第一章矿床地下开采的基本概念

1、第一章 矿床地下开采的基本概念,一、矿石、矿体、矿床、围岩、夹石、废石 矿石：对于地壳中的矿物集合体，在现代技 术经济条件下，能以工业规模从中提取有用矿物产品的称为矿石。 矿体：矿石的聚合体称为矿体。 矿床：一个和一群矿体的赋存空间称矿床。,第一章 矿床地下开采的基本概念,围岩：矿体周围与矿体接触且含有少量矿物的 那部分岩体。 夹石：矿体里面不含或少含有用矿物的那部分岩石。 废石：矿石开采中采下的围岩和夹石统称为废石。,第一章 矿床地下开采的基本概念,矿体与围岩的概念是相对的， 随着技术经济 的发展而变化的： 1 由于选矿技术的进步，低品位围岩中的有用矿物也能也能以工业规模提取，因而这部分围岩

2、可划为矿体。 2 由于发现了某种矿物的新用途，而将含有这种矿物的岩石划为矿石。,第一章 矿床地下开采的基本概念,3 由于社会的发展，经济条件的改善。 矿石与废石的概念也是相对的，随着技术经济的发展而变化的。 总的来说，矿体、矿石的范围是不断扩大的。,第一章 矿床地下开采的基本概念,二、矿岩的性质： 1、 硬度：矿岩抵抗外来工具侵入的能力。 2、 坚固性：矿岩在外力作用下发生破坏的难易程度。在实践中常用普氏系数（f）来表示矿岩的坚固性。f越大，则矿岩越坚固。 f= （R矿岩的单轴抗压强度）。,第一章 矿床地下开采的基本概念,稳固性：矿岩当中因开采而出现暴露面，矿岩保持暴露面不坍塌时的暴露面积大小

3、和暴露时间长短的性能。在生产实践中，按照矿岩暴露面积的大小，可将矿岩粗略分为：,第一章 矿床地下开采的基本概念,极不稳固的矿岩：不允许有暴露面积； 不稳固的矿岩：允许暴露面积800 m2;,第一章 矿床地下开采的基本概念,影响矿岩稳定性的因素很多： 矿岩本身的坚固性及结构和构造， 风化程度 暴露面的形状， 原始应力场和次生应力场的状态等。,第一章 矿床地下开采的基本概念,4、粘结性： 指矿岩受湿受压一段时间后结成大块的性能。 有些矿石几乎没有粘结性。 有些矿石如粘土矿、瓷土矿、石膏矿、滑石具有粘结性。 因此，开采这些矿石时，对采矿方法的选择、装矿、放矿工艺的制定有很大影响。,第一章 矿床地下开

4、采的基本概念,5、氧化性：主要是指含硫矿石（硫铁矿）采下储存时间过久，与空气中的氧和水分发生氧化反应的性能。矿石发生氧化后会给选矿造成困难，因此开采这类矿石时要在采矿方法上想些办法，使矿石在采场不滞留太久。 6、自燃性：含硫含碳高的矿石在一定条件下发生自燃的性质。,第一章 矿床地下开采的基本概念,7、 含水性： 指矿岩吸入和保持水分的性质，通常用含水率来描述。 含水率= 很多非金属矿石的含水性都很明显，如瓷土、澎润土、滑石、石膏等。,第一章 矿床地下开采的基本概念,矿岩的含水性强，对采矿有以下影响： 使矿岩稳定性降低，山体易滑坡； 矿岩易结块，放矿装矿困难； 所在矿岩巷道易变形，使铁轨和支护破

5、坏。,第一章 矿床地下开采的基本概念,8、 松散性： 矿岩破碎后的体积与原体积相比发生变化的性质。通常用松散系数来定量描述。 K= （通常 1.2K1.6） 矿岩的松散性与硬度有关，坚硬的矿岩K大，较软的矿岩K小。,第一章 矿床地下开采的基本概念,9、容重（体重）： 单位体积矿岩的重量 ,第一章 矿床地下开采的基本概念,三、矿体的产状：指矿体在空间产出的状态。通常用走向、倾向、倾角这三个概念来描述。 走向：矿体层面与水平面交线的方向。 倾向：矿体层面上与走向线垂直的直线在 水平面上的投影的方向。倾向和走向相差90。 倾角：矿体与水平面的夹角称为倾角。,第一章 矿床地下开采的基本概念,四、矿体的

6、埋藏要素： 指矿体的厚度、走向长度、埋藏深度，赋存深度。 见下图,第一章 矿床地下开采的基本概念,第一章 矿床地下开采的基本概念,五、矿体的分类： 由于矿体形状、厚度和倾角对于矿床的开拓方法和采矿方法的选择有很大影响，因此我们也从这三个角度对矿体分类做介绍。,第一章 矿床地下开采的基本概念,按矿体形状分,第一章 矿床地下开采的基本概念,按矿体倾角分,第一章 矿床地下开采的基本概念,按矿体厚度分,第一章 矿床地下开采的基本概念,六、矿石的品位： 指矿石中有用矿物的含量。 通常用重量的百分比或体积百分比或重量体积比来表示。铜、铁 0.21%，2050% 金刚石、云母等 克拉 公斤/立方米,第一章

7、矿床地下开采的基本概念,七、矿田和井田： 划归一个矿山企业开采的矿床称为矿田。 划归一个矿井开采的矿床称为井田。,第一章 矿床地下开采的基本概念,当矿体范围很大或范围内有多个矿体或地表地形条件的特殊性，应将矿田划分为若干井田开采。井田范围过大，会造成地下通风困难，运输不便，管理复杂；井田范围过小，则会使井筒的服务年限不足，矿石开采成本增加，因此，一个矿田内矿井的数量范围应根据具体情况按照技术上可行经济上合理的原则确定。在一般情况下，矿体走向长度在10001500米之间，倾斜长度在500600米之间这样一个范围内，用一个井田开采较合适。由于非金属矿床范围都不大，常用一个井田开采，矿田的范围和边界

8、就是井田的范围和边界。,第一章 矿床地下开采的基本概念,八、阶段与盘区： 为了有计划的开采矿体，需要将井田划分为阶段和盘区。,第一章 矿床地下开采的基本概念,在开采缓倾斜，倾斜、急倾斜矿体时，常将井田划分为阶段。,第一章 矿床地下开采的基本概念,阶段是沿矿体倾斜方向，间隔一定距离，用一条沿走向的巷道从上到下将井田划分为若干条带，条带的两端以井田的边界为界，条带的上下以阶段运输巷道为界。阶段运输巷道底板之间的垂直距离称为阶段高度。阶段通常有独立的运输通风系统，上个阶段的运输巷道常被利用做下一阶段的通风巷道。阶段高度的确定主要从技术和经济角度考虑，在生产实际中，阶段高度的取值范围较大，从20米到1

9、00米不等。,第一章 矿床地下开采的基本概念,在开采水平微倾斜矿体时，常将井田划分为盘区。 盘区是用沿走向的运输巷道和沿倾斜方向的上（下）山在矿体平面上划分成长方形或正方形的矿段。上下以运输巷为界，左右以上（下）山为界。,第一章 矿床地下开采的基本概念,九、矿块和采区： 矿块是在阶段的基础上，两条连接上下运输巷的天井所夹的矿段。 采区是在盘区的基础上，两条上（下）山联络巷所夹的矿段。 矿块和采区是最基本的采矿单元。,第一章 矿床地下开采的基本概念,十、上盘和下盘，顶板和底板 覆盖在矿体上方的岩层称为矿体的上盘。 处在矿体下方的岩层称为矿体的下盘。 矿体上盘与矿体直接接触的岩层称为矿体的顶板。

10、矿体下盘与矿体直接接触的岩层称为矿体的底板。,第一章 矿床地下开采的基本概念,十一、采空区上覆岩层移动和崩落的规律 当岩体中未形成采空区前，岩体中各点的应力处于平衡状态，当采空区出现后，原岩中的应力平衡状态被破坏，采空区周围岩体（采空区几何尺寸的35倍）中的应力重新分布，在采空区边界变化较大的地方出现应力集中，采空区周围的岩体发生变形，顶板岩层发生弯曲下沉，两旁和底部岩层鼓出,第一章 矿床地下开采的基本概念,当顶板岩层某些部位的应力集中达到或超过岩体的强度极限时，则顶板岩层破坏，发生坍塌崩落，崩落一直朝地表发展，会出现如下图两种情况：,第一章 矿床地下开采的基本概念,1、当采空区不大，矿体埋藏

11、较深时，空区距地表较远时，空区崩落到一定高度时停止，地表仅出现细微下沉：,第一章 矿床地下开采的基本概念,2、当采空区较大，矿体埋藏较浅，空区距地表较近时，空区一直坍透地表：,第一章 矿床地下开采的基本概念,十二、移动区、移动角、崩落区、崩落角、危险区 由于地下开采所引起的采空区上方地表出现变形、位移、下沉现象的区域称为移动区。 由于地下开采所引起的采空区上方地表出现裂缝、塌陷、滑落现象的区域称为崩落区。,第一章 矿床地下开采的基本概念,连接移动区外边界和引起移动的最低一个水平的采空区底板边界的联线与水平面的夹角称为移动角。 连接崩落区外边界和引起移动的最低一个水平的采空区底板边界的联线与水平

12、面的夹角称为崩落角。 移动角小于崩落角。,第一章 矿床地下开采的基本概念,第一章 矿床地下开采的基本概念,在矿山开采设计规范中规定，所有的井筒、建筑物、构筑物都必须布置在危险区之外。在特殊情况下，如需布置在危险区内，要留保安矿柱。,第一章 矿床地下开采的基本概念,十三、开采顺序： 当矿田按照技术和经济的考虑划分为井田、阶段（盘区）和矿块（采区）后，我们马上面临开采顺序问题，既先采哪里，后采哪里。,第一章 矿床地下开采的基本概念,1、 矿体群的开采顺序 （1） 急倾斜矿体群的开采顺序 a、 当矿体群的倾角小于或等于围岩的下盘移动角时： l 当矿体间距较大，危险区互不相交时，先采上盘，先采下盘都可

13、。 l 当矿体间距较小，危险区相交时，通常应先采上盘矿体，顺序后下盘开采。,第一章 矿床地下开采的基本概念,第一章 矿床地下开采的基本概念,第一章 矿床地下开采的基本概念,a、 当矿体群的倾角大于围岩的下盘移动角时： l 当矿体间距较大时，先采上盘矿体，后采下盘矿体。 l当矿体间距较小时，无论先采哪个矿体，都会使其他矿体处于危险区内，这时有两种方法： 1）同时开采，同时下降，显然井巷工程量大； 2）采用充填采矿法先采上盘矿体。,第一章 矿床地下开采的基本概念,第一章 矿床地下开采的基本概念,第一章 矿床地下开采的基本概念,（2）、缓倾斜、水平矿体群的开采顺序,第一章 矿床地下开采的基本概念,第

14、一章 矿床地下开采的基本概念,L=(2025米)+ L 当=0 L (2025米)+,第一章 矿床地下开采的基本概念,2、井田中的开采顺序，在采矿实践中形成两种开采顺序。 下行开采：指对阶段的开采从最上一个阶段开始，其下的阶段进行准备工作，依次下移。,第一章 矿床地下开采的基本概念,下行开采具有很多优点： 1、开采技术简单，有多种采矿方法可供选择。 2、基建工作量较少，初期投资少，基建时间短。由于下行开采的优越性明显，所以在生产实践中被普遍使用。,第一章 矿床地下开采的基本概念,上行开采： 在实践中使用较少，只在一些特殊情况下可使用：国家急需，上贫下富； 地表无法布置废石场，以及为了减少污染等

15、。,第一章 矿床地下开采的基本概念,3、 阶段中矿块的开采顺序，也有两种,第一章 矿床地下开采的基本概念,前进式回采： 指从主井附近矿块开始回采，逐次向井田边界推进。 优点：能减少初期的工程量，提早出矿。 缺点：已采矿块的周围的巷道稳定性差，维护费用增加，容易漏风，阶段接替时的通风条件差。,第一章 矿床地下开采的基本概念,后退式回采： 指从井田边界处的矿块开始回采，逐渐向主井方向推进。 优点：巷道维护费用较底，通风条件较好。 缺点：基建工程量大，时间长，投资较大。,第一章 矿床地下开采的基本概念,十四、矿床地下开采的 工作步骤： 开拓，采准，切割，回采,第一章 矿床地下开采的基本概念,开拓：

16、指从地表掘进一系列井巷和峒室到达矿床，将矿床划分为阶段，形成矿床的行人，运输，通风，排水，水电风气的供应等系统的工作。在这种工作中掘进的井巷称为开拓巷道。属于开拓巷道的有：竖井，斜井，平峒，井底车场及其峒室，石门，阶段运输巷道等。,第一章 矿床地下开采的基本概念,采准： 指在完成开拓巷道的基础上，掘进一系列巷道将阶段（盘区）划分成矿块（采区），并在矿块内创造行人，凿岩，放矿，搬运，通风等条件的工作，为此掘进的巷道称为采准巷道。属于采准巷道的有各种联络道，电耙道，天井等。,第一章 矿床地下开采的基本概念,切割： 指在完成采准巷道的基础上，为大规模回采矿石开辟自由面，准备补偿空间的工作。为此掘进的

17、巷道称为切割巷道。切割巷道包括：切割天井，拉底巷道，切割槽等。,第一章 矿床地下开采的基本概念,回采： 指在完成采准切割工作的矿块中，进行大量采矿的工作。这项工作包括：落矿（凿岩打眼，装药放矿），通风，搬运，支护（加压管理）等工序。,第一章 矿床地下开采的基本概念,开拓，采准，切割，回采在空间上和时间上必须保持空间超前，时间同步的关系，才能保证矿山生产的持续均衡，避免出现产量大起大落，甚至停产的现象。 思考题：开拓工作是否超前越多越好？ 为什么？,第一章 矿床地下开采的基本概念,十五、基建采掘比和采准工作量 基建采掘比： 单位年产量所分摊的开拓巷道长度。用式子表示， 采掘比（P）=,第一章 矿

18、床地下开采的基本概念,采准工作量,第一章 矿床地下开采的基本概念,在其他条件（安全性，通风，爆破条件，回采强度，生产能力，投资等）相同时，人们通常倾向选择P ,K1, K2较小的开拓方法和采矿方法。,第一章 矿床地下开采的基本概念,十六、矿石损失与贫化 1、 矿石损失：指在矿床开采中，由于各种原因，使一部分工业储量未能被采下，或虽被采下却未能运至地表，这部分矿石储量称为矿石损失。,第一章 矿床地下开采的基本概念,造成矿石损失的原因大体分为两类： a、 与工作质量无关的因素：断层、破碎带、溶洞。 b、 与工作质量有关的因素：爆破参数的确定不合理，矿柱留的太多，及没有及时回收。,第一章 矿床地下开采的基本概念,矿石损失的影响 刻画矿石损失的指标：,第一章 矿床地下开采的基本概念,工业矿石回收率= 工业矿石损失率= =1-工业矿石回收率,第一章