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矿井辅助生产工作 矿井生产中，除采矿、掘进、提升运输等主要生产环节外，还有辅助生产工作，如矿井通风、矿井排水、矿山压缩空气供应、矿井供水、矿山供电等。辅助生产为主要生产创造正常的工作条件并与主要生产同时进行，它们也是矿井生产十分重要的组成部份。 第一节 矿井通风一、 矿井通风的目的和任务地面新鲜空气进人矿井后，由于凿岩、爆破、装矿、运矿和卸矿等作业的进行而被污染，形成井下污独空气。井下污浊空气的组成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。粉尘是在采矿生产过程中（如凿岩、爆破、装卸矿石等）产生的矿石或岩石的细微颗粒。部份粉尘可长期飘浮在矿井空气中，飘浮的粉尘、特别是游离二氧化硅（SiO2）粉尘，被人吸入肺内经长期的积聚变化，就会引起患一种职业病矽肺病，严重危害人体健康。 矿井中的有害气体有二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、硫化氢等，主要由爆破作业产生，当它们的浓度超过一定值后，短时期内就能使人中毒死亡。 矿井空气中含氧量相对减少是由于坑木的腐朽、矿岩的氧化、有害气体的混人以及人员呼吸等原因造成。如果矿内空气中氧含量减少过多，就会直接影响人体健康，甚至危及人的生命安全。 目前，矿山主要从两方面来减少和消除粉尘及有害气体的危害：l防止或减少粉尘及有害气体的产生。例如，用钻进法等新的破岩方法代替凿岩爆破法以消除爆破产生的有害气体；寻求有效的柴油废气净化装置以净化柴油无轨自行设备排出的废气；在设计和使用采、装、运设备时防止粉尘的产生和飞扬等。2.降低空气中粉尘的含量及有害气体的浓度、达到国家规定的卫生标准。目前行之有效的方法就是矿井通风。 所谓矿井通凤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主要是： 1.向井下送入足够的新鲜空气，以保证人员呼吸； 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。二、矿井通风系统 进行矿井通风时，风流流动路线一般是：新鲜风流由进风井送人矿井内、经石门、阶段运输平巷、横巷、天井等到达工作而以供需要，冲洗工作面后的污风经天井、上部的阶段风巷道、回风石门等最后由出风井排至地表。为了合理地分配风量以及使风流按规定的路线流动，还必须在设计规定的地方设置风门、风墙、风窗、凤桥等凤流控制设施。风流所流经的全部通风路线及设施（包括通风设备）就组成矿井通风系统。 进行矿井通风时，可以整个矿井是一个统一的通风系统，也可以把矿井划分为几个相互独立的分区，每个分区为一个独立的通风系统，前者称为矿井统一通风，后者称为分区通风。地下金属矿山的矿井开采范围不很大，所以矿井统一通风应用较广泛，但对所需风量大、通风线路长的矿井，分区通风则更为有利。 无论是矿井统一通风还是分区通风，通风系统按进风井与出风井的位置可分为中央式和对角式两种类型：图7-1 通风系统示意图（统一通风，中央式布置） 矿体边界线；# 风门或密闭；风流方向1- 进风井；2-出风井；3-风硐；4-扇风机图7-2 通风系统示意图（分区通风，对角式布置） 中央式布置是进风井与出风井的位置大致在井田（或分区）走向方向的中央，如图7-1;对角式布置有双翼对角式（中央对角式）和单翼对角式（侧翼对角式）两种。双翼对角式是一个进风井（或出风井）大致位于井田（或分区）走向方向的中央，而两个出风井（或进风井）分别位于井田（或分区）走向两端的边界附近。单翼对角式是进风井位于井田（或分区）走向一端的边界附近，而出风井位于井田（或分区）走向另一端的边界附近。对角式布置如图7-2。由于对角式布置安全出口分散、通风简单可靠，易于管理，所以我国金属矿山广泛采用。生产能力大的矿山常用双翼对角式，生产能力不大或侧翼开拓的矿山常用单翼对角式。 三、矿井通风方法矿井内空气之所以能够流动是由于进风井口与出风井口之间存在着压力差，我们把造成进风井口与出风井口之间压力差、促使矿井内空气流动的动力称为通风动力。按通风动力可将矿井通风方法分为自然通风和机械通风。自然通风自然通风是靠自然因素（主要是进风井与出风井空气柱的重量不同）所形成的压力差来促使矿井空气流动。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。自然通风的风流方向及风量随季节变化、难以调节，压差小，通风困难，不可靠，故仅有少数高山地区的小型矿山采用。 2机械通风机械通风是利用专门的机械设备（扇风机）造成进风井口与出风井口之间的压力差来促使井下空气流动。机械通风受季节化影响不大，风流方向及风量均可调节，是一种可靠的通风方祛，被矿山广泛采用。 机械通风所用的扇风机有两种，即离心式扇风机和轴流式扇风机，如图73、图7一4所示。离心式扇风机由于风量较小、笨重等，目前已很少采用，仅使用在少数小型矿山。 轴流式扇风机是我国金属矿山广泛采用的一种主要扇风机。它有效率高、重量轻、动轮叶片可调整等优点，但它噪音大，维修较复杂。 扇风机一般都设置在井筒附近，利用风峒把扇风机与井筒连接起来，如图7-1。 如果扇风机工作时，从井下抽出污浊空气，这种通风方式（或称扇风机的工作方式）叫抽出式；如果扇风机工作时，把地面新鲜空气压入井下，这种通风方式叫压入式。我国金属矿山采用抽出式通风较多，如图7-1,图7-2所示均为抽出式通风。四.矿井通风要素 矿井通风有两个基本要素，即风量和风压，它门也是选择扇风机时的两个重要参数。矿井通风的风量（全矿总风量）是指送入井下的新鲜空气的数量或从井下排至地面的污浊空气的数量，单位为米3分。金属矿山所需风量主要根据井下各工作面除尘和排除炮烟的要求确定。矿井通风的风压（或通风压力）是指扇风机（或自然风力）在进风井口与出风口之间造成的压力差。它是用来促使井下空气流动，克服井巷通风阻力的。所谓井巷通风阻力是井下空气在井巷中流动所遇到的阻力。井巷通风阻力主要有：风流与井巷周壁互相摩擦。以及空气分子间互相碰撞而产生的摩擦阻力；风流流经井巷中突然扩大、突然缩小、转弯等处时，空气分子间有冲击而产生的局部阻力；井巷中有障碍物（堆积物、矿车等）风流流经时而产生的正面阻力。 井巷通风总阻力（h阻）与风量（Q）有如下关系： h阻=h摩+h局=（R摩+R局）Q2h阻=R总Q2式中h摩。h局为井巷摩擦阻力和井巷的局部阻力，其单位为毫米水柱；R摩，R局为摩擦风阻和局部风阻，单位为千缪。 R总称为总风阻，风阻的大小与通风系统中线路的长短、井巷，断面的大小、形状及其变化情况、弯道的多少以及井巷周壁的粗糙程度等有关。因此，风阻是综合表明整个矿井通凤网路特征的物理量。风阻愈大通风愈困难，凤阻愈小通风就愈容易，所以风阻R总是选择扇风机和确定扇风机工作的重要参数。 第二节 矿井排水 矿井排水方法 矿床开采过程中，井巷中常有渗水或涌水现象，井下生产用水用后也矿山井巷中，这些都使井下出现积水。矿井水若不及时排出，就会愈积愈多，进而淹没矿井，造成停工停产。因此，及时把矿井水排至地面，创造无积水且比较卫生的工作环境，是矿井排水的任务。矿井排水的方法有自流式和扬升式两种。 自流式排水是使坑内的水自行流到地面。采用平闹开拓时，坑内水才可从平甫自行流出。这是一种最经济可靠的排水方法。 扬升式排水是借助于排水设备将水扬至地面。当采用井简开拓时，必须采用这种排水方法.扬升式排水过程如图7-5，矿井水顺阶段巷道水沟汇集于井底车场附近的水仓中，水仓与水泵房之吸水井相通。当电动机转动时带动水泵运转，它使吸水井中的水经吸水罩沿吸水管不断地吸入水泵中，一同时使水泵中的水经排水口沿排水管不断地排至地面。二、排水系统 扬升式排水主要有三种布置系统： 1.直接排水：如图7-6a所示，各阶段都设置水泵房，各阶段排水设备是独立的，分别用各自的排水设备将水直接扬至地面。 图7-5 扬升式排水沟示意图水仓；2-吸水井；3-吸水管；4-水泵；5-电动机；6-排水管道；7-井筒；8-吸水罩；9-管子电缆斜道；10-水泵房 这种排水系统的优点是各水平的排水工作互不影响，但有所需设备多，井筒敷设的管路多，管理和检修复杂等缺点，所以金属矿山使用较少。 接力排水：如图7-6b所示，下部水平的积水由辅助排水设备排至上部水平的水仓中，而后再由主排水设备排至地面。这种排水系统的优点是下部辅助排水设备便于移动，缺点是当主排水设备发生故障可能使上下各水平都被淹。它适用于深井或者上部涌水量大，下部涌水量小的矿井。 3集中排水：上部水平的积水用下水井，下水钻孔或下水管道引入下部水平的水仓中，然后由主排水设备集中排至地面。 这种排水系统的缺点是上部水平的水流至下部水平损失了位能，增加了电能消耗，但是它有排水系统简单，基建费和管理费都较少等优点，所以金属矿山使用较多，特别是下部水平涌水量大、上部水平涌水量小时使用最有利。 三、排水设备矿井排水设备主要包括水泵和排水管道。 1水泵 矿用水泵一般为离心式水泵，如图7-7。它主要是通过离心，力的作用使水不断地吸人和排出.单级水泵仅一个叶轮，扬升高度有限。当扬程大时，可用多级水泵，多级水泵是利用在一根轴上串联多个叶轮来增加扬升高度。矿用主排水设备为多级水泵。 2.排水管 排水管一般都敷设在井筒的管道中间，当垂直深度在200米以内采用焊按钢管、超过200米以内采用焊接钢管，超过200米可采用无缝钢管。矿井的主排水管路至少敷设两条，一条不能使用时，另一条必须在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。图7-7 单级离心式水泵示意图加水口；2-轴；3-叶轮；4-机壳；5-排水管；6-吸水井；7-吸水罩；8-吸水管 排水管靠近水泵处有闸板阀和逆止阀。闸板阀作为调节排水量及开闭排水管路之用，逆止阀是在水泵停转时，防止排水管中的水倒流人水泵中，以免水轮损坏。 第三节 矿山压缩空气供应 矿床开采过程中使用了大量的风动机械，如凤动凿岩机、风动装岩机等，因此，要求产生和输送压缩空气（简称压气或压风）为风动机械提供动力。产生和输送压气的设备主要有压气机、管路和辅助装置。 一压气机 压气机是产生压缩空气的设备。我国生产的压气机有往复式压气机、螺杆式压气机、离心式压气机等，目前矿山广泛使用往复式压气机。如图7-8所示，往复式压气机是利用活塞在气缸中的往复运动来产生压气，为使排气压力满足风动机械的要求，矿用压气机都采用两级压缩。 压气机的主要技术特征是排气压力和排气量。国产矿用往复式压气机排气压力为78公斤厘米2排气量有3、6、9、10,12, 20, 30, 40, 60, 90, 100米3分等几种。二、辅助装置 辅助装置主要有空气过滤器、凤包和水冷却设施。空气过滤器是净化空气的装置，它使空气中的尘土不致进入压气机以保证气阀、气缸壁、活塞等正常工作。 风包又称气罐，它是一个圆筒伏的密封容器，设在压气机和管网之间，其作用是：（1）缓和由于往复式压气机排送压气的不连续性而起的压力波动；（2）除去压气中所含的水份和润滑油（3）储藏压气，供压气消耗量增大或压气机停止运转时之需。 水冷却设施的作用是使水不断地在中间冷却器、气缸外水套中循环流动，以便不断地带走工作过程中产生的热量。流经中间冷却器和气缸外水套后的热水在冷却塔或喷水池中得到冷却，从而保证进入压气机冷却水温度低而恒定。三、管路 矿山压气管道的作用是输送压气。由于矿出使用压气的工作面很多，因此形成树枝状的管道网。管道一般为无缝钢管或对焊钢管。敷设在地面、主要开拓巷道等处的不移动的干线管道可用焊接的方法连接，移动管道则可用套筒、法兰盘连接，风动机械与压气管网之间用挠性软管（风绳）连接。四、压气供应系统 压气机、辅助装置及压气输送管道网组成矿山压气供应系统。压气供应系统的布置主要取决于矿床开拓系统。一般压气机站都设在井口工业场地附近，从地表沿主井（主平硐）或副井（辅助平硐）向各阶段的井底车场、石门、主要运输平巷等敷设管道直至各采掘工作面。具体线路的确定以安装维修方便、线路短、压力损失小等为准。开拓巷道及开拓方法的分类 第一节开拓巷道及开拓方法的分类矿床的赋存条件复杂，地表地形多种多样，矿山企业规模大小不一，故矿床的开拓方法和开拓巷道的种类也较多。一、开拓巷道的分类 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、主井（竖井成斜井）。2.辅助开拓巷道：这类开拓巷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、副井（竖井或斜井）。 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。竖井、斜井、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，属阶段开拓巷有井底车场及硐室、石门、主要阶段运输平巷等。二、开拓方法的分类根据主要开拓巷道的类型和下部有无补充开拓巷道，开拓方法可分为两大类：单一开拓法：用一种主要开拓巷道开采整个矿床的全部开采深度的开拓方法属于单一开拓方法。根据主要开拓巷道的类型可分为竖井开拓、斜井开拓和平碉开拓三种。联合开拓法：开采矿床上部用某一种主要开拓巷道，下部用补充开拓巷道联合开拓法。本法可分为竖井与盲井（盲竖井或盲斜井）联合开拓法，斜井与盲井（盲竖井或盲斜井）联合开拓法，平硐与井筒（明井或盲井）联合开拓法三种。主要开拓巷道的位置，根据矿床赋寸特点，地表地形条件可位于矿体的下盘，上盘，侧翼，矿体中或穿过矿体，而位于矿体下盘的为最多。单一开拓法竖井开拓法：竖井开拓法主要用在开采急倾斜矿床（倾角在600700以上），因为石门较短。当倾角不大的矿床（倾角在150200以下）也宜用竖井开拓，因为在这种情况下用斜井开拓长度太大。按竖井与矿床的相对位置，竖井位于矿体下盘的开拓方法在我国应用最为广泛（图4-1），下盘竖井容易保护，且不需留保安矿柱。竖井开在矿体中或穿过矿体，都需留保安矿柱，故用的很少。竖井在矿体上盘，石门过长，且不易保护，因而在实际中应用甚少，只在特殊的地形地质条件下，不能用下盘竖井时，才采用上盘竖井开拓。根据矿山规模大小，竖井可采用箕斗或罐笼提升矿石，大型矿山一般都采用箕斗提升。斜井开拓法：斜井开拓主要用在开采缓倾斜和倾斜矿床，其倾角在200500之间，而200400应用较多，因为在这种条件下，用斜井比用竖井开拓，石门长度大大减少。斜井在矿体中的开拓方案，应用较少，因需留保安矿柱，斜井在矿体下盘岩层中的开拓方案（图4-2），使用比较广泛，因它不需留保安矿柱，且石门长度也不大。根据斜井的倾斜角度大小和生产能力，可采用串车、台车、箕斗和皮带运输机提升矿石。三、平确开拓法用平硐开拓是一种最经济最简便的开拓方法，但它只能在地形条件允许下才能采用，矿床必须埋藏在地平面以上的山岭地区（图4-3）。根据地形和矿体埋藏条件，平硐可以沿矿体走向或与矿体走向相交。我国中南地区许多矿山是采用平硐沿矿体走向而在矿体中的开拓方法，而在其他地区则多采用与矿体走向相交的开拓方祛。平硐开拓一般都采用电机车运输。四、评价1对竖井与斜井开拓的评价（1）竖井提升速度快，提升能力大，工作安全可靠，适用于大型矿山。斜井提升速度慢，而提升容器沿轨道运行，容易发生事故，生产可靠性差。（2）斜井的井筒装备和井底车场比较简单，在使用串车或台车提升时，地面不需要大型提升设备和高大的井架，基建总工程量少，建设速度快，初期投资比较小。由于生产能力较小，所以中、小型矿山采用较多。（3）斜井井筒一民，提升阻力大，提升费用高；排水管道长，需要的水泵能力大，耗电量高，故其生产费用一般比竖井高。（4）斜井掘进不需要复杂的设备，施工技术比较简单，掘进速度比较快，基建期限短。2对平硐与井筒开拓的评价（1）平硐每米巷道掘进和支护费用低，掘进速度快。（2）平硐是利用溜井下放矿石和自流排水，不需要矿石提升设备、排水设备、井架、井底车场等设施，基建费用和生产经营费用都比较小。（3）平硐多采用电机车运输，与井筒提升相比，运输能力大，费用低；工作安全，简便，可靠。由于平硐开拓优点突出，国内有的平硐尽管长达5000余米（龙烟铁矿），但在技术上，经济上仍然有显著的优越性。因此，只要地形条件允许，应尽量采用平硐开拓方案。第三节联合开拓法 一、平硐与井筒的联合开拓法矿床埋藏在山岭地区，且向下延深较长，只用单一平硐开拓时，不能采出全部矿石，其下部必须掘进补充开拓巷道（竖井、斜井或盲井），这就构成了平硐与井筒的联合开拓法(图4-4).这种联合开拓法在我国应用较为广泛。中条山胡家峪铜矿就是采用这种联合开拓法。二竖井与盲井联合开拓法矿床上部采用竖井开拓，其下部用盲井开拓，盲井可以是盲竖井，也可以采用盲斜井，这主要根据矿床下部的赋存条件而定、图4-5为竖井与盲竖井的联合开拓法。三 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。图4-6为斜井与盲斜井联合开拓法。四、井底车场井底车场就是井筒与主要运输巷道或石门之间的停，调车场与硐室的总称。它的作用是将井筒与主要运输巷道联接起来，把从运输巷道运来的矿石和废石经此进入井筒提至地面；并将地面送来的材料和设备经此运至工作地点；井下矿车卸载，调运，编组都在这里进行。所以井底车场就成为井下运输的纽。井底车场由重车道，空车道，绕车道以及个种硐室（如井底矿仓，破碎硐室，卸载硐室 ，水仓，水泵房，电机车库。变电所，候罐室，保健室等）组成，如图4-7所示。根据调车方式不同，井底车场分为环行式，折返式和尽头式三种。图4-7 环形式井底车场 1-井筒；2候罐室；3保健室；4水泵房；5变电所；6水仓；7储藏室；8凿岩机修理室 环形式井底车场（图4-8a）的特点是在车场中，空，重车辆在同一巷道中向同一方向运行，成为环形运输，简化了调车工作，能达到很大的通过能力。根据我国黑色矿山的经验，当罐笼年提升能力在20万吨以上，箕斗年提升能力在100万吨以上时，可采用环形车场，反之则采用折返式或尽头式车场。 折返式井底车场（图4-8b）的特点是将储车线与调车场布置在同一条巷道中，即空，重车辆在此巷道中相对折返运行。尽头式井底车场（图4-8c）的巷道或线路最简单，空，重车线皆在井筒一侧的一条巷道中。尽头式车场仅适用于产量小的矿井以及副井和通风井的车场。 图4-8 井底车场类型 a-环形式；b折返式；c尽头式；1-重车线；2空车线；3回车线；4绕道；5三角入场线;6卸车站；7罐笼井；8箕斗井；9混合井五、斜坡道开拓 近些年来，随着凿岩台车、装运机、铲运机、自卸汽车等大型无轨自动走行设备的大量应用，国外一些矿山采用了螺旋式和折返式（图4-9）斜坡道开拓。其宽度46米，高度为3.65米，斜率为1015%左右。采用这种斜坡道开拓，人员，材料可以直接由地表用汽车运送到工作地点，各种自行无轨设备也可以自由通行于采掘工作面，井下车库与地面之间，消除了通过井筒时拆装设备和复杂的转运工作，从而提高了矿山的劳动生产率。矿床开拓系统 一个完整的开拓系统，除主要开拓巷道以外，还必须有副井，风井，副平硐等辅助开拓巷道，以便构成通风，运输，行人的完整系统，并保证有第二个安全出口。 采用井筒开拓矿床时，除有提升矿石的主井外，尚需有运送人员，材料，设备及提升废石的副井，以及为通风用的风井。如果主井担负了付井的提升任务，亦需设置专门的风井。由于主，副井（或风井）的布置不同，而构成了几种不同的开拓系统。中央并列式开拓系统如图4-10a所示，主，副井均位于矿床的中央，称为中央并列式开拓系统。采用这种布置时，主，副井间距不应小于2030米，如果井口建筑物用防火材料建筑时，井筒间距亦需大于20米。图4-10 矿床开拓系统 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 中央并列式开拓系统是金属矿山常见的开拓系统，它主要在矿床规模较大，地形条件允许工业广场及场内运输集中布置时应用。中央并列式布置有如下主要优点：主，副井布置在一起，使地面工业场地集中，便于管理，而且也便于主井的延深工作；主井位于矿床中央部位，使地下运输功变小；两井筒相距较近，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，矿床两翼必须各设一个通风井，而构成对角式通风，其通风条件较好。二、中央对角式开拓系统中央对角式开拓系统的特点，是主井布置在矿床中央，而付井和风井分别布置在矿床的两翼，从而构成中央对角式开拓系统（图4-10b)。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。三、侧翼式开拓系统主井和副井分别位于矿床的两翼，则称为侧翼式开拓系统，如图4-10C所示。在这种开拓系统中，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。 第五节主要开拓巷道位置的确定确定主要开拓巷道位置（竖井或斜井），就是决定其在垂直矿体走向方向的位置和沿矿体走向方向的位置。将主要开拓巷道布置在矿体崩落范围以外，基本上决定了主要开拓巷道在垂直矿体走向方向的位置；根据在运输矿石时，应使其运输功最小的原则，也基本上确定了主要开拓巷道在沿走向方向的位置；并综合考虑地表及地下的其他因素，便可以最终确定主要开拓巷道的位置。一崩落带和移动带 矿体采空后，其上部岩石就会发生崩落。如果崩落的岩石由于体积膨胀而逐渐充实了采空区和崩落空间，则其上部的岩石就不再继续崩落，如图4一11。因此，当矿体埋藏在一定深度时，共崩落范围就不会涉及到地表。 反之，如果上部岩石不足以充实采空区，则采空区上部通常以锥状体崩落至地表，使地表发生崩落和移动，如图4-12地表岩石发生崩落的地带叫做崩落带，仅仅发生移动的地带叫移动带、采空区底部与地表崩落带和移动带边界的连线与水平面的夹角叫崩落角和移动角。其角度大小与岩石物理力学性质、层理、节理、含水性、埋藏深度等因素密切相关。崩落角和移动角通常变化在300-800之间，坚硬岩石为6080左右。在开采金属矿床时，由于矿体被采出后，其上部岩石就会发生崩落。因此，无论是主要开拓巷道或辅助开拓巷道以及地表上的各种构筑物、建筑物、铁路、公路等都应设在距岩石移动带1020米的范围以外，如图4-13所示。否则，就要在其下部保留一部分矿石作为保安矿柱来维护这些工程，如图4-14所示。 保安矿柱通常由于无法回采，或者由于回采条件恶劣而造成资源损失。因此，在选择井筒位置时，应尽量少用穿过矿体或沿矿体掘进的方案。 经过实践表明，倾斜矿体上盘移动带要比下盘移动带大，因而竖井位置在下盘比在上盘距矿体近，石门长度也是下盘比上盘小。所以应尽量将竖井布置在下盘，如图4一15所示。只有在特殊条件下，图4-11 未涉及到地表的围岩崩落 图4-12 崩落带和移动带如矿体下盘地质条件恶劣，地形条件不利，与外界运输联系困难等，才将井筒布置在矿体上盘。图4-14 保安矿柱最小运输功地面和地下的运输费用，影响到开拓巷道位置的选择。运输费用与运输量同运输距离的乘积成正比，我们把运输量同运输距离的乘积叫做运输功，其单位为吨。公里。运输功越大，运输费用也就越高。合理的井筒位置，应该位于地面和地下运输功最小的位置。而主要开拓巷道设在矿床沿走向的矿量重心位置时，其地下运输功最小。例如，某一厚度均匀的矿体，其矿量重心在矿体走向中央，这时将井筒布置在走向中央时，其地下运输功最小，而井筒布置在矿体一侧时，运输功最大，二者相差达一倍之多。图4-15 井筒布置在矿体的上盘或下盘的比较 金属矿一般地形条件复杂，矿体走向长度不大，往往地形的影响超过了最小运输功的影响，必须综合考虑之。 除了按上述因素决定主要开拓巷道位置外，还必须考虑地面与地下的其他影响因素。 地面因素要考虑以下情况：井口附近要有足够的工业场地；选厂应尽量利用山坡地形，以便选厂内各流程能充分利用自重运输；井口应选择安全可靠位置，防止山崩，雪崩，洪水的威胁；与国家铁路，公路。选厂。冶炼厂联系方便；以及考虑尽量不占农田或少占农田等问题。地下因素应考虑井筒要避免穿过流砂层，大的含水层和断层破碎带等不利的地质条件。 开拓是矿山的基本建设工程，要建设一个矿山，形成一个完整的生产系统，要进行巨大的工程建设，往往需要1-5年时间，开凿几万至几十万米的井巷工程。因此，正确的选择开拓方案，对多快好省地建设矿山具有重要意义。一般在选择开拓方案时，要进行综合性的技术经济比较，最后应选出投资小，建设快，生产可靠的方案。矿床开采概述 第一节矿山企业矿山企业是为开采矿床以获得一定数量和质量的矿石,而组织起来的生产经营单位，简称矿山或矿。矿山是采矿工业的具体生产单位，它可以是采选冶联合企业的一部分，也可以是一个独立的矿山企业。一个矿山企业主要包括一个或几个采矿车间（或称坑口、矿、井、露天采矿场等），和辅助车间（如机修厂、木材加工厂等），大部分矿山还包括矿厂。每个采矿车间都具有自己生产上完整的系统，能独立地进行矿床开采工作。矿山企业基本任务是完成国家下达的生产任务（精矿量或矿石量），同时完成生产探矿和生产期间的基建工程，以确保矿山持续均衡生产。一般矿山（矿井）的规模是在建设矿山时由主管部门根据全国或地方国民经济发展规划，并考虑矿产资源大小而提出的。承担矿山企业设计的单位，再从技术上的可能性和经济的合理性进行校核，最后确定出矿山的规模。矿山企业的规模，通常是以年产量或日产量来表示，按其产量大小分为大型、中型、小型三种，表2-1是地下金属矿山的合理规模和服务年限。第二节矿山井巷 金属矿床都是埋藏在地下，有的出露地表或埋藏较浅，一般用露天开采。有的埋藏较深，一般用地下开采。为了将埋藏较深的金属矿床开采出来，必须从地面到矿床掘进一系列井巷，使矿段与地面联通起来，这些井巷统称为矿山井巷。 矿山井巷种类很多，总的可分为硐室与巷道两大类。硐室：指长度和宽度相差不大的巷道。通常根据其用途来命名，如井下提升机房、井下破碎硐室、矿仓、水泵房、变电所、机修房、炸药库、电机车库、候车室、保健室、调度室等。硐室的形状规则，其尺寸大小主要根据用途而定。巷道：指长度比宽度大得多的井巷。它的形状规则，尺寸大小取决于用途。按其长轴方向与水平面的夹角可分为垂直巷道、水平巷道、和倾斜巷道。 垂直巷道的长轴方向与水平面垂直。这种巷道主要有竖井、盲竖井、垂直溜井、垂直天井、垂直充填井等如图2-1所示。竖井是有直接通地表出口的垂直巷道。它的用途是提升矿石、废石、材料、设备、人员和通风等。一般将主要用作提升矿石的竖井称为主井，而将担负其他任务的竖井称为副井。 盲竖井的作用和竖井相同，但它没有直接通地表的出口。 垂直溜井是利用重力溜放矿石或废石的垂直巷道。 垂直天井是用作人员通行、通风、运送材料设备并兼做探矿的垂直巷道，一般设在采区内。 倾斜巷道的长轴方向与水平面成一定倾斜角度。这种巷道主要有斜井、盲斜井、斜溜井、斜天井等，如图2-1所示。斜井与竖井、盲斜井与盲竖井、斜溜井与垂直溜井、斜天井与垂直天井；它们之间除空间位置前者是倾斜的，而后者是垂直以外，其它特点，用途均相同。水平巷道的长轴方向是水平的，但事实上不是绝对水平的，而是保持有很小的坡度（25）以利运输和排水 水平巷道主要有平硐（平窿），石门，脉内平巷，脉外平巷，横巷（穿脉巷道）等。它们都是供人员通行，运输，通风，排水，探矿等用的。平硐是有直接通地表出口的水平巷道。通常将用作运输矿石的平硐称为主平硐，而把担负其他任务的平硐称为副（辅助）平硐。 石门是在岩石中掘进的，并且与矿体走向斜交或直交，无直通地表出口的水平巷道（一般是和井筒相连接的）。平巷是与矿体走向平行无直通地表出口的水平巷道。当平巷开掘在矿体中则称脉内平巷，开掘在围岩中则称为脉外平巷。 横巷一般是与矿体走向垂直且开掘在矿体中的水平巷道。 综上所述，区分各种巷道的主要特征是：巷道的空间位置，有无直通地表的出口，巷道在岩石中还是在矿体中，巷道与矿体走向是平行还是垂直以及它们各自的用途。第三节矿床开采的几个问题 一 开采单元的划分1矿区、矿田、井田 矿山下设一个或几个坑口（矿井），坑口是具有独立开采系统的生产单位。划归坑口开采的矿体或其一部分叫井田，划归矿山开采的矿体叫矿田，划田公司（联合企业）开采的矿体叫矿区，如图2-2所示。 在矿山企业中，矿区、矿田、井田的大小，绝大多数是按矿床自然赋存条件划分的。在生产实践中往往将一个大矿体或彼此邻近的若干个矿体划为一个井田，进行独立开采。根据目前的技术经济水平，以及矿体的赋存特点，井田走向长度一般为1-3公里左右。一个井田内的矿石储量应与年产量腥适应。储量大，年产量可增大。储量小，年产量应当相应减少。个别情况下，确定井田尺寸要做技术经济比较，以确定技术经济上做合理的井田尺寸。2阶段，采区（矿块） 一个井田范围较大，为了便于回采矿石，需要把井田划分成阶段，再把阶段划分成采区，（矿块），如图2-3所示。阶段是沿矿体倾斜方向划分的，阶段范围沿倾斜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。缓倾斜矿体的阶段高度通常小于2030米，急倾斜矿体的阶段高度通常为5060米，也有高达80一120米左右的。阶段高度主要取决