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,采矿学,contents,第一部分 采矿基础知识,采矿学研究的内容是矿床的开采问题。 矿床由矿体组成，矿体是独立的地质体，具有一定的 空间位置 几何形状 产状 质量界限,第一部分 采矿基础知识, 1.矿床的工业特征 1）矿体的空间分布特征 矿体形态可分为以下三类。 （1）板状 两个方向延伸较大。板状矿体可分为矿脉（包括层状矿脉和切割矿脉）和矿层两种。 （2）等轴状 习惯叫块状，三度空间大致均衡延伸。按块度大小可分别称作矿瘤、矿巢、矿囊等。 （3）柱状 一个方向延伸很大，另外两个方向延伸较小。有柱状、筒状、管状等几种。 金属矿床以脉状及透镜状矿体较多， 煤体一般为层状。,第一部分 采矿基础知识,1）矿体的空间分布特征 矿体埋藏要素： 反映矿体的空间位置及尺寸的量。 主要有走向、倾向、倾角、厚度、延深。 厚度 垂直厚度 水平厚度 延伸 埋藏深度 赋存深度 垂高 斜高,第一部分 采矿基础知识,2）矿体分类 （1）矿体按倾角划分可分为以下4种： 水平和微倾斜矿体 倾角为0050 缓倾斜矿体 倾角为50300 倾斜矿体 倾角为300550 急倾斜矿体 倾角为550以上。,煤层按倾角分类 近水平煤层倾角45,第一部分 采矿基础知识,（2）矿体按厚度划分可分为以下5种： 极薄矿体 厚度小于0.8m， 薄矿体 厚度为0.85m 中厚矿体 厚度为515m； 厚矿体 厚度为1550m； 极厚矿体 厚度在50m以上。,煤层厚度 极薄煤层3.5m， 特厚煤层6m。,第一部分 采矿基础知识,（3）矿岩按稳固性一般分为5级： 极不稳固的 在没有支架或超前支架的支护情况下，顶板和侧帮都不能有暴露面； 不稳固的 允许有不大的暴露面（50m2以内），但要随回采工作的推进立即支护； 中等稳固的 允许有一定暴露面（50200m2），随回采工作的推进可以不立即进行支护； 稳固的 允许有较大暴露面（200 800m2），一般不用支护，在个别的地方要支护； 极稳固的 允许有很大的暴露面（800m2以上），不须支护，长期不垮。,煤层： 稳定 较稳定 不稳定 极不稳定,第一部分 采矿基础知识,3）开采工艺有较大影响的矿岩物理力学性质：容重、块度、碎胀性、含水性、结块性、稳固性以及强度、坚固性等。 容重:一般岩石的容重约在2.33.0 tm3之间 黑色金属矿石中金属含量较高，可达3.5t/ m3 块度:一般矿石的合格块度在200250mm之间 随着机械化水平的提高，合格块度有增大趋势 结块性:给放矿、装矿和运矿（运输、搬运）等带来困难 含水性：巷道支护、采矿、放矿、运输、提升有较大影响。 碎胀性：给爆破补偿空间带来影响。一般坚硬矿岩的碎胀 系数为1.21.5。,第一部分 采矿基础知识,3）开采工艺有较大影响的矿岩物理力学性质：容重、块度、碎胀性、含水性、结块性、稳固性以及强度、坚固性等。 强度: 矿岩有三种强度抗压强度、抗剪强度、抗拉强度 抗压强度最大。 抗剪强度只有抗压强度的18112 抗拉强度只有抗压强度的110150,第一部分 采矿基础知识,2.生产能力概念与计算 1）矿井生产能力与服务年限 矿井生产能力 正常生产时期，单位时间内（年或月）矿井采出的矿石量。一般按年产矿石量计算，即矿井设计的年产量。 矿井实际产量可以低于或高于矿井生产能力。 矿井生产初期和末期实际产量小于矿井生产能力 矿井生产正常期矿井实际产量可能大于矿井生产能力,矿井生产能力，是矿床开采的主要技术经济指标之一，它决定矿井 基建工程量 主要生产设备的类型 技术构筑物的规模和类型 辅助车间和选冶车间的规模、职工人数等， 从而影响基本建设投资和投资效果、企业的产品成本和生产经营效果。 露天矿生产能力，用矿石生产能力（即每年采出的矿石量）和矿岩生产能力（即每年采剥总量）两种指标来表示。矿岩生产能力是露天矿生产能力的重要指标。,第一部分 采矿基础知识,确定矿井生产能力的基本条件 矿床地质条件 工业储量的大小 技术经济因素 市场需求量,第一部分 采矿基础知识,第一部分 采矿基础知识,矿井服务年限 矿井服务年限和矿井生产能力应相适应，它们之间保持一个技术、经济上都比较合理的关系。 矿山生产能力大，服务年限长 实际服务年限计算服务年限 考虑露天矿正常服务年限的基本原则是：露天矿的合理服务年限应与其主要设备的磨损时间相适应。,第一部分 采矿基础知识,2）计算（均为生产能力和服务年限的关系） a地下开采 1）煤矿 2）金属矿和非金属矿 式中：a矿井生产能力，mt/a； zk矿床可采储量，mt； t矿井服务年限，a； k储量备用系数，一般取1.4； q矿床工业储量，mt； hk矿石总回采率，%； y废石总混入率，%。,第一部分 采矿基础知识,b露天开采 akp（1）/t 式中：ak矿石生产能力，t/a； p露天矿境界内矿石的工业储量，t； 矿石回收率，%； 矿石混入率，%； t露天矿正常服务年限，a。,第一部分 采矿基础知识,3）井型分类（大、中、小）,煤矿井型： 大型120万t/a， 30万t/a中型120万t/a， 小型30万t/a;,唯有煤矿是具有标准井型的,第一部分 采矿基础知识,4）井型与服务年限、井田、投资、经营费的关系 大型矿井要有较长的服务年限，以减少分摊到每吨矿上的投资折旧费。 大型矿井需要有足够的可采储量，即井田的范围要大 井型增大，基本建设投资增多，分摊到采出每吨矿的投资费用将相应增加； 井型的增大，分摊到采出每吨矿的生产经营费用会减少。 大型矿井机械化程度高，生产集中，效率高，成本低。但大型矿井要求较高的技术和复杂的设备，建设的时间较长，投入的资金较多。,第一部分 采矿基础知识,3.矿石损失、贫化的概念与计算 1）概念 矿石损失矿石在数量上的减少 矿石贫化矿石在质量上的降低 矿石损失率开采过程中损失工业储量与总工业储量之比。 矿石回采率采出的纯矿石量与总工业储量之比率。 废石混入率混入矿石中的废石量与采出矿石量之比 矿石贫化率矿石品位降低的百分数。 矿石损失率+矿石回采率=1 废石混入率矿石贫化率,第一部分 采矿基础知识,废石混入率和矿石贫化率是矿石贫化的两种表示方法。 废石的混入和高品位粉矿的流失等都将造成矿石贫化，但废石混入是矿石贫化主要原因。 矿石损失与贫化是评价矿床开采的主要指标，分别表示地下资源的利用情况和采出矿石的质量情况。 属于矿产资源利用指标的有矿石回收率、矿石损失率、 废石混入率 、矿石贫化率 2）计算（教材p10）,第一部分 采矿基础知识,4.矿石质量与品位 矿石的质量：指矿石中有用成份的多少，常用品位来表示。 品位：矿石中有用组份的百分含量，一般用重量百分比来表示。 工业品位： 是工业上对可采矿段所要求的最低平均品位， 是采与不采的界限 是采矿利润率为零的品位,第一部分 采矿基础知识,4.矿石质量与品位 边界品位：可采矿石有用成份含量的最低界限，是划分矿石和围岩、圈定矿体的标准。 即矿与非矿的界限。 是可采矿石有用成分含量的最低界线 是矿体边界上矿石质量的最低品位 是划分矿石和废石、圈定矿体边界的标准 是矿与非矿的界线 边界品位工业品位 品级：考虑矿产中有益和有害元素的含量或有用矿物的物理性质。 矿石品位是衡量矿石质量好坏的主要标志。工业品位是随着经济技术条件的发展和需求程度而不断变化的。,第二部分 地下开采,1.开采单元的划分和开采步骤 1)矿田、井田、阶段、矿块、盘区和采区的概念（三组概念） 矿田与井田 矿田划归一个矿山企业开采的全部矿床或矿床的一部分叫矿田。 井田在一个矿山企业中划归一个矿井开采的全部矿床或矿床的一部分叫井田。 矿田井田,第二部分 地下开采,阶段与矿块（缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体） 阶段在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时，在井田中每隔一定的垂直距离，以上下两个阶段运输平巷为界，沿走向以井田边境为界，划分出来的矿段称为阶段。 阶段垂向上以上下两个阶段运输平巷为界 阶段沿走向以井田边境为界 急倾斜矿体的阶段高度通常为5060m 缓倾斜矿体的阶段高度通常小于2030m 在阶段的基础上划分矿块,第二部分 地下开采,阶段与矿块（缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体） 矿块在一个阶段内，每隔一定水平距离，用两条天井划分出来的独立回采单元称为矿块。,矿块长度多为4060m。矿块是最小的回采单元。,第二部分 地下开采,盘区与采区（水平矿体或微倾斜矿体） 盘区开采水平矿体或微倾斜矿体时，在矿体平面上用运输巷道划分为长方形的矿段，称为盘区。 采区在盘区内沿走向每隔一定的距离，掘进垂直于走向的运输巷道，把盘区划分为独立的回采单元，称为采区。,第二部分 地下开采,2）开采顺序 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可选性好，基建工程量少，运输、供水、供电等条件好的井田。 井田中阶段的开采顺序 井田中阶段的开采顺序有两种，即下行式和上行式。 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。,第二部分 地下开采,阶段中矿块（间）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，主平峒)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。 优点:能早日采矿 缺点:巷道的维护费用高； 掘进与采矿常相互干扰，造成生产被动。,第二部分 地下开采,（2）后退式 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。 优缺点:前进式相反。 在生产实践中，后退式用的较多。 （3）混合式 开始用前进式，待阶段平巷掘完后，改为后退式。 优点：具有前进式和后退式回采顺序的优点 缺点：但生产管理较复杂。,第二部分 地下开采,单个矿块的回采顺序 从矿块边界向矿块上山方向推进 相邻矿体的开采顺序 相邻矿体的开采顺序，一般是先开采位于上盘的矿体，后开采下盘的矿体。,第二部分 地下开采,3)矿床开采的步骤 概念 矿床开采分开拓、采准、切割、回采四个主要步骤。 矿床的开拓 从地表开掘一系列通到矿体的井巷，以形成从地面到阶段水平的行人、运输、排水、通风等系统。为了开拓所掘进的各类井巷叫做开拓井巷。（即形成阶段） 矿块的采准 在已开拓好的阶段里，为了回采矿石需根据采矿方法的要求在采区内掘进平巷、横巷和天井等巷道，将阶段划分为矿块叫做采准。为采准目的掘进的巷道称为采准巷道（即形成矿块）,第二部分 地下开采,矿块的切割工作 切割工作是指在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间(拉底或切割槽)，有的还要把漏斗颈扩大成漏斗形状(称为辟漏)，为以后大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。 矿块回采工作 切割工作完成之后，就可以进行大量的采矿(有时切割工作和大量采矿同时进行)，称为回采工作。 它包括落矿、采场运搬、出矿和采场地压管理三项主要作业。,第二部分 地下开采,矿山井巷按服务范围分为开拓巷道、采准巷道和回采巷道三类。 开拓巷道是为全井田或一个或多个第一级划分单元服务的巷道， 回采巷道是直接为一个或多个回采单元服务的巷道 在这两类巷道之间的巷道为采准巷道。,第二部分 地下开采,矿床开采步骤间的关系 开拓超前于采准 采准超前于切割 切割超前于回采,第二部分 地下开采,4）三级矿量（又称生产矿量） 三级矿量概念 开拓矿量 通过掘进开拓巷道，形成了完整的运输、通风、排水系统，在这种开拓巷道范围内的矿床储量叫做开拓矿量。 采准矿量 是开拓矿量的一部分。在已开拓的矿体范围内，掘完了采准巷道，形成了采区外形，在这些采区范围内的矿量称采准矿量。,第二部分 地下开采,备采矿量 是采准矿量的一部分。凡是已做好采矿准备的采区内，完成了切割工作，可以立即进行回采，在这些采区范围内的矿量称为备采矿量。 三级矿量的一般期限（315） 开拓矿量三年以上； 采准矿量一年左右； 备采矿量半年左右。,第二部分 地下开采,2.开拓与开拓方法分类 1）概念与分类 开拓在用地下方式开采矿床时，从地表开掘一系列通到矿体的井巷，以形成从地面到阶段水平的行人、运输、排水、通风等系统。把进行这项工程施工叫做开拓。 矿床开拓方法可分为单一开拓法和联合开拓法两大类。单一开拓法有：平硐开拓法、竖井开拓法、斜井开拓法、斜坡道开拓法,第二部分 地下开采,根据开拓巷道在矿床开采过程中所起的作用主要可分为以下四种： 1）主要开拓巷道 这种开拓巷道在矿床开采过程中起主要作用，它们在地表有直接出口，主要用作提运矿石。属主要开拓巷道的有主平硐和主井（竖井或斜井）等。 2）辅助开拓巷道 这类开拓巷道在矿床开采过程中只起辅助作用，用作通风、排水、运送材料设备、人员以及提运废石等。它们在地表都有直接出口，属辅助开拓巷道的有副平硐和副井(竖井或斜井)等。 3）补充开拓巷道 这类开拓巷道是补充主要开拓巷道之不足，用来开采矿床下部的开拓巷道，一般都从主要开拓巷道的最下部水平开掘。盲斜井、盲竖井都可作补充开拓巷道。 4）阶段开拓巷道 这类开拓巷道主要为开采阶段服务，属阶段开拓巷道有井底车场及硐室、石门、主要阶段运输平巷等。,第二部分 地下开采,2）开拓方法的特点和适用条件 平硐开拓法 特点：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。 适用条件：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。,第二部分 地下开采,竖井开拓法 特点：便于管理，生产能力较高，是矿山使用较普遍的开拓方法。 适用条件：急倾斜矿体(一般矿体倾角大于45) 埋藏较深的水平和缓倾斜矿体(倾角小于20 )。,第二部分 地下开采,竖井开拓方案 穿过矿体的竖井开拓 为了维护竖井，必须留有保安矿柱，矿石损失量巨大，在稀有金属和贵重金属矿床中应用较少 上盘竖井开拓 下盘竖井开拓 上盘移动角下盘移动角,上盘竖井开拓明显的缺点：上部中段的石门较长，初期的基建工程量大，基建时间长，初期基建投资也必须增加等。 一般不采用这种开拓方案,第二部分 地下开采,斜井开拓法 特点：施工简便、中段石门短、基建工程量少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中小型金属矿山 适用条件：埋藏深度不大，地表又无过厚表土的层状矿休。 斜井倾角为200400。,下盘斜井开拓,斜井,阶段石门,阶段运输平巷,优点:不需要保安矿柱，井筒维护条件也比较好。 应用：在小型金属矿山应用较多，这种方案斜井的倾角最好与矿体倾角大致相同。 前提：要准确掌握矿体(尤其下盘)倾角,斜井,阶段运输平巷,脉内斜井开拓方案,优点：不需掘进石门，开拓时间短，投产快；在整个开拓工程中，同时开采出副产矿石，这种副产矿石可以抵消部分掘进费用；脉内斜井掘进有助于进一步探矿。 缺点：矿体倾斜不规则，尤其是矿体下盘不规则，井筒难于保持平直，不利于提升和维护；为维护斜井安全，要留有保安矿柱。 应用：只有那些储量较丰富且矿石价值不高的矿山，才可考虑使用 ；在有色金属矿山或贵重金属矿山，此种方案应用不多。,第二部分 地下开采,斜坡道开拓法 斜坡道主要用于无轨设备的上下通行。当矿井不设其它形式的提升井，用斜坡道作为主、辅运输通道时，称为斜坡道开拓；当矿井设主提升井，仅用斜坡道作为辅助运输通道时，称斜坡道为辅助开拓巷道。 适用条件：斜坡道开拓法一般用于开拓矿体埋藏较浅、开采范围不大、矿山年产量较小、服务年限较短且围岩稳固的矿床条件。,第二部分 地下开采,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。 适用条件：矿床深部开采或矿体深部产状(尤其是倾角)发生变化的矿床。 特点：充分利用各种开拓法的优点，限制其缺点。,第二部分 地下开采,（3）主要开拓巷道比较 1）平硐与竖井比较 平硐掘进费用低、维护费用低、设备费用低、投资费用低； 平硐排水费用低。 平硐运输费用低。 平硐设施管理方便，施工条件好。基建时间短。 平硐通风容易 。 平硐生产安全可靠，运输能力远远大于竖井的运输能力。,第二部分 地下开采,2）竖井与斜井比较 就基建工程来说，为开拓同样深度，斜井比竖井长得多；但斜井开拓比竖井的石门长度短得多。尤其是当矿体为缓倾斜时，上述两点更为突出。斜井开拓的井底车场比竖井开拓的车场简单(工程量少且辅助设施少)。 在提升方面，竖井提升速度快，提升能力大且提升费用低。斜井不具备这种优点，同时提升钢绳磨损较大。 在地压和工程支护方面，斜井承受的地压较大。尤其在岩石不够稳固，服务年限较长，或矿井较深的条件下，因地压问题，常用竖井开拓。在巷道管理和地压管理方面，竖井有较大的优越性。,第二部分 地下开采, 在施工方面，竖井较斜井容易实现机械化，但施工设备和辅助设备较多，工作条件差，且要求技术管理水平较高。斜井施工较简单，需要的设备和装备少，一般说来，斜井掘进速度比竖井快。 从井筒装备来看，斜井较简单，造价较低。 在安全方面，竖井提升过程事故较少，而斜井事故较多。 由于斜井在安全、提升能力和机械化水平等方面的缺点，因此本来可以用斜井的开拓方案，也因此放弃斜井而采用竖井。,第二部分 地下开采,3）开拓系统主要类型与特点 由于主、副井（或风井）的布置位置不同，而构成了几种不同的开拓系统。 中央并列式开拓系统 中央对角式开拓系统 侧翼式开拓系统,a中央并列式开拓系统； b中央对角式开拓系统； c侧翼式开拓系统 1主井；2副井；3风井,主井：提升矿石 副井：运送人员.材料.设备及提升废石 风井：专职通风，分入风井和排风井 主井可以承担副井的任务 主井、副井都可承担风井的任务 开拓系统至少要有两个井。 有主井风井、主井副井、主井副井风井三种组合,矿山通风系统按进风井与出风井的位置可分: 对角式 中央式,第二部分 地下开采,中央并列式开拓系统 主、副井均位于矿床的中央。 采用这种布置时，主、副井间距不应小于2030m。 （井上建筑采用防火材料时，相距不小于20m） 适用条件：矿床规模较大，地形条件允许工业广场及场内运输集中布置时应用。,第二部分 地下开采,特点： 地面工业场地集中，便于管理，便于主井的延深工作； 地下运输功变小； 可共用一个井底车场和石门，减少了开拓工程量。 在这种布置方式中，矿床两翼通常各设一个通风井，而构成对角式通风，其通风条件较好。,第二部分 地下开采,中央对角式开拓系统 主井布置在矿床中央，副井和风井布置在矿床的两翼。 特点：这种布置方式减少了一个风井的工程量，但必须是矿床中央和一翼有适合的工业场地条件。,第二部分 地下开采,侧翼式开拓系统 主井和副井分别位于矿床的两翼。 特点:通风条件好，井筒开凿工程量少，但矿床两翼必须有良好的地形条件，适合工业场地的布置。,第二部分 地下开采,3.开拓方案的选择 1）开拓方案的选择的要求 确保工作安全 技术上可靠，并有足够的生产能力 基建工程量最少 确保在规定时间内投产 不留和少留保安矿柱、以减少矿石损失； 与开拓方案密切关联的地面总布置，应不占或少占农田,2）矿床开拓方案选择的影响因素 地形地质条件、矿体赋存条件 地质构造破坏 矿石和围岩的物理力学性质 矿区水文地质条件 地表地形条件 矿石工业储量、矿石工业价值、矿床勘探程度及远景储量等； 选用的采矿方法等,3）选择矿床开拓方案的方法和步骤 开拓方案初选 开拓方案的初步分析比较 开拓方案的技术经济比较,第二部分 地下开采,4.采矿方法分类及各种采矿方法特点和适用条件 1）采矿方法的概念、分类 采矿方法就是研究矿块的开采方法，它包括采准、切割和回采三项工作。为了很好地回采矿石而在矿块中所进行的采准、切割与回采工作的总和，称为采矿。 分类按回采时的地压管理方法为三大类： 空场采矿法、 充填采矿法、 崩落采矿法,第二部分 地下开采,2）三种采矿法的主要特点、分类和适用条件 （特点a分几步采，b地压如何管理） 空场采矿法 特点：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。 适用条件：矿石和围岩稳固，采空区在一定时间内允许有较大的暴露面积。 分类：全面采矿法 房柱采矿法 留矿采矿法 分段矿房法 阶段矿房法。,第二部分 地下开采,充填采矿法 特点： 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，随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区，用充填体限制围岩的变形移动，降低上覆岩体和地表的下降程度，即用充填采空区的方法管理地压。 适用条件：不论矿石和围岩稳固或不稳固，均可应用 分类：干式充填法 水砂充填法 胶结充填法,第二部分 地下开采,崩落采矿法。 特点：一个步骤回采，并且随回采工作面的推进，同时崩落围岩充满采空区，从而达到管理和控制地压的目的。 适用条件：开采地表允许陷落 分类： 壁式（单层）崩落采矿法、 分层崩落采矿法、 分段崩落采矿法 无底柱分段崩落采矿法 有底柱分段崩落采矿法 阶段崩落采矿法,第二部分 地下开采,3）空场采矿法各方法的特点和适用条件 全面采矿法 特点： 工作面沿矿体走向或沿倾斜方向全面推进， 在回采过程中将矿体中的夹石或贫矿（有时将部分矿石）留下，呈不规则的矿柱，以维护采空区 这些矿柱一般不回采，作为永久损失 适用条件： 在薄和中厚（小于57m）、 缓倾斜（倾角一般小于30） 且矿体和围岩均稳固的条件下，应用全面采矿法。,第二部分 地下开采,3）空场采矿法各方法的特点和适用条件 全面采矿法 评价： 优点 工艺简单、 采准和切割工作量小、 生产率较高、 成本较低 缺点 矿石损失率在1015以上； 顶板暴露面积大，顶板管理与通风管理要求严格。,第二部分 地下开采,房柱采矿法 特点： 将阶段或盘区划分成若干个矿房与矿柱（留有规则的的矿柱） 回采工作在矿房中进行，矿柱在一般情况下不进行回收。 适用条件： 围岩与矿石都很稳固 倾角较小（小于3040） 厚度适用范围较大（自2米到数十米厚）,第二部分 地下开采,房柱采矿法 评价：房柱采矿法是开采水平和缓倾斜矿体最有效的采矿方法。 优点： 采准切割工程量不大 工作组织简单 坑木消耗少 通风良好 矿房生产能力高 缺点： 矿石损失较大。,第二部分 地下开采,全面法与房柱法的区别 就其实质来说，两种方法区别不大。其不同点在于： （1）全面法的采区尺寸比较大 （2）所留的矿柱（或岩柱）是不规则的，而且所留的矿柱的尺寸、形状、间距等都比较灵活。而房柱法与此相反，留的矿柱是规则的。 其它方面如采准，切割及回采工艺两种方法基本相同。,第二部分 地下开采,留矿采矿法 特点： 每次采下的矿石靠自重放出三分之一左右， 其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台（不用来管理地压）。 矿房全部回采完毕后，暂留在矿房中的矿石再行大量放出。 适用条件： 矿石和围岩稳固（最好是矿石很稳固） 矿石无自燃性，破碎后不易再行结块 急倾斜矿床 薄和中厚以下的脉状矿床,第二部分 地下开采,留矿采矿法 优点： 结构及生产工艺简单，管理方便， 可利用矿石自重放矿， 采准工程量小 缺点： 留矿法开采中厚以上矿体，矿柱矿量损失贫化大； 工人在较大暴露面下作业，安全性差； 平场工作繁重，难于实现机械化（撬顶和平场工作其他采矿法没有）； 积压大量矿石，影响资金周转。 因此在中厚以上矿体中，多不采用留矿法。,第二部分 地下开采,分段矿房法 特点： 分段回采，分段出矿（回采工作面是垂直的） 分段矿房回采结束后，可立即回采本分段的矿柱，并同时处理采空区。 由于分段回采，可使用高效率的无轨装运设备，回采强度高 适用条件： 矿岩中等稳固以上 倾斜和急倾斜 厚矿体。 由于围岩暴露较小，回采时间较短，相应地可适当降低对围岩稳固性的要求。 缺点 采准工作量大。,第二部分 地下开采,阶段矿房法 特点：在矿房全高上用深孔回采矿房 分类： 水平深孔落矿阶段矿房法（不需要做拉底工作） 垂直深孔分段凿岩阶段矿房法（需要做拉底工作） 垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法（vcr法） 适用条件： 矿岩稳固 厚和极厚 极倾斜矿体,第二部分 地下开采,阶段矿房法 优点： 回采工作安全、 通风良好、 矿房回采强度大、 矿房生产能力较高 缺点 采准工作量较大， 机械化程度低，劳动强度大。 矿石损失和贫化率都大。,第二部分 地下开采,4）充填法各方法的特点和适用条件、采空区处理 干式充填采矿法 特点： 工艺简单 充填所需要的设备少，投资小 充填体具有较高的抗压能力 缺点 充填速度慢，成本高； 充填体不致密，沉降系数大； 充填作业劳动强度大等 适用条件：开采地表不允许陷落矿床。,第二部分 地下开采,水力充填采矿法 优点： 充填体较密实 矿石回收率高而贫化率低 能防止内因火灾和地表沉陷。 适用条件：开采地表不允许陷落，矿石和围岩不稳固，有自燃性、品位高、价值高的矿床。,缺点： 回采工艺复杂； 采区生产能力和劳动生产率低；采矿成本高； 排水和水仓的清理工作量大。,第二部分 地下开采,胶结充填采矿法 特点： 将采区划分为矿房和矿柱，分两步骤回采。先采部分，用胶结充填料充填，使充填体具有高强度以形成人工矿柱；第二步再用干式充填或水力充填等采矿法回采部分。 评价：在防止岩层移动、水表沉陷、提高矿柱的矿石回收率和降低贫化率、保证工作安全等方面优于水力充填采矿法，是一种有发展前途的采矿方法。由于它存在着生产工艺复杂，充填成本很高，采场生产能力及劳动生产率低等严重缺点 适用条件：开采矿石品位和价值很高的矿床。,第二部分 地下开采,5）崩落采矿法各方法 壁式崩落采矿法 特点：矿体被阶段平巷或盘区平巷和上山等采准巷道划分成若干矿壁进行回采。每个矿壁的回采一股是按矿体全厚沿矿体走向推进，随着回采工作面的推进，有步骤地崩落采空区的顶板，以充填采空区。 适用条件： 开采地表允许陷落 顶板岩石不太稳固 厚度小于34m 倾角小于35的层状矿床。,第二部分 地下开采,5）崩落采矿法各方法 壁式崩落采矿法 优点： 采准切割工作量小， 生产能力大， 劳动生产率高， 矿石贫化损失小， 通风和矿石运搬条件好 缺点： 支护工作劳动强度大， 坑木消耗多， 顶板管理复杂。,第二部分 地下开采,无底柱分段崩落采矿法 优点： 安全性好 采场结构简单，回采工艺简单，容易标准化，适于采用高效率的大型无轨设备 机械化程度高 有可能剔除夹石和进行分级出矿 缺点 回采巷道通风困难 矿石损失贫化较大 采矿强度不如有底柱分段崩落法。,第二部分 地下开采,无底柱分段崩落采矿法 适用条件： 地表与围岩允许崩落 矿石稳固性在中等以上，回采巷道不需要大量支护 急倾斜或缓倾斜的厚矿体，也可用于规模较大的中厚矿体。 需要剔除矿石中夹石或分级出矿时，采用该法最为有利。,无底柱分段崩落法采矿时，上下分段回采巷道交错布置，这种布置方式是为了减少脊部矿量损失。 放矿方式为是端部放矿,第二部分 地下开采,有底柱分段崩落采矿法 优点： 使用灵活，适用范围广； 生产能力较大； 采矿与出矿的设备简单，使用和维修都很方便； 通风条件较好，有贯通风流 缺点： 采准切割工程量大，施工机械化程度低。 底部结构复杂 矿石损失贫化较大,第二部分 地下开采,有底柱分段崩落采矿法 适用条件： 地表允许崩落。 最适用于厚度为1520m以上的急倾斜矿体。 下盘岩石稳固性以不低于中等稳固、矿石稳固性应不低于中等稳固。 仅适于开采矿石价值不高的矿体。 以矿体中不含较厚的岩石夹层为好,第二部分 地下开采,6）采矿方法选择的基本要求、影响因素和方法步骤 (1)采矿方法选择的基本要求 安全和良好的工作条件。 充分、合理地开采地下矿产资源。 生产能力大，劳动生产率高。 生产成本低、经济效益高。,(2)采矿方法选择的主要影响因素 矿体地质条件、开采技术经济条件和加工技术要求是采矿方法选择的主要影响因素。 矿床地质条件。矿石和围岩的物理力学性质、矿体产状、矿石的品位及价值、有用矿物在矿体和围岩中的分布、矿石和围岩的自燃性与结块性。 开采技术经济条件。地表是否允许陷落、加工部门对产品的技术要求、技术装备与材料供应、采矿方法所要求的技术管理水平。,（3）采矿方法选择的步骤 三个步骤： 第一步，采矿方法初选； 第二步，技术经济分析； 第三步，采矿技术经济比较。,第二部分 地下开采,5。矿井生产系统 1）七大工艺系统的作用 矿井运输 主要生产工作 矿井提升 矿井通风 矿井防排水 矿井供电 辅助生产工作 矿井供水 矿井供风,第二部分 地下开采,矿井运输 矿山运输与提升工作的任务： a将采场采下的矿石提升到地面，运往选厂； b将掘进中的废石运提至地面，运往废石场； c将设备器材和人员运到井下作业地点。,第二部分 地下开采,矿山运输电机车：架线式电机车（矿山主要采用） 蓄电池式电机车 架线式电机车特点： 结构简单，维护容易，运费低 电弓常冒火花，不能在有瓦斯爆炸危险的矿井使用。 蓄电池式电机车特点： 不需要架线，也不发生火花，但设备费和运输费较高。主要用于有瓦斯爆炸危险的矿井，在金属矿中，仅用于运距不大或未安装架线的巷道中作辅助运输。,第二部分 地下开采,矿井提升 矿井提升实际上就是井筒中的运输工作，是全矿运输系统中的重要环节。 提升设备按其用途来分： 主井提升设备提升矿石 副井提升设备提升废石、升降人员、运送 材料设备 按井筒的倾角来分：竖井提升设备 斜井提升设备 按提升容器来分：罐笼提升设备 箕斗提升设备。,第二部分 地下开采,提升容器： 罐笼用于竖井内升降人员、提升或下放物料 箕斗箕斗只能提升矿石和废石 提升机： 单绳缠绕式 多绳摩擦式特别适用于深矿井提升。,第二部分 地下开采,矿井通风 就是不断地将地面新鲜空气送入矿井内，并将矿井内的污浊空气排至地面的过程。 矿井通风的目的和任务： （1）向井下送入新鲜空气，保证人员呼吸； （2）吹散和冲淡井下的有害气体及粉尘，并把污浊空气排至地面，以保证人员的健康和安全； （3）调节矿井的温度和湿度等，以创造舒适的劳动条件。,第二部分 地下开采,矿井通风方法按通风动力不同分为： 自然通风 机械通风 通风系统 按通风方式可分为 矿井统一通风 矿井分区通风 按进风井与出风井的位置可分为 中央式 对角式 中央式通风系统，其进风井与出风井的位置，大致位于井田走向的中央，这种布置多用于矿体埋藏比较深的矿井。 对角式通风系统，其进风井与出风井分别位于井田中央和井田边界附近；也有分别位于井田边界附近的。,第二部分 地下开采,矿井防排水 为了保证井下人员的安全和生产的顺利进行，必须采取各种措施防止水进入矿井，和将进入矿井的水及时排出地面。前者叫防水，后者叫排水。矿井排水的方法：自流式 扬升式 自流式排水是使坑内水自行流到地面，是最经济的排水方法，但只适用于平硐开采的矿山。 扬升式排水是借助排水设备，将水扬至地面。采用井筒开拓的矿山，都必须用这种方法。,第二部分 地下开采,扬升式排水有：直接排水、接力排水、集中排水 直接排水是各阶段都设置水泵房，分别用各自的排水设备将水直接扬至地面。 特点：各水平的排水工作互不影响，但所需设备多，井筒内敷设的管道多，管理和检查复杂，矿山很少采用。 接力排水是下部水平的积水，由辅助排水设备排至上部主排水设备所在水平的水仓中，然后再由主排水设备排至地面。 特点：适用于深井或上部涌水量大而下部涌水量小的矿井。,集中排水是上部水平的水，用下水井、下水钻孔或下水管引入下部主排水设备所在的水平水仓中，然后由主排水设备集中排至地面。 特点：虽然上部水平的水要流到下部水平，增加了排水电能消耗，但它具有排水系统简单，基建费和管理费少等优点，在矿山采用较多，特别是下部涌水量大、上部水平涌水量小时更为有利。,第二部分 地下开采,矿井供风 压缩空气是金属矿山主要动力之一。压缩空气通常是在地面空气压缩站生产的，通过管道输送到工作地点。,第二部分 地下开采,井下供电 矿井供水 矿井供水是在矿井生产过程中将干净的清水从地面输送到井下，用于掘进工作面和采矿工作面的洒水降尘、打眼、喷浆和搅拌混凝土用水和设备维修用水等。,第三部分 露天开采,1.露天开采基本概念 1）露天开采的概念和分类 露天开采就是从地表剥离围岩、揭露矿体后采出有用矿物的矿床开采方法，包括机械开采和水力开采两种。,第三部分 露天开采,2）露天矿场的构造要素和台阶的构成要素 台阶构成要素（7要素）： 台阶上部平盘 台阶下部平盘 台阶坡面 下台阶坡顶线 台阶坡底线 台阶高度 台阶坡面角 露天矿场的构造要素： 工作帮、非工作帮、底帮、顶帮、工作帮坡面、非工作帮坡面、工作帮坡面角、非工作帮坡面角、工作平盘 、 安全平台、运输平台 、清扫平台,第三部分 露天开采,3）露天开采一般步骤（程序或生产工艺） （1）穿孔爆破工作 （2）采装工作 （3）运输工作 （4）排卸工作,第三部分 露天开采,4）露天开采优缺点 a.优点（技术经济） （1）机械化程度高； （2）劳动生产率高； （3）开采成本低； （4）矿石损失贫化小； （5）基建时间短； （6）劳动条件好，工作比较安全。,第三部分 露天开采,b缺点（环境） （1）污染与损坏环境； （2）占用土地多； （3）受气候条件影响大； （4）对矿床埋藏条件要求严格，合理的开采深度较浅,第三部分 露天开采,2.露天矿生产工艺主要任务 1）露天开采穿孔工作的目的与主要穿孔方法 穿孔工作目的：在开采和剥离台阶上钻凿炮孔，以便装入炸药进行爆破。 主要穿孔方法：牙轮钻机穿孔 潜孔钻机穿孔 凿岩台车钻孔,第三部分 露天开采,2）爆破工作的目的与主要爆破方法 爆破工作目的：为后续装运提供合适的矿岩块度。 主要爆破方法： 深孔爆破大型矿山正常生产 浅眼爆破大中型矿山二次爆破、小型矿山正常生产 裸露药包爆破二次爆破、特殊地方 硐室爆破（也称大爆破）建设或扩建时期,第三部分 露天开采,3）采装工作的目的与主要采装方法 采装工作的目的：用采掘机械将矿岩从整体或松散爆堆中采出来，并装入运输容器或直接卸到一定地点。 主要采装方法： 单斗挖掘机采装 前端式装载机采装 推土机采装 轮斗式挖掘机采装 采装工作是全矿生产过程的中心环节,第三部分 露天开采,4）运输工作的目的与主要运输方法 运输工作的目的： 将露天矿场采出的矿石运到选矿厂、破碎站或贮矿场， 把剥离的废石运往排土场， 并将生产过程中所需的人员和设备材料等送到工作地点等。 主要运输方法： 铁路运输、自卸汽车运输、带式输送机运输、提升机运输、重力运输和联合运输。,第三部分 露天开采,铁路运输 适用条件：适用于储量大、面积广、运距长（超过56km）的露天矿专用线。 优点： 运输能力大 设备和线路坚固耐用 运输成本低 对矿岩性质和气候条件的适应性强。 缺点： 基建工程量和投资大，建设速度慢； 对地形及矿体赋存条件的适应性差； 线路系统和运输组织工作复杂。,第三部分 露天开采,汽车运输 优点： （1）机动灵活，调运方便，适于复杂的地形和地质条件； （2）爬坡能力强，基建工程量小，基建速度快； （3）运输组织简单，可简化开采工艺，提高采掘效率 （4）减少排土用地和提高排土效率； （5）道路修筑和养护简单。 缺点： （1）吨公里运费高，经济合理运距较短，自卸汽车的维修和保养工作量大； （2）受气候影响较大 （3）深凹露天矿采用汽车运输会造成坑内的空气污染。,第三部分 露天开采,胶带运输机运输 胶带运输机是一种连续式运输设备，是实现露天矿连续生产的重要环节。 优点：运输能力大；爬坡能力强；易于实现自动控制，提高劳动生产率；经济效益好，运输成本一般仅为汽车运输的50%60%。 缺点：投资较大；对运输物料的特性（硬度、磨蚀性等）和块度要求严格；受气候影响较大。,第三部分 露天开采,5）排土工作的目的与主要排土方法 排土工作的目的：将剥离的表土和岩石运往专门设置的场地排弃。 主要排土方法： 汽车运输一推土机排土， 铁道运输一挖掘机、排土犁、前端式装载机排土。,第三部分 露天开采,3.露天矿床开拓 1）露天矿床开拓的概念与分类 概念：露天矿开拓就是建立地面到露天采场各工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通道，建立采矿场、受矿点、废石场、工业场地之间的运输联系，形成开发矿床的合理运输系统。主要研究内容是开拓运输方式、开拓坑线的位置及其布置形式。 分类：公路运输开拓，铁路运输开拓， 平硐溜井开拓，胶带运输开拓，斜坡提升开拓和联合开拓等。,第三部分 露天开采,2）公路运输开拓形式、适用条件 直线式坑线开拓 适用条件:山坡露天矿高差不大、地形较缓、开采水平较少时采用直进式坑线开拓；凹陷露天矿开采深度较小，采场长度较大时，也可采用直进式坑线开拓 回返式坑线开拓 适用条件:当露天矿开采相对高差较大、地形较陡，采用直进式坑线有困难时，常采用回返式坑线开拓，或采用直进回返联合坑线开拓 螺旋坑线开拓 适用条件:螺旋坑线开拓一般用于深凹露天矿。 汽车运输虽然具有机动灵活的优点，但为合理运距所限制，开拓深度也不能过大,第三部分 露天开采,3）铁路运输开拓形式、适用条件 开拓形式：铁路运输开拓采用较多的坑线形式为直进式、折返式和直进折返式。 适用条件:铁路运输不适用于采场面积小、高差较大的露天矿开拓；也不宜采用移动坑线和回返式坑线 铁路运输开拓的合理开拓深度比较小，一般认为不超过120150m,第三部分 露天开采,4）平峒溜井开拓适用条件和优缺点 适用条件：主要适用于山坡露天矿。 优点：利用地形高差自重放矿，运输费用低； 缩短运输距离，减少了运输设备； 可以用轻型设备开采生产规模较大的矿山。 缺点：易发生跑矿和堵塞 易造成井壁磨损和崩落 平硐溜井不能独立完成露天矿运输任务。,第三部分