第六章 矿床开拓方法.ppt

1、2020/7/8,采矿工程专业主干课程,1,第六章 矿床开拓方法,第一节,第二节,第三节,开拓方法分类,矿床开拓及开拓巷道,金属矿床地下开采,第四节,第五节,第六节,第七节,第八节,平硐开拓法,斜井开拓法,竖井开拓法,斜坡道开拓法,联合开拓法,主要开拓巷道评述,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,2,本章基本内容,本章主要介绍金属矿床开拓的概念、类型，各种开拓方法的特点及适用条件。,金属矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,3,用示意图表示各种开拓方法。,重 点,各种开拓方法的特点、适用条件。,难 点,金属矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,4,第一节 开

2、拓巷道,1开拓巷道：开拓井田所掘进的井巷。,2主要开拓巷道 ：为井田提升或运输矿石的开拓井巷，如主平硐、主竖井、主斜井、主斜坡道（包括主盲竖井、主盲斜井、主盲斜坡道） 。,3辅助开拓巷道：主要开拓巷道以外的其它开拓井巷，如各阶段运输平巷、石门、 井底车场、各处硐室、阶段溜井、副井、通风井、充填井等。,4开拓系统 ：不同种类、数量开拓巷道在空间上的布置体系。,金属矿床地下开采,井田的开拓系统至少有两个独立的通地表的安全出口。,如果以井筒作为安全出口，则必须在井筒中设置梯子间。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,5,第二节 开拓方法分类,开拓方法：形成井田开拓系统的不同类型和数量的 主要开拓

3、井巷的配置方式。,金属矿床地下开采,开拓方法和方案划分是根据主要开拓巷道的类型（平硐、竖井、斜井、斜坡道）、数量（1条、2条）、位置（脉内、上盘、下盘、侧翼）、井口（地表(明)、地下(盲)）。,单一开拓法：仅用一条主要开拓巷道开拓井田的方法 。平硐、竖井、斜井、斜坡道。,联合开拓法：用一条以上主要开拓巷道开拓井田 的方法。平硐井筒、明井盲井、平硐斜坡道、井筒斜坡道。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,6,表6-1 矿床开拓方法分类表,金属矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,7,金属矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,8,第三节 平硐开拓法,二、适用条件

4、 当矿体（或其大部分）赋存在当地地平面以上。,平硐分为主平硐和阶段平硐。为整个矿井运矿的平硐称为主平硐；各阶段直接通地表的平硐称为阶段平硐，阶段平硐可以用于运输矿石、废石、人员、材料和设备。,金属矿床地下开采,三、分类 根据主平硐与矿体的相对位置，分为垂直矿体走向下盘平硐开拓、垂直矿体走向上盘平硐开拓、沿矿体走向平硐开拓。,一、 定义 从地表掘进水平巷道通达矿体的开拓方法。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,9,金属矿床地下开采,1、垂直矿体走向下盘平硐开拓法,定义：由矿体的下盘掘进平硐通达矿体开拓井田。,适用条件： 当矿体与山坡的倾向相反。,1主平硐；2主溜井； 3辅助竖井；4进风井；

5、 5矿体,为了缩短平硐的长度，减少开拓工程量，平硐尽量垂直矿体走向掘进。,平硐的断面按照年运输量设备外形尺寸、通风、排水量、安全尺寸等要求设计。,平硐坡度参照运输要求和排水要求计算，平硐坡度一般取0.3%0.5%。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,10,2、垂直矿体走向上盘平硐开拓法,定义：由矿体的上盘掘出平硐通达矿体。,适用条件：矿体与山坡的倾向相同。,金属矿床地下开采,1主平硐；2主溜井；3辅助竖井；4进风井；5矿体,平硐的断面按照年运输量设备外形尺寸、通风、排水量、安全尺寸等要求设计。,平硐坡度参照运输要求和排水要求计算，平硐坡度一般取0.3%0.5%。,相对于垂直矿体走向下盘平

6、硐开拓法 ，该方法平硐的长度有可能更长。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,11,适用条件：矿体距上、下盘地表都较远，或者上、下盘方向地形陡难以选择平硐口及工业场地，而侧翼距地表近或者矿体在侧翼出露地表，同时又有良好的工业场地。,3、沿矿体走向平硐开拓法,定义：从矿体的侧翼掘进平硐通达矿体。,金属矿床地下开采,1主平硐；2主溜井； 3辅助竖井；4进风井；5矿体,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,12,平硐的位置根据矿体的厚度，矿岩的稳固性，阶段开采顺序选择。,金属矿床地下开采,一般极薄和薄矿脉，矿岩稳固性都较好，平硐可以脉内布置；矿体厚度大，下盘岩石中等稳固以上，宜将平硐布置在下盘

7、岩石中；矿体厚度大，下盘岩石稳固性很差的急倾斜矿体，则采用上盘脉外平硐。,平硐布置在矿体中，可以加速地质探矿，在掘进中的附产矿石能抵偿部分基建费，还能缩短基建时间。但脉内布置要求矿块后退式开采，在一个阶段上同时生产的矿块数较少。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,13,三、斜井倾角 斜井的倾角与其提升设备类型、年产量和提升的技术条件有密切关系，如表6-2所示。,第四节 斜井开拓法,一、定义 从地表掘进斜井通达矿体的开拓方法。,二、适用条件 主要用于倾斜和缓倾斜矿体，150 450，有时也用于埋深不大的倾斜矿体。,金属矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,14,1、脉内斜井

8、开拓,金属矿床地下开采,三、分类 按斜井与矿体的相对位置，有脉内斜井开拓、下盘斜井开拓、侧翼斜井开拓三种开拓方法。,定义：斜井沿矿体底板掘进的开拓方法。,适用条件：当矿体厚度不大，矿体沿倾向底板比较平 整、起伏不大，矿体无断层破坏连续性好。,1-斜井；2-阶段运输巷道,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,15,缺点：要在斜井两侧留810m或更宽的矿石做保安矿柱，保安矿柱回采较难，而且矿石损失大，故应用甚少，仅在下列情况下酌情采用。,矿体走向长、矿体薄、储量大，矿石品位低、价值不高，下盘岩石地质条件较坏、稳固性差。,金属矿床地下开采,矿井急需短期投产，需在脉内作补充勘探。,由露天矿转地下开采

9、，从露天台阶向下掘进斜井，斜井口到地面可以利用原有露天矿坑的运输系统，或者利用露天边坡开掘斜坡道连成提升系统，能节省开拓工程。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,16,2、下盘斜井开拓法,定义：将主斜井掘进在下盘岩石中，用斜井车场（甩车道、吊桥、平车场）经石门与各阶段运输平巷联接的开拓方法。,金属矿床地下开采,适用条件：一般斜井倾角与矿体倾角一致。但在少数情况下，也可采用伪倾斜的斜井。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,17,若矿体倾角大于提升方式所要求的斜井倾角，可采用伪倾斜斜井开拓。,金属矿床地下开采,斜井与矿体保持一定的距离，其距离根据矿体下盘变化确定，一般应大于15m。,2

10、020/7/8,采矿工程专业主干课程,18,伪倾斜斜井的特点是：斜井呈二维方向倾斜，一方面与矿体倾向保持大致一致，以缩短石门长度；另一方面，向矿体走向方向倾斜，使斜进倾角达到提升运输的要求，并使各阶段石门的长度大致相等。,优点：下盘斜井开拓不受矿体倾角、厚度等赋存条件的影响，不留保留矿柱，能满足各种提升方式的要求，用甩车道联系阶段运输平巷，设计和施工方便，也便于开掘矿仓、计量装功硐室等，所以在金属矿山使用很广。,金属矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,19,3、侧翼斜井开拓法,定义：在矿体的侧翼掘进井巷开拓井田的方法。,金属矿床地下开采,适用条件：因地表地形限制，在矿体下盘不

11、宜设置斜井，或者因矿石运输方向要求，矿体走向不长。,侧翼斜井开拓法 1斜井；2阶段运输平巷；3回风井；4回风平巷；5矿体边界。,侧翼斜井开拓斜井一般布置在矿体下盘围岩中，走向与矿体走向保持一致。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,20,四、斜井开拓注意事项,采用斜井开拓时，斜井不能布置在上盘岩石中。,金属矿床地下开采,斜井垂直深度大于90m时，应设专用人车运送人员；无人车运送人员的斜井，人行道宽度不得小于1.2m，高度大于1.8m，还应浇灌人行踏布、设人行扶手。,斜井每隔3050m设坡度不少于0.3%的横向水沟。,沿斜井斜长每隔50m设躲避硐室。,斜井按安全规程要求留够人行道与设备间、设

12、备与设备间的安全间距。,在布置斜井位置时要考虑移动带的问题。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,21,二、适用条件 矿体赋存在当地山麓以下，或者平坦地区地下，倾角大于45或小于15，埋藏较深。,第五节 竖井开拓法,一、定义 从地面向下掘进垂直井筒开拓井田的方法。,金属矿床地下开采,三、竖井分类 按提升容器分为罐笼竖井、箕斗竖井、混合竖井。,罐笼竖井用于年产量小于30万t、井深300m左右的中小型矿山。,箕斗竖井用于年产量大于50万t、井深大于300m的大中型矿山。,年产量在3050万t时，可通过技术经济比较来决定提升容器和井筒形式。,当开拓深度较大、地质条件复杂和施工困难时，为减少井筒数

13、目和开拓工程量，可考虑采用混合竖井。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,22,适用条件：埋藏在地平面以下的急倾斜矿体，矿体倾角大于750。,四、竖井开拓法的分类,按竖井与矿体的相对位置分为上盘竖井开拓法、下盘竖井开拓法、侧翼竖井开拓法。,1、下盘竖井开拓法,金属矿床地下开采,缺点：石门的长度随开采深度的增加而加长。,定义：在矿体下盘岩石移动线以外掘进竖井，再掘井底车场和石门通达矿体的开拓方法 。,优点：井筒在矿体移动线以外，保护条件下；下盘岩石移动角比上盘大，移动范围比上盘小，石门总长度短，上部阶段石门更短，初期开拓工程量较小，投产快。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,23,金属

14、矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,24,2、上盘竖井开拓法,定义：在矿体的上盘岩石移动线以外掘进竖井，再掘进井底车场和石门通达矿体。,金属矿床地下开采,适用条件：矿体下盘是高山，上盘地形比较平坦，采用上盘竖井的井筒长度比下盘竖井的短，生产费用比下盘竖井低；下盘地质条件复杂，岩石破碎，地表有河流湖泊等；上盘有足够的工业场地，生产与生活联系方便。矿区内部与外部运输条件均好，总运输费用低。,缺点：上盘石门比下盘长，造成初期基建工程量大、建时间长、投产慢、投资高。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,25,金属矿床地下开采,上盘竖井开拓法,2020/7/8,采矿工程专业主干课程

15、,26,3、侧翼竖井开拓法,定义：将竖井布置在矿体的侧翼，然后掘进井底车场和石门通达矿体的开拓方法。,金属矿床地下开采,适用条件：上、下盘地形和岩层条件不利于布置井筒，而侧翼工程地质条件较好；矿体走向长度较小，阶段巷道掘进时间短，运输费低；矿体倾角较缓，竖井在上盘或下盘石门都很长；矿体侧翼有较好的工业建设和生活场地，与内外交通联系条件好。,采用侧翼竖井开拓，阶段平巷掘进和运输都是单向的，同时生产的采场数目受到一定的限制。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,27,金属矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,28,一、斜坡道定义 用通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田的方法。,第六节

16、 斜坡道开拓法,金属矿床地下开采,二、斜坡道开拓法适用条件 主要用于当地侵蚀基准面以下水平、缓倾斜、倾斜矿体，且一定采用无轨设备运输矿石。,三、斜坡道分类 1、根据斜坡道的用途，分为主斜坡道和副斜坡道。,运送矿石的为主斜坡道，主斜坡道可通行无轨运输车辆、采掘设备。有的主斜坡道安装胶带运输机运送矿石，并兼通行辅助无轨车辆，这种斜坡道称为联合斜坡道。,副斜坡道主要供无轨自行设备出入，运送人员、材料、设备、废石的车辆出入，以及通风之用。在生产任务繁忙时，副斜坡道也可以兼运部分矿石。,通地表的斜坡道叫明斜坡道，不直接通地表的叫盲斜坡道。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,29,金属矿床地下开采,

17、2、斜坡道开拓法根据其线路形式有直线式斜坡道开拓法、回返式斜坡道开拓法、螺旋式斜坡道开拓法三种。,(1)直线式斜坡道,1)定义：掘进倾斜直线巷道通达矿体，直线段间用缓坡段相连接。,直线式斜坡道,2)优点：开拓工程量小、施工容易；车辆运行速度快，司机可见视距大，行车平衡安全性好；轮胎磨损小，油耗低；路面维护方便等。,3)缺点：对矿体倾角及地质条件要求严格，线路布置不灵活。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,30,(2)折返式斜坡道,金属矿床地下开采,1)定义：掘进倾斜直线巷道和转弯的曲线巷道通达矿体，直线变高程，曲线变方向，而且在转变处的坡度逐渐变缓乃至近水平，以便于无轨自行设备转变。,4

18、)适用条件：联合斜坡道开拓；埋藏浅的矿体的主、副斜坡道；缓倾斜矿体的主、副斜坡道，倾角小于1015尤佳；平行的双斜坡道开拓。,1斜坡道；2石门；3阶段运输巷道,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,31,金属矿床地下开采,3)缺点： 比直线式斜坡道的开拓工程量多20%25%；掘进时需要有垂直的井巷配合通风和出碴；通往阶段运输平巷的联络道常常不在同一垂直面上；折返式斜坡道的折返点不能太少，否则阶段联络平巷位置变化很大，对开展回采工作很不方便，通风线路长度变化大；如果斜坡道位于矿体的侧翼，将会增加通向矿体的联络道长度。,2)优点：掘进施工较容易；司机视跨较大，行车速度较快和平稳；线路布置的灵活性

19、比直线式的好。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,32,(3)折返式斜坡道,金属矿床地下开采,1)定义：从地表到矿体这一段一般掘进成直线式，靠近矿体附近后，开始掘进几何形状犹如圆柱螺旋线的井巷通达矿体。,1斜坡道； 2石门； 3阶段运输巷道,2)优点：无转变曲线的缓坡段，线路比折返式短20%25%；通向阶段运输平巷的联络道可保持在同一垂直面附近；适合于开拓走向短的矿体； 与垂直井筒配合施工时，出碴、通风比较方便。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,33,金属矿床地下开采,3)缺点：弯道长，外缘抬高，施工难度大；司机视距短，行车速度慢，安全性差； 车辆外侧和内侧的轮胎始终处于差速运转

20、行驶，轮胎的磨损大；巷道路面不易维护。,四、斜坡道的主要参数,1)斜坡道的坡度 ；2)斜坡道断面；3)斜坡道的弯道曲率半径；4)斜坡道路面。,五、影响斜坡道类型选择的因素,1)斜坡道的坡度 ；2)斜坡道断面；3)斜坡道的弯道曲率半径；4)斜坡道路面。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,34,第七节 联合开拓法,当采用单一开拓方法开拓矿床在技术上不可行或经济上不合理，或由于某种原因矿床需分期建设，分期开拓，用两种或两种以上的主要井巷开拓一个井田，因而形成了联合开拓。,金属矿床地下开采,适用条件：(1)受地形或受矿石和围岩条件限制；,(2)由于矿床的浅部和深部是分期勘探、分期开拓的，利用原有

21、井筒延深，或是不可行或是不经济，在深部不得不开凿新的并筒，因而形成两段(或两段以上)井筒接力提升；,(3)矿床的上部和下部储量、产状和空间位置有较大变化，因而上部和下部需要采用不同的井型开拓；,(4)老矿山的改扩建工程，除保留或改造原有主井外，又要增加不同井型的新的主井，但其开拓系统是统一的。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,35,金属矿床地下开采,一、平硐与井筒联合开拓法,适用条件：矿体上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下。,1、平硐与竖井联合开拓法,适用条件：在山岭地区的倾斜矿体，上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下，且在靠近矿体的平硐至地表的高度不大，该处地表便于建筑

22、井塔。,1）平硐与明竖井联合开拓法,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,36,金属矿床地下开采,优缺点：作业条件好，能节省地下提升硐室等开拓巷道，但井筒较长。,2）平硐与盲竖井联合开拓法,适用条件：矿体上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下，且矿体下部倾角较陡，同时靠近矿体的平硐至地表的高度较大，或该处地表不便于建筑井塔。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,37,金属矿床地下开采,优缺点：相对于明竖井作业条件较差，不能节省地下提升硐室等开拓巷道，但井筒较短。,2、平硐与斜井联合开拓法,适用条件：在山岭地区的倾斜或缓倾斜矿体，上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下。,优缺点：作

23、业条件好，能节省地下提升硐室等开拓巷道，但井筒可能较长。,适用条件：在山岭地区的倾斜或缓倾斜矿体，上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下，且地表等条件适合用明斜井。,1）平硐与明斜井联合开拓法,2）平硐与盲斜井联合开拓法,适用条件：在山岭地区的倾斜或缓倾斜矿体，上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下，且地表等条件不适合用明斜井。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,38,金属矿床地下开采,优缺点：相对于明斜井作业条件较差，不能节省地下提升硐室等开拓巷道，但有可能石门较短。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,39,金属矿床地下开采,二、竖井与斜井联合开拓法,1、明竖井与明斜井联

24、合开拓法,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,40,金属矿床地下开采,2、明竖井与盲斜井联合开拓法,适用条件：矿体上部为急倾斜矿体，矿体下部倾角变缓。,优点：减小深部开拓的石门长度；两井或多井接力提升，可以维持原有或增大提升能力；掘进盲井比延伸原有竖井对生产的干扰显著减少。,缺点：矿石需要转运，管理复杂，服务于提升的人员增多，劳动生产率降低，提升成本增加；明竖井和盲井衔接水平井底车场较为复杂，需要增加掘进量；增加提升和转动设备的投资。,3、明竖井与盲竖井联合开拓法,适用条件：矿体延深很大、倾角偏小的急倾斜矿体。,优缺点：同明竖井与盲斜井联合开拓法,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,4

25、1,金属矿床地下开采,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,42,金属矿床地下开采,4、明斜井与盲斜井联合开拓法,优点：提升能力大，改善斜井的承压能力和减少维护的难度。,缺点：增加提升工艺过程的复杂性；增大提升衔接水平的车场工程量；需要接力提升矿石和转载设备，增加管理和操作人员，增加矿石运输成本。,适用条件：矿体缓倾斜并且倾斜延伸很长。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,43,5、明斜井与盲竖井联合开拓法,金属矿床地下开采,适用条件：开拓距主斜井远的急倾斜盲矿体；上部为缓倾斜矿体，其深部倾角变陡；深部地压大或工程地质条件恶劣，需要采用承压能力大的圆竖井开拓。,优点：提升能力大，改善斜井

26、的承压能力和减少维护的难度。,缺点：增加提升工艺过程的复杂性；增大提升衔接水平的车场工程量；需要接力提升矿石和转载设备，增加管理和操作人员，增加矿石运输成本。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,44,金属矿床地下开采,三、平硐、竖井、斜井与盲斜坡道联合开拓法,适用条件：在平硐、竖井、斜进等开拓巷道控制范围以外，若矿体继续延伸而储量不大；矿体倾角变缓；发现新的零星盲矿体，若延深竖井、斜井或另掘盲井，在技术上和经济上都不合理时。,优点：可以减少开拓工程量、提升机及其设施，运输巷道不用铺轨，斜坡道的开掘方便灵活，不影响上部井筒的正常生产。,缺点：增加提升工艺过程的复杂性；增大提升衔接水平的车场

27、工程量；需要接力提升矿石和转载设备，增加管理和操作人员，增加矿石运输成本。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,45,金属矿床地下开采,采用盲斜坡道开拓时，盲斜坡道的出口位置应尽量与主要提升井筒和坑内破碎站靠近，以缩短运距，充分利用原有的提升、破碎系统，减少开拓工程量和设施。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,46,金属矿床地下开采,第八节 主要开拓巷道评述,为了正确地选择开拓方法，必须了解这种主要开拓巷道类型的优、缺点。,一、平硐（平硐与井筒（竖井和斜井）相比 ）,1、优点,(1)施工容易，基建时间短，所使用的专用设备少，掘进速度快；,(2)基建工程量小，井底车场简单，硐室工程量少

28、；不需设排水仓及其设备，没有主井提升机房和井塔，投资少；,(3)运输量大，运输管理人员少，运输费用低；,(4)排水费用极低，主平硐以上各中段的坑下水，通过各阶段平巷排出，或者通过天井、钻孔下流到主平硐，径水沟自流排出地表；,(5)生产安全，管理简单，维修工作量小；,(6)通风容易，生产时期可以利用自然压差通风。,2020/7/8,采矿工程专业主干课程,47,金属矿床地下开采,2、缺点,如果平硐很长，掘时通风较困难，生产时从平硐引入的管线长度大，相应地增加管线的投资和成本。,二、斜井 （与竖井相比 ）,1、优点,(1) 基建工程量少，容易靠近矿体布置，阶段石门短；施工容易，施工速度快，井底车场简单，所以投产快 ；,(2)延伸方便，对生产干扰少 ；,(3)采用胶带运输机和强力胶带运输机运送矿石时，生产能力很大。,2、缺点,(1)提升能力小，提升费用高。在同样提升高度条件下，井筒长，提升速度慢，影响提升能力；,(2)井筒长度大，所需的提升钢绳、电缆、各种管道等管线长，材料耗量大，经营费高；,(3)承受地压能力差，维护困难，特别是通过表土层、断裂破碎带