非煤开采知识点.doc

第一章 1 矿石 在当前的技术经济条件下，在质（品位）和量（储量）两方面都能为国民经济所利用的矿物集合体矿体 满足一定质量和数量的矿石的天然集合体 围岩：矿体周围无开采价值的岩石。夹石：矿体中的岩石（或矿体内的）。废石：指围岩和夹石 矿床 一定区域内矿体的总称。 矿床是矿体的总称 矿石品位 矿石中有用成分的单位含量边界品位：划分矿石与废石（围岩或夹石）的有用组分最低含量标准工业品位 指在当前的技术经济条件下，可以开采利用的矿石中有用成分的最低平均品位 (也称最低可采平均品位) 边界品位、工业品位及其与储量之间的关系 矿石损失：在矿床开采过程中造成矿石数量减少的现象矿石损失率：开采过程中损失的矿石量Q0与工业储量Q的百分比矿石贫化：采出矿石品位低于工业储量平均品位现象(1开采过程中混入废石；2高品位矿石损失或高品位粉矿流失)矿石贫化率：采出矿石品位降低的百分率品位矿量曲线：将一系列边界品位和与之相对应的矿石量绘成的曲线。如图所示2 非煤矿床 是由地壳中的化学元素，在各种地质作用下迁移和富集而成的成矿作用：形成矿床的地质作用1)内生成矿作用 成矿物质来源于岩浆 （岩浆矿床伟 晶岩矿床 气水热液矿床） 2)外生成矿作用 成矿物质来源于原岩、原矿床 （风化矿床 沉积矿）3)变质成矿作用 成矿物质来源于原岩、原矿床变质 （成矿原岩或矿床变质作用变质岩） 矿石的硬度(坚固性) 是矿岩抵抗外力的性能 (普氏系数f)1)软矿岩： f34； 机械开采 1）极不稳定的； ；2)中硬矿岩：f=49； 爆破开采 2）不稳定的（10。爆破开采 3）中等稳固的(10200m2)； 矿石“三性 : 4）稳固的(200500m2 (1结块性 2 氧化性 3自燃性) 5）极稳固的(5001000m2) 矿岩的稳固性 是指矿岩的采掘空间允许暴露面积的大小和时间长短的性能3 回采单元划分 1）缓、倾倾和急倾斜矿体的划分：井田阶段矿块阶段 上部为回风平巷，下部为运输平巷；阶段垂高 缓倾斜：2025m； 倾斜与急倾斜：4060m。矿块布置 走向布置：中厚以下； 垂直走向布置：厚与极厚矿体。 矿块长度：L=3050m2）水平和微倾斜矿体划分：井田盘区矿壁盘区尺寸较小：（200400）（200400）（m开采顺序及特点1.井田间的开采顺序：先近后远，先浅后深，先易后难，先富后贫，综合利用的原则。2.井田内阶段间的开采顺序：一般采用下行式，只有少数采用上行式。3.阶段中矿块的开采顺序： 有前进式、后退式和混合式一般采用后退式开采矿床开拓矿块采准切割回采矿床开拓：从地表掘进一系列巷道通达矿体，形成提升、运输、排水和动力供应等完整的生产系统 （平硐、风井、阶段石门）采准、切割（简称采切）采准：在已经开拓的阶段内掘进巷道，将阶段划分成矿块，并且形成矿块的生产系统（行人、通风、运料、凿岩和放矿等）的采矿准备工作 （天井 联络巷）切割：指在已经采准完毕的矿块中开切自由面和自由空间，为回采创造爆破和放矿条件的工作 （切割天井、切割上山、拉底巷道、斗颈）回采 ：指在已经采切完毕的矿块中采出矿石的过程 （落矿、采场运搬及地压管理）3）采切比 定义：从矿块内每采出一千吨（或一万吨）矿石所需掘进的采准切割巷道的长度。表示方法： a.K=L/T 1000, m/kt b.K=V/T 1000, m3/kt：式中： L一个矿块采切巷道的总长度（包括脉外巷道），m； T矿块中采出矿石总量（包括采切巷道副产矿石），t K采切比（用体积表示），m3/kt； V矿块内采切巷道的总体积，m3第二章 开拓： 从地表掘一系列巷道通达矿体，形成提升、运输、通风、排水和动力供应等完整的生产系统主要开拓巷道：用于提升矿石的井筒及运输矿石的平硐和斜坡道（担负将井下矿石提运到地表或从一个阶段提到另一个阶段的主平硐、主立井、主斜井和主斜坡道）辅助开拓巷道：在非煤矿床开采中只起辅助作用的开拓巷道（用于人员上下、通风排水、提运废石、运送设备材料、溜放矿石和充填料等巷道）（副井、风井、充填井、矿石溜井、石门和阶段运输巷等。）煤矿床开拓的含义：（1）主、副井的井硐形式；（2）只指第一水平，而不涉及深部的延深。非煤矿床开拓的含义：（1）只是按主要开拓巷道的形式，不包括副井在内的辅助巷道； （2）主要开拓巷道形式是整个开采范围内矿床开拓方法：是指矿床（井田）范围内的主要开拓巷道形式，并且以主要开拓巷道来命名单一开拓法：竖井开拓法、斜井开拓法 平硐开拓法 斜坡道开拓法联合开拓法：用两种或多种主要开拓井巷的开拓方法平硐开拓法 用平硐作为主要开拓巷道开拓矿床的方法适用 开拓地表侵蚀基准面以上的矿体或部分矿体 （穿脉 沿脉）竖井开拓法 下盘竖井开拓：竖井阶段石门阶段运输平巷 上盘竖井开拓：与下盘竖井开拓同侧翼竖井开拓：单翼井田掘进、通风、运输便利 （下盘侧翼上盘）适用条件： 倾角45。或倾角15。的埋藏较深的矿床斜井开拓法 （脉内下盘）一般采用下盘斜井进行开拓适用条件：倾角15。45。的矿体，埋藏深度不大，表土不厚的中小型矿山斜坡道开拓法 用斜坡道作为主要开拓巷道开拓矿床 （ 斜坡道 供无轨自行设备运行的倾斜巷道）评价：（与竖井、斜井相比）优点：1）受地形、工业场地等条件影响较小；2）斜坡道开拓投产早；3）方便、灵活、环节少4）掘、采、装、运、卸综合机械化效率高，成本低5）取消轨道，可节约大量钢材 使用条件：矿体埋藏不深（200m）的中小型矿山 缺点1）开拓工程量大2）开拓深度受掘进技术和经济因素的制约 3）无轨设备初期投资大，维修工作量大，技术水平要求高 4）无轨设备如用柴油为动力，井下空气污染严重。用电作动力联合开拓 用两种或以上主要开拓巷道开拓矿床的方法 （平硐盲竖井 明竖井盲竖井） 井田：在一个矿山企业中划归一个矿井（坑口）开采的全部矿床或其中一部分矿井生产能力 指矿井正常生产期间，单位时间采出的矿石量（万吨/年，t/d）井筒布置原则：安全可靠，便于布置工业场地 对井下开采有利，尽可能不留保安矿柱特点 1)井筒一般不穿过矿体，布置在下盘、上盘或侧翼岩层移动范围以外，不留保安矿柱；2)副井可分散布置；3)风井布置方式多采用对角式影响因素 地质条件：地形、矿体赋存条件、地质构造，工程地质与水文地质技术经济条件：开拓工程及总费用最小，运输总功率最小等确定方法：方案比较法风井 1)中央并列式 2)中央对角式 3)侧翼对角式， (非煤矿山多采用对角式通风)a)沿脉单巷 b)沿脉双巷 c)下盘沿脉加穿脉 d)环形运输井底车场 按运行分：尽头式、折返式和环形式按井筒与车场连接分：平车场、甩车场、吊桥车场主运输阶段：指将两个及两个以上阶段采下的矿石集中提升到地面的阶段 (运输水平) 副阶段：主运输阶段之间的阶段 (辅助运输水平)优点 1)生产集中 便于管理；2)开拓总工程量减少缺点 1)初期开拓工程量大 2)增加了溜井、天井及溜井上部卸载硐室工程量3)副阶段的矿石，废石提升费和排水费等增加(每24个阶段设一个主运输阶段)a)垂直式 b)倾斜式 c)分段直溜井第三章 非煤矿床回采的主要工序 落矿、矿石运搬与地压管理特点：1)多用凿岩爆破法落矿； 2)多用耙运设备或无轨运搬设备而少用输送机；3)地压管理简单落矿指将矿石从矿体上分离下来，并破碎成适于运搬块度的过程人工落矿（水晶、宝石） 机械、水力落矿（开采软矿石）溶浸法（物理化学性质 特殊） 凿岩爆破法（浅孔、中深孔和深孔落孔） 要求 1)作业安全2)在崩矿范围内崩矿完全，对设计崩矿范围外的矿岩破坏最小 3)大块少且矿石块度均匀；4)满足矿块生产能力的要求；5)落矿费用最低 因素：矿石硬度、工业价值、品位与物理化学性质评价落矿效果的主要指标 1)凿岩工劳动生产率 2)实际落矿范围与设计范围的差距 3)矿石的破碎质量：主要用大块产出率表示浅孔 指深度不大于35m 孔径为3046mm的炮孔 最小抵抗线为钎头直径的2530倍优点 当矿体不规则时，采用浅孔，可以“精收细采”，尽可能提高回收率，降低贫化率缺点：效率低；落矿量小；工作面安全卫生条件差 (水平和垂直)使用 主要在58m以下的不规则矿体（相当普遍）a单层回采b 下向阶梯分层回采 c上向阶梯分层回采中深孔 是指孔深不大于15m，孔径一般为5070mm的炮孔,最小抵抗线为钎头直径的2330倍优点：落矿能力大 使凿 岩装 药爆破和出矿在时间和空间上互不干扰 可平行作业。安全性好。缺点：扇形布置：炸药在爆破范围内分布不均匀，产出大块。应用：非常广泛，一般用于厚度58m以上的矿体 扇形和平行布置孔深 大于15m，其直径一般大于90mm,最小抵抗线为钎头直径的2535倍(1平行孔 2扇形布置 3束状布置）优点：凿岩工劳动生产率高，劳动卫生条件好，潜孔钻机凿岩粉尘小，比中深孔采切工程量小，落矿费用低缺点：矿石破碎不均匀，大块产出率高，地震效应很大，矿石损失贫化大适用：厚度大于10m，矿石价值不高，形状规则，矿岩易分离的矿体补偿空间 崩落后的矿石与崩落前的矿石所占据的空间之差补偿空间系数k 补偿空间体积V1与爆破前矿石体积V0之比矿石运搬 是指将矿石从落矿地点(工作面)运到阶段运输水平的过程1重力运搬； 2机械运搬(电耙运搬、无轨自行设备运搬) 3爆力运搬；4水力运搬矿块底部结构 在矿块下部接受矿石、二次破碎和放出矿石的一组巷道的总称二次破碎巷道：进行破碎崩落矿石中不合格大块的巷道放矿巷道：向运输水平或出矿设备转运矿石的巷道(矿口 溜井) （1漏斗式 2堑沟式 3平底式）采场地压管理 是指回采过程中为控制或减轻地压造成的危害，或利用地压进行开采的工作目的：减小或避免地压的危害，保证回采工作安全进行基本方法：1.留矿柱（或人工）支护2.崩落围岩3.充填采空区第四章 采矿方法 在矿块中进行采准、切割和回采工作的总和研究的主要问题 1）矿块的结构和参数；2）采准、切割巷道的类型、数目和位置；3）矿块底部结构形式；4）矿块回采方法基本要求（1）安全性好；（2）矿石回收率高；（3）矿石贫化率低；（4） 矿块生产能力大；（5）经济效果好空场采矿法 房柱采矿法、留矿采矿法、阶段矿房法 分段矿房法房柱采矿法 在划分采区(或盘区)和矿块的基础上，矿房与矿柱交替布置，回采矿房的同时留下规则的连续或不连续矿柱，用以支撑开采空间进行地压管理的开采方法优点1采准切割工程量小；2回采工艺简单，劳动生产率高；3矿石贫化率小，采矿成本低缺点：1矿柱矿量大(间断1520%，连续40%)，矿石损失大；2矿体厚、顶板稳定性不好时，顶板维护和检查困难适用条件：1矿体与围岩稳固；2矿体倾角不大于30。；3矿石价值不高或品位较低的矿体1阶段（盘曲）运输巷2矿石溜井3切割平巷4电耙硐室5切割上山6联络平巷7矿柱8电耙绞车9凿岩机10炮孔 留矿采矿法 在采场中由下向上逐层进行回采矿石，每次采出的矿石放出约1/3的矿量 其余采下的矿石暂留采场中作为继续上采的工作台及支护两帮围岩，待整个采场的矿石落矿完毕后， 再将存留在采场中的矿石全部放出 （普通留矿法选别留矿法） 1阶段回风巷2顶柱3天井4联络巷5间柱6存留矿石7底柱8漏斗9阶段运输巷10未采矿石11回采空间采准工作（阶段运输巷 通风行人天井 阶段回风巷 联络巷） 切割工作（拉底和辟漏）回采工作 1凿岩：在矿房内的留矿堆上进行。2爆破3通风4局部放矿 撬顶 平场与二次破碎 5最终放矿优点 1)结构及回采工艺简单； 2)采准切割工程量较小；3)可利用矿石自重放矿； 4)可分选分运；5)通风条件好缺点： 1)回采矿柱的贫化和损失大2)工人在较大的暴露面下作业 安全性较差3)平场工作量大（适用于矿石和围岩均稳固的薄和极薄的急倾斜矿体）阶段矿房采矿法 :将阶段划分为矿块，矿块再划分为矿房与矿柱，矿房用中深孔或深孔在阶段全高上进行回采，采下的矿石由矿块底部结构全部放出的空场采矿法分段凿岩阶段矿1阶段运输巷2阶段回风巷3天井4电耙巷道5分段凿岩巷道6矿石溜井7漏斗8切割天井9联络巷10拉底巷道矿块垂直走向布置的分段凿岩阶段矿房法1阶段运输巷2穿脉运输巷3行人通风天井4电耙巷道5分段凿岩巷道6拉底巷道7矿石溜井8切割天井优点：(1)矿块生产能力大，效率高 ；(2)采矿成本低； (3)安全性好 （VCR矿块结构简单 机械化程度高和爆破效果好）缺点：(1)采准工程量大；(2)回采矿柱时的矿石损失和贫化率高；3)大块和粉矿率较高。适用条件：矿石和围岩均稳固的急倾斜厚与极厚矿体 以及急倾斜平行及薄矿脉群.VCR法主要特征：凿大直径(165mm)垂直深孔，采用球状药包爆破和大型无轨设备出矿球状药包 是指长度小于直径6倍的药包 （爆破效果： 球状 亚球状 柱状） 崩落采矿法 基本条件：地表允许塌陷和覆岩允许破坏 基本特征 以矿块为单元单步骤回采，崩落围岩(自然和强制崩落 充填采空区 1单层(长壁式)崩落采矿法；2.分段(有底柱、无底柱)崩落采矿法；3.阶段崩落采矿法 无底柱分段崩落法 优点 (1)结构简单(无底部结构)，回采工艺简单；(2)便于使用高效无轨自行设备， 机械化程度高；(3)生产集中，生产能力大，效率高(4)安全性好(5)小步距回采，便于分采、分运和剔除夹石 缺点 (1)通风条件差；(2)矿石损失与贫化大 充填采矿法 主要特征 将矿块划分成矿房和矿柱两步骤回采回采矿房时，随矿石采 出不断用充填材料充填采空区 1按充填料：干式充填、水砂充填、胶结充填。2.按矿块结构及工作面推进方向：单层充填、分层充填(上、下向水平 或倾斜)、分采充填(削壁充填)。上向水平分层充填采矿法 优点 比下向分层充填能力较大，效率较高 缺点 两步骤回采，结构较复杂（适用 矿石中等稳固以上，矿石价值高，或地表需要保护的倾斜或急倾斜矿体。 矿体的厚度形态及围岩稳固性不限）A凿岩 B 爆破落矿 C 出矿 D 充填准备 E 充填F 铺设分层底板下向分层充填采矿法 优点：矿损失贫化很小，矿块结构简单(单步骤) 缺点：能力低，效率低 （适用条件：矿石不稳固，围岩不稳固，矿石价值高，倾斜和急倾斜，厚度不限） 分采(削壁)充填采矿法 特点开采极薄矿脉时，为了满足人员对工作空间的基本 要 求， 除了开采矿石外，还需崩落部分废石，矿石运出采场，废石则充填采空区（实质是一种干式充填采矿法）优点 比留矿法贫化小，矿石价值高的极薄矿体经济上比留矿法优越缺点 工艺复杂，生产能力小，效率低，强度大（适用矿石价值高、厚度0.30.4m最佳，矿岩界线明显易离。对倾 角和稳固性不限，但多用于急倾斜极薄矿体，且最好中等稳固以上）（1.水平或缓斜薄矿体：单层充填法； 2.倾斜、急斜矿体，若矿石稳固：上向水平分层； 若矿石稳固性差：下向水平分