金属矿山地下开采.doc

走向布置矿块。开采极厚矿体时，矿块垂直走向布置，往往需留走向矿柱（图1-7）。 (c) 图 l一7筋箨褒麓真毒。 (a)矿块沿走向布置；(b)矿块垂直走向布置；(c)矿块垂直走向布置且留走向矿柱。 l-矿房；2-矿柱。 三、金属矿床的特性 金属矿床的地质条件较为复杂，对矿床开采有较大影响的因素有以下几个方面。 1矿体赋存条件不稳定 矿体的厚度、倾角及形状均不稳定。在同一个矿体内，在走向上或倾向上，其厚度、倾角常有较大的变化，且常常出现尖灭再现，分枝复合等现象。这就要求有多种采矿矿法，并且采矿法本身要有一定灵活性，以适应复杂的地质条件。 2矿石品位变化大 在金属矿床中，矿石品位在矿体的走向上及倾向上，也经常有较大的变化。这种变化有时有一定的规律，如随深度的增加，矿石的品位变贫或变富。在矿体中还经常10存在夹石。有些硫化矿床的上部有氧化矿，使同一矿体产生分带现象。这些都对采矿提出特殊的要求：如按不同类型、不同品级进行分采，中和品位，剔除夹石等。 3构造复杂在有些矿体中存在断层、褶皱、岩脉或断层破碎带等地质构造。这些都给采矿工作带来很大的困难。 4矿岩的坚固性大 多数金属矿体均有此特点。因此，一般采用凿岩爆破方法来采矿，这给实现综合机械化开采造成一定困难。 5矿床含水性 某些金属矿床含水，对开采有很大的影响。矿床含水不仅增加了排水设备及设施，而且对开采工作造成很大困难（如含水的碎矿石容易结块堵塞漏斗，也可能在放矿时发生跑矿；大量的含水会降低矿岩的稳固性等）。第二章 矿床开采单元的划分及其开采顺序第一节 矿床开采单元的划分一、矿田和井田 划归一个矿山企业开采的全部矿床或其一部分称为矿田；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一部分，称为井田。矿田有时等于井田，有时包括数个井田。 井田的大小是矿床开采中的重要参数。在倾斜和急倾斜矿床中，井田尺寸一般用沿走向长度和沿倾斜深度或垂直深度表示；在水平和微倾斜矿体中，则用长度和宽度表示。二、阶段和矿块 (1)阶段和阶段高度 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，沿走向掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道；上下相邻两个主要运输巷道之间的开采范围，称为阶段（图2-1）。阶段高度是指相邻上下两个阶段运输巷道底板之间的垂直距离（图2-1中，2）。 影响阶段高度的主要因素有：矿体的倾角、厚度、走向长度，矿岩的物理力学性质，采用的开拓方法和采矿法，阶段开拓、采准、切割和回采时间，每吨矿石所摊的基建和经营、开拓和采准，矿床的勘探类型等。 增大阶段高度可减少阶段的数目，节省开拓、采切工程量及 12 图2-1阶段和矿块的划分I-已采完阶段；一正回采阶段；一开拓、采准阶段；一开拓阶段；H-矿体垂直埋藏深度；h-阶段高度；L-矿体走向度；1-主井；2一石门； 3-天井；4-排风井；5-阶段运输平巷；6-矿块。费用降低每吨采出矿石所摊的开拓、采准和切割费用。 增大阶段高度，可以减少阶段矿柱矿量，因而可使回采阶段矿柱所造成的损失和贫化相对减少。 但是增加阶段高度会使采矿准备和回采工作中产生许多技术上的困难。如掘进很长的天井较困难；在矿岩不稳固时，回采工作不安全，而且会使天井掘进费用、材料和设备运到采场的费用等增加。 (2)阶段高度的确定 选择合理的阶段高度应符合的条件是：阶段高度的基建费和经营费摊到一吨备采矿量的数额应是最小；能及时准备新阶段；能保证安全作业。 阶段高度的值变化较大，一般根据矿床的埋藏条件，矿岩的稳固性和采矿法的要求等主要因素确定。当开采缓倾斜矿体时，阶段高度一般为20-25m；当开采倾斜、急倾斜矿体时，阶段高度常为40-60m，甚至达80-120m。 (3)矿块 将阶段中的矿体沿走向每隔一定距离划分的矿 13第二节井田中的开采顺序 一、井田中阶段的开采顺序 井田中阶段的开采顺序有上行式和下行式两种。下行式的开采顺序是先开采上部阶段，后开采下部阶段，上行式则相反。 在生产实际中，一般多采用下行式开采顺序。因为这种开采顺序有很多优点：节省初期投资；缩短基建时间；在逐步向下的开采过程中能进一步探清深部矿体；生产安全条件好；适用的采矿法多。 上行式开采顺序仅在某些特殊条件下（如下部有国家急需的富矿）采用，需经国家主管部门批准。 二、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，阶段中的矿块开采顺序可分为三种。 (1)前进式开采 当阶段运输平巷掘进结束后，从靠近主要开拓巷道的矿块先开始开采，向井田边界依次推进（图2-3中I）O。 (2)后退式开采在阶段运输巷道掘进到井田边界后，从井田的边界矿块开始，向主要开拓巷道方向依次开采（图2-3中）。 (3)混合式开采 初期用前进式开采，后期为后退式开采， 以往教材中，前进式开采的定义为：“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先开始采矿”。在阶段开拓系统尚未形成便进行采矿，是违反正常开采步骤的。 15或同时用前进式与后退式混合开采。混合式开采生产管理比较复杂，只有在特殊条件下（开采过程中发现新矿体）使用。双翼开采图2-3中(a)可以形成较长的回采工作线，获得较高的产量，从而可以缩短阶段开采的时间，有利于地压控制，在生产实际中使用最广泛。单翼开采图2-3中(b)使用很少。侧翼开采图2-3中(c)，只有在受地形条件限制，井田走向长度不大等情况下使用。！萨雩浮翔： (b)：伊圈孑确： (b)占暖弦刃Z墨ZZ玄弦醚 (c) (c) 图2-3阶段中矿块的开采顺序 I-前进式开采；II-后退式开采(a)双翼开采；(b)单翼开采；(c)侧翼开采。 l-主井；2-风扑。阶段中相邻矿体的开采顺序 阶段中若有多个彼此相距很近的矿体，当开采其中某一矿体时，将影响邻近的矿体。这时确定各矿体间合理开采顺序，对生产的安全和资源的充分回收，都有重要意义。其开采顺序主要有： (1)矿体倾角小于或等于围岩的移动角时，应选用从上盘向下盘逐一开采的顺序图2-4 (a)，即先采位于上盘的矿体 16 2 咖 2 2，其采空区的下盘围岩不会移动，因此不会影响下盘矿体I的开采。如采用相反的顺序，将会使矿体处在矿体工采空区的上盘岩石移动带之内，影响矿体的开采图2-4 (b)。 (2)矿体倾角大于围岩移动角，两矿体又相近时，无论先采那个矿体，都会因采空区围岩移动而相互影响图2-4 (c)。这时，相邻矿体的开采顺序应根据矿体之间夹石层的厚度，矿岩的稳固性所选用的采矿法和技术措施而定。一般选用先采上盘矿体后采下盘矿体的开采顺序。如夹石层厚度不大，又采用充填法时，也可采用由下盘向上盘的开采顺序。 图2-4相邻矿体的开采顺序(a)、(b)矿体倾角小于或等于岩石移动角；(c)矿体倾角大于岩石转移角。 r一矿体倾角；r下盘岩石移动角；p一上盘岩石移动角。 I、一相邻两条矿脉。 必须指出，在同一个井田中的数个矿体，往往有品位不均、厚薄不均，大小不一及开采条件难易不同等许多复杂情况。在这种情况下，确定矿体的开采顺序时，要注意贯彻贫富兼采、厚薄兼采、大小兼采、难易兼采的原则。否则，将破坏合理的开采顺序和选矿流程的稳定，并造成资源的损失。 17第三节井田的开采步骤 一、井田的开采步骤 井田开采可分为开拓、采切和回采三个步骤，这些步骤反映了不同的生产阶段（见图2-1，图2-2）。 (1)井田的开拓在井田内从地表掘进一系列的井巷通达矿体，使地面与矿体构成一个完整的提升、运输、通风、排水、供水和动力输送等系统，以便把人员、动力、设备、材料和新鲜空气送到井下，并将井下的矿石、废石、水和污浊空气等送到地面，这项工作称为井田开拓。为开拓井田而掘进的巷道称为开拓巷道。 (2)矿块的采切在已完成开拓的阶段中，掘进巷道将阶段矿体划分成矿块，并解决矿块的人行、通风、运输等问题，这项工作称为采切工作O。 采切工作量的大小常用采切比表示。采切比指从矿块中每采出一千吨（或一万吨）矿石所需掘进的采切巷道米数，它可以用下式进行计算： K：至100 m/kt (2-1，式中 L-矿块中采切巷道的总长度，m; 丁矿块中采出的矿石量，t。 (3)矿块的回采在做好采切工作的矿块中所进行的大量的采矿，称为回采工作。它一般包括崩矿，出矿和地压控制等三项主要作业。O 采切工作包括采准与切割两项工作，其区别详见第三篇“采矿方法”。18二、三级矿量 为了保证矿山持续、均衡地进行生产，按照我国矿山历年所积累的经验，在矿山生产管理中，各个开采步骤互为超前的关系是用获得一定的矿量来实现的。因此，将生产矿量按开采准备程度划分为开拓矿量、采切矿量和备采矿量三级，称为三级矿量。 (1)开拓矿量开拓矿量是设计可采工业储量的一部分，凡按设计所规定开拓系统中的井巷已开凿完毕，形成了完整的开拓系统和采准工作以前所需进行的生产探矿工程，在此范围内所控制的矿量，称为开拓矿量。 (2)采准矿量采准矿量是开拓矿量的一部分。在开拓矿量的基础上，全部完成采矿法所规定的采准井巷工程的矿量，称为采准矿量。 (3)备采矿量备采矿量是采准矿量的一部分，在采准矿量基础上，全部完成了采矿法所规定的切割巷道的矿量，称备采矿量。三、开采步骤之间的关系 开拓、采切和回采三者之间的正常关系，应该是以保证矿山持续、均衡生产，避免出现生产停顿，产量下降等现象为原则。矿山在基建时期，上述三个步骤是依次进行的；在投产后的正常生产时期，应贯彻“采掘并举，掘进先行”的方针，按照国家规定的标准，必须保证开拓超前于采切，采切超前于回采，使矿山达到持续正常生产的目的。超前的值，一般用保有的三级犷量指标来保证。根据我国现有规定（有色金属矿山），三级矿量的保有期限定额（按年产量计）为：开拓矿量三年以上，采准矿量12个月以上；备采矿量6个月以上。在特殊情况下，可灵活应用这一规定，但必须采取切实有效的措施，并报请上级主管部门批准，以保证矿山连续而均衡地生产。 19第三章 矿石的损失贫化和 对矿床开采的要求第一节 矿石损失和贫化的概念一、矿石损失和贫化的概念 在矿床开采过程中，由于某些原因造成一部分工业储量的矿石来采出或采下的矿石未能完全运出地表而丢失。凡在开采过程中造成矿石在数量上的减少，叫矿石损失。 矿石损失分为非开采损失与开采损失。非开采损失是指与开采无关的损失，即由于地质构造与水文地质条件等引起的矿石损失，以及为保护井筒和地表建筑物（第五章第三节）所留的保安矿柱的损失。开采损失指与开采有关的（或开采过程中发生的）矿石损失。开采损失又分为未采下损失与采下损失。未采下损失是指在开采范围内无法开采或开采不经济的边缘矿体、平行矿脉和矿块内永久性矿柱所造成的损失，以及崩矿时未崩下的矿石损失。采下损失是指已采下而残留在采场中不能放出的矿石损失和运输过程中的矿石损失。 在开采过程中损失的工业储量与原工业储量之比率，称为矿石损失率。而采出的纯矿石量（工业储量）与原工业储量之比率，叫做矿石回收率。损失率和回收率都用百分数(%)表示。 在开采过程中还有矿石贫化。矿石贫化是指采出矿石的品位比原矿石品位降低。它有两种表示方法：凡混入采出矿石中的废 20石量与采出矿石量之比率，叫废石混人率；凡因混入废石和高品位粉矿的流失而造成矿石品位降低的百分率，叫做矿石贫化率。 矿石损失与贫化，是评价矿床开采的主要指标。它不仅反映对国家资源的利用程度，还反映采出矿石质量的好坏。在金属矿床开采中，降低矿石损失与贫化，具有重大意义。如开采一个储量为一亿吨的金属矿床，矿石损失率从15%降低到10%，就可以为国家多回收500万吨矿石。这对充分利用国家地下资源，延长矿山寿命都具有重大意义。矿石损失必然使采出矿石量减少，因而使分摊到每吨矿石的基建费用增加，引起矿石成本提高。如果开采含硫高的矿床，损失在地下的矿石还可能引起地下火灾。矿石贫化率的增加，导致矿石运输、提升和加工费的增加，并使选矿流程的金属回收率和最终产品质量降低，造成巨大的经济损失。 另一方面，资源损失还对矿山环境及矿区外围带来污染。损失在地下的矿石，其中大量金属被溶析于矿坑水中，然后排出地表，地表废石中少量金属被雨水冲洗溶析以及进入选矿厂尾矿水，直接威胁周围农田作物和河、湖、池塘鱼类的生长，污染工业与民用水源，所以降低矿石损失与贫化是提高矿山及社会效益的重要环节。 二、矿石损失和贫化的原因 (1)造成矿百损失的原因是多方面的，但主要是地质矿床和开采技术方面的原因。前者因地质破坏或矿床产状复杂，致使开采时无法全部采出；后者则因崩矿不完全，或因留下的矿柱无法回采而造成部分工业矿石的损失；或在出矿时残留在下盘的碎矿和粉矿放不干净；在覆盖岩石下放矿时，因混入废石过多，品位太低已无工业价值，不得不将其抛弃形成矿石损失等。 (2)造成矿石贫化的主要原因是：在采矿过程中混入了废 21石；或高品位的粉矿被丢失，使采出矿石品位下降；也有矿床在开采过程中，有用成分氧化或被析出等。第二节 矿石损失和贫化的计算 一、矿石损失与贫化计算公式 设Q-矿体（矿块）工业储量，t； Qo-开采过程中损失的工业储量，t； R-混入采出矿石中的废石量，t； 丁采出矿石量，t； a-工业储量矿石的品位，9i6； a7-采出矿石（包含混入的废石）的品位，%； a”混入废石的品位，%。 根据矿体（矿块）开采结果，可列出如下矿石量和金储量各自平衡的方程式： 矿石量平衡式：丁=Q- Qo+R (3-1) 金属量平衡式：Ta= (Q-Qo) a+Ra” (3-2) 由式(3-1) R-丁-Q+ Qo，代入式(3-2)，得矿石损失率q： Q( q=1爹100%=(1一旦二舌)100% (3-3) a-a 由式(3-1) Qo= Q+R -T代人式(3-2)，得废石混入率7： y=拿100% =a二岛10096 (3-4) a-a 当混入废石不含品位时，即口”=0，则 q=（1一手舌）100(% (3-5) 22 Y=-100% (3-6) 矿石贫化率是指工业储量矿石品位与采出矿石品位之差对采出工业储量矿石品位之比，用百分数表示，则矿石贫化率为： p= -.100% (3-7) 为了区分废石混入率与矿石贫化率的概念，需将这两个指标作进一步解释。确切地说，废石混入率是反映回采过程中废石混入时的程度；而矿石贫化率是反映回采过程中矿石品位降低的程度。当混入废品不含品位（口”-0）时，二者在数值上相等，即P=y。当混入废石含有品位时，则矿石贫化率小于废石混入率，即PY。 废石混入率和矿石贫化率是表示在开采过程中矿石质量降低的两个不同概念的指标，应分别进行计算，而不应误将废石混入率作为矿石贫化率来进行计算。 二、矿石损失与贫化的计算程序 (1)直接法 凡采用的采矿方法允许地质测量人员进入采场进行实地观测时，可用直接法计算矿石损失率与废石混入率。 矿石损失率，按公式q=詈100%计算，矿石回收率K: K=1-q (3-8) 废石混入率按y=争100%进行计算。 (2)间接法凡采用的采矿方法，地质和测量人员不能进入采场进行实地观测，则只能用间接法计算，其计算项目和计算程序如下： 计算废石混入率：y=（a-a7）（a-a”】100%。 23 计算矿石回收率：矿石回收率是矿体（矿块）工业储量减去开采过程中损失的工业储量与原工业储量之比，即 ， Q -Q() K= =舌（1-一y）10【）% (39) Q 协“彳i损失率 q=l-K 计算矿石贫化率：按公式f37）进行汁算。 计算金属回收率：金属回收率是采出矿石中的金属量对原工业储量中所含金属之比率。 E=普=舌（I-P）100% (3-lo) 对于单个矿块，只需计算废石混入率、矿石回收率、矿石贫化率等三项指标，金属回收率一般可以不计算。计算多个矿块总的损失贫化时，除计算上述三项指标外，还要计算金属回收率。 三、降低矿石损失与贫化的措施 为r充分利用地下资源，减少因矿石损失与贫化所-；|起的经济损失，提高矿产原料的数量和质量，应该针对产生矿石损失与贫化的原因，采取有效的措施。 (1)加强地质测量工作，为采矿设计和生产提供可靠的地质资料，以便正确确定采掘范围，减少废石混入量和矿石损失量。 (2)选择合理的开拓方法，尽可能不留或少留保安矿柱。 (3)选择合理的开采顺序，及时回采矿柱和处理采空区。 (4)选择合理的采矿法及其结构参数，改进采矿工艺。 (5)改进采场底部结构，推广振动出矿没备和无轨出矿没备，如强出矿管理，以提高矿石回收率，降低矿石贫化率。 (6)选择合理的提升运输方式和容器，避免多次转运矿石，以减少粉矿流失。24第三节 对矿床开采的要求 在社会主义市场经济条件下，对矿床开采的要求，有以下几个方面： 一、基本要求 (1)安全确保矿床开采工作的安全及良好的劳动条件；防止地表建筑物和构筑物遭受破坏；防止地下地压、火灾、水灾及其他灾害的发生；保证坑内作业工人、设备、设施以及整个矿井的安全，确保工作的良好环境。开采工作是否安全，是评价矿床开采好坏的重要原则。 (2)合理的开采速度 开采速度大，能保证如期完成和超额完成生产任务，降低巷道维修费和管理费。同时，加快开采速度，也是保证安全生产的重要措施之一。 (3)最大的经济效益 采矿的经济效益体现在矿石成本低、劳动生产率高、矿石的损失与贫化小等方面： 降低矿石成本：矿石成本是评价矿山开采工作的一项重要综合性指标。在采矿生产中提高机械化水平，减少材料和动力消耗，提高采出矿石品位，加强生产管理，提高劳动生产率等，是降低矿石成本的重要途径。 提高劳动生产率：由于采矿生产的复杂性和繁重性，生产一吨矿石的劳动消耗很大，因此，采用高效率的采矿法，采用先进的生产技术和工艺，提高矿山生产的机械化程度，强化管理，以提高劳动生产率，就显得非常重要。 减少矿石损失与贫化：矿石损失不仅浪费地下资涿，而且还使矿石的成本增加。矿石贫化增大，会使矿石的运输提升和加工费用增加，并使企业的金属产量降低，选矿回收率和最终产品 25的质量也会降低。 二、对开采技术装备的要求 现在矿山生产过程的机械化和自动化程度远远落后于工厂，而且生产技术水平和管理水平也落后；因此，矿山企业应大力提倡采用先进的开采工艺和设备，提高开采技术水平和管理水平，从而提高生产能力，改善劳动条件。对提高开采技术水平有以下几点要求： (I)实现或完善矿山基本生产过程机械化或综合机械化。矿床开采的主要工作是井巷掘进和回采。实现井巷掘进的综合机械化，能提高掘进速度、降低掘进成本，改善劳动条件。实现回采（崩矿、出矿和地压控制）过程的全部机械化对提高矿山生产能力，减轻工人劳动强度，保证安全生产具有重要作用。 (2)逐步实现工艺系统和主要生产环节的自动化。目前国内外有些矿山在提升、运输、通风、供风、排水和破碎等设备方面的自动化程度已达到了相当高的水平，国内部分矿山也部分实现了自动化。今后应积极推广国内外矿山实现自动化的经验，逐步实现开采工艺系统及主要生产环节的自动化。 (3)组织管理更科学化。在矿山企业中，除逐步实现生产工艺设备自动化运行外，还应积极研究组织管理的科学化。组织管理科学化是用技术手段收集和传递信息，使用电子计算机和系统工程进行处理和决策，其中包括实旎矿山采掘计划、调度管理、矿山供应和产品销售等的全部自动计算与决策。还包括矿山领导办公室的自动化与生产技术科室的计算机辅助设计。 三、对环境保护的要求 (1)保护森林、水域和其他自然环境条件，以及永久性重要建筑物和构筑物不因开采矿产资源而引起破坏。 26 (2)消除生产中的废料、废水、废气对大气和周围环境的污染，并尽量利用“三废”。 (3)尽快恢复因开采矿产资源而遭受破坏的农田和土地，使其变为耕地或为国民经济所利用。思 考题 1哪些矿岩性质影响矿床开采？ 2金属矿床有哪些特性影响矿床开采？ 3试说明开采顺序与开采步骤的区别。 4试说明开采与回采的区别。 5什么叫三级矿量？它在矿山生产管理中起什么作用？ 6什么叫矿石损失率？什么叫矿石贫化率？并说明矿石贫化率与废石混入率的区别。 7矿石的损失与贫化给国家和矿山带来哪些经济损失？27第二篇 矿床开拓第四章 矿床开拓第一节 矿床开拓与开拓方法分类 开采地下矿床时，从地表向地下掘进一系列井巷通达井田，使地表与井田之间形成为井田或阶段服务的提升、运输、通风、排水、供水、动力供应（电与压气）和充填等系统，称为开拓。开拓井田所掘进的井巷，称为开拓巷道。开拓巷道在空间上的布置体系，称为开拓系统。 按开拓巷道在井田开拓中所起的不同作用，分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道。凡属主要为井田提升或运输矿石的开拓井巷，称为主要开拓井巷，如主平硐、主竖井、主斜井、主斜坡道（包括主盲竖井、主盲斜井、主盲斜坡道）。其它开拓井巷均称为辅助开拓井巷，如各阶段运输平巷、石门、井底车场、各种硐室、阶段溜井、副井、通风井、充填井等。 形成井田开拓系统的不同类型和数量的主要开拓井巷的配置方式，称为开拓方法。 凡用一条主要开拓巷道开拓井田的方法，称为单一开拓法。 28关系也很密切。同时还关系到矿井的基建投资，经营成本，矿山服务年限、生产能力、资源回收、生产安全和今后发展条件等，一经建成就很难改变，是全局性的总体工程。第二节 单一开拓法 根据主要开拓巷道的不同类型，单一开拓法分为平硐开拓法，斜井开拓法，竖井开拓法和斜坡道开拓法。 一、平硐开拓法 从地表掘进水平巷道通达矿体的开拓方法，称为平硐开拓法。当矿体赋存在当地山麓以上时，一般都采用平硐开拓法。 平硐有主平硐和阶段平硐之分，为整个矿井运矿的平硐称为主平硐；各阶段直接通地表的平硐称为阶段平硐，阶段平硐可以用于运输矿石、废石，人员、材料和发备。采用j卜硐于F拓时，主平硐以上各阶段的矿石，通过阶段溜井自晕放到主平硐水平，然后运出地表。人员、材料、设备等经主平硐进入，通过副井提升到各阶段再送到各作业地点。水、电、风、压气等可以通过主平硐和副井引到各中段的作业地点，也可以从各阶段平硐口引入，但后者管线较长。井下溺水通过阶段平硐或主平硐自流排出地表。在地形坡度有利于修筑公路时，也可以不掘副井，采用地面公路与阶段平硐作辅助运输。云锡老厂锡矿主平硐生长5740m。美国享德森钼矿，日产矿石27000t，平硐长15.8km，竟Sm、高4.6m，在乎硐内铺设了轨距为1040mm的双线。 根据主平硐与矿体的相对位置，又分下盘平硐开拓，上盘平硐开拓，侧翼平硐开拓。 1下盘平硐开拓法 当矿体与山坡的倾向相反时，采用下盘平硐开拓法，即由矿体的下盘掘进平硐通达矿体开拓井田。为 30 了缩短平硐的长度，减少开拓工程量，平硐尽量垂直矿体走向掘进。平硐的断面按照年运输量和设备外形尺寸、排水量与安全尺寸设计，平硐坡度参照运输要求和排水要求计算，平硐坡度一般取0.3% -0.5%。 图4-1是某矿下盘平硐开拓的横剖面示意图，各阶段采下的矿石通过阶段溜井自垂下放到主平硐水平，再用电机车运出地表；人员、材料、设备由主平硐运到副井提升到上部各阶段，风、水、电则由主平硐经副井上到各阶段的作业面。为了改善通风、人行、运出废图4-1下盘平硐开拓法 1-主平硐；2一阶段溜井；3-副井；4-A风井；5-矿脉。石的条件，在758m和678m水平掘进辅助平硐通达矿体。 2上盘平硐开拓法 当矿体与山坡的倾向相同时，宜采用上盘平硐开拓，即由矿体的上盘掘进平硐通达矿体，如图4-2所示。 3侧翼平硐开拓法矿体距上、下盘地表都较远，或者上、下盘方面地形陡难以选择平硐口及工 图4-2上盘平硐开拓法l一主平硐；2一阶段平硐；3-阶段溜井； 4-盲副井；5-石门；6-陷落区。业场地，而侧翼距地表近或者矿体在侧翼出露地表，同时又有良好的工业场地，可以采用侧翼平硐开拓，即从矿体的侧翼掘进平硐通达矿体。如图4-3所示。 31 图4-3侧翼平硐开拓法 (a)沿脉平硐布置；(b)下盘平硐布置。 l-主平硐；2一副井；3、4、5-阶段溜井；6-脉内阶段平硐； 7-下盘阶段运输平巷；8-下盘岩石移动线。 平硐的位置根据矿体的厚度，矿岩的稳固性，阶段开采顺序选择。一般极薄和薄矿脉，矿岩稳固性都较好，平硐可以脉内布置；矿体厚度大，下盘岩石中等稳固以上，宜将平硐布置在下盘岩石中；矿体厚度大，下盘岩石稳固性很差的急倾斜矿体，则采用上盘脉外平硐。 平硐布置在矿体中，可以加速地质探矿，在掘进中的附产矿石能抵偿部分基建费，还能缩短基建时间。但脉内布置要求矿块后退式开采，在一个阶段上同是生产的矿块数较少。二、斜井开拓法 斜井开拓主要用于缓倾斜矿体，矿体。 斜井的倾角与其提升设备类型、密切关系，如表4-2所示。32有时也用于埋深不大的倾斜年产量和提升的技术条件有 矿体走向长、矿体薄、储量大，矿石品位低、价值不高，下盘岩石地质条件较坏、稳固性差； 矿井急需短期投产，需在脉内作补充勘探； 由露天矿转地下开采，从露天台阶向下掘进斜井，斜井口到地面可以利用原有露天矿坑的运输系统，或者利用露天边坡开掘斜坡道连成提升系统，能节省开拓工程。 2下盘斜井开拓法下盘斜井开拓时，将主斜井掘进在下盘岩石中，用斜井车场（甩车道、吊桥、平车场）经石门与各阶段运输平巷联接，如图4-5所示。 斜井倾角一般与矿体倾角一致，并与矿体保持一定的距离，其距离根据矿体下盘变化确定，一般应大于15m。 如果矿体倾角大于提升方式所要求的倾角，可采用伪倾斜斜井开拓，如图4-6所示。伪倾斜斜井的特点是：斜井呈二维方向倾斜，一方面与矿体倾 fI图4-5下盘斜井开拓法 l -主斜井；2-甩车道；3-石门；4-阶段运输平巷。向保持大致一致，以缩短石门长度；另一方面，向矿体走向方向倾斜，使斜井倾角达到提升运输的要求，并使各阶段石门的长度大致相等。 下盘斜井开拓不受矿体倾角、厚度等赋存条件的影响，不留 34员；无人车运送人员的斜井，人行道宽度不得小于1.2m，高度大于1.8m，还应浇灌人行踏步、设人行扶手；每隔30-50m设坡度不小于0.3%的横向水沟；按安全规程要求留够人行道与设备间、设备与设备间的安全间距。 三、竖井开拓法 从地面向下掘进垂直井筒开拓井田的方法，称为竖井开拓法。 矿体赋存在当地山麓以下，或者平坦地区地下，倾角大于45。或小于15。，埋藏较深，一般多采用竖井开拓。 按提升容器分，有罐笼竖井、箕斟，竖井、混合竖井。罐笼竖井用于年产量小于30万t、井深300m左右的中小型矿山；箕斗竖井用于年产量大于50万t、井深大于300m的大中型矿山。年产量在3()一 50万t时，可通过技术经济比较来决定提升容器和井筒形式。当开拓深度较大、地震条阡，：杂和施工困难时，为减少井筒数目和开拓工程量，；jr考i客莱j澎管竖井。 按竖井与矿体的相对位置分，有上盘竖井开拓法、下盘竖井开拓法、侧翼竖井开拓法。 1.下盘竖井开拓法 在矿体下盘岩石移动线以外掘进竖井，再掘井底车场和石门通达矿体的开拓方法，弥为下盘竖井开拓法，如图4-8所示。 下盘竖井开拓的最大优点是：井筒在矿体移动线以外，保护条件好；下盘岩石侈动角比上盘大，移动范围比上盘小，石门总长度短，上郎阶段石门更短，初期开拓工程量较小，投产快。下盘竖井开拓法在金属矿山应用最为广泛，没计急倾斜矿体开拓方法时，时常是最优先考虑的开拓方法。 2上盘竖井开拓法 上盘竖井开拓法是在矿体的上盘岩石移动线以外掘进竖井，再掘进井底车场和石门通达矿体。如上所述，上盘岩石移动角比下盘小，因此上盘岩石移动范围比下盘 36较小，阶段巷道掘进时间短，运输费低； 矿体倾角较缓，竖井在上盘或下盘石门都很长； 矿体侧翼有较好的工业建设和生活场地，与内外交通联系条件好。第三节 联合开拓法 联合开拓法常用的方案如表4-1，各方案均有它的特殊具体的适应条件，分述如下。 一、平硐与井筒联合开拓法 矿体上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下，则上部用平硐开拓，下部用明竖井、盲竖井、盲斜井或盲斜坡道开拓。 1平硐与竖井联合开拓 井田上部用平硐开拓，下部用明竖井开拓。明竖井的提升作业在地表进行，作业条件好，能节省地下提升硐室等开拓巷道，但井筒较长。如果在靠近矿体的平硐水平至地表的高度不大，而且该处地表便于建筑井塔，一般用明竖井，如图4 - 11所示；如果至地表的高度大，或者地形复杂陡峻，从避免滚石、山洪和建设井口场地等条件考虑，不利于使用明井，则采用盲竖井开拓下部矿体，如图4 -12所示。 易门矿务局狮山矿上部采用平硐开拓，设有一个明竖井作为副井；在开采下部矿体时，利用原来的副井向下延伸并改作主井提升矿石。在主平硐水平向下新掘一条盲井作副井，形成平硐与明竖井联合开拓。 2平硐与盲斜井联合开拓在山岭地区的倾斜或缓倾斜矿体，上部赋存在当地山簏以上，下部延伸到山麓以下，一部用明竖井开拓石门太长，可以采用平硐与盲斜井联合开拓，以减小石 39门长度，如图4 -13所示。 图4-11平硐与明竖并联合开拓法1 -主平硐；2一，F烃井；3-井架；4-百idJ井；5-阶段滴井 6-lu风斗：7-阶段运输平巷；8-卷扬机房。二、明竖井与盲井联合开拓法 用竖井开拓延深很大、倾角偏小的急倾斜矿体，为缩短石门的长度或为增加提升能力，深部常采用盲井开拓。当矿体下部为急倾斜矿体，采用盲竖井；矿体下部倾角变缓，则采用盲斜井。深部采用盲井开拓的优点是：减小深部开拓的石门长度；两井或多井接力提升，可以维持原有或增大提升能力；掘进盲井比延伸原有竖 40图4-12平硐与盲竖并联合开拓法i-L平硐；2-汀竖外；3一提升机硐室；4-阶段溺井；5-阶段、仁J啊；6-壬“j； 7-阶段平岱。井对生产的干扰显著减少。其缺点是：矿石需要转运，管理复杂，服务于提升的人员增多，劳动生产率降低，提升成本增加；明竖井和盲井衔接水平井底车场较为复杂，需要增加掘进量；增加提升和转动设备的投资，如图4 - 14。图4-13平硐与盲斜井联合开拓法 图4-14竖井与盲并联合开拓法 (a)竖井与茸竖井联合开拓；(b)竖井与盲斜井联合开拓。 1-w竖井；2一石门；3-运输平巷；4-盲竖井；5一提升tILDJ；6-b-斜井。竖井较远处发现新的盲矿体，如果这个盲矿体储量不大，一般不另辟井田，可根据它的倾角采用盲竖井或盲斜井，与原竖井形成 41联合开拓。 三、明斜井与盲井联合开拓法 开采缓倾斜矿体，一般采用斜井开拓，如图4 - 15所示。如果矿体倾斜延伸很长，则采用斜井与盲斜井联合开拓。若仅用一条斜井开拓整个井田，随着开采深度的增加，提升能力降低，满足不了生产的要求；地压增大，斜井维护困难。在这种条件下，深部可以采用一对小断面斜井代替原来大断面斜井继续延深，以改善斜井的承压能力和减少维护的难度，在工程地质条件恶劣时更应如此。 深部采用盲斜井配合明斜井联合开拓，虽然可以解决上述问题，但增加提升工艺过程的复杂性；增大提升衔接水平的车场工程量；需要接力提升矿石和转载设备，增加管理和操作人员，增加矿石运输成本。 如果明斜井用胶带运输机运输矿石，一般不需要采用联合开拓法，因为胶带运输机不但提升能力很大，而且可以接力延长几千米，但维修检查工作量大，管理也复杂。 明斜井与盲竖井联合开拓一般在以下三种特殊条件下采用： 开拓距主斜井远的急倾斜盲矿体； 上部为缓倾斜矿体，其深部倾角变陡，如图4 -15； 深部地压大或工程地质条件恶劣，需要采用承压能力大的圆竖井开拓。 四、平硐、竖井、斜井与盲斜坡道联合开拓法 在平硐、竖井、斜井等开拓巷道控制范围以外，若矿体继续延仲而储量不大；矿体倾角变缓；发现新的零星盲矿体，若延深竖井、斜井或另掘盲井，在技术上和经济上都不合理时，可以采用盲斜坡道开拓这部分矿体，形成平硐、竖井、斜井与盲斜坡道 42岁二矽矛夕 图4- 15明斜井与盲井联合开拓法一明斜井；2盲斜升；3-石；4阶段运输平替；5卣井提升机房 6-矿仓与计最装载硐窀；7-IJr。 (a)斜井与肓竖卅联台开拓；(h)斜计与阿斜井联合升拓。联合开拓。这时用无轨运输设备将矿石运到主要运输水平，再通过平硐、竖井、斜井运出地表。这种联合开拓法可以减少开井i工程量、提升机及其设施，运输巷道不用铺轨，斜坡道的开掘方便灵活，不影响上部井筒的正常生产。 采用盲斜坡道开拓时，肓斜坡道的出口位置应尽量与主要提升井筒和坑内破碎站靠近，以缩短运距，充分利用原有的提升、破碎系统，减少开拓工程量和设施。第四节斜坡道开拓法 用通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田的方法，称为斜坡道开拓法。斜坡道开拓是近年来随着井下R车、铲运机、装运机、凿岩台车等自行采掘装运设备的发展而出现的一种新的开拓方法。在我国已有20多个金属矿山采用，其中金川二矿区主斜坡道干线长达6200m，断面为20-22.5m， 43 根据斜坡道的用途，分为主斜坡道和副斜坡道。运送矿石的为主斜坡道，主斜坡道可通行无轨运输车辆、采掘设备。有的主斜坡道安装胶带运输机运送矿石，并兼通行辅助无轨车辆，这种斜坡道称为联合斜坡道。副斜坡道主要供无轨自行设备Hj入，运送人员、材料、设备、废石的车辆出入，“及通风之用。在生产任务繁忙时，副斜坡道也可以兼运部分矿石 通地表的斜坡道叫明斜坡道，不直接通地表的H旨斜坡道。目前明斜坡道作主斜坡道使用的较少，作副斜坡道为多。 一、斜坡道的线路形式 斜坡道线路形式有直线式、同返式、螺旋式种，如图416所示。71霾 图4- f a、直线式斜艘墟 1直线式斜坡道线段间用缓坡段相连接打I：程量小、施1容易蔼16斜坡道线路布置形式Ib)叫jrZ)t斜坡道+f c）螺旋式斜坡逝。直线式斜坡道呈倾斜卣线通达矿体，直如图4 - 16(t)。直线式斜坡道具有开乍辆运行速度快，rd机可见视距火，行表4-2斜井倾角与提升方式 斜井倾角 年产量 提升方式 实 例 （度） (104t) 王村铝土矿斜井倾角18。， 串车提升 20-25 15 -60 主井长556m。 牟定铜矿1号箕斗斜井， 长832m，湘潭锰矿红旗 箕斗提升 25-35 30-60 井，斜井倾角324，长 590m箕斗容积2.7m3。 邯郸玉石洼铁矿，斜井倾 胶带输送机：向上运输 60 角15。，长795m，年产 向下运输 12 146万吨 按斜井与矿体的相对位置，有脉内斜井开拓、下盘斜井开拓、侧翼斜井开拓三种开拓方法。 1脉内斜井开拓 当矿体厚度不大，矿体沿倾向底板比较平整、起伏不大，矿体无断层破坏连续性好，可以采用脉内斜井开拓。脉内斜井一般沿矿体底板掘进，如图4-4所示。 采用脉内斜井开拓，必须在斜井两侧留8 -