矿山设计原理第五章

矿山设计原理,（地下开采部分5）,5.采矿方法的选择与设计,在矿山企业中，采矿方法的选择是否恰当决定着回采工艺效率、材料设备需要量、掘进工程量、劳动生产率、矿石回收率以及采出矿石的质量等。因此，在设计中必须充分重视。5.1采矿方法的选择一、选择采矿方法的基本要求1.安全性好这一要求是首要的，是在任何条件下都必须满足的。它包括：保证工人在日常采矿过程中能够安全生产，有良好的作业条件和环境；保证工人在发生坑内灾害时能够及时地撤离危险区；保证安全范围内的地表构筑物不致因采矿方法的影响而损坏等。2.矿石回收率高，贫化率低选择的采矿方法要使矿石回收率要高，这样利于回收地下资源。在回采过程中矿石贫化率要小，要满足加工部门对矿山质量的要求；同时也可减少运输量。3.矿块生产能力大，生产效率高要尽可能地选择生产能力大和劳动生产率高的采矿方法。矿块生产能力大小，对同时生产的阶段数、矿块数影响很大。一般以一个阶段布置的矿块数能满足矿山生产能力为标准来考虑采矿方法的选择。4.经济效益好要尽量选择材料消耗少、采矿成本低采矿方法。要尽量少用木材或不用木材，材料来源尽量就地解决。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择二、影响采矿方法选择的主要因素1.矿床赋存条件1）矿床的矿体形态、产状、赋存深度；2）矿石与围岩的物理力学性质，矿石与围岩的稳定性；3）矿石的品位及品位变化；2开采范围内工业矿石的储量；3矿床构造影响及矿床涌水情况。4地表是否允许崩落；5技术装备及材料供应情况；6采矿方法要求的工人技术水平和生产管理水平；7加工部门对矿石的质量要求。以上影响采矿方法选择的主要因素在不同的条件下起的作用也不同，在选择采矿方法时，要具体情况具体分析，要全面、综合地考虑，选出最优的采矿方法。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择三、采矿方法选择的步骤采矿方法的选择一般分三个步骤：即方案初选、技术经济分析和综合分析比较。1.采矿方法方案初选根据矿体地质条件和开采技术条件，初步选择几个技术上可行的采矿方案每个方案要确定其主要构成要素、采准布置和回采工艺，并进行初步的技术比较，删去那些技术上有明显缺陷的方案，剩下的作为初选方案。由于最佳方案是从初选方案中选出来的，因此方案初选时应广泛调查研究，以免漏掉最佳方案。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择三、采矿方法选择的步骤2.采矿方法的技术经济分析根据矿山的具体条件，对初选方案的主要技术经济指标进行分析对比，从中找出一个最优方案或两三个优劣难分的方案。一般参与比较的有以下几个指标：矿块生产能力矿块工人劳动生产率采准切割工程量及其时间主要材料消耗矿石贫化和损失采矿直接成本这些指标一般不需要详细计算，而是根据采矿方法的构成要素，参照类似矿山实际指标选取。（可见采矿设计参考资料的重要性）选用的指标误差一般允许在5%10%左右。在分析比较时，要根据矿山的具体条件，注意抓住起主导作用的因素。（如贵重稀有资源，回收率是主导因素）在大多数情况下，经过技术经济分析就能确定出采矿方法。然而当有两个或以上方案仍难以分出优劣时，就要通过综合分析比较选出最佳方案。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择三、采矿方法选择的步骤3.综合分析比较（在技术经济分析阶段，在经济上尚不准确，技术上尚不全面）综合分析比较，是在技术经济分析的基础上对优劣难分的方案进行详细的技术经济计算，求出相关费用，找出经济效果，同时结合其它因素进行综合分析比较评价，最后选定最优的采矿方法。参与综合分析比较的指标有：以价值表示的采矿方法经济效果指标，包括采出矿石成本、最终产品成本和盈利指标等；矿石和有用成分的损失指标；劳动生产率指标；其它指标，如矿块生产能力、采准工程量、材料消耗、劳动条件、采矿方法的灵活性及工艺过程的复杂程度等。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择举例：某石棉矿，地面标高+5+10米；矿体倾角75，厚2.23.1米，走向长3800米，埋深地表至-350米；地表不允许崩落；下盘围岩为白云岩，坚固稳定，矿体为蛇纹石化白云岩，稳定，直接顶板为白云岩，厚28米，坚固稳定，上盘围岩为辉绿岩，破碎易冒落。试选择采矿方法。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择举例：某石棉矿，地面标高+5+10米；矿体倾角75，厚2.23.1米，走向长3800米，埋深地表至-350米；地表不允许崩落；下盘围岩为白云岩，坚固稳定，矿体为蛇纹石化白云岩，稳定，直接顶板为白云岩，厚28米，坚固稳定，上盘围岩为辉绿岩，破碎易冒落。试选择采矿方法。1.初选：干式充填法水砂充填法胶结充填法留矿法事后充填,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择举例：某石棉矿，地面标高+5+10米；矿体倾角75，厚2.23.1米，走向长3800米，埋深地表至-350米；地表不允许崩落；下盘围岩为白云岩，坚固稳定，矿体为蛇纹石化白云岩，稳定，直接顶板为白云岩，厚28米，坚固稳定，上盘围岩为辉绿岩，破碎易冒落。试选择采矿方法。1.初选：干式充填法水砂充填法胶结充填法留矿法事后充填因矿体薄，水砂充填系统复杂，难实现，故删去。其余三种采矿方法参与技术经济分析。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择举例：某石棉矿，地面标高+5+10米；矿体倾角75，厚2.23.1米，走向长3800米，埋深地表至-350米；地表不允许崩落；下盘围岩为白云岩，坚固稳定，矿体为蛇纹石化白云岩，稳定，直接顶板为白云岩，厚28米，坚固稳定，上盘围岩为辉绿岩，破碎易冒落。试选择采矿方法。1.初选：干式充填法水砂充填法胶结充填法留矿法事后充填因矿体薄，水砂充填系统复杂，难实现，故删去。其余三种采矿方法参与技术经济分析。2.技术经济分析列出三种采矿方法的技术经济指标，进行分析对比。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择举例：某石棉矿，地面标高+5+10米；矿体倾角75，厚2.23.1米，走向长3800米，埋深地表至-350米；地表不允许崩落；下盘围岩为白云岩，坚固稳定，矿体为蛇纹石化白云岩，稳定，直接顶板为白云岩，厚28米，坚固稳定，上盘围岩为辉绿岩，破碎易冒落。试选择采矿方法。1.初选：干式充填法水砂充填法胶结充填法留矿法事后充填因矿体薄，水砂充填系统复杂，难实现，故删去。其余三种采矿方法参与技术经济分析。2.技术经济分析列出三种采矿方法的技术经济指标，进行分析对比。因为胶结充填成本太高，工艺复杂；留矿法易损坏直接顶板，不能保证事后充填质量。可选出干式充填法为最佳方案。,5.采矿方法的选择与设计,5.1采矿方法的选择举例：某石棉矿，地面标高+5+10米；矿体倾角75，厚2.23.1米，走向长3800米，埋深地表至-350米；地表不允许崩落；下盘围岩为白云岩，坚固稳定，矿体为蛇纹石化白云岩，稳定，直接顶板为白云岩，厚28米，坚固稳定，上盘围岩为辉绿岩，破碎易冒落。试选择采矿方法。1.初选：干式充填法水砂充填法胶结充填法留矿法事后充填因矿体薄，水砂充填系统复杂，难实现，故删去。其余三种采矿方法参与技术经济分析。2.技术经济分析列出三种采矿方法的技术经济指标，进行分析对比。因为胶结充填成本太高，工艺复杂；留矿法易损坏直接顶板，不能保证事后充填质量。可选出干式充填法为最佳方案。以上矿体若不是石棉矿，而是品位很高的金矿，那情况可能就不一样了。,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计采矿方法确定后（或进行综合分析比较需要时），即可进行采矿方法设计，确定标准矿块的结构尺寸，布置采准工程、切割巷道，决定回采工艺，选择主要设备，确定各类人员，计算矿块生产能力、劳动生产率、矿石损失率和贫化率、万吨采切比、材料消耗、采矿直接成本等主要技术经济指标。一、矿块构成要素矿块构成要素一般包括矿块的长度、宽度、高度，矿柱尺寸和位置等。设计时，应该在确保安全及矿柱不遭破坏的条件下，尽量加大矿房储量，同时还要满足设备性能的需要，尽量减少采准工程量，满足储量升级等要求。二、采准布置及采准工程量计算1.采准巷道布置的原则满足回采工艺及设备性能的要求；满足生产安全及良好的工作条件要求；采准巷道尽量做到探采结合；尽量减少矿柱；尽量减少采准巷道和不必要的脉外巷道。,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计2.采准、切割工程量计算采准、切割工程量计算的目的在于确定采准、切割工程量、矿块工业储量、采出矿量、万吨采准比、采准工作面数目、采准时间，以及采准所需设备、材料消耗和人员数量等。计算的依据主要是标准矿块设计图。显然在进行采准，切割指标计算以前，必须先确定采准切割巷断面形状，尺寸和支护方式。千吨采准比的计算一般计算如下四项：,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计计算采准、切割工程量根据标准矿块采矿方法图，按表5-1计算：采准工程量表表5-1,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计计算矿块工业储量根据标准矿块采矿方法图，按表5-2计算：矿块工业储量计算表表5-2,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计计算矿块采出矿石量根据表5-1、表5-2计算结果和设计所选取的矿石回收率、贫化率指标，按表5-3计算：矿块采出矿山量计算表表5-3,注：表中矿块贫化率的计算式为混入废石品位为0时的计算式。,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计计算千吨采准比根据表5-1、表5-2、表5-3的数据，用式（5-1）计算千吨采准比（采准系数），也可用式（5-2）计算采准出矿比（采准比）：K1=1000L/T(米/千吨）（5-1）K2=100(Tzh+Tg)/T（5-2）式中：K1千吨采准比（采准系数），(米/千吨）；L矿块中采准巷道与切割巷道的总长度，米；（表5-1中求得）T矿块的采出矿石量，吨；（表5-3中求得）K2采准出矿比（采准比）；Tzh采准巷道采出的矿量，吨；（表5-3中求得）Tg切割巷道采出的矿量，吨。（表5-3中求得）,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计同时掘进的采准切割工作面数同时工作的采准、切割工作面数N可按式（5-3）计算：N=10AbK1/V（个）（5-3）式中：Ab矿井班产矿石量，万t/班；Ab=A/(n1n)A矿井年产矿石量，万t/a；n1矿井年工作天数，d/a；n矿井日工作班数，班/d；K1采准系数，m/kt;V采准切割巷道平均掘进速度，m/班。注意：1.当计算的N值为非整数时，采取收尾法取整；2.以上是计算采准和切割同时掘进工作面数，也可以用同样的方法分别计算采准、切割各自同时掘进工作面数。,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计采准、切割所需设备数采准、切割所需凿岩机台数，按同时掘进的采准切割工作面数、巷道平均掘进速度及凿岩机台班效率进行计算。采准、切割所需装岩设备应根据井巷规格、单位时间掘进量、同时工作面数及可能采用的装岩方式等因素确定。计算出凿岩、装岩设备数后，实际需要（配备）的设备数应乘以一个备用系数。备用系数见有关设计参考资料。采准、切割所需人员、材料和费用采准切割所需人员可按劳动定额或岗位进行配备，同时考虑出勤系数。采准、切割所需材料消耗应根据掘进设计或工程技术特征，按材料定额或实际需要计算。根据采准、切割各种工程工程量和各自的成巷单价可算出采准切割总费用c采切。矿块采出吨矿摊销采切费用等于采准、切割总费用除以矿块采出矿石量。它是矿块采矿成本的一部分。,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计三、回采计算回采计算的内容包括：决定矿房回采工作组成，制定工作循环图表；决定矿房的日生产能力；决定同时回采的矿房数；计算主要回采技术经济指标等。1.决定回采工作组成回采计算应首先根据所选择的采矿方法决定回采工作组成，即决定回采工作的主要作业（工序）组成、采掘设备及作业间的联系方式，然后计算各项作业的延续时间，制定出回采作业工作循环图表。这是采矿方法设计的核心，是发挥采矿设计者智慧的地方，也是回采计算的基础。有以下几项主要工作：确定回采作业循环的工序组成和劳动组织形式（专业队或综合队）初步确定各工序的工作任务（工作量）确定各工序的人员配备、设备配备、材料消耗和作业时间初排回采作业工作循环图表调整回采作业工作循环图表（考虑同时回采矿块之间的协调）（以电耙出矿的房柱法为例）,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计三、回采计算回采作业循环图表,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计2.矿房生产能力矿房的日平均生产能力P按下式计算：P=(Ts/ts)nbnm(t/d)式中：Ts一个循环中工作面采出的矿石量，t；(应含回采贫化、损失）ts一个工作面的回采循环时间，班；nb每昼夜回采工作的班数，班/d；nm矿房中同时回采的工作面数。采用留矿法时，按下式计算：P=Tf/(tz+t0)(t/d)式中：Tf矿房中回采的矿石量，t；tz矿房中落矿时间（包括部分放矿），d；t0矿房中放矿时间，d。,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计3.各类回采采场数回采采场包括和回采矿柱。矿山所需同时生产的矿房、矿柱数目根据回采矿量和各类采场的生产能力计算。同时生产的矿房数nf（个）：nf=Arif/P式中：Ar矿井日产量，t/d；if矿房采出矿量百分率，%；P矿房日生产能力，t/d.在计算出同时生产的矿房数以后，要排各生产矿房之间总作业循环图表，以协调各矿房之间的生产均衡和设备、人员工作协调。必要时要重新调整矿房回采作业循环图表。（举例说明）,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计同时生产的矿柱数nz（个）：nz=Ariz/qz式中：Ar矿井日产量，t/d；iz矿房采出矿量百分率，%；qz矿柱日生产能力，t/d.4.采矿劳动生产率采矿劳动生产率是反映采矿生产工人劳动效率的指标，以每工班（即一个工人工作一个班）平均生产矿石量表示，单位是：吨/工班。采矿劳动生产率一般采用用一个完整回采循环的采出矿石量除以完成循环所耗总工班数的方法求得。不同的采矿方法、不同的劳动组织有不同的算法。,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计5.回采所需设备数量回采设备包括凿岩设备、采场运搬设备等。凿岩机数量根据同时工作的矿房、矿柱数目和班（日）生产能力，按凿岩机台班效率及每米炮孔崩矿量计算。所需凿岩机型号应根据采矿方法的要求及设备供应条件确定。采场运搬设备可按类似矿山的实际资料选型计算，其数量应根据同时工作的采场数和备用采场数进行配置。计算出的凿岩、运搬设备数量还应乘以备用系数，得出应配备各类设备总数。6.所需人员、材料和费用回采所需人员、材料，可参照采准、切割计算方法和原则确定。回采费用一般分两个指标计算回采直接成本和矿块采出吨矿摊销矿房回采费用：回采直接成本回采直接成本等于回采过程中所消耗的材料、动力、人工等费用除以矿房采出矿量。确定主要材料消耗指标回采主要材料消耗指标按设计计算或按设计参考指标选取，列表计算。,5.采矿方法的选择与设计,5.2采矿方法设计主要材料消耗计算表（例表）,5.采