矿床开采理论与实践课件-矿床地下开采基本概念

2022/12/201第一节第二节第三节

开采强度和生产能力开采步骤和三级矿量

开采单元划分及开采顺序第二章矿床地下开采基本概念2022/12/181第一节第二节第三节开采强度和开2022/12/202

本章基本内容主要介绍矿床回采单元划分方法，确定回采顺序和开采步骤，确定开采强度及矿井生产能力和三级矿量计算方法。2022/12/182本章基本内容主要介绍矿床回采单元2022/12/203

矿床的开采强度、开采系数及矿井生产能力的计算方法。

重点1、熟悉矿田、井田、阶段、矿块、盘区、采区的概念。2、掌握阶段的确定方法和影响因素。3、掌握矿床的开采顺序和步骤。3、熟悉三级矿量的概念与计算方法。4、掌握矿床的开采强度和开采系数的概念与计算方法。5、掌握矿井生产能力的计算方法。难点2022/12/183矿床的开采强度、开采系数及矿井生2022/12/204第一节开采单元的划分及开采顺序※井田的划分及其范围，应根据国民经济的需要，矿床的自然条件以及技术经济的合理性综合分析来确定。一、矿田和井田矿田：指划归一个矿山企业开采的全部矿床或矿床的一部分。2井田：指在一个矿山企业中，划归一个矿井(坑口)开采的全部矿床或矿床的一部分。2022/12/184第一节开采单元的划分及开采顺序※井2022/12/205⒈阶段在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床时，在井田中每隔一定的垂直距离，掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将井田在垂直方向上划分为若干矿段。二、阶段和矿块2022/12/185⒈阶段二、阶段和矿块2022/12/206⑴阶段高度：上下两个相邻阶段运输巷道底板之间的垂直距离(图中的h)。

阶段和矿块的划分

Ⅰ—已采完阶段；Ⅱ—正开采阶段；Ⅲ—开拓、采准阶段；Ⅳ—开拓阶段H—矿体垂直埋藏深度；h—阶段高度L—矿体走向长度1—主井；2—石门；3—天井4—排风井；5—阶段运输平巷；6—矿块⑵影响阶段高度的因素：2022/12/186⑴阶段高度：阶段和矿块的划分Ⅰ2022/12/207⒉矿块矿块：指在阶段中沿走向每隔一定距离将矿体再划分为独立的开采单元(图中6)。

⑶阶段高度的确定。阶段的合理高度应符合下列条件：①吨备采矿量分摊的基建费和经营费最小；②能及时准备新阶段；③作业的安全性高；④与采用的采矿方法相适应；⑤兼顾原有探矿巷道的利用。2022/12/187⒉矿块⑶阶段高度的确定。①吨备2022/12/208⒈盘区在开采水平和微倾斜矿床时，如果矿床的厚度不超过允许的阶段高度，则在井田内不再划分阶段。每隔一定距离用运输巷道划分井田的开采范围，如图所示。

盘区和采区划分

Ⅰ—开拓盘区；Ⅱ—采准盘区；Ⅲ—回采盘区1—主井；2—副井；3—主要运输巷道；4—盘区运输道；5—采区运输巷道；6—采区；7—切割巷道三、盘区和采区2022/12/188⒈盘区盘区和采区划分Ⅰ—开拓2022/12/209下行式的开采顺序：是由上而下逐个阶段(或几个阶段)开采。上行式则相反。

⑴前进式开采

⑵后退式开采⑶混合式开采

四、矿床的开采顺序⒈井田中阶段的开采顺序⒉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，阶段中矿块的开采顺序可分为三种：2022/12/189下行式的开采顺序：是由上而下逐个阶段2022/12/2010※双翼开采(图a)

※单翼开采(图b)

※侧翼开采(图c)

阶段中矿块的开采顺序

Ⅰ—前进式开采；Ⅱ—后退式开采；

⒊相邻矿体的开采顺序⑴矿体倾角小于或等干围岩的移动角时，应从上盘向下盘开采(图a)。

2022/12/1810※双翼开采(图a)阶段2022/12/2011⑵矿体倾角大于围岩移动角、两矿体相距很近时，无论先采那个矿体，都因采空区围岩移动而相互影响(图c)。

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—矿体倾角大于岩石移动角

α—矿体倾角；β—上盘岩石移动角；γ—下盘岩石移动角

Ⅰ、Ⅱ—相邻两条矿脉2022/12/1811⑵矿体倾角大于围岩移动角、两矿体相2022/12/2012第二节矿床的开采步骤和三级矿量从地面掘进一系列巷道通达矿体，使地面与地下形成完整的提升、运输、通风、排水以及动力供应等系统，以便把人员、材料、设备、动力和新鲜空气送入地下，同时把矿石、废石、矿坑水、污浊空气等送到地面。一、矿床开采步骤可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤。⒈矿床开拓为此目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。2022/12/1812第二节矿床的开采步骤和三级矿量2022/12/2013平硐开拓竖井开拓斜井开拓2022/12/1813平硐开拓竖井开拓斜井开拓2022/12/2014⒉矿块采准和切割

⑴

矿块的采准工作:在已完成开拓的矿块中，掘进采准和切割巷道，将阶段划分成矿块，并在矿块内创造行人、凿岩、放矿、通风等条件的工作。2022/12/1814⒉矿块采准和切割⑴矿块的采准工2022/12/2015⑵

矿块切割工作:在进行或已完成了采准工作的矿块里，开辟自由面和自由空间，为大规模回采矿石创造良好的爆破和放矿条件并把漏斗颈扩大成漏斗等工作。

⒊回采工作

在进行或已完成切割工作的矿块中，进行的大量采矿工作。

※

常用采切系数和采切工作比重两项指标衡量采切工程量的大小。※

采切工作量是比较采矿方法优劣的一个重要指标。2022/12/1815⑵矿块切割工作:在进行或已完成了2022/12/2016⑶地压管理：对采矿形成的采空区，引起矿柱和上下盘围岩发生变形、破坏、移动等地压现象，采取技术措施控制地压和管理地压，消除地压产生的不良影响。

⑴落矿：以切割空间为自由面，借助凿岩爆破方法来崩落矿石。⑵矿石运搬：指在矿块内把崩下的矿石，运搬到阶段运输巷道，并装入矿车。2022/12/1816⑶地压管理：对采矿形成的采⑴落矿：以2022/12/2017二、三级矿量

将生产矿量按开采准备程度划分为开拓矿量、采准矿量和备采矿量三级，称为三级储量。

⒈开拓矿量指凡开掘完成设计规定的开拓系统中的井巷，形成完整的提升、运输、通风、排水系统和采准以前需进行的生产探矿工程，在此范围内所控制的矿量。2022/12/1817二、三级矿量将生产矿量按开2022/12/2018

指在开拓矿量的基础上，全部完成采矿方法所规定的采准巷道工程，在此范围内的矿量。※三级矿量是保证矿山正常生产的一项重要指标。

⒉采准矿量⒊备采矿量

指在采准矿量的基础上，全部完成采矿方法所规定的切割工程，可以立即进行回采的矿量。2022/12/1818指在开拓矿量的基础上，全部完成采矿2022/12/2019⒋三级矿量的计算

我国现行规定三级矿量用生产保有期限来表示。

三级矿量保有期限定额三级矿量类别黑色金属矿山有色金属矿山开拓矿量3～5年3年采准矿量1.5～2年1年左右备采矿量6～12个月6个月左右根据上表所列三级矿量保有期限，可以算出各级矿量。2022/12/1819⒋三级矿量的计算我国现行规定三级2022/12/2020式中A─矿井年产量(选厂年处理原矿石能力)，t/a；

tk─开拓矿量的保有期限，a；

r─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

K─矿石回收率(采出的纯矿石量与工业储量之比率)，%。

⑴开拓矿量Qk

Qk=2022/12/1820式中A─矿井年产量(选厂年处理原2022/12/2021

QB=⑵采准矿量QzQz=式中tz──采准矿量的保有期限，年。⑶备采矿量QB式中tB──备采矿量的保有期限，月。2022/12/1821QB=2022/12/2022第三节开采强度与矿井生产能力

矿床开采强度:指矿床开采的快慢程度。

常用的矿床开采强度指标为回采工作年下降深度和开采系数。

地下金属矿山矿床开采年下降深度查表。※根据采矿技术水平、矿床自然条件和矿床可采的技术经济条件，合理地选取矿床开采年下降深度指标。一、矿床开采强度⒈年下降深度

2022/12/1822第三节开采强度与矿井生产能力2022/12/2023式中

h──年下降深度，m；

A──矿井生产能力，t／a

S──矿体水平面积，m2；

γ

──矿石体重，t／m’；

r──废石总混入率，%；

K──矿石总回采率，%；

KH──矿体厚度修正系数，查表；

Kq──矿体倾角修正系数，查表；

E──地质影响系数，0.7～1.0。在设计阶段，该指标可作为验证计算矿山生产能力的方法之一。年下降深度的计算公式如下：

h=

2022/12/1823式中h──年下降深度，m2022/12/2024

⒉开采系数

用每lm2

矿体的水平面积每年(或月)采掘吨数。矿山年下降深度随矿体厚度的减小、倾角的增大及同时开采阶段数增加而增大的。

CK=

2022/12/1824⒉开采系数矿山年下降深度随矿2022/12/2025指在正常生产时期，单位时间内采出的矿石量。※

矿井生产能力，是矿床开采的主要技术经济指标之一。

矿井生产能力，是根据矿床地质条件、资源条件、技术经济条件，综合分析经济、技术、安全和时间因素等确定的。它应该具体地体现国家的技术经济政策和最大限度地满足国民经济发展的需要。

二、矿井生产能力

⒈确定矿井生产能力的依据2022/12/1825指在正常生产时期，单位时间内采出的2022/12/2026式中A──矿井生产能力，t／a；

Q──矿床工业储量，t；

T──矿井服务年限，a；

K──矿石总回收率，％；

r──废石总混入率，％。我国金属矿山经济上合理的矿井生产能力和服务年限可查阅资料。⒉矿井服务年限

矿床工业储量，矿井生产能力和矿井服务年限之间，有下列关系：

A=

2022/12/1826式中A──矿井生产能力，t／a2022/12/2027

矿山规模黑色金属矿山生产能力有色金属矿山生产能力矿井服务年限大型>100>100>30中型30～10020～100>20小型<30<20>10～15经济上合理的矿井生产能力和服务年限2022/12/1827矿山规模黑色金属矿山生产能力有2022/12/2028第一节第二节第三节

开采强度和生产能力开采步骤和三级矿量

开采单元划分及开采顺序第二章矿床地下开采基本概念2022/12/181第一节第二节第三节开采强度和开2022/12/2029

本章基本内容主要介绍矿床回采单元划分方法，确定回采顺序和开采步骤，确定开采强度及矿井生产能力和三级矿量计算方法。2022/12/182本章基本内容主要介绍矿床回采单元2022/12/2030

矿床的开采强度、开采系数及矿井生产能力的计算方法。

重点1、熟悉矿田、井田、阶段、矿块、盘区、采区的概念。2、掌握阶段的确定方法和影响因素。3、掌握矿床的开采顺序和步骤。3、熟悉三级矿量的概念与计算方法。4、掌握矿床的开采强度和开采系数的概念与计算方法。5、掌握矿井生产能力的计算方法。难点2022/12/183矿床的开采强度、开采系数及矿井生2022/12/2031第一节开采单元的划分及开采顺序※井田的划分及其范围，应根据国民经济的需要，矿床的自然条件以及技术经济的合理性综合分析来确定。一、矿田和井田矿田：指划归一个矿山企业开采的全部矿床或矿床的一部分。2井田：指在一个矿山企业中，划归一个矿井(坑口)开采的全部矿床或矿床的一部分。2022/12/184第一节开采单元的划分及开采顺序※井2022/12/2032⒈阶段在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床时，在井田中每隔一定的垂直距离，掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将井田在垂直方向上划分为若干矿段。二、阶段和矿块2022/12/185⒈阶段二、阶段和矿块2022/12/2033⑴阶段高度：上下两个相邻阶段运输巷道底板之间的垂直距离(图中的h)。

阶段和矿块的划分

Ⅰ—已采完阶段；Ⅱ—正开采阶段；Ⅲ—开拓、采准阶段；Ⅳ—开拓阶段H—矿体垂直埋藏深度；h—阶段高度L—矿体走向长度1—主井；2—石门；3—天井4—排风井；5—阶段运输平巷；6—矿块⑵影响阶段高度的因素：2022/12/186⑴阶段高度：阶段和矿块的划分Ⅰ2022/12/2034⒉矿块矿块：指在阶段中沿走向每隔一定距离将矿体再划分为独立的开采单元(图中6)。

⑶阶段高度的确定。阶段的合理高度应符合下列条件：①吨备采矿量分摊的基建费和经营费最小；②能及时准备新阶段；③作业的安全性高；④与采用的采矿方法相适应；⑤兼顾原有探矿巷道的利用。2022/12/187⒉矿块⑶阶段高度的确定。①吨备2022/12/2035⒈盘区在开采水平和微倾斜矿床时，如果矿床的厚度不超过允许的阶段高度，则在井田内不再划分阶段。每隔一定距离用运输巷道划分井田的开采范围，如图所示。

盘区和采区划分

Ⅰ—开拓盘区；Ⅱ—采准盘区；Ⅲ—回采盘区1—主井；2—副井；3—主要运输巷道；4—盘区运输道；5—采区运输巷道；6—采区；7—切割巷道三、盘区和采区2022/12/188⒈盘区盘区和采区划分Ⅰ—开拓2022/12/2036下行式的开采顺序：是由上而下逐个阶段(或几个阶段)开采。上行式则相反。

⑴前进式开采

⑵后退式开采⑶混合式开采

四、矿床的开采顺序⒈井田中阶段的开采顺序⒉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，阶段中矿块的开采顺序可分为三种：2022/12/189下行式的开采顺序：是由上而下逐个阶段2022/12/2037※双翼开采(图a)

※单翼开采(图b)

※侧翼开采(图c)

阶段中矿块的开采顺序

Ⅰ—前进式开采；Ⅱ—后退式开采；

⒊相邻矿体的开采顺序⑴矿体倾角小于或等干围岩的移动角时，应从上盘向下盘开采(图a)。

2022/12/1810※双翼开采(图a)阶段2022/12/2038⑵矿体倾角大于围岩移动角、两矿体相距很近时，无论先采那个矿体，都因采空区围岩移动而相互影响(图c)。

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—矿体倾角大于岩石移动角

α—矿体倾角；β—上盘岩石移动角；γ—下盘岩石移动角

Ⅰ、Ⅱ—相邻两条矿脉2022/12/1811⑵矿体倾角大于围岩移动角、两矿体相2022/12/2039第二节矿床的开采步骤和三级矿量从地面掘进一系列巷道通达矿体，使地面与地下形成完整的提升、运输、通风、排水以及动力供应等系统，以便把人员、材料、设备、动力和新鲜空气送入地下，同时把矿石、废石、矿坑水、污浊空气等送到地面。一、矿床开采步骤可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤。⒈矿床开拓为此目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。2022/12/1812第二节矿床的开采步骤和三级矿量2022/12/2040平硐开拓竖井开拓斜井开拓2022/12/1813平硐开拓竖井开拓斜井开拓2022/12/2041⒉矿块采准和切割

⑴

矿块的采准工作:在已完成开拓的矿块中，掘进采准和切割巷道，将阶段划分成矿块，并在矿块内创造行人、凿岩、放矿、通风等条件的工作。2022/12/1814⒉矿块采准和切割⑴矿块的采准工2022/12/2042⑵

矿块切割工作:在进行或已完成了采准工作的矿块里，开辟自由面和自由空间，为大规模回采矿石创造良好的爆破和放矿条件并把漏斗颈扩大成漏斗等工作。

⒊回采工作

在进行或已完成切割工作的矿块中，进行的大量采矿工作。

※

常用采切系数和采切工作比重两项指标衡量采切工程量的大小。※

采切工作量是比较采矿方法优劣的一个重要指标。2022/12/1815⑵矿块切割工作:在进行或已完成了2022/12/2043⑶地压管理：对采矿形成的采空区，引起矿柱和上下盘围岩发生变形、破坏、移动等地压现象，采取技术措施控制地压和管理地压，消除地压产生的不良影响。

⑴落矿：以切割空间为自由面，借助凿岩爆破方法来崩落矿石。⑵矿石运搬：指在矿块内把崩下的矿石，运搬到阶段运输巷道，并装入矿车。2022/12/1816⑶地压管理：对采矿形成的采⑴落矿：以2022/12/2044二、三级矿量

将生产矿量按开采准备程度划分为开拓矿量、采准矿量和备采矿量三级，称为三级储量。

⒈开拓矿量指凡开掘完成设计规定的开拓系统中的井巷，形成完整的提升、运输、通风、排水系统和采准以前需进行的生产探矿工程，在此范围内所控制的矿量。2022/12/1817二、三级矿量将生产矿量按开2022/12/2045

指在开拓矿量的基础上，全部完成采矿方法所规定的采准巷道工程，在此范围内的矿量。※三级矿量是保证矿山正常生产的一项重要指标。

⒉采准矿量⒊备采矿量

指在采准矿量的基础上，全部完成采矿方法所规定的切割工程，可以立即进行回采的矿量。2022/12/1818指在开拓矿量的基础上，全部完成采矿2022/12/2046⒋三级矿量的计算

我国现行规定三级矿量用生产保有期限来表示。

三级矿量保有期限定额三级矿量类别黑色金属矿山有色金属矿山开拓矿量3～5年3年采准矿量1.5～2年1年左右备采矿量6～12个月6个月左右根据上表所列三级矿量保有期限，可以算出各级矿量。2022/12/1819⒋三级矿量的计算我国现行规定三级2022/12/2047式中A─矿井年产量(选厂年处理原矿石能力)，t/a；

tk─开拓矿量的保有期限，a；

r─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

K─矿石回收率(采出的纯矿石量与工业储量之比率)，%。

⑴开拓矿量Qk

Qk=2022/12/1820式中A─矿井年产量(选厂年处理原2022/12/2048

QB=⑵采准矿量QzQz=式中tz──采准矿量的保有期限，年。⑶备采矿量QB式中tB──备采矿量的保有期限，月。2022/12/1821QB=2022/12/2049第三节开采强度与矿井生产能力

矿床开采强度:指矿床开采的快慢程度。

常用的矿床开采强度指标为回采工作年下降深度和开采系数。

地下金属矿山矿床开采年下降深度查表。※根据采矿技术水平、矿床自然条件和矿床可采的技术经济条件，合理地选取矿床开采年下降深度指标。一、矿床开采强度⒈年下降深度

2022/12/1822第三节开采强度与矿井生产能力2022/12/2050式中

h──年下降深度，m；

A──矿井生产能力，t／a

S──矿体水平面积，m2；

γ

──矿石体重