第二讲 采矿基本知识.ppt

1、第二讲 采矿基本知识,开采矿产资源的过程和作业叫采矿。 矿床开采方式分为露天开采、地下开采和海洋开采。露天开采又分为原生矿床开采和砂矿开采。,一、露天开采,露天开采时，通常是把矿岩划成一定厚度的水平层，自上而下逐层开来，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段。,（一）露天矿场构成要素,AC、BF为非工作帮或最终边帮。位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮，位于矿体上盘一侧的边帮叫顶帮，位于矿体走向两端的边帮叫做端帮。正在进行开采和将要进行开采的台阶组成的边帮，叫做露天矿场的工作帮(DF)。工作帮的位置是不固定的，它随开采工作的进行而不断改变。 、为最终边坡角。工作帮

2、坡面与水平面的夹角叫做工作帮坡角(图中的),（二）露天开采的步骤 新建露天矿山分为矿区地面准备、矿床（体）疏干、矿床开拓和采矿工作四步。 1矿区地面的准备：目的在于排除防碍采剥工作的障碍物，如砍伐树木，把河流引到矿区之外，排除湖泊和沼泽，拆除胡碍的房屋等建筑，改变有碍的交通位置等。 2矿床（体）的疏干：目的是为采矿工作创造可靠条件，因为水流入矿床（体）会降低岩石（体）的稳定性，给回采造成困难。 3矿床开拓：指剥离工作（剥离覆盖于矿体上面的岩石和浮土）和把矿石从采场各开采阶段（台阶）运进破碎厂（或车间）、把废石运到废石场，以及把设备、材料和人员运到各工作地点的全部运输系统的建设工作总和。 4采矿

3、工作：由采准、穿爆、装车、运输及卸载等工作组成。,（三）露天开采的采矿生产过程 1采准工作：指完成阶段（台阶）的开段工作（先确定台阶高度、台阶坡面角、采掘推进方向等）：把阶段矿体的上面和侧面揭露出来，并掘出开段沟（台阶上的第一条工作线），即完成了采准工作。 阶段的垂直高度随选用的采装机械设备的能力和矿床地质特征而不同，非金属矿山一般815米为多。金属矿山阶段多为8、10、12、20、24米等。台阶上安全工作平台宽度一般为30米。 2穿爆工作：即在平台上打（穿）孔、装药爆破及破碎矿石以便装载的工作。打孔机械常采用牙轮钻或潜孔钻，深孔爆破分为单行（排）或双行炮孔爆破。炮孔深度一般超过台阶高度0.5

4、1.0米。炮孔间距一般为57米。当台阶高度较大，可采用峒室爆破的方式。 3采装工作：当岩矿被爆成小块后，进行采掘和装矿。 4运输工作：是指用运输工具把矿石运离采场，送进选矿厂，把废石运至废石堆放场卸载的工作。,（四）露天开采中的有关地质问题 主要是指矿床（体）特征、边坡角以及剥采比的确定等。 1矿床特征：主要指矿体厚度、倾角及形态特征等。 （1）矿体厚度：影响划分台阶及开采规模等。 （2）矿体倾角：它影响到开采过程中的扩帮等问题。一般讲，缓倾斜（倾角30）矿体，必须随着开采深度增加，在所有边帮上进行扩帮。 （3）矿体形态：它影响到能否选别开采，剔除废石等问题。,2边坡角：指采场边坡处于稳定而不

5、致向下滑移时的坡面与水平面夹角。其确定的正确与否，直接关系着采场生产环境的安全程度、边坡维护费用的高低和剥离废石量的大小等。决定边坡稳定性的因素包括：（1）边帮岩石的物理机械性质；（2）边坡上应力减弱面的状态；（3）水文地质条件；（4）构造变动情况；（5）露天采场的范围和形状；（6）采场的工作年限；（7）穿爆工作影响；（8）边帮上的外部负荷等。工作帮边坡角一般8-12或18-25。,3剥采比（或称剥离系数）= 它是指开采一立方米（或一吨）矿石需要剥离废石的立方米（或吨）数。通常是以矿石的采出单位成本不大于其价格的方案对比方法进行初步确定。 如非金属矿床：大型者7-9，中型者6-7，小型者4-5

6、；铁矿：大型者8.9，中小型7.0-5.5；铝土矿小于17，大于此，则不宜露天开采。 剥采比是衡量矿床在当前技术经济条件下，用露天开采是否经济合理的一项重要指标。,二、地下开采,（一）、矿山井巷 矿山井巷种类很多，可分为硐室与巷道两大类。 硐室：指长度和宽度相差不大的巷道。通常根据其用途来命名，如井下提升机房、井下破碎硐室、矿仓、水泵房、变电所、炸药库、调度室等。硐室形状规则，其尺寸大小主要根据用途而定。 巷道：指长度比宽度大得多的井巷。它的形状规则，尺寸大小取决于用途。按其长轴方向与水平面的夹角可分为垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。,1、垂直巷道 垂直巷道的长轴方向与水平面垂直。这种巷道中有竖

7、井、盲竖井、垂直溜井、垂直天井、垂直充填井等。 竖井是有直接地表出口的垂直巷道。它的用途是提升矿石、废石、运送材料和设备、人员和通风等。一般将主要用作提升矿石的竖井称为主井，而将担负其他任务的竖井称为副井。盲竖井的作用和竖井相同，但它没有直接通地表的出口。垂直溜井是主要利用重力溜放矿石或废石的垂直巷道。垂直天井是用作人员通行、通风、运送材料设备并兼做探矿的垂直巷道，一般设在采区内。,2、倾斜巷道 倾斜巷道的长轴方向与水平面成一定倾斜角度。这种巷道主要有斜井、盲斜井、斜溜井和斜天井等。斜井与竖井、盲斜井与盲竖井、斜溜井与垂直溜井、斜天井与垂直天井的差别在于除空间上前者是倾斜的，而后者是垂直的以外

8、，其他特点、用途均相同。,3、水平巷道 水平巷道的长轴方向是水平的。但事实上不是绝对水平的，而是保持有很小的坡度（2-5）以利运输和排水。水平巷道主要有平硐（平窿）、石门、沿脉（脉内平巷、脉外平巷）、穿脉（横巷）等。它们都是供人员通行、运输、通风、排水、探矿等用的。 平硐是有直接通地表出口的水平巷道。通常将用作运输矿石的平硐称为主平硐，而把担负其他任务的平硐称为副（辅助）平硐。石门是在围岩中掘进的，并且与矿体走向斜交或直交，无直通地表出口的水平巷道。平巷（沿脉）是与矿体走向平行、无直通地表出口的水平巷道。当平巷开掘在矿体中则称脉内沿脉，开掘在围岩中则称为脉外沿脉。穿脉（横巷）一般是与矿体走向垂

9、直且开掘在矿体中的水平巷道。,（二）、开采单元划分及开采顺序 为了有计划、有步骤地开采矿床，首先应将矿床划分成不同的开采单元。在缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床中，通常是将矿床划分为井田，井田划分为阶段，阶段再划分为矿块。在水平和微倾斜矿床中，将矿床划分为井田后，井田划分为盘区，盘区划分成矿壁。矿块和矿壁是最基本的开采单元。,A、矿田和井田 矿山下设一个或几个坑口（矿井），坑口是具有独立开采系统的生产单位。划归坑口开采的矿体或其一部分叫井田，划归矿山开采的矿体叫矿田，划归公司（联合企业）开采的矿体叫矿区。 在矿山企业中，矿区、矿田、井田的大小，绝大多数是按矿床自然赋存条件划分的（图）。在生产实践中往往

10、将一个大矿体或彼此邻近的若干个矿体划分一个井田，进行独立开采。,B、阶段、采区（矿块） 一个井田范围较大，为了便于回采矿石，需要把井田划分成阶段，再把阶段划分成采区（矿块）（下图）。,C、开采顺序 1井田的开采顺序 当矿床划分为几个井田开采时，一般应优先开采矿石品位较好，基建工程量少，运输、供水、供电等条件好的井田。 2阶段的开采顺序 井田中阶段的开采顺序有两种，即下行式和上行式。下行式开采是由上而下逐个（或几个）阶段开采，上行式则相反。在生产实践中，一般多用下行式开采。因为下行式投资少，投产快，便于探矿，安全性好等。上行式开采仅在开采缓倾斜矿床、需要利用采空区堆积井下采掘的废石或贮蓄井下涌水

11、时才偶尔采用。,3矿块的回采顺序 阶段中矿块的回采顺序，按回采工作相对主要开拓巷道（主井、主平硐）的位置，可分为三种： 1）前进式 阶段平巷掘进一定的距离后，从靠主井的矿块起，向井田边界依次回采，如下图，这种回采顺序的优点是能早日采矿。缺点是巷道的维护费用高，掘进与采矿常相互干扰，造成生产被动。 2）后退式（生产实践中用的较多） 阶段平巷掘进到井田边界以后，从井田边界的矿块开始，向主井方向后退，依次回采。这种回采顺序的优缺点与前进式正好相反。 3）混合式 开始用前进式，待阶段平巷掘完后，改为后退式。这种回采顺序具有上述两种回采顺序的优点，但生产管理较复杂。 4相邻矿体的开采顺序 相邻矿体的开采

12、顺序，一般是先开采位于上盘的矿体，后开采下盘的矿体。,(三)、开拓方法 1平硐开拓法 平硐开拓法以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在地形有利的情况下，才能发挥其优点，即只有矿床赋存于山岭地区，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。 1）与矿体相交的平硐开拓方案 这种开拓方案又有上盘平硐和下盘平硐两种形式。 2）沿矿体走向的平硐开拓方案,下盘平硐开拓法示意图 、-矿体编号；1-主平硐；2-溜井；3-上部中段平巷；4-回风井,2竖井开拓法 竖井开拓法以竖井为主要开拓巷道。它主要用来开采急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45 ）和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（倾角小于20 ）

13、。这种方法便于管理，生产能力较高，在金属矿山使用较普遍。 1）穿过矿体的竖井开拓方案 2）下盘竖井开拓方案 3）上盘竖井开拓方案,穿过矿体的竖井开拓示意图 1-竖井；2-石门；3-平巷； 4-矿体；5-移动界线,下盘竖井开拓 a-下盘竖井开拓方案；b-下盘竖井开拓方案（二级提升） 1-竖井；2-石门；3-平巷；4-移动界线；5-矿体；6-盲竖井,上盘竖井开拓方案 1-上盘竖井；2-阶段石门；3-移动界线；4-中段脉内平巷；5-矿体,3斜井开拓法 斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，适用于开采缓倾斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20-40的矿床。 1）下盘斜井开拓方案 2）脉内斜井

14、开拓方案,下盘斜井开拓方案 1-斜井；2-中段石门；3-矿体；4-覆土层,脉内斜井开拓方案 1-斜井；2-中段石门；3-矿体；4-覆土层,4斜坡道开拓法 随着凿岩台车、装运机、铲运机、自卸汽车等大型无轨自动走行设备的大量应用，国外一些矿山采用了螺旋式和折返式（下图）斜坡道开拓。斜坡宽度4-6米，高度为3.6-5米，斜率为10-15左右。,螺旋式斜坡道开拓法 1-螺旋式斜坡道；2-石门；3-阶段平巷；4-矿体,5联合开拓法 由两种或两种以上主要开拓巷道来开拓一个矿床的方法称为联合开拓法。其实质是因矿床深部开采或矿体深部产状（尤其是倾角）发生变化而采用的两种以上单一开拓法的联合使用，即矿床上部用一

15、种主要开拓巷道，而深部用另一种主要开拓巷道补充开拓，成为一个统一的开拓系统。主要有： 1）上部平硐下部盲竖井开拓方案 2）上部平硐下部盲斜井开拓方案 3）上部竖井下部盲竖井开拓方案 4）上部竖井下部盲斜井开拓方案,平硐竖井联合开拓方案 1-平硐；2-盲竖井；3-石门；4-矿体,平硐盲斜井开拓方案,竖井盲斜井开拓方案 1-竖井；2-盲斜井；3-石门；4-矿体,（四） 采矿方法 在金属矿床地下开采中，首先把井田（矿田）划分为阶段（或盘区），然后再把阶段（或盘区）划分为矿块（或采区）。矿块（或采区）是独立的回采单元。 采矿方法就是矿块的开采方法，它包括采准、切割和回采三项工作。,常规的地下采矿方法一般是按回采时的地压管理方法划分的。地压管理方法是以围岩的物理力学性质为依据，同时又与采矿方法的使用条件、结构和参数、回采工艺等密切相关，并且最终将影响到开采的安全、效率和经济效果等。依此可将采矿方法划分为三大类 ：,第一类，空场采矿法。此法将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房后采矿柱（分两步开采）。回采矿房时所形成的采空区，可利用矿柱和矿岩本身的强度进行维护。因此，矿