矿山设计原理

使用教材：矿山企业设计基础授课教师：李立所在班级：采矿0731、0732联系方式：mygy-117,矿山设计原理,授课提纲,一、课程特点：工程技术领域专业课程，突出实用性。二、学习目的：初步掌握矿山企业设计的指导原则，基本内容，设计程序，设计方法。为毕业后在设计院所、行政管理部门、矿山企业工作奠定基础。三、学习要求：1、掌握基本概念；2、掌握设计中技术问题的解决方法和程序；3、了解矿山企业设计的主要内容；4、能够做一些简单的单体设计；5、为毕业设计做好前期技术准备。,四、课程安排：24学时第一章概述6个学时第二章2个学时第三章至第五章4个学时第六章矿业经济、最小工业品位4个学时第七章矿山企业生产能力确定6个学时第八章矿床开拓方案选择6个学时第九章采矿方法选择6个学时第十章总图运输4个学时第十一章基建与采掘进度计划6个学时第十二章优化设计2个学时,授课提纲,第一章概述,第一节矿山企业设计的基本内容,一矿山企业设计基本原则,矿山企业设计的总目标：履行历史责任，实现最佳经济效益和社会效益。,矿山企业设计的总任务：实现各个系统自身平衡，相互密切配合、协调，保持总体均衡。,矿山企业设计的基本原则,遵循矿山基本建设程序,第一章概述,地质勘探,资源开发利用方案,可行性研究,初步设计,施工图设计,试生产及投产,设计总结,（审批）,（审批）,基建施工,矿山建设程序,（审批）,制订工业指标,ISO9000认证,环境评价,地质灾害评价,安全评价,ISO14000认证,OHSAS18001认证,水土保持方案,第一章概述,外协工作主要建设程序技术工作,矿山企业设计的基本原则：,遵循矿山基本建设程序,深入进行调查研究,贯彻国家有关方针和政策,第一章概述,贯彻国家有关方针和政策,珍惜矿产资源,讲求经济效益,促进技术进步和社会效益,保证安全生产,重视环境保护,节能降耗,节约土地，节约木材,注意社会协作，避免重复建设,促进企业现代化,第一章概述,矿山企业设计的基本原则：,遵循矿山基本建设程序,深入进行调查研究,贯彻国家有关方针和政策,正确、审慎重大技术决策,满足设计的深度和广度,及时补充或修改设计,第一章概述,可行性研究基本任务,可行性研究报告的内容,可行性研究附表、附图、附件,可行性研究的作用,第一章概述,二可行性研究,可行性研究基本任务：对矿山建设项目的技术、工程、经济，开展深入细致的调查与研究，进行方案比较和全面分析，对矿山项目是否建设、如何建设作出论证和评价，为项目决策提供依据。,第一章概述,第二节可行性研究,可行性研究基本任务,可行性研究报告的内容,可行性研究附表、附图、附件,可行性研究的作用,第一章概述,可行性研究内容文字报告附图附表附件文字报告：第一章总论第二章技术经济第三章地质资源第四章采矿第五章矿山机械第六章选矿第七章总图运输,第八章公用辅助设施第九章环境保护第十章安全与卫生第十一章投资估算,第一章概述,可行性研究基本任务,可行性研究的内容,可行性研究附表、附图、附件,可行性研究的作用,第二节可行性研究,第一章概述,可行性研究附图、附表、附件：,附图：地质平面剖面图矿区地形地质图矿区总平面布置图开拓系统图采矿方法图矿井通风系统图矿山电力系统图土建工程布置图,附表：主要设备表企业定员估算表主要材料估算表其它附表,附件：设计委托书地质勘探报告及审批文件各种试验报告摘录重要调查报告摘录,第一章概述,可行性研究基本任务,可行性研究的内容,可行性研究附表、附图、附件,可行性研究的作用,第二节可行性研究,第一章概述,可行性研究的作用：,为项目审批提供技术文件；开展初步设计和相关试验的依据；筹措项目建设资金及贷款的依据；与外协单位签订相关协议的依据；进行项目环境评价、安全评价的依据。,第一章概述,云南迪庆矿业开发有限责任公司羊拉铜矿可行性研究,云南驰宏锌锗股份有限公司深部资源开发可行性研究,实例,第一章概述,三初步设计,初步设计基本任务,初步设计原则要求,初步设计主要内容,初步设计主要作用,矿山设计原理,第一章概述,补充施工图设计,施工图设计基本任务,施工图设计主要内容,施工图设计主要作用,矿山设计原理,第一章概述,矿山设计原理,第二节初步设计原始资料,设计任务书,其它原始资料,矿床地质勘探报告,协议,原始资料,第一章概述,矿山设计原理,第一章概述,矿产资源(储量）分类及相互关系表,矿山设计原理,第一章概述,新、旧标准的储量分类相互对应关系表,矿山设计原理,第二节初步设计原始资料,设计任务书,其它原始资料,矿床地质勘探报告,协议,原始资料,第一章概述,第三节设计中技术问题解决方法,解决方法,类比法,方案法,数学分析法,最常用的一种方法,解决重大技术方案的基本手段,处理技术方案的发展趋势,矿山设计原理,第一章概述,第一章小结,矿山企业设计程序,矿山企业设计参与的专业,初步设计,必不可少的,最重要的,需引起重视的,解决方法,类比法,方案法,数学分析法,矿山设计原理,第一章概述,设计任务书,地质勘探报告,水源气象资料,矿山设计原理,第二章至第五章,第二章设计概算与总投资重点掌握投资范围和投资构成,第三章产品成本计算重点了解矿石成本计算,第四章方案技术经济比较重点掌握了解静态分析法,第五章建设项目经济评价方法重点掌握盈亏平衡分析和敏感性分析,矿业经济学课程的具体化,矿业经济学课程的应用,第二章学习注意重点,1、估算、概算、预算、结算的区别；,2、投资范围的时限；,第三章学习注意重点,1、产品成本的界限；,2、直接成本、间接成本、车间成本、制造成本的概念；,3、矿石成本计算内容。采矿成本计算实例,第四章学习注意重点,第五章学习注意重点,重点了解静态分析法。,重点了解不确定性分析：盈亏平衡分析；敏感性分析。技术经济编制实例,3、可研估算书实例初步设计概算书实例,第六章,矿山企业设计原理,补充1：矿石工业指标,在地质勘探、矿山开采过程中，为了圈定矿体、计算储量、评价矿石价值、保证产品质量等生产技术管理的需要，在矿业开发中必须遵循的一个恰当的矿石质量标准，这个质量标准就是矿石的工业指标。它一般包括：边界品位；最小工业品位；最低可采厚度；夹石剔除厚度等指标。,一个矿床，如采用不同的的矿石工业指标，所得到的矿量、质量和矿体形态等必然是不同的；所采用的开采技术与管理要求也有所不同；技术经济指标和最终开采效益也有所差别。,制定矿石工业指标是矿业开发中带有根本性的重要决策之一。,说明,补充矿石工业指标,指导地质勘探工作；,圈定矿体,计算矿石储量；,评价矿床的工业价值；,进行矿山开采生产管理；,保证产品质量。,用途,第六章,矿山企业设计原理,补充矿石工业指标,是一个动态指标，随不同时期的技术经济因素的变动而变化。,制定目的：使矿产资源在技术上可行、经济上合理的条件下充分合理利用，求得最佳的经济效益和社会效益,制定原则：充分利用矿产资源；技术上可行，经济上合理；力求矿体完整。,性质,制定,第六章,矿山企业设计原理,亦称最大允许夹石厚度，是指允许视同矿石圈入矿体的夹石最大厚度。,具有开采价值矿体的最小厚度。,一般包括：边界品位；最小工业品位；最低可采厚度（最低米百分数）；夹石剔除厚度。特殊矿种，还有其它指标（如有害组份含量，氧化率等）。,在当前技术经济条件下，可用矿石（单个品位）有用组份含量的最低界限。它是区分矿石与围岩的分界品位。,第六章,矿山企业设计原理,第六章,第一节：概述,圈矿用的,最低界限,单个品位,地质人员,开采用的,最低可采,区段品位,采矿人员,矿山企业设计原理,用途,概念,性质,应用者,第六章,影响最小工业品位的因素,矿区地理位置及当地经济条件,资源紧缺程度及矿石加工条件,矿床赋存状态及开采技术条件,当前的经济状况和科技发展程度,矿山企业设计原理,第六章,矿山企业设计原理,在设计时，使用的地质部门提供的地质报告，它已将工业矿体圈定。但经常在设计中需要重新圈定矿体：地质部门是按国家规定的指标来圈定矿体，未考虑矿山建设具体条件。因此，有时有必要重新圈定，使之在经济上更为合理；有时地质部门圈定的矿体较为零散，造成开采过程较大困难，此时有必要重新圈定，使之便于开采。矿床勘探完毕到设计开采期间，加工工艺有可能有所改进，技术有所进步，有降低指标的可能性。,重新圈定矿体的必要性,在开采多金属矿床时，不能按各个金属去计算其最小工业品位，应按金属的价格及回收率折算成某一种金属的换算品位，再与最小工业品位相比较，圈定矿体。,第六章,换算品位,换算系数：（当锌换算成铅时）,换算品位：（当锌换算成铅时）,矿山企业设计原理,第六章,第二节：最小工业品位确定,确定方法,类比法（经验法）,分析法,方案法,规定不同矿石的边界品位和最小工业品位标准。优点：简单易行。缺点：经验数据，参考性指标。,基于“所付出的开采加工费应等于产品回收价值”进行的。缺陷：仅考虑了成本，未考虑企业的利、税；未考虑产量、产品质量、投资、资源利用等因素。,确定几个边界品位重新圈定矿体，进行设计，计算出相关的技术经济指标，综合分析比较选优。优点：考虑问题全面，结论准确，企业具有可操作性。设计单位常用。缺点：工作量大。,矿山企业设计原理,第六章,矿山企业设计原理,第六章,第二节：最小工业品位确定,确定方法,类比法（经验法）,分析法,方案法,规定不同矿石的边界品位和最小工业品位标准。优点：简单易行。缺点：经验数据，参考性指标。,基于“所付出的开采加工费应等于产品回收价值”进行的。缺陷：仅考虑了成本，未考虑企业的利、税；未考虑产量、产品质量、投资、资源利用等因素。,确定几个边界品位重新圈定矿体，进行设计，计算出相关的技术经济指标，综合分析比较选优。优点：考虑问题全面，结论准确，企业具有可操作性。设计单位常用。缺点：工作量大。,矿山企业设计原理,第六章,矿山企业设计原理,最小工业品位确定实例（教材P91页）,有一铜矿床，矿石储量6500万吨，其中铜大于0.2%约占储量的95%左右，大于0.3%约占85%，大于0.5%约占50%，大于1%约占7%，大于2%约占2%。年产铜25000吨左右，确定圈定矿体的品位。,1、确定方案。按0.2%、0.3%及0.5%的品位来圈定矿体，作三个方案的比较；,2、技术经济计算。计算三个方案的净现值；计算年收入。,3、综合分析。分析了资源利用率，投资，成本，金属回收量，年净收入几个指标。,当企业是联合企业时（采选联合企业，采选冶联合企业），企业规模也可用精矿或金属表示，并存在相应的对应关系。,矿山企业生产能力，亦称矿山生产规模，简称矿山规模。一般用每年采出的矿石量来表示。,第七章,矿山设计原理,第七章矿山企业生产能力确定,第一节：概述,一、矿山规模,二、采出矿石量与最终产品关系,一个矿山,根据生产能力大小，可划分为大、中、小型矿山。,第七章,矿山设计原理,三、影响因素,市场前景是矿山建设前提，也是矿山规模的市场基础。,储量大小是矿山生产的物质基础。,采出品位高低可适当调整矿山生产规模。,开采技术条件的优劣影响矿山生产能力。,勘探程度及储量的可靠性对矿山规模确定影响很大。,工业储量变动问题在确定生产能力时要考虑。,权衡基建投资和矿山规模，可达到最佳的经济效果。,其它因素，如水、电、外部运输等,第七章,矿山设计原理,四、确定方式和方法,确定方式有两种：,确定方法有两大类：,1.上级主管部门规定。（现在很少采用）,2.设计单位论证，再批准下达。（现在的正常程序）,1.按技术上的可能性确定生产能力。,2.按经济上的合理性确定（验证）生产能力。,第七章,矿山设计原理,第二节：按技术上的可能性确定生产能力,一、同时回采矿块数法,按可能布置的矿块数确定生产能力,1.实质：以矿床开采的合理顺序为前提，以矿块的生产能力为基础，按照可能布置的矿块总数目，推算出矿山生产能力。,2.基本公式：,t/a,P1矿房的生产能力,t/a；N在单阶段内可能布置的矿块总数，个；K1矿房采出矿石率，%；矿块利用系数，%。,第七章,矿山设计原理,3.相关参数确定：P1矿房的生产能力，在采矿方法设计中确定；或用类比法参考其它类似矿山资料确定。N在单阶段内可能布置的矿块总数，确定方法：作图法；长度法；面积法。K1矿房采出矿石率，在采矿方法设计中确定。矿块利用系数，一般为1/31/2。,H年下降速度，m/a;(查表7-4，并需修正)S矿体水平面积，m2；矿石体重，t/m3；K矿石回收率，%；废石混入率，%。,第七章,矿山设计原理,二、年下降速度法,按矿床开采下降速度确定生产能力,1.实质：依据矿床开采强度的概念，引用开采条件类似矿山的年平均下降速度的经验指标，概略地推算出所设计矿山的生产能力。,2.基本公式：,t/a,第七章,矿山设计原理,三、及时准备新阶段法,2。基本公式：,t/a,按新阶段准备时间确定生产能力,1.实质：要求新阶段的开拓、采准等准备时间小于上一阶段回采的时间。即为保证新阶段的准备时间，不宜过分地确定很大的生产能力。,Qj一个阶段的工业矿量，t;Tj一个新阶段的准备时间，年；超前系数；K矿石回收率，%；废石混入率，%。,第七章,矿山设计原理,第三节：按经济合理性确定生产能力,一、最小成本法,实质：按照矿山生产能力与吨矿成本的函数关系（即最小的采出矿石成本所对应的年产量）确定矿山生产能力。实际工作中很少用。,第七章,矿山设计原理,二、合理服务年限法,Q工业矿量，t;T计算服务年限，年；K矿石回收率，%；废石混入率，%。,解释1：,计算服务年限与实际服务年限是有区别的。,1.实质：按照矿山生产规模与矿山服务年限之间的经济合理关系确定生产能力。,2计算公式：,t/a,第七章,矿山设计原理,规模(t/a),年限(a),基建与试生产期,达产期,结束期,A0,实际服务年限,计算服务年限,按照不同的矿山规模，对其下限做了原则规定(P102页表78)。,第七章,矿山设计原理,解释2：,B保证最低生产经营费。适当加大生产能力，缩小服务年限，可降低成本结构中的单位经营费，使企业获得最佳经济效益。,解释3：,合理服务年限确定依据：,A固定资产磨损年限（固定资产折旧）与服务年限要相匹配；,合理服务年限取值：,当然，有一些特殊情况，经上级批准，可适当缩减服务年限。,第七章,矿山设计原理,补充：三、折现现金流量法,2.步骤：用类比法初选几种规模的生产能力；确定这几种规模的开采方案；进行技术经济指标核算；进行这几种规模的经济评价(评价指标：如内部收益率、净现值、投资利润率等)确定合理的生产规模。,1.实质：以矿山生产能力各个方案整个经济寿命期的现金收支情况和货币的时间价值等技术经济指标的优劣，确定生产能力。,3优缺点：优点：综合考虑了所有因素(包含技术、经济、非经济因素)。缺点：工作量大。,第七章,矿山设计原理,第四节：分期建设,分期建设的优点：周期短；见效快；解决服务年限不合理问题；有利于采用先进技术和工艺。,在建设大型或特大型矿山时，常采取分期建设，并且每一期自成生产体系，形成完整的生产能力。,分期建设应注意的问题：每一期的建设周期和产量大小问题；相互衔接问题；前期生产与后期基建干扰问题。,第七章,矿山设计原理,第七章：小结,确定生产能力的六种方法比较,某铜矿床，探明地质储量1750万吨，铜矿石平均品位1.25%。矿体走向长约1200m，平均厚度15.5m，矿体平均水平面积18200m2，矿石体重3.2t/m3。矿体倾角60度。矿体、上下盘岩石稳固性较好。矿山设计采用地下开采，开拓系统为主副井加斜坡道开拓方案，阶段高度为50m；选择的采矿方法为胶结充填采矿法，矿块结构参数为50m60m15.5m，矿房的生产能力为300吨/天，矿房采出矿石率为80%。设计矿石回收率90%，废石混入率10%。矿山平均一个阶段的工业矿量为300万吨。设计采取单阶段作业回采方式，一个新阶段的开拓、采准准备时间为3年。设计矿山工作制度为300天/年。初步考虑矿山基建与试生产期5年，达产期20年，收尾结束期3年。请按照“同时回采矿块数法”“年下降速度法”“及时准备新阶段法”这三种方式确定该矿山的生产能力，并用“合理服务年限法”验证其生产能力的合理性。,课后练习,第八章,矿山设计原理,第八章矿床开拓方案选择,补充1：矿床开拓设计的内容,地下开采矿床开拓设计，要考虑以下三个方面的内容：,一、矿井纵向开拓设计,确定各种井筒（主、副、溜、风、充填井等）的类型、位置、数目、装备、断面形状和规格等；,岩移带的圈定和保安矿柱设计；,中段（阶段）、运输水平的划分等。,矿井的提升、通风、供水供电排水等；,第八章,矿山设计原理,阶段运输平巷的位置、断面形状和规格；阶段井底车场及有关硐室设计；阶段运输系统(线路、车辆、列车组成等)；阶段的通风、排水、水、供电、供气等；其它内容（照明、防尘、安全设施等）。,矿床开采方式的选择；矿山规模与服务年限；矿田、矿井范围的划定；开采顺序。,第八章,矿山设计原理,第一节：开拓方案的选择,开拓方案，决定着整个矿床开采期间提升、运输、通风、排水等问题，关系到企业建设和生产的经济效果。所设计的开拓方案，应满足：,一、概述,（教材P104页）,符合当前矿山建设的相关政策；,确保矿山生产安全，符合安全规程有关规定；,满足矿山规模的要求，并考虑矿山发展远景；,满足设计任务书所规定的投产、达产要求；,能够获得良好的技术经济效果；,切合实际，具有可操作性。,在进行开拓方案设计前，要核对资料，考察现场。进行方案设计时需考虑以下因素：,二、矿床开拓方案影响因素,（教材P104页）,地质条件：矿床赋存条件、地质构造、矿岩性质、地质储量、水文地质等；,第八章,矿山设计原理,开采技术经济条件：与矿床开拓相关的内容与依据。,气象及工程地质条件：风、霜、雨、雪、土等；,地表地形条件：地形地貌、地表水系、建（构）筑物等；,三、矿床开拓方案选择步骤,第八章,矿山设计原理,1.方案初选:,深度：有主要的技术经济参数，绘制草图。,内容：涵盖开拓设计的内容（如主井位置、数量、规格；矿山几大生产系统等）,要求：满足设计任务书的要求，技术上可行，安全上可靠；,矿床开拓设计选择一般分成三个步骤：,对于初选方案：,首先拟定几个技术上可行的初选方案。,第八章,矿山设计原理,2。技术经济分析它是对初选方案进行社会、技术、经济、安全、时间等方面的因素进行直观分析比较。,社会因素：,满足国家技术经济政策程度；,技术因素：,生产技术实施的可靠性；,施工维易程度。,生产组织与管理的难易程度；,初选方案几大系统的利弊；,资源利用程度。,占用基本农田情况；,与设计任务书的要求；,第八章,矿山设计原理,经济因素：,材料、设备的供应条件。,安全因素：,公害防治情况（主要是三废）。,时间因素：,达产期的时间。,技术经济分析，是“逻辑定性概略定量”的方式，通常采用列表的形式。,基建工程量大小；,基建投资的多少；,生产经营费用高低；,水灾、火灾的预防程度；,地表、井下的塌陷程度；,劳动卫生条件；,基建期的长短；,第八章,矿山设计原理,3.综合分析比较它采取“逻辑定性准确定量经济指标”的方式。其步骤是：,首先，在草图基础上整理出基本达到初步设计的图纸；,其次，定量确定一些技术经济分析中的内容指标；,最后，计算其经济指标（如基建投资；投资回收期；年生产经营费用；贴现率或净现值；保安矿柱的经济损失等）。,第八章,矿山设计原理,第二节：开拓方案选择实例,一、原始条件它介绍了地形地貌、矿体赋存状态、矿岩性质、水文地质等地质条件；已有工程与设施情况；确定了设计任务。二、初选方案选择了竖井开拓方案和斜井开拓方案这两个方案。三、综合分析比较四、综合分析,（教材P105页）,第八章,矿山设计原理,第八章,矿山设计原理,补充2：安全深度的确定,矿体采完后，采空区上部岩体垮落。由于垮落的岩石体积膨胀填满了空区，使上部岩体又受到支撑而停止冒落，因而在采空区（m）上方存在崩落带（h）和下沉带（h1）。当矿体埋藏深度大于这一高度（h2）时，地表就不会发生变形和破坏。这个深,度（h2）叫做安全深度。,因此，h2=h+h1；h=(100-500)m;h1=(0.04-0.05)h,安全深度与矿体厚度的关系，一般认为：,当采空区不充填时，h2200m；用干式充填时，h280m；用湿式充填时，h230m。,第八章,矿山设计原理,补充3：主要开拓巷道位置的选择,说明：,主要开拓巷道，指提升（或运输）矿石为主的竖井、斜井、主平硐、斜坡道等。主要开拓巷道位置，简称为“主井井位”。一、主井井位选择基本要求：,力求避免矿石往返运输；井位不受岩移破坏（力求避免采用保安矿柱）；考虑地表地形（避免受山洪、滑坡、滚石、雪崩威胁）；要能布置井口工业场地；考虑远景储量；对改扩建矿山，要充分利用原有的工程。,第八章,矿山设计原理,二、最小运输功确定主井井位,运输功,货载重量与运输距离的乘积，常用AQL表示。,对于地下开采矿山，主井既是矿石井下运输的终点，又是矿石地面运输的起点。那么，井位不同，运距不同，运输功也不同，运输费用也不同。最佳的主井井位应该是运输功最小的地点。最小运输功确定主井井位，在矿石地表运输关系不大时，就采用井下运输功最小的原则确定主井井位；反之，则要求将地面运输费用和井下运输费用的总和为最小的原则确定主井井位。,第八章,矿山设计原理,井下运输功最小确定主井井位,1集中货载情况货载Q（矿石）集中在固定的几个地点进入运输巷道，采用舍维亚科夫准则：Q左QnQ右Q右QnQ左满足上述条件的Qn点，便是井下运输功最小确定主井井位的对应点。,第八章,矿山设计原理,2分散货载情况货载Q（矿石）由许多逐渐移动的地点进入运输巷道的形型时，则采用下列的舍维亚科夫准则：Q左Q右也就是说，井下运输功最小确定主井井位的对应点，应是矿体矿量左右等分的分界线上。,最小运输功是货载重量与运输距离的乘积，舍维亚科夫准则怎么都与距离没有关系？,疑问？,三、按不受岩移破坏要求确定主井井位,第八章,矿山设计原理,1、在岩石移动危险带外的主井井位,陷落带：是指地表岩层已经发生破坏并出现相对位移与裂缝的地带。移动带：是指陷落带外地表虽未断裂但已出现超过临界变形值的塑性变形的地带，亦称错动带。保护带：保证地表设施处在非危险变形带范围内。保护等级有、级之分。,2、圈定保安矿柱保护主井井位,第八章,矿山设计原理,保安矿柱,一般来说，岩层的移动角（岩层的陷落角也是一样），岩石越稳固，其角度越大；岩层越不稳固，其角度越小。,第八章,矿山设计原理,第八章小结补充：矿床开拓设计内容一、矿床开拓方案影响因素二、矿床开拓方案选择步骤三、矿床开拓方案选择实例补充：主井井位的选择最小运输功确定主井井位不受岩移破坏确定主井井位,第九章,采矿方法选择,第九章采矿方法选择,补充1：矿石贫化损失计算,矿石贫化率，%；工业矿石有用成分含量（地质品位），%；采出矿石有用成分含量（采出品位），%。,1、矿石贫化率：工业矿石有用成分含量（）与采出矿石有用成分含量（）的差值，对工业矿石有用成分含量（）的比值。,E有用成分回收率，%；Ty采出矿石有用成分数量，吨；Qy工业储量中有用成分数量，吨；T采出矿石数量，吨；Q工业储量数量，吨；其它符号同前。,2、有用成分回收率：它是采出矿石有用成分数量（Ty），对工业储量中有用成分数量（Qy）的比值。,第九章,采矿方法选择,式中：K工业矿石回收率，%；Qn损失的工业储量，吨；其它符号同前。,3、废石混入率：混入采出矿石中的废石数量（R），对工业储量采出矿石数量（T）的比值。,式中:/废石混入率，%；R混入采出矿石的废石量，吨；/混入采出矿石中的废石品位，%；其它符号同前。,4、工业矿石回收率：工业储量（Q）减去开采损失的工业储量（Qn),对工业储量（Q）的比值。,第九章,采矿方法选择,第一节：损失贫化对企业经济效果的影响,一、损失对经济效果的影响矿石损失对经济效果的影响，往往被人们所忽视。它不仅造成矿产资源永久损失，对企业本身的经济效益也有不良的影响。1、对产品成本的影响:开拓、采切费用摊消到生产成本；二次损失还会增加崩矿成本。2、对矿山总利润的影响:矿产资源有偿使用；缩短了矿山服务年限。,第九章,采矿方法选择,3、减少损失的意义：企业本身会有经济效益；从国民经济角度可减少勘探与建设企业的相关费用损失；减少国家资源永久损失。二、贫化对企业利润的影响1、贫化对企业利润的影响2、贫化所造成的金属流失贫化降低了选矿回收率；尾矿流失金属增加。,第九章,采矿方法选择,第二节：采矿方法选择,正确地选择采矿方法：保障矿山安全生产；提高矿山产量；改善矿石质量；充分回收资源；提高劳动生产率；降低生产成本。采矿方法选择与设计：设计单位技术人员，在矿山设计时；科研院所人员，进行采矿方法技术改造攻关时；矿山现场技术人员每个矿块要作单体设计。,第九章,采矿方法选择,1、工作安全，它是首要条件；2、满足矿山产量要求，要求生产能力大，劳动效率高；3、满足选矿工艺要求，并要求矿石贫化损失小；4、合理利用矿产资源，坚持“贫富兼采，厚薄兼采，大小兼采”原则；5、良好的经济效果，尽量采用高效率、低成本采矿方法；6、良好的社会效益，满足环保、安全要求。,一、矿山生产对采矿方法的基本要求,第九章,采矿方法选择,1、地质条件：矿岩稳固性，决定矿块构成要素和地压管理方法。,二、选择采矿方法考虑因素,矿岩稳固性,矿石稳固；围岩稳固。三大类采矿方法均可采用。矿石稳固；围岩不稳固。要控制上盘的暴露面积，宜采用崩落法、分层充填法等。矿石不稳固；围岩稳固。尽量避免直接在矿石暴露面下工作，宜采用阶段矿房法、分段法等。矿石不稳固；围岩不稳固。只有采取崩落法、下向充填法。,第九章,采矿方法选择,矿体倾角,矿体倾角大于50：才能考虑自重运搬。矿体倾角3045：可以考虑爆力运搬。矿体倾角小于30：可以考虑电耙运搬。,矿体倾角，主要影响矿石在采场内的运搬方式。,矿体厚度,矿体厚度小于58m：一般考虑浅孔崩矿。矿体厚度大于58m：可以考虑中深孔崩矿。矿体厚度大于10m：可以考虑用深孔崩矿。矿体厚度大于20m：可以考虑用硐室落矿。,矿体厚度，主要影响采场崩矿的方式。,第九章,采矿方法选择,矿体几何形状,分层充填法，较容易开采形状不规则矿体；深孔崩矿的采矿方法，开采形状不规则矿体容易产生较大的损失贫化。留矿法，开采下盘变化大的矿体也易产生较大的损失贫化。,矿床赋存深度,当矿体赋存深度超过600700m且地应力较大时，不宜采用空场法。,矿石金属成分和品位,国家稀缺或贵金属，回收率较高的采矿方法。高品位富矿，宜选用回收率较高的采矿方法。围岩含有品位，可考虑贫化率较高的采矿法。,矿石自燃、结块及氧化,不宜采用崩矿后矿石在采场停留时间较长的留矿法、阶段崩落法等。,第九章,采矿方法选择,第九章,采矿方法选择,回顾前面所学的主要内容：一、采矿方法选择的基本要求二、选择采矿方法考虑的因素1、地质条件：矿岩稳固性；矿体倾角；矿体厚度；矿体几何形状；矿体赋存深度；矿石金属成份和品位；矿石氧化性。,2、矿床开采技术条件,地表能否陷落,技术装备和材料供应,地表不允许陷落，不能采用崩落法和采后崩落采空区的空场法。,在选用充填法时，要考虑充填材料（水泥、充填骨料、水）的来源问题。,选冶对矿石质量要求,主要指选矿厂、冶炼厂对矿石的块度、品位、矿粉含量、湿度等方面的要求。,技术管理水平,浅孔留矿法，房柱采矿法，在技术上容易掌握和管理。,第九章,采矿方法选择,三、采矿方法选择,1、方案初选一般根据矿岩稳固性、矿体产状、金属品位等地质、开采技术条件，选定采矿方法。如不能直接选定，则初选23种技术上可行、安全上可靠的采矿方法，进行下一步的技术经济分析。2、技术经济分析对初选方案结合矿山具体条件，绘制标准方案图，确定主要参数和主要采掘设备，估算或按类似矿山经验确定几项指标进行分析。常用的指标有：矿块生产能力；劳动生产效率；采切比；矿石回收率；矿石贫化率；主要材料消耗（钢材、木材、水泥、钎钢、钎头、炸药等）；采矿直接成本。在大多数情况下，经过第二步，即可确定采矿方法。,第九章,采矿方法选择,3、综合分析比较综合分析比较，技术指标主要是：矿块生产能力，劳动生产效率，采切比，矿石回收率，矿石贫化率，主要材料用量（钢材、木材、水泥、钎钢、钎头、炸药等），地面情况，使用设备情况等。经济指标主要是：矿石生产成本，最终产品成本，单位产品利润，年利润，投资额，投资指标等。,第三节：采矿方法选择实例,一、用技术经济分析确定采矿方法实例（实例一；实例二）,二、用综合分析比较确定采矿方法实例（实例三）,第九章,采矿方法选择,1矿床地质甘肃白银公司铅锌矿床，产于变质火山岩系之中,属海相火山岩系热液沉积-改造硫化物矿床。矿区地质构造为一短轴背斜，轴向为310左右，两翼均向南倾斜，倾度70-80，其南翼正常，北翼倒转。轴部出现灰白-灰绿色蚀变石英角斑凝灰岩，为矿区含矿层，厚50m-200m，其南北两侧分别为绿泥石或矽质千枚岩和石英纳长斑岩。由于石英角斑凝灰岩处于倒转背斜的核部，承受挤压，形成挤压破碎带。矿床为一隐伏矿床，矿体呈透镜状、似层状产在强烈蚀变的石英角斑凝灰岩中。矿体与岩层平行，沿片理产出。矿石类型主要有块状矿、浸染矿和黄铁矿三种。块状矿矿体形态与稳固性稍好，矿量占总矿量的57%；浸染矿矿体多分枝复合、尖灭再现现象，稳固性较差，矿量占总矿量的41%。浸染矿与块状矿之间界限明显，有时通过致密浸染状含铜铅锌矿石，呈渐变过渡关系。浸染矿与石英角斑凝灰岩界限不明，靠分析品位划分确定。,第九章,采矿方法选择,2开采技术条件矿区内矿体走向长约800m，斜长600m，平均厚度15.5m，倾角60-80。矿石为含铜铅锌硫化矿石，含有21种有用金属，主元素的平均品位为Cu：1.66%，Pb：4.61%，Zn：5.87%，S：19.50%。矿体及围岩(石英角斑凝灰岩)，受倒转背斜挤压影响，节理裂隙发育，稳固性较差，不允许有较大的暴露面。下盘石英纳长斑岩，稳固性较好。矿区构造应力显著，水平应力为垂直应力的1.5-1.8倍。浸染矿、石英角斑凝灰岩易泥化。矿床水文地质较为简单。地表允许陷落。生产规模33万吨/年，采用主副井加斜坡道的开拓方案。请选择合理的采矿方法。,第九章,采矿方法选择,矿岩稳固性选充填法较好；矿石金属成份和品位选充填法较好；地表能否陷落选充填法或崩落法；矿体倾角考虑自重运搬，可用充填法；矿体厚度可用浅孔、中深孔、深孔；矿体几何形状选择充填法较好；矿体赋存深度不宜用空场法；矿石氧化性不宜用留矿法；技术装备和材料供应国有大公司；选冶对矿石质量要求无特殊要求；技术管理水平国有大公司,第九章,采矿方法选择,选择采矿采矿方法考虑思路：,上向进路式胶结充填采矿法,第九章,采矿方法选择,重点掌握内容：选择采矿方法考虑的因素：1、地质条件：矿岩稳固性；矿体倾角；矿体厚度；矿体几何形状；矿体赋存深度；矿石金属成份和品位；矿石氧化性。,2、矿床开采技术条件：地表能否陷落；技术装备和材料供应；选冶对矿石质量要求；技术管理水平。,采矿方法选择步骤：1、方案初选；2、技术经济分析；3、综合分析比较,第九章,采矿方法选择,某铜矿床，地处南方低丘陵地区，地势平缓。矿床规模不大，矿体较为规整。矿体从地表向下斜长150m，倾角25，走向长度为200m，平均厚度为2.5m，矿石平均品位Cu为1%左右。矿岩稳固，地表允许陷落。请选择合适的矿床开拓方案；请确定中段高度，并说明理由；绘制开拓系统三视图；确定和选择采矿方法；绘制你所选择的采矿方法草图；简要叙述采矿方法的回采工艺。,补充2：矿块采矿方法单体设计,一、单体设计的概念：矿块生产探矿完成后，需要进行矿块的采准、切割、回采工序的设计工作。二、需掌握的资料：1、全面了解矿山生产系统；与相邻采场的关系等；2、矿山现有的主要采掘设备（凿岩、出矿设备）；3、矿岩物理力学性质及矿石产品要求（粘结性、自燃性、泥化等性质，块度，粉矿要求等）；4、矿体赋存状态（包含倾角、厚度、储量、品位等，断层、破碎带、岩性、矿岩稳固性等）；5、现有工程（探矿工程，穿脉工程，天溜井等）；6、实地勘察（掌握实际情况，吸取经验教训）。,第九章,采矿方法选择,三、单体设计内容：文字图纸，文字、图纸并重。,文字部分,矿块地质简述；采矿方法确定；矿块结构参数；矿块采切工作；（采切工程布置，工程量，施工时间等）回采设计；（凿岩，爆破，出矿，技术指标）采场通风；（局扇选择，安装地点，通风时间等）安全与地压管理；矿柱回收和空区处理；施工要求等其它问题说明。,第九章,采矿方法选择,图纸部分,标准方案图；矿块的平、剖面图；采准工程施工图（包含断面）；切割工程施工图；局部放大图纸（如漏斗安装，岔点施工等）。,设计图纸：要求按施工图纸设计。施工图设计，常用比例1:200，图幅常用2、3。,装订形式：文字、图纸都晒成蓝图，装订成册，并加封面。,第九章,采矿方法选择,补充3：回采施工设计,(以中深孔落矿回采施工设计为例),一、概念：矿块采切工程完成后，需对采场凿岩、崩矿、及出矿工序的设计工作。二、掌握的资料：,矿岩物理力学性质;（可凿性，可爆性、硬度、松散系数等）矿体赋存状态；实测图纸;（各分层平、剖面图，凿岩巷道实测平、纵图）实地勘察。,三、设计内容：文字图纸,第九章,采矿方法选择,1、采场凿岩设计，主要是图纸，附加文字说明。,在平面图确定炮孔排位；做各排位炮孔设计（孔号，倾角，孔深，中深孔量）；在主剖面图纸上反映炮孔关系；崩矿汇总表（各排位中深孔量、崩矿量、崩落岩石量及汇总）。,2、中深孔爆破设计，主要是文字，附加附图。,炸药的选择，起爆方式；装药结构，装药方式；起爆网络设计；一次起爆量，影响范围；安全警戒等。,图纸,文字,附加文字说明比较简单。,文字,附图,装药结构图；起爆网络图；安全警戒范围图。,第九章,采矿方法选择,3、出矿设计，主要是文字。,出矿方式；出矿设备；出矿管理制度；截止品位；二次破碎方法；安全措施及要求。,说明,在回采施工设计中，采场凿岩设计，工作量最大；采场爆破设计，责任最大；采场出矿设计，不需要每个矿块都作。,第九章,采矿方法选择,第十章,矿山设计原理,第十章总图运输,第一节：概述,主要任务,选择场地，全面安排，总体布局；场地内建（构）物的平面布置，具体位置；内外运输，管线布置。,设计原则,依据矿山规模和服务年限（同时考虑长远规划）；满足工艺要求，贯彻国家相关法规；利用地形，少占耕地；确保安全可靠；讲求经济效益；妥善处理三废，保护环境；注重绿化，美观。,（教材P124页）,第十章,矿山设计原理,设计内容,矿区规划：为矿山各类地面设施选择位置。采矿工业场地：生产流程设施；辅助车间设施；行政福利设施；运输线路及管线等。选矿工业场地：破碎车间，磨浮车间，脱水车间，精矿仓，尾矿泵站，行政福利设施等。生活居住区：住宅小区等；其它地面设施：矿级行政办公区，废石场，尾矿库，炸药库及加工厂等。,第十章,矿山设计原理,第二节：总平面布置,一、井口地面转运矿石设施1、箕斗井口转运矿石设施2、罐笼井口转运矿石设施二、工业场地1、选择地表工业场地的影响因素生产建设条件；地形条件；地质气象条件；交通运输条件。,第十章,矿山设计原理,2、重点介绍几个工业场地布置,空压机房,尽量靠近主要用风地点，减小管线长度；要求在空气清洁的地点，在尘源上风侧；远离办公区域；贮气罐位于荫凉、通风地点。,通风机房,靠近通风井井口；压入式通风时，要求空气清新，与尘源点、有害气体产生点保持一定距离，处于上风侧；抽出式通风时，要求处于居民区、办公区域的下风侧。,第十章,矿山设计原理,变电所,尽量考虑在用电负荷中心；便于进出高压线；要考虑避开雷击区。,废石场,考虑地形：偏僻山坡、荒沟，要防泥石流；考虑库容：满足服务年限内的排废要求；少占耕地：平原地区，可形成废石山；考虑废石化学性质：防火，防污染；考虑居民区：选在主导风向下风侧。,尾矿库,利于筑坝（天然沟堑、枯河、峡谷等地）；利于尾矿自流输送（尽量低于选厂标高）；考虑尾矿库渗水处理（避免污水渗漏污染农田或直接进入江河）。,生产规模与服务年限；运输距离及地形条件；矿石地面加工流程；矿山开拓系统。,第十章,矿山设计原理,第三节：矿山地面运输,一、分类与任务1、内部运输：在企业总平面范围内，运送矿石、废石、器材等。2、外部运输：企业向外部用户运输产品及运进设备、材料等。二、内部运输：运输方式有：窄轨运输，架空索道运输，皮带运输，汽车运输。考虑因素：,一个地下矿山内部运输方式往往是两种或三种。窄轨（或架空索道，皮带）运输矿石，窄轨运输废石，汽车辅助运输器材。,第十章,矿山设计原理,三、外部运输外部运输的方式有：准轨铁路运输，汽车运输，窄轨运输，架空索道运输，水路运输，管道运输。外部运输，除通常考虑的因素（内部运输因素）外，还需考虑：外部交通条件（能否与准轨接线）；（有无水路可供利用）；与内部运输相衔接条件；考虑物料的沿途损耗。,第十章,矿山设计原理,补充：炸药库及炸药加工厂,炸药库，要做到：防爆，防火，防洪，防雷，防盗。,位置选择,矿区边缘偏僻荒山、沟谷；离矿区相关建（构）筑物有规定的安全距离。,库区设施,存贮库：炸药库，雷管库，火工材料库等；消防设施：消防水池，消防栅，防火沟，土堤等；安全警卫设施：防洪沟，避雷器，铁丝网，警卫室等；办公设施：办公室，供水，供电，通信等。,储存量规定,炸药储存量，不超过半年用量；起爆器材，不超过一年用量。,第十一章,矿山设计原理,第十一章基建和采掘进度计划,第一节：概述,矿山存在的四个阶段,1、基本建设阶段（基建阶段）：从矿山破土动工到投产的这段时间（由基建施工单位承担）。2、生产发展阶段：矿山投产后到达到设计规模的时间。3、正常生产阶段（达产阶段）：是矿山服务年限主体时间，不少于矿山整个服务年限的2/3。4、收尾阶段（闭坑阶段）：矿山产量从设计规模逐年递减，采完所有工业储量，矿井报废。,第十一章,矿山设计原理,三级矿量,一、三级矿量的定义三级矿量是开拓矿量、采准矿量、备采矿量的全称。也就是说，按照开拓、采准、切割、回采这四大类采矿工程的不同准备程度，完成各类相对应的井巷工程所圈定的可采工业储量。二、三级矿量的意义考核矿山开采“采掘并举、掘进先行”的主要指标；判断矿山是否具备投（达）产条件的依据；检验矿山采掘进度计划是否合理的一项标准；保证矿山持续、均衡生产的基础。,第十一章,矿山设计原理,三、圈定三级矿量的标准1、开拓矿量：完成了主要井筒、阶段运输、通风排水等工程及相应的生产勘探工程，具备完整的提升、运输、通风、排水等系统的可采工业矿量。开拓矿量的储量要求：不低于B级储量，即工业储量的绝对误差在20%以内。开拓矿量的计算范围：以该开拓巷道水平至上一个阶段高度。不能算成开拓矿量：在保有期内不能回收的保安矿柱矿量；多矿体矿床，虽在该开拓水平以上，但未能为开拓工程所控制的矿体矿量,第十一章,矿山设计原理,2、采准矿量：在开拓工程基础上，全部完成采准工程且地质工作达到相应要求，具备进行切割工程条件的可采工业矿量。单步骤采矿法：完成采准工程的矿块矿量全部为采准矿量；双步骤采矿法：仅把完成采准工程的矿房矿量为采准矿量；顶、底、间柱，只有完成了矿柱的采准工程，并要保有期内回采，才能算为采准矿量。是开拓矿量的一部分；储量要求相当于A级储量；储量的绝对误差在20%以内。,说明,3、备采矿量：在采准工程基础上，全部完成切割工程，地质工作达到相应要求，安装好各种管线及放矿、出矿设备，可以立即交付回采的可采工业矿量。单步骤采矿法：完成切割工程的矿块矿量全部为备采矿量；双步骤采矿法：仅把完成切割工程的矿房矿量为备采矿量；顶、底、间柱，只有完成了矿柱的切割工程，并要保有期内回采，才能算为备采矿量。暂不能回采的矿块（地质、安全条件等）不能纳入备采矿量。是采准矿量的一部分；储量要求趋向A级储量上限；,说明,第十一章,矿山设计原理,第十一章,矿山设计原理,四、三级矿量工程分类与储量级别要求,教材P135页,80,第十一章,矿山设计原理,五、三级矿量保有额（保有数量）,1、保有额的作用确保矿山开拓与采准、采准与切割、切割与回采之间存在必要的时间、空间的相对超前关系。如果保有额过小，将使矿山采掘失调，掘进滞后，出现“有矿无产”现象。2、保有额确定方法通用定额法（通用保有期限法）保有期限概念：各级储备矿量除以矿山生产能力（t/a)的时间年限。通用定额法：按照矿山保有期限的通用定额标准，换算成某一矿山应该保有的三级矿量。,第十一章,矿山设计原理,保有期限通用定额标准,教材P136页,通用定额法优缺点优点：简单，通用。缺点：没有合理考虑各个矿山矿体赋存状态、开采技术条件、采矿方法等因素的影响。,依据原则：同一时间内，回采所消耗的矿块数目、完成切割的矿块数目、完成采准的矿块数目，三者相等且及时得到补偿（同期等量补偿原则）。计算步骤：A、计算必须同时回采的矿块数目（Nh）（不含备用矿块）：,第十一章,矿山设计原理,同期等量补偿法,式中：Kh矿房产出矿石率（%）；A矿山生产能力（t/a);t年工作天数（日）；D矿房每天的生产能力（t/d）。,第十一章,矿山设计原理,B、按照同期等量补偿原则：,确定同时切割的矿块数目（Nq）和同时采准的矿块数目（Nc）。考虑备用系数，则用下式计算：,式中：Nh、Nq、Nc分别为包括备用采场在内的回采矿块数目、切割矿块数目、采准矿块数目；th、tq、tc分别为一个矿块回采、切割、采准所需时间；Ch、Cq、Cc分别回采、切割、采准的矿块备用系数。,第十一章,矿山设计原理,C、依据矿块数目，推算