矿床开采总论

2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,1,第一章矿床开采总论,第一节,第二节,第三节,对矿床开采的要求,矿石损失与贫化,金属矿床的工业特征,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,2,本章基本内容,主要介绍金属矿床的工业特征、金属矿床的分类及金属矿床的特点；介绍矿床开采过程中的矿石损失、贫化和三级矿量的确定方法等。,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,3,正确掌握矿石损失与贫化的计算方法。,重点,1、矿石损失与贫化的基本概念。2、矿石损失与贫化的计算方法。3、矿石损失与贫化的原因及降低矿石损失与贫化的措施。4、矿石及围岩的主要物理力学性质。,难点,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,4,第一节金属矿床的工业特征,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,5,二、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。fC/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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,6,金属矿床的工业特征,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,7,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,8,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,9,矿石的氧化会降低选矿回收率。,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,10,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,11,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,12,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,13,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,14,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,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,15,矿床赋存条件不稳定；矿石品位变化大；地质构造复杂；矿石和围岩的坚固性大；矿床的含水性。,五、金属矿床的特点,金属矿床的工业特征,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,16,第二节矿石损失和贫化,矿石损失率：指在开采过程中损失的工业储量与原工业储量之比率。矿石回收率：指采出的纯矿石量与工业储量之比率。损失率和回收率均用百分数(%)表示。,一、矿石损失和贫化的概念,矿石损失与损失率,矿石损失指在开采过程中造成矿石在数量上的减少。,矿石损失和表示方法,矿石损失与贫化,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,17,废石混入率：混入采出矿石中的废石量与采出矿石量之比率，用百分数(%)表示；矿石贫化率：采出矿石品位比原矿石品位降低的百分率。,矿石损失与贫化是评价矿床开采的主要指标，它反映了资源的利用情况和采出矿石的质量情况。,2矿石贫化与贫化率,矿石贫化指在开采过程中，由于各种原因造成矿石质量的降低。,矿石贫化和表示方法,矿石损失与贫化,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,18,由于地质条件和水文地质条件等引起的矿石损失。需留保安矿柱而不能回采的损失。,采下损失：主要包括采下后残留在采场内不能运出的矿石损失和运输过程中的损失。未采下损失：主要包括设计应当开采而未采下的损失、矿块内留下的永久性矿柱不能采出的矿石损失。,二、矿石损失与贫化的原因,1矿石损失的原因,非开采损失,开采损失,矿石损失与贫化,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,19,有用成分氧化或被析出。,1矿石损失与贫化计算公式设Q矿体(矿块)工业储量，t；Q0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；T采出矿石量，t；,矿石贫化的原因,因矿体边界控制不好、夹石未剔出或在覆岩下放矿等原因混入了废石；,高品位粉矿流失；,三、矿石损失与贫化计算,矿石损失与贫化,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,20,矿石量平衡式：T=QQ0+R(12)金属量平衡式：T=(QQ0)+R(13)由式(12)得：R=TQ+Q0，代入式(13)，得矿石损失率q的计算公式：,工业储量矿石的品位，%；采出矿石(包含混入的废石)的品位，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属量各自平衡的方程式,q,(14),矿石损失与贫化,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,21,废石混入率与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，应当分别进行计算。,由式(12)得：Q0=Q+RT，代入式(14)，得废石混入率的计算公式,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工业储量矿石品位之比。,矿石贫化率的计算式为：,矿石损失与贫化,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,22,间接法：地质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。,选择合理的开拓方法，尽可能少留或不留保安矿柱。,矿石损失与贫化的计算程序,直接法：地质测量人员进入采场进行实地观测，可用直接法计算矿石损失率与废石混入率。,四、降低矿石损失与贫化的措施,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。,矿石损失与贫化,2020/6/7,矿物资源工程专业主干课程,23,加强生产管理，建立健全质量监测、管理和控制体系，减少矿石贫化与损失。,选择合理的开采顺序，及时回采矿柱和处理采空区。,选择合理的采矿方法及其结构参数，改进采矿工艺，减少回采的损失与贫化。,选择合理的底部出矿结构，推广无轨出矿设备和振动出矿设备，加强放矿管理，提高矿