,露天矿场的构成要素,8工作帮坡角 工作帮坡面与水平面之夹角，叫做工作帮坡角（图1-3中）。,露天矿场的构成要素,9工作平盘 工作帮的水平部分，即工作台阶的上部平盘和下部平盘，叫做工作平盘。它是用以安置设备进行穿爆、采装、运输的工作场地。,露天矿场的构成要素,10露天矿场的上部最终境界线 非工作帮坡面与地表的交线（图1-3中a、b点）。,露天矿场的构成要素,11露天矿场的下部最终境界线（底部周界） 非工作（最终）帮坡面与露天矿场底平面的交线,叫做下部最终境界线或称底部周界（图1-3中g、h点）。,底部周界,上部最终周界,最终境界,露天矿场的构成要素,12露天矿场的最终深度（最终采深） 上部最终境界线所在水平与下部最终境界线所在水平之间的垂直距离称之。,最终最在大采深,露天矿场的构成要素,13非工作帮上的平台 （1）安全平台（图1-3中2），用作减缓最终帮坡角，保证最终边帮的稳定性与和下部水平的工作安全；它设在露天矿场的四周边帮上，其宽度一般为台阶高度的1/3。 （2）运输平台（图1-3中3），用作工作台阶与出入沟之间的运输联系的通路；它设在与出入沟同侧的非工作帮和端帮上，其宽度由运输方式和线路数目决定。 （3）清扫平台（图1-3中4），用作阻截滑落的石块并在该平台上用清扫设备进行清理；它又起安全平台作用，每2-3个台阶在四周的边帮上设一清扫平台，其宽度由清扫设备规格决定。,露天矿场的构成要素,14.出入沟（单壁、双壁） 为建立地面和各工作台阶之间的运输联系而开掘的倾斜的露天沟道，叫做出入沟。出入沟的沟底具有一定的坡度（图1-4中的ab）。,露天矿场的构成要素,15.开段沟（单壁、双壁） 为开辟新工作台阶建立工作线而掘进的露天沟道，称为开段沟；其沟底是水平的，见图1-4中的cd。 根据地形条件和沟道的位置不同，在封闭圈以下开掘的沟道，其横断面是完整的梯形，称双壁沟，而在山坡上开掘的沟道，其横断面为不完整的梯形，称为单壁沟，见图1-5。,开段沟,wdmingk,出入沟,出入沟与开段沟,台阶构成要素,1-台阶上部平盘 2-台阶下部平盘 3-台阶坡面 4-台阶坡顶线 5-台阶坡底线 h-台阶高度 a-台阶坡面角,最终边帮(ac,bf) 底帮；顶帮；端帮 工作帮(df) 最终帮坡面(ag,bh)工作帮坡面(de) 最终边坡角(,)工作帮坡角() 工作平盘(1) 上部最终境界线(a、b)下部最终境界线(g、h) 最终深度 安全平台、运输平台和清扫平台。,露天矿山工程的发展程序,对于一个台阶而言首先要开掘出入沟（图1-6中abcd部分），然后在此基础上开掘开段沟（fegh），并铺设运输线路。当开段沟掘完一定长度或全长后，即可在沟的一侧或两侧布置工作面进行扩帮（剥离或采矿）。随扩帮工程的进行，开段沟逐渐扩宽成为工作平盘。在扩帮工程进行到一定位置，有足够平盘宽度时（图1-7中宽度为b时），便可开掘第二个台阶的出入沟和开段沟，再进行第二个台阶的扩帮。依此类推，以后各台阶的采剥工作均按此程序进行，直至最终开采深度为止（图1-8）。,露天矿山工程的发展程序,由此可见，露天矿山工程的发展是在露天开采境界内，自上而下逐层和进行不断的掘沟和扩帮的过程。对同一个水平来说，首先掘进出入沟，然后掘进开段沟和扩帮；对于上下水平来说，掘沟和扩帮同时进行，即上部水平在推帮的同时下部水平进行掘沟工程。如图1-8所示，当第4水平进行掘沟时，1、2、3水平进行推帮，其中第2水平采矿，其余水平剥离。随着不断地进行掘沟及推帮，开采深度不断增加，直至最终开采深度；各个开采水平的工作线则从开段沟的位置不断从一侧（或两侧）向外推进，直至最终边界。露天矿场在发展过程中，逐步由小变大、由浅变深，不断采出矿石和剥离废石，直至最终开采境界为止。,采场扩延示意图,假设一露天矿最终境界内的地表地形较为平坦，地表标高为200m ，台阶高度为12m。首选在地表境界线的一端沿矿体走向掘沟到188m水平（图a）。出入沟掘完后在沟底以扇形工作面推进（图b）。,采场扩延示意图,当188m水平被揭露出足够面积时，向176m水平掘沟，掘沟位置仍在左侧最终边帮(图c)。之后， 形成了188-200米台阶和176-188米台阶同时推进的局面（图d）。,采场扩延示意图,随着开采的进行，新的工作台阶不断投入生产，上部一些台阶推进到最终边帮（即已靠帮）。若干年后，采场现状变为如图e所示。 当整 个矿山开采完毕时便形成了如图f所示的最终境界。 当纵坡坡度为8%左右时，连续陡坡坡长限制在约350m以内。缓冲平台的坡度一般不大于3%，长度在80m左右。,最终边坡角指非工作帮最上一个台阶坡顶与最下一个台阶坡底线所作的假想斜面与水平面的夹角。 最终边坡角也称最终帮坡角、终了边坡角等。他是露天开采中重要的构成要素。他的陡缓关系着露天矿剥离量的大小和边坡稳定性，反映了露天开采的经济性和安全性。我国露天矿的边坡高度在300800m，甚至更高。最终边坡角的大小对露天剥岩量影响很大，某矿研究表明，最终边坡角提高一度，可使境界内剥岩量减少1亿吨。 露天矿设计初期，通常从边坡稳定性角度选取最终边坡角。采用的方法有类比法和计算法。 类比法是根据组成边帮的矿岩物理力学性质、工程地质和水文地质条件，参照类似矿山的实际资料选取； 计算法是对露天矿工程地质做系统调查，通过试验研究，用计算方法确定最终边坡角。,最终边坡角与露天采场稳定性,影响边坡稳定的因素有岩体结构（层理、节理、断层、裂隙）、地下水、爆破震动等。如岩层内倾于采场，且设计的边坡角大于岩层倾角，应特别注意。 我国与一些国家的大中型露天煤矿和金属矿山的最终边坡角如表中所列：,一个矿山的台阶高度主要与生产规模、采装设备规格和选别开采等有关。 从挖掘机的满斗装载和挖掘机的安全出发，金属非金属矿山安全规程规定： 对于松软的岩土，不使用爆破用机械铲装时，台阶高度不大于机械的最大挖掘高度； 对于坚硬稳固的矿岩，使用爆破采掘作业，台阶高度不大于机械的最大挖掘高度的1.5倍。,台阶高度与台阶坡面角,一般说来，黑色金属矿山矿体品位变化小，矿体形态规则，矿物价值低，对选别开采要求低，其台阶高度为1015米；而有色金属矿山对选别开采要求高，台阶高度为610米。 台阶坡面角与矿岩稳定性有关。一般按下面的规律选取： 岩石普氏系数f 台阶坡面角（度） 814 7075 38 6070 13 5060,每一个台阶推进到最终边帮时，均与上部台阶之间留有安全平台。 在实际生产中，常常在最终边帮上每隔两个或三个台阶留一个安全平台，将安全平台之间的台阶合并为一个“高台阶”，称为并段。如下页图。 一般，每并入一个台阶，安全平台的宽度增加1/3左右。若最终边帮角大于最大允许边帮角时，需要增加安全平台宽度。,并 段,（1）露天矿间断运输开采工艺： 矿岩在运输过程中，以间断作业的方式来完成的运输系统。 包括：1）自卸汽车运输 2）铁路运输 3）自卸汽车-铁路的联合运输等。矿岩在移运过程中都是不连续的。,露天矿生产工艺,自卸汽车运输 优点：与铁路开拓运输相比，公路运输开拓坑线（通过运输容器的堑沟）形式较为简单，开拓坑线较短。此外，公路运输还可以设多个出入口进行分散运输和分散排土。有利于强化开采，提高露天矿的生产能力。 一般爬坡坡度为8%，较铁路的2535高。 缺点：吨公里运输成本高。 露天开采中运输费用占矿石开采成本的4060%，随着开采深度的增加，汽车运输成本显著增加。因此，普通自卸式汽车的合理运距为23km，100吨以上的大型自卸式汽车的合理运距为56km。当采用80120吨汽车运输时，合理开采深度为200300m。,铁路运输 优点：采用铁路运输开拓，设备运输能力大。运输设备坚固耐用，吨公里运输比汽车运输低，约为汽车的1/31/4。 缺点：运输开拓线路较为复杂，转弯半径大，灵活性低，因而使掘沟工程量和露天边帮的附加剥岩量增加，新水平准备时间较长。 适宜于开采深度不大（合理开采深度150200m），采场走向长的露天矿。,联合运输 铁路运输开拓往往受到开采深度的限制。 公路运输开拓机动灵活，爬坡能力大等优点，但受到合理运距的限制。为此，露天矿常采用联合运输开拓。 一般采场上部采用铁路运输，而深部采用公路运输。 铁路-公路联合运输开拓时，转载站是中间环节。,（2 ）露天矿半连续运输开采工艺 以间断作业的方式，将各工作水平的矿岩运至装载站，经破碎（筛分）后，转载至带式输送机，直接或再经转载至卸载点的露天生产工艺。自从露天矿采场内使用破碎机以后，这种工艺得到迅速推广，特别是开采深露天矿。 采用胶带运输机运输，要求矿石块度小。 爆破后的矿石先送到破碎站进行破碎，然后由胶带运输机运输。 带式输送机爬坡能力强，可达26%，运距比汽车缩短5070%。世界上一些国家使用45度以上大倾角的带式输送机，采场内的运距更是大大缩短。,但胶带运输系统需要设置破碎站，破碎站的建设费用较高；采用移动式破碎站时，破碎站的移动工作复杂，当运送硬度大的矿岩时，胶带的磨损大；敞露式的胶带运输机容易受到恶劣天气的影响，因而增加了设备的维护量和维修费。 采场内的破碎站要求防尘，并设置符合要求的车挡。,（3 ）露天矿连续运输开采工艺 用连续作业的采装运输方式，将工作面的矿岩直接运至卸载点或排土场的开采系统。 如松软褐煤田开采。使用轮斗挖掘机或链斗挖掘机，直接挖取松软矿岩，然后经工作面带式输送机和干线带式输送机分别运至矿石卸载点或排土场。 对坚硬矿岩可经爆破后，用轮斗挖掘机或链斗挖掘机对爆堆进行连续装载，在用带式输送机运至目的地。,（4）挖掘机 露天开采常用的是单斗挖掘机（电铲），其选型要根据矿山规模、矿岩年采剥总量、开采工艺、矿岩的物理力学性质、设备的供应情况等确定。一般： 特大型矿山选用810立方米或更大的挖掘机， 大型矿山选用410立方米挖掘机， 中型矿山的挖掘机斗容为24立方米， 小型矿山，为12立方米。,第二部分 地下矿山开采技术与安全, 矿石和废石的概念是相对的。,一、矿石与废石,1 矿石：地壳中能提取国民经济所必须的矿物产品的集合体。,2 矿体：在现代技术经济条件下，能以工业规模开采的矿石聚集体。,3 矿床：一个或数个矿体及其周围的岩石和地层、构造等整个含矿地段。,4 废石：在矿体周围的岩石(围岩)以及夹在矿体中的岩石(夹石)，不含有用成分或含量过少，当前不宜作为矿石开采的集合体,金属矿床的工业特征,二、矿石品位 指矿石中有用成分的含量。 常用百分数或 g/t、g/m3表示。, 坚固性：指矿（岩）石抵抗外力的性能。 坚固性的大小，常用坚固性系数f 表示。 f c/ 100 坚固性影响凿岩速度、炸药消耗量和地压管理。,三、矿石和围岩的物理力学性质, 硬度：指矿（岩）石抵抗外来机械作用的能力。 硬度影响凿岩设备和破碎方法的选择，也影响劳动 生产率、材料消耗和采矿成本。,金属矿床的工业特征, 稳固性：指矿（岩）石在空间允许暴露面积的大小和 暴露时间长短的性能。, 稳固性和坚固性既有联系又有区别。 根据矿岩的稳固程度，可将矿岩的稳固性分为五级：, 中等稳固：不支护的允许暴露面积为50200m2。, 极不稳固：掘进巷道或采矿时，不允许有暴露面 积，否则可能产生片帮或冒落现象。, 不稳固：不支护的允许暴露面积在50m2以内。,金属矿床的工业特征,矿岩稳固性影响到井巷的维护、采矿方法及地压管理 方法的选择。, 稳固：不支护的允许暴露面积为200800m2。, 极稳固：不支护的允许暴露面积在800m2以上。, 结块性 指采下的矿石在遇水和受 压，并经过一段时间后又重新 连结成块的性质。,矿石的结块性对矿石的运输和采矿方法选择有影响。,金属矿床的工业特征, 矿石的氧化会降低选矿回收率，温度升高。,矿石的自燃，会使井下温度上升，并可能引发地下火 灾，对矿井通风、爆破方法和采矿方法的选择有特殊的 要求。, 氧化性 指硫化矿石在水和空气的作用下，变为氧化矿石的性 质。, 自燃性 指高硫矿石，在空气中氧化并放出热量，经过一定时间后，温度升高，引起自燃的性质。,金属矿床的工业特征,矿岩破碎后的体积与其原岩体积之比，称为碎胀系数 (或松散系数)。 矿岩碎胀性对矿岩运输提升有影响。, 含水性 指矿岩吸收和保持水分的性能。, 矿岩含水性对放矿、运输，箕斗提升及矿仓贮存和采 矿、巷道支护等带来困难。, 碎胀性 指矿岩破碎后体积增大的性质。,金属矿床的工业特征, 层状矿床 脉状矿床 块状矿床,四、 金属矿床的分类, 按矿体形状分类,金属矿床的工业特征,矿体的倾角影响到采场中矿石的运搬方式和矿床开拓 方法的选择。, 按矿体倾角分类, 水平和微倾斜矿床：倾角小于5。, 缓倾斜矿床：倾角为530。, 倾斜矿床：倾角为 3055。, 急倾斜矿床：倾角大于55。,金属矿床的工业特征, 按矿体厚度分类,矿体的厚度：指矿体上盘与下 盘间的垂直距离或水平距离。 前者称垂直厚度或真厚度(图1-1中的a)。 后者称水平厚度(图1-1中的b)。,图11 矿体厚度 1矿体上盘；2矿体下盘 3矿体； 矿体倾角,金属矿床的工业特征, 极厚矿体：厚度大于40m。,矿体的厚度大小对于 采矿方法的选择和开拓 工程布置有影响。,矿体按厚度的不同，可分成五类： 极薄矿体：厚度在0.8m以下。, 薄矿体：厚度在0.84m之间。, 中厚矿体：厚度为415m。, 厚矿体：厚度为1540m。,金属矿床的工业特征,井田的划分及其范围，应根据国民经济的需要，矿床 的自然条件以及技术经济的合理性综合分析来确定。,一、矿田和井田,矿田：指划归一个矿山企业开采的全部矿床或矿床的 一部分。,2 井田：指在一个矿山企业中，划归一个矿井(坑口)开 采的全部矿床或矿床的一部分。,开采单元划分及开采顺序, 阶段 在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床时，在井田中每 隔一定的垂直距离，掘进一条或几条与走向一致的主要 运输巷道，将井田在垂直方向上划分为若干矿段。,二、阶段和矿块,开采单元划分及开采顺序,阶段高度： 上下两个相邻阶段 运输巷道底板之间 的垂直距离 (图中的h)。,阶段和矿块的划分,已采完阶段；正开采阶段；开拓、采准阶段； 开拓阶段h矿体垂直埋藏深度；h阶段高度 l 矿体走向长度1主井；2石门；3天井 4排风井；5阶段运输平巷；6矿块,影响阶段高度的因素：,开采单元划分及开采顺序, 矿块 矿块：指在阶段中沿 走向每隔一定距离将矿 体再划分为独立的开采 单元(图中6)。,阶段高度的确定。 阶段的合理高度应符合下列条件：, 吨备采矿量分摊的基建费和经营费最小；, 能及时准备新阶段；, 作业的安全性高；, 与采用的采矿方法相适应；, 兼顾原有探矿巷道的利用。,开采单元划分及开采顺序, 盘区 在开采水平和微倾斜矿床时，如果矿床的厚度不超过 允许的阶段高度，则在井田内不再划分阶段。每隔一定 距离用运输巷道划分井田的开采范围 ，如图所示。,盘区和采区划分,开拓盘区；采准盘 区；回采盘区1主井； 2副井；3主要运输巷道； 4盘区运输道；5采区运输 巷道；6采区；7切割巷道,三、盘区和采区,开采单元划分及开采顺序,2.采区 在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进回采巷道连通相邻两个盘区巷道，将盘区再划分为独立的回采单元，这个单元称为采区。,下行式的开采顺序：是由上而下逐个阶段(或几个阶段)开采。 上行式则相反。,四、矿床的开采顺序, 井田中阶段的开采顺序,开采单元划分及开采顺序,上行后退式开采,下行前进式开采, 阶段中矿块的开采顺序,按开采工作相对于主要开拓巷道(主井、主平硐)的推 进方向，阶段中矿块的开采顺序可分为三种：, 前进式开采 后退式开采 混合式开采,(1)前进式开采，当阶段运输平巷掘进一定距离后，从靠近主要开拓巷道的矿块回采，向井田边界依次推进。 (2)后退式开采，是指阶段运输巷道掘进到井田边界后，从井田边界的矿块开始，向主要开拓巷道方向依次回采。 (3)混合式开采，初期用前进式开采，待阶段运输平巷掘完后，改为后退式开采，或者改前进加后退同时开采。,从地面掘进一系列巷道通达矿体，使地面与地下形成完整的提升、运输、通风、排水以及动力供应等系统，以便把人员、材料、设备、动力和新鲜空气送入地下，同时把矿石、废石、矿坑水、污浊空气等送到地面。,矿床开采步骤,可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤。, 矿床开拓,为此目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。,矿床开采步骤和三级矿量,平硐开拓,竖井开拓,斜井开拓,矿床开采步骤和三级矿量, 矿块采准和切割, 矿块的采准工作: 在已完成开拓的矿块中，掘进采准 和切割巷道，将阶段划分成矿块，并在矿块内创造行 人、凿岩、放矿、通风等条件的工作。,矿床开采步骤和三级矿量, 矿块切割工作: 在进行或已完成了采准工作的矿块里，开辟自由面和自由空间，为大规模回采矿石创造良好的爆破和放矿条件并把漏斗颈扩大成漏斗等工作。, 回采工作 在进行或已完成切 割工作的矿块中，进行 的大量采矿工作。, 常用采切系数和采切工作比重两项指标衡量采切工程量的大小。 采切工作量是比较采矿方法优劣的一个重要指标。,矿床开采步骤和三级矿量,地压管理：对采矿形成的采 空区，引起矿柱和上下盘围岩 发生变形、破坏、移动等地压 现象，采取技术措施控制地压 和管理地压，消除地压产生的 不良影响。,落矿：以切割空间为自由面，借助凿岩爆破方法来崩落矿石。,矿石运搬：指在矿块内把崩下的矿石，运搬到阶段运输巷道，并装入矿车。,矿床开采步骤和三级矿量,二、三级矿量,将生产矿量按开采准备程度划分为开拓矿量、采准矿 量和备采矿量三级，称为三级储量。, 开拓矿量,指凡开掘完成设计规定的开拓系统中的井巷，形成 完整的提升、运输、通风、排水系统和采准以前需进 行的生产探矿工程，在此范围内所控制的矿量。,矿床开采步骤和三级矿量,指在开拓矿量的基础上，全部完成采矿方法所规定的 采准巷道工程，在此范围内的矿量。, 三级矿量是保证矿山正常生产的一项重要指标。, 采准矿量, 备采矿量,指在采准矿量的基础上，全部完成采矿方法所规定的 切割工程，可以立即进行回采的矿量。,矿床开采步骤和三级矿量,一、开拓巷道 开拓巷道是为开拓矿床而掘进井巷。 开拓巷道可分为：主要开拓巷道和辅助开拓巷道二类。 开拓系统:指不同种类、数量的开拓巷道在空间配合布置的整体。 井田的开拓系统至少有两个独立的通地表的安全出口。 如果以井筒作为安全出口，则必须在井筒中设置梯子间。 二、开拓方法及其分类 开拓方法：指形成井田开拓系统的不同类型和数量的主要开拓巷道的配合与布置。,地下矿床开拓概述,以平硐为主要开拓巷道开拓矿床的方法，称为平硐 开拓法。 一、平硐开拓法的分类 1、垂直矿体走向下盘平硐开拓法,下盘平硐开拓法 1主平硐；2主溜井； 3辅助竖井；4进风井； 5矿体,平硐开拓法,上盘平硐开拓法 1主平硐；2主溜井； 3辅助竖井；4进风井； 5矿体,沿矿体走向平硐开拓法,脉内沿脉平峒开拓法 1主平硐；2主溜井； 3辅助竖井；4进风井； 5矿体,垂直矿体走向上盘平硐开拓法,二、平硐开拓法的特点,1、主平硐以上各阶段采下的矿石通过溜井下放到主平 硐水平，然后用矿车运出地表；,2、人员、设备、材料由辅助盲竖井或盲斜井提升到 各个阶段；,3、新鲜风流通过主平硐、辅助 盲竖（斜）井进入上部各工作地 点，污风从回风井巷排出地表。,4、地下水沿主平硐 水沟自溜到地表硐口。,平硐开拓法,三、平硐开拓法适用条件 当矿体（或其大部分）赋存在当地地平面以上。,5、供风、供水、供电等从主平硐进入，沿井巷到达各工作点。,平硐开拓法,用斜井为主要开拓巷道开拓矿床的方法，称为斜井开拓 法。 一、斜井开拓法的分类 1 下盘斜井开拓法；如图所示 。,下盘斜井开拓法,斜井开拓法,脉内斜井开拓法,侧翼斜井开拓法,斜井开拓法,二、斜井开拓法的特点,1、当斜井的倾角大于2530时，采用箕斗或台车提 升矿石；当斜井的倾角30时，一般使用矿车串车提 升；当斜井倾角小于18时，可采用胶带运输机运矿。,2、人员、设备、材料由斜井下放到各个阶段；,3、新鲜风流通过斜井进入各阶 段工作地点，污风从回风井巷排 出地表。,4、地下水汇集到井底水 仓，通过水泵和管道排 到地表硐口。,斜井开拓法,三、斜井开拓法的适用条件 当矿体赋存在地平面以下，倾角为1545，埋藏不 深，地表无过厚的表土层时，可采用斜井开拓法。,5、供风、供水、供电等从斜井进入，沿井巷到达各工 作点。,斜井开拓法,以竖井为主要开拓巷道开拓矿床的方法称为竖井开拓法。,一、竖井开拓法的分类 1 下盘竖井开拓法：如图所示。,下盘竖井开拓法,2 上盘竖井开拓法：如图所示。,上盘竖井开拓法,竖井开拓法,3 侧翼竖井开拓法：如图所示。,侧翼竖井开拓法,二、竖井开拓法的特点 根据矿井年产量和井深的不同，竖井采用不同的提升 设备。,1、采用箕斗或罐笼提 升矿石；,2 人员、设备、材料 由竖井下放到各个阶段；,3 新鲜风流通过竖井进入各阶段工作地点，污风从回风 井巷排出地表。,竖井开拓法,4、地下水汇集到井底水仓，通过水泵和管道排到地表 硐口。,5、供风、供水、供电等从竖井进入，沿阶段运输巷道 到达各工作点。,当矿体赋存在地平面以下，矿体倾角45，或倾角 15且埋藏较深时，采用竖井开拓法。,三、竖井开拓法的适用条件,竖井开拓法,以通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田矿床的方法，称 为斜坡道开拓法。,一、斜坡道开拓的分类 折返式斜坡道 开拓法 ，如图 所示。,折返式斜坡开拓法 1斜坡道；2石门；3阶段运输巷道,斜坡道开拓法, 螺旋式斜坡道开拓法 ：如图所示。,螺旋斜坡道开拓 1斜坡道；2石门；3阶段运输巷道,二、斜坡道开拓的特点 通地表的主斜坡道主要用于汽车运输矿石，并兼作 无轨设备出入、通风和运送设备材料。,三、斜坡道开拓 的适用条件 开拓深度较小； 矿井规模不大； 斜坡道维护容易。,斜坡道开拓法,一、平硐与盲竖井联合开拓法,平硐与盲竖井开拓法,二、明竖井（或明斜井） 与盲竖井（或盲斜井）联 合开拓法,明竖井与盲竖井开拓法,联合开拓法,采 矿 方 案,自 然 支 撑 采 矿 法,采 矿 方 法 分 类,崩 落 采 矿 法,充 填 采 矿 法,留 矿 采 矿 法,自然支撑采矿法,房 柱 采 矿 法,阶 段 矿 房 采 矿 法,分 段 采 矿 法,自然支撑采矿法（空场采矿法） 将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，再采矿柱。在回采矿房时，开采空间以敞空形式存在，仅靠矿柱和围岩的自身强度来维护采空区，矿房采完后，应及时回采矿柱和处理采空区。 自然支撑采矿法（空场采矿法）应用的基本条件是矿岩稳固，采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。,房 柱 采 矿 法,自 然 支 撑 采 矿 法,适 用 条 件 层状水平和缓倾斜矿床（矿体倾角小于30 ）。 矿岩及围岩为中等稳固以上。 矿体与围岩界线明显平整最好。 矿石价值及矿石品位不高的矿床。 矿体厚度最好不大于8 10 m。,房 柱 采 矿 法 主 要 经 济 技 术 指 标,房 柱 采 矿 法,自 然 支 撑 采 矿 法,矿块构成要素 采区矿柱宽4 6m。 支称矿柱宽3 7m。 支撑矿柱间距5 8m。 矿房长度一般为40 100m。 采准切割工程 阶段运输平巷（下盘脉外布置）。 矿石溜井（2个）。 电耙绞车硐室（3 4个）。 矿房联络道（个）。,回采矿体厚度小于3m时采用单层回采；大于3m时采用分层回采，浅孔落矿，工作面逆矿体倾向推进。采矿由切割巷道开始，以矿体全厚开切割槽，并以此为自由面进行壁式回采。较小矿房使用电耙向溜井耙矿，大型矿房可使用自行设备。,分 段 矿 房 采 矿 法,自 然 支 撑 采 矿 法,矿 块 构 成 要 素 阶段高度：50-100m 分段高度：8 - 12 m 矿房长度：40-80 m 矿房宽度：15-20 m 间柱宽度：10 - 15m 顶柱厚度： 6 -10 m 底柱高度： 5 -15 m 漏斗间距： 5 - 7 m,垂直深孔落矿的分段矿房采矿法采矿过程 将矿房在全高上进一步划分为若干个分段，在分段巷道内用中深孔落矿，回采工作面是垂直推进的，采空区不断扩大，采下矿石借自重由矿块底部结构放出。 由于回采工作面是从矿房中部向两侧垂直拉开，拉底和辟漏工程超前工作面1 2 排漏斗既即可。,分 段 矿 房 采 矿 法,自 然 支 撑 采 矿 法,适 用 条 件 及 矿 块 布 置 垂直深孔落矿的分段矿房采矿法适用于开采急倾斜中厚矿体。 当矿体厚度小于15 m时，沿矿体走向布置矿块；而当矿体厚度大于15 m时，垂直矿体走向布置矿块（矿房长度与矿体走向垂直）。,采 矿 方 法 评 价 该采矿方案具有回采强度大，劳动生产率高，采矿成本底的优点，但也有矿柱回采贫化率、损失率高，矿柱比重大，采切工程量大的缺点。,阶 段 矿 房 采 矿 法,自 然 支 撑 采 矿 法,采 矿 方 法 特 点 球状药包落矿的阶段矿房采矿法（vcr采矿法），是在美国c.w.利文斯顿球状药包漏斗爆破理论基础上创造的。 vcr采矿法的特点是：在矿房上部水平开凿凿岩巷道或硐室，打下向大孔径扇形或平行深孔，以装药长度不大于药包直径6倍的所谓“球状药包”自下而上的顺序逐层向矿房下部预先开掘好的拉底空间落矿。,矿块构成要素 阶段高度： 4080m。 矿房长度： 3040m。 间柱宽度： 814m。 顶柱高度： 68m。 矿房垂直矿脉走向布置时，采场宽为814m,阶 段 矿 房 采 矿 法,自 然 支 撑 采 矿 法,vcr采矿法适用条件 极倾斜厚大或中厚矿体，水平、缓倾斜极厚矿体。 矿体规则，产状稳定，矿体夹石少。 矿体无分层，无较大的断层、破碎带及裂隙。 围岩、矿石属中等稳固以上。 vcr采矿法是一种低成本，高效率的采矿方法，而且矿块结构简单，采切工程量小，劳动条件好，机械化程度高。,v c r 采 矿 法 安 全 技 术 vcr采矿法采用大直径药包，高威力炸药，一次爆破的药量较大，对矿房和井下工程设施冲击波强，应事先测定地震波参数，确定合理的装药量及起爆方案。,留 矿 采 矿 法,浅 孔 留 矿 采 矿 方 案,深 孔 留 矿 采 矿 方 案,采 矿 方 案,适 用 条 件 围岩及矿石稳固，无大的破碎带和断层。 最适合开采薄、极薄矿脉。 矿体倾角大于55 的极倾斜矿床。 矿石无结块性、氧化性与自燃性，不含或少含泥质成分，含硫不高的矿脉。 矿体厚度应大于0.7 0.8m,否则必须“ 开采 ” 部分围岩，以达到本法所要求的最小回采空间。,留 矿 法 采 矿 特 点 矿床回采自下而上分层进行，工人直接在矿房暴露面下的矿石堆上进行落矿作业，每次落下的矿石靠自重放出三分之一，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台，待矿房全部回采结束后，再将存留在矿房内的矿石全部放出，亦称最终放矿。 在回采中暂留于矿房的矿石因经常移动，而不能作为地压管理的主要手段，但是可对采空区进行辅助支撑。,浅 孔 留 矿 采 矿 法,留 矿 采 矿 法,矿 块 构 成 要 素 矿 块 长 度：40 60 m 间 柱 宽 度：2 6 m 顶 柱 厚 度：2 3 m 底 柱 高 度：4 6 m 拉 底 高 度：2 2.5m 联络道间距：4 5 m 中厚矿体应适当加大结构参数。,局 部 放 矿 每次爆破落矿后，由于矿石体积膨胀，为保证工作面有1.8m 2m的上采工作空间（凿岩空间），必须将每次崩落矿石 1 / 3 放出即局部放矿。,深 孔 留 矿 采 矿 法,留 矿 采 矿 法,留 矿 法 采 矿 流 程 拉 底 ：可采用掘进拉底巷道或不打拉底巷到的拉底扩漏法。 凿 岩：浅孔留矿法采用上向或水平浅孔；深孔留矿法采用水平扇形深孔。 爆 破：多采用分段爆破，梯形工作面 通 风：利用天井，联络道对工作面通风,局 部 放 矿：严格按规定要求放矿，同时密切观察采场情况 平场、撬顶：平整采场矿石面，为凿岩做准备，同时撬落顶板及两帮松动矿岩，保证凿岩作业的安全性 二 次 破 碎：破碎采场内不合格大块,采 矿 方 案,充 填 采 矿 法,上向水平充填采矿方案,下向水平充填采矿方案,采矿方法评价 充填采矿法适合开采矿石中等稳固以上，围岩稳固性差的矿体，或用于围岩虽稳固，但地表不允许崩落的矿山。 该采矿方法矿石贫化率、损失率非常低，采准切割工程量小，采矿安全系数高，采矿方案灵活多变，适应矿体形态变化的能力强、灵活性大，是一种具有广阔前景的采矿方法。,充 填 采 矿 法 采 矿 特 点 充填采矿的回采过程中，随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区。 充填料的作用主要在于支撑围岩，减少或延缓采空区及地表的变形与位移，进行地压管理。对于矿岩稳固较差的矿床，还可用支架、在充填料中加入胶结材料，增加充填料的支撑强度。,上 向 水 平 充 填 采 矿 法,充 填 采 矿 法,矿 块 构 成 要 素 矿脉厚小于15m时，矿块沿走向布置；否则矿块垂直走向布置。 阶段高度：30 60 m 矿房宽度：8 15 m 矿房长度：30 60 m 间柱宽度：6 8 m 顶柱高度：4 5 m 底柱高度：4 6 m 拉底高度：4.5 5 m,采 矿 回 采 流 程 在拉底空间形成后，首先浇灌钢筋混凝土底板，一般配双层钢筋，同时修筑行人天井和溜矿天井； 回采（凿岩、爆破落矿）； 矿石运搬（一般使用电耙、无轨机械设备）；,充填（充填前加高行人、溜矿天井）。,上 向 水 平 充 填 采 矿 法,充 填 采 矿 法,充 填 料 的 输 送 用充填法开采的矿山，必须建立一套完善的充填系统，包括：开采碎石，破碎，地面运输，经主充填井进入井下阶段水平运输，再经采场充填井输送到待充填采场，并建设采场废水处理及排放系统。,充 填 前 准 备 及 充 填 加高行人滤水天井：多采用带有滤水装置的混凝土预制件； 加高溜矿井：多采用钢结构或混凝土预制件；修筑混凝土隔离墙，测量充填量及充填高度；充填：依充填料特征分干式充填和水砂充填。,下 向 水 平 充 填 采 矿 法,充 填 采 矿 法,适 用 条 件 及 评 价 可用于开采矿石极不稳固或矿岩均不稳固，高价值、高品位的金属矿床。 该法不留矿柱，回采工作面有混凝土假顶保护，安全性好。 缺点是工程造价高，用水量大，充填系统复杂。,回 采 流 程 由上而下分层回采，逐层充填。 掘进分层全高分层切割平巷，再将每个分层划分为区段，以壁式工作面沿区段全长推进。每个区段运搬结束后，浇灌钢筋混凝土底板，砌筑混凝土隔离墙及脱水砂门，实施充填。全部区段充填结束后，充填切割平巷。,采 矿 方 案,崩 落 采 矿 法,单 层 崩 落 采 矿 法,无底柱崩落采矿法,有底柱崩落采矿法,崩 落 采 矿 法 的 采 矿 特 点 崩落采矿法的矿块回采不再划分矿房与矿柱，随着崩落矿石，强制或自然崩落围岩充填采空区，除单层崩落采矿法外，矿石在上部崩落松散废石覆盖下放出。 崩落采矿法一次崩矿量大，生产能力较大，但矿石损失率、贫化率高，而且由于采空区围岩的崩落将会引起地表塌陷。 崩落