矿床开采复习题及参考答案

矿床开采复习题及参考答案1.在矿床开采中，将矿体划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱，这种采矿方法属于：A.空场采矿法B.充填采矿法C.崩落采矿法D.支柱采矿法答案：A2.下列哪项不属于地下矿山开拓巷道？A.平硐B.溜井C.竖井D.斜井答案：B3.在露天矿开采中，工作帮坡角是指：A.最上一个工作台阶坡顶线与最下一个工作台阶坡底线连成的假想斜面与水平面的夹角B.露天采场非工作帮最上一个台阶坡顶线与最下一个台阶坡底线连成的假想斜面与水平面的夹角C.台阶坡面与水平面的夹角D.最终边坡面与水平面的夹角答案：A4.下列对于崩落采矿法特点的描述，正确的是：（多选题）A.随回采工作面的推进，有计划地崩落围岩填充采空区B.一般需要保留矿柱或采用人工支撑C.地表允许陷落是其应用的基本条件之一D.矿石损失贫化率通常较低E.适用于开采围岩不稳固、地表允许陷落的矿体答案：A,C,E5.“三下”开采通常指的是在以下哪三种构筑物或自然体下进行开采？A.铁路、公路、桥梁B.水体、建筑物、铁路C.隧道、管道、电缆D.森林、农田、村庄答案：B6.阶段高度是指上下两个相邻__________之间的垂直距离。答案：阶段运输巷道7.在留矿采矿法中，大量矿石暂留在__________中，作为继续上采的工作平台和对围岩的临时支撑。答案：采场（或矿房）8.露天矿生产剥采比是指露天矿某一时期内所剥离的__________与采出的__________之比。答案：岩石量，矿石量9.矿石贫化率是指混入采出矿石中的__________与采出__________的百分比。答案：废石量，矿石总量10.根据矿体倾角分类，倾角小于5°的矿体为__________矿体，倾角在30°至55°之间的矿体为__________矿体。答案：水平（或缓倾斜），倾斜11.简述空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法在管理地压（采空区处理）方式上的根本区别。答案：空场采矿法依靠矿柱和围岩自身的稳固性来管理地压，采空区在回采期间是空置的，一般在矿房回采结束后再处理采空区（如崩落围岩、充填或封闭）。充填采矿法是在回采过程中或之后，用充填材料（如废石、尾砂、胶结料）充填采空区，利用充填体支撑围岩并控制地压。崩落采矿法则是有计划地崩落围岩（或覆盖岩层）来填充采空区，从而管理地压，并使其上覆岩层自然崩落。12.影响露天矿最终边坡角的主要因素有哪些？（至少列出四点）答案：影响露天矿最终边坡角的主要因素包括：（1）岩体的工程地质条件，如岩石性质、地质构造（断层、节理、层理等）、水文地质条件；（2）边坡的维护期限（服务年限）；（3）边坡的高度；（4）爆破震动影响；（5）气候条件（如降雨、冻融）；（6）邻近建筑物和构筑物的要求。13.什么是矿井提升中的“一次提升时间”？它由哪几个主要时间段组成？答案：一次提升时间是指提升容器从井底（或中间水平）装载点提升至井口卸载点，并完成卸载后，再下放回原装载点所需的总时间。它主要包括以下几个时间段：（1）加速运行时间；（2）等速运行时间；（3）减速运行时间；（4）容器在装载点和卸载点的停车时间（包括装卸载时间）；（5）休止时间（如信号联络、安全检查等辅助作业时间）。14.解释矿石损失与贫化的概念，并写出计算矿石回采率（或回收率）和矿石贫化率的常用公式（用文字或符号说明各参数含义）。答案：矿石损失是指在开采过程中，由于地质条件、采矿方法、技术管理等原因，导致一部分工业储量未能采出或采下后未能运出而丢失的现象。矿石贫化是指在开采过程中，由于废石混入或高品位矿石损失，导致采出矿石品位低于原矿地质品位的现象。常用计算公式：（1）矿石回采率η=[Q/T]×100%式中：η为矿石回采率（%）；Q为采出的纯矿石量（吨）；T为开采区域内的工业储量（吨）。或η=(1-ρ)×100%，其中ρ为矿石损失率。（2）矿石贫化率ρ‘=[(α-α’)/α]×100%或ρ‘=[R/(Q+R)]×100%式中：ρ‘为矿石贫化率（%）；α为开采区域原矿地质平均品位（%）；α’为采出矿石的平均品位（%）；R为混入采出矿石中的废石量（吨）；Q为采出的纯矿石量（吨）。15.某地下矿山采用竖井开拓，阶段高度为50米。已知矿石松散体重为2.0吨/立方米，矿石在采场内的碎胀系数为1.5。一个采场的工业储量为15万吨。若采用留矿法开采，采场宽度（矿体厚度方向）为矿体水平厚度10米，采场沿走向长度为50米。设计采场内留矿堆的最终放矿角（矿石自然安息角）为45°。（1）计算该采场的矿体垂直开采高度（即采场在垂直方向上的尺寸）。（2）假设采场结构为规则形状，估算采场采空区的容积（按采下矿石原岩体积计算）。（3）若要求暂留的矿石量能形成覆盖整个采场底板的留矿堆，且留矿堆表面与水平面夹角为放矿角，估算需要暂留在采场内的矿石体积（松散体积）和重量。答案：（1）已知阶段高度为50米，通常一个采场开采一个阶段，因此采场的垂直开采高度H即为阶段高度50米。（2）采场工业储量即为原岩矿石量Q_原岩=150000吨。矿石原岩体重γ=矿石松散体重×碎胀系数=2.0吨/立方米×1.5=3.0吨/立方米。采场采空区容积V_空区=Q_原岩/γ=150000吨/3.0吨/立方米=50000立方米。（或根据几何尺寸估算：V_空区≈H×长度×厚度=50m×50m×10m=25000立方米？此计算与储量计算不符，说明厚度10米可能不是真实厚度或储量计算已考虑其他因素。应以储量反算为准。若按几何尺寸计算体积，则体重应为：γ‘=Q_原岩/(H×长×厚)=150000/(50×50×10)=6吨/立方米，此值偏高，可能题目中“宽度”理解有歧义。为与给定储量一致，采场采空区容积应采用储量除以原岩体重计算，即50000立方米。）这里采用储量法：V_空区=50000立方米。（3）留矿堆覆盖整个采场底板，底板面积S=采场长度×采场宽度（水平厚度）=50米×10米=500平方米。留矿堆可视为一个横截面为直角三角形的棱柱体（沿走向长度50米）。三角形直角边：高h=(宽度/2)×tan(放矿角)=(10m/2)×tan45°=5m×1=5m。底边为采场宽度10m。留矿堆的横截面积A_tri=(1/2)×底×高=(1/2)×10m×5m=25平方米。暂留矿石的松散体积V_留松散=A_tri×采场长度=25平方米×50米=1250立方米。暂留矿石的重量Q_留=V_留松散×矿石松散体重=1250立方米×2.0吨/立方米=2500吨。（注：这是简化估算，实际留矿堆形状可能更复杂，且需考虑放矿口布置。）16.分析比较全面采矿法、房柱采矿法和留矿采矿法在适用条件、采准切割布置和回采工艺上的主要异同点。答案：相同点：三者均属于空场采矿法范畴，回采过程中主要依靠矿柱或留矿支撑围岩，采空区在一定时间内是空置的。都适用于矿石和围岩中等以上稳固的矿体。不同点：（1）适用条件：全面采矿法：主要用于开采水平或缓倾斜（一般倾角小于30°）、厚度不大（一般小于3-5米）的层状矿体。矿体产状较规整。房柱采矿法：主要用于开采水平或缓倾斜（倾角小于30°）、厚度中厚以下（一般小于10米）的矿体。对矿石稳固性要求较高，围岩中等稳固即可。留矿采矿法：主要用于开采急倾斜（倾角一般大于55°）、薄至中厚（一般小于5-8米）的矿体。要求矿石稳固、无自燃结块性，围岩中等稳固以上。（2）采准切割布置：全面法：在阶段运输巷道一侧或两侧划分矿块（采区），在矿块内掘进切割上山或切割平巷作为起始工作面，并掘进必要的联络道和天井（通风、行人等）。房柱法：在盘区或阶段内划分矿房和矿柱（规则或不规则）。采准包括掘进阶段运输巷道、矿房联络道、切割巷道（如拉底巷道、切割天井等）。矿柱尺寸和间距经过设计。留矿法：在阶段内划分矿房和间柱、顶底柱。采准包括阶段运输巷道、天井（人行、通风、材料井）、联络道。切割工作主要是拉底和辟漏（形成放矿漏斗）。（3）回采工艺：全面法：沿矿体走向或倾斜方向全面推进工作面。一般采用浅孔落矿，人工或机械运搬（电耙、装运机等）。随着工作面推进，视情况留不规则矿柱或人工支柱。房柱法：先采矿房。矿房内回采工作面可沿走向、倾斜或垂直走向推进。采用浅孔或中深孔落矿，电耙或铲运机出矿。矿房采完后，再根据设计回采矿柱（有时不回收）。留矿法：自下而上分层回采矿房，每采下一层矿石，放出约三分之一，其余暂留矿房内作为工作平台和支撑。采用浅孔落矿，人工或局部利用重力放矿。矿房全部采完后，再进行大量放矿（最终放矿）。17.论述露天开采境界确定的基本原则和主要影响因素。在什么情况下需要调整或优化初步确定的开采境界？答案：露天开采境界确定的基本原则是在安全、经济、高效的前提下，最大限度地采出矿产资源。具体原则包括：（1）境界剥采比不大于经济合理剥采比，这是确定深度境界的核心经济原则；（2）采场最终边坡角应小于边坡岩体稳定所允许的边坡角，确保边坡稳定安全；（3）满足矿区总体布置要求，如排土场、工业场地、运输线路等的位置；（4）符合相关法律法规和环保要求。主要影响因素包括：（1）经济因素：经济合理剥采比、矿石价格、生产成本、投资等；（2）地质因素：矿体埋藏条件（形状、倾角、厚度、深度）、矿石品位分布、岩土力学性质、水文地质条件、地质构造等；（3）技术因素：开采工艺、设备选型、边坡维护技术、排水能力等；（4）安全与环境因素：边坡稳定性要求、对地表设施和生态环境的影响、土地复垦要求等。在以下情况下需要对初步确定的开采境界进行调整或优化：（1）地质勘探资料更新，矿体形态、品位或储量发生较大变化；（2）市场价格、生产成本等经济参数发生重大变动；（3）开采过程中发现原设计边坡角不合理，存在安全隐患，需放缓边坡；（4）采用了新的开采技术或大型高效设备，可能改变开采的经济合理范围；（5）环境保护、土地复垦或社区要求提高，需要减少占地面积或采场影响范围；（6）发现境界外附近有可利用的低品位矿石或二次资源，扩大开采范围可能变得经济；（7）分期开采时，各期境界的过渡与衔接需要优化。18.某斑岩型铜矿床，矿体呈巨大透镜状，埋藏深、储量大、品位较低但均匀。围岩为花岗闪长岩，整体稳固，但局部有蚀变带和节理发育。地表为丘陵地带，无重要建筑物和河流。请从技术经济角度综合分析，为该矿床选择一种合适的开采方式（露天或地下），并阐述主要理由。如果选择地下开采，请推荐一类（或一种）适用的采矿方法，并说明其适用性。答案：技术经济分析及开采方式选择：推荐采用露天开采方式。主要理由：（1）矿体储量大、形态相对规整、埋藏虽深但可能具备露天开采的延深条件。（2）品位较低但均匀，需要大规模、高效率、低成本的开采方式才能实现经济效益，露天开采在规模效益和低成本方面通常优于地下开采。（3）围岩整体稳固，有利于形成稳定的露天边坡。（4）地表为丘陵地带，无重要建筑物和河流，地表允许进行露天开挖和设置排土场，搬迁和环保压力相对较小。（5）斑岩型铜矿通常矿体规模巨大，国际上同类矿床大多采用露天开采（如智利、秘鲁的许多大型铜矿），技术成熟。如果由于矿体埋藏过深、剥采比过大等原因考虑地下开采，则推荐采用自然崩落法或分段崩落法。适用性说明：该矿床矿体规模大、形态规整、矿石价值较低，适合采用高效率、低成本的大规模崩落采矿法。自然崩落法利用矿体自身破碎特性在拉底后自然崩落，成本最低，但要求矿体破碎性好，且需详细的地质力学研究。若矿体条件不完全适合自然崩落，可采用强制崩落的分段崩落法（无底柱或有底柱）。这两种方法都能实现连续大规模开采，机械化程度高，作业相对安全，是开采低品位大型硬岩矿床的常用地下方法。围岩局部不稳固可通过支护或调整崩落顺序管理。需注意对地表塌陷的控制，因地表无重要设施，允许陷落。19.地下矿山生产系统主要包括开拓、采准、切割、回采、运输、提升、通风、排水、动力供应等子系统。请绘制一个反映从矿床开拓到矿石提升至地表的主要生产流程框图（用文字描述框图内容），并简要说明采准、切割与回采作业的衔接关系。答案：主要生产流程框图（文字描述）：矿床地质储量↓[开拓系统]：开凿竖井/斜井/平硐、井底车场、石门、阶段运输大巷等，形成通往矿体的基本通道和全矿运输、通风、排水系统。↓[采准工程]：在已开拓的阶段（或盘区）内，为准备矿块（采场）而掘进的巷道工程，如脉内/脉外巷道、天井、溜井、电耙道、凿岩巷道、联络道等，形成矿块独立的运输、通风、人行和凿岩出矿系统。↓[切割工程]：在已完成采准的矿块内，为开辟回采工作初始空间和自由面而进行的工程，如拉底巷道、切割天井（槽）、辟漏等。↓[回采作业]：在切割形成的空间内，进行凿岩、爆破、通风、局部放矿（或出矿）、支护（必要时）等循环作业，直接采下矿石。↓[采场运输]：将采下的矿石从采场工作面运至阶段运输水平，方式包括重力放矿、电耙、铲运机、装岩机配矿车等。↓[阶段运输]：通过电机车牵引矿车（或带式输送机、卡车等）将矿石从各采场运输至井底车场附近的矿石溜井或集中装载站。↓[提升系统]：通过罐笼或箕斗将矿石从井底提升至地表矿仓。↓地表矿石处理（破碎、选矿等）采准、切割与回采的衔接关系：采准、切割和回采是矿床开采中三个循序渐进的步骤。采准是为回采做准备，它是在开拓工程的基础上，为具体的矿块回采创造必要的通道和条件。切割是在采准工程完成的矿块内，为回采作业开辟最初的爆破自由面和补偿空间，是回采的开始。回采则是在切割工程创造的空间和条件下，直接进行大量落矿和出矿的生产作业。三者紧密衔接，采准和切割的质量和进度直接制约回采工作的正常进行。20.某矿体厚度8米，倾角60°，矿石和上盘围岩稳固，下盘围岩中等稳固。原设计采用浅孔留矿法开采。在生产中发现，由于矿体厚度较大，采用浅孔落矿效率低，作业安全性较差，大块产出率高。请针对这些问题，提出两种可行的技术改进方案，并分别分析其优缺点及适用性（需考虑该矿体的具体条件）。答案：方案一：改用中深孔留矿法（或阶段矿房法变型）。方法描述：将矿房划分为分段或阶段，在凿岩巷道或硐室内钻凿中深孔（或深孔），进行分层或阶段爆破落矿。采下的矿石部分放出，部分留作平台。优点：（1）提高了凿岩爆破效率，一次爆破量大，生产能力高。（2）作业人员