武汉理工大学采矿工程地采第二矿床开拓

1、第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 一、矿床开拓的意义一、矿床开拓的意义 安全与否影响大对今后生产的经济方便很大很难变更，如变更代价投资大第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 二、主要开拓巷道和辅助开拓巷道二、主要开拓巷道和辅助开拓巷道 主要开拓巷道主要开拓巷道：在地表有直接出口，在地表有直接出口，并主要用于提运矿岩和人员的开拓巷道。并主要用于提运矿岩和人员的开拓巷道。辅助开拓巷道辅助开拓巷道： 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 三、矿床开拓方法三、矿床开拓方法： 根据主要开拓巷道的类型和他们与根据主要开拓巷道的类型和他们与矿体的相对位置，矿床开拓的方法可以矿体的相对位置，矿床开拓的方法可以分为以下几种：

2、（分为以下几种：（P2627） 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 （一）平硐开拓法（一）平硐开拓法：1 1、含义：直接从地表掘水平巷道（平硐）、含义：直接从地表掘水平巷道（平硐）至矿床，并用之作为主要开拓巷道。至矿床，并用之作为主要开拓巷道。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 2 2、分类、分类 很近。矿体侧翼出露或离山坡沿走向平垌开拓法。主要开拓巷道长度较长矿体倾向与山坡相反，法下盘垂直走向平垌开拓主要开拓巷道长度较短顺序。不适宜采用前进式开采矿体倾向与山坡一致，法上盘垂直走向平垌开拓第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 3、 适用条件：适用条件：适于开拓埋藏于地表平面以上的矿体。看P1819图后提问

3、：主平峒为何通常布置在最下一个阶段？出口有平地，便于其上阶段的矿石运输，有利于通风。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 （二）斜井开拓法（二）斜井开拓法 1、含义：直接从地表掘倾斜巷道（斜井）至矿床，并以它作为主要开拓巷道。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 2 2、分类：、分类： 开拓法？何办法仍使用下盘斜井要求不符时，有问：若矿体倾角与提升倾斜或缓倾斜埋藏深度不大，倾角为下盘斜井开拓法用不多。勘探作用，在生产中使小，能起到补充基建期可出矿，工程量，且变化小，矿体倾角符合提升要求脉内斜井开拓基建时间长程量大，矿体倾角较小，初期工上盘斜井开拓法第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 3 3、适用条件、适用

4、条件 302535253245201串车提升箕斗式台车提升的提升容器相适应、斜井倾角应与所选择、生产规模小度之间的层状矿体较小，倾角在、矿体埋深和赋存深度第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 （三）、竖井开拓法（三）、竖井开拓法 1 1、含义：、含义：直接从地表掘进垂直井筒至矿床，并直接从地表掘进垂直井筒至矿床，并以它作为主要开拓巷道。以它作为主要开拓巷道。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 2 2、分类、分类 理，运量最大件下使用地下运输不合井开拓都不使用的条表面长度小，上下盘竖而又需竖井开拓，使用很少，仅在倾角小侧翼竖井开拓倾角缓，面积大价格便宜的矿床，矿体采资源比较丰富，损失大，因此仅适合开保安

5、矿柱，矿石为保护井筒，需留大量穿进矿体竖井开拓不断增加的延伸石门的长度倾角较小时，随着开采中使用最多，矿体井筒保护条件好，生产下盘竖井开拓差投资大，石门防护条件初期掘石门较长限制等情况下才考虑，及地表地形条件条件复杂，涌水量大，围岩破碎，地质使用较少，只有在下盘上盘竖井开拓第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 3 3、适用条件：、适用条件：生产规模大，矿体埋藏较深，矿体倾生产规模大，矿体埋藏较深，矿体倾角大于角大于45 或小于或小于20 。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 （四）、斜坡道开拓（四）、斜坡道开拓 1、 含义含义：直接从地表掘弯曲倾斜巷道直接从地表掘弯曲倾斜巷道（斜坡道）到矿床，并以之作

6、为主要开（斜坡道）到矿床，并以之作为主要开拓巷道。拓巷道。2、 分类分类：直线式折反式螺旋式第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 3、 特点特点：使用无轨车辆（电动汽车），：使用无轨车辆（电动汽车），断面大，运输能力大，运用范围大，巷断面大，运输能力大，运用范围大，巷道长。道长。4、 斜坡道的生产和发展概况斜坡道的生产和发展概况斜坡道开拓是近十几年来新出现的一斜坡道开拓是近十几年来新出现的一种开拓方式。种开拓方式。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 随着现代设备制造业的发展，为矿山开采提供随着现代设备制造业的发展，为矿山开采提供了越来越现代化的设备，诸如各种大、中、小了越来越现代化的设备，诸如各种大、

7、中、小型铲运机，履带装载机，装药车，液压多孔凿型铲运机，履带装载机，装药车，液压多孔凿岩台车等，这些设备的特点是无轨自行，轻型岩台车等，这些设备的特点是无轨自行，轻型高效，机动灵活，功能专一的优点，简化了采高效，机动灵活，功能专一的优点，简化了采矿工艺，提高了劳动生产率。这些设备的出现矿工艺，提高了劳动生产率。这些设备的出现向传统的开拓方法提出问题：如何能解决这些向传统的开拓方法提出问题：如何能解决这些设备的地下调用，检修，如何将这些设备开采设备的地下调用，检修，如何将这些设备开采下来的矿石及时大量的运出地表？下来的矿石及时大量的运出地表？ 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 在传统开采系统中，只

8、有将它们拆卸开，分批在传统开采系统中，只有将它们拆卸开，分批搬运，费工费时不方便，使人们觉得还不如在搬运，费工费时不方便，使人们觉得还不如在阶段间掘一些短的，坡度小的斜巷，并进行设阶段间掘一些短的，坡度小的斜巷，并进行设备的调用，并进而想到将这种巷道掘出地表，备的调用，并进而想到将这种巷道掘出地表，同时由于社会的发展，对工业原料的需求日益同时由于社会的发展，对工业原料的需求日益增加，对矿物资源的开采规模越来越大，而竖增加，对矿物资源的开采规模越来越大，而竖井斜井的提升能力满足这种要求较吃力，客观井斜井的提升能力满足这种要求较吃力，客观上要求有一种运输能力大，设备能在各阶段调上要求有一种运输能力

9、大，设备能在各阶段调动的开拓方法。动的开拓方法。第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 另一方面，由于巷道（隧道）掘进技术另一方面，由于巷道（隧道）掘进技术的发展（凿岩技术：全液压凿岩技术；的发展（凿岩技术：全液压凿岩技术；支护技术；大爆破技术）使得掘进大断支护技术；大爆破技术）使得掘进大断面的斜坡道不是很困难的事，在技术上面的斜坡道不是很困难的事，在技术上不存在障碍，使得对斜坡道的客观需要不存在障碍，使得对斜坡道的客观需要迅速变为现实行动。迅速变为现实行动。P34实例。实例。（五）（五） 联合开拓（见联合开拓（见P2732实例）实例）第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 四、主要开拓巷道的评价四、主要开拓

10、巷道的评价（一）（一） 平硐和井筒（竖井、斜井）的比平硐和井筒（竖井、斜井）的比较较1、 施工条件好，掘进速度快，基建时施工条件好，掘进速度快，基建时间短。间短。2 2、 基建投资少基建投资少 地的布置简单井下装备。垌口工业场机房井架、提升设备、卷扬设有井底车场，不需要用少单位长度巷道的掘进费第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 3、 运输费用、排水费用、通风费用较运输费用、排水费用、通风费用较低，通风条件好。低，通风条件好。4、 平硐运输设备的安全可靠性较好。平硐运输设备的安全可靠性较好。5、 运输能力大。运输能力大。6、 适用的矿体范围窄。适用的矿体范围窄。由于平硐的优越性很明显，只要矿体赋由于

11、平硐的优越性很明显，只要矿体赋存于地表平面上，一般都采用平硐开拓。存于地表平面上，一般都采用平硐开拓。第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 （二）（二） 竖井和斜井的比较竖井和斜井的比较1、 竖井提升速度快，提升能力大，提升费用竖井提升速度快，提升能力大，提升费用低。低。2、 竖井排水费用低。竖井排水费用低。3、 竖井承受地压的能力强，井筒不易变形，竖井承受地压的能力强，井筒不易变形，维护费用低。维护费用低。4、 斜井井筒装备比竖井简单，施工条件比竖斜井井筒装备比竖井简单，施工条件比竖井好，成井速度较快。井好，成井速度较快。5、 斜井石门总长度比竖井短。斜井石门总长度比竖井短。第二章第二章 矿床开拓

12、矿床开拓 五、开拓系统五、开拓系统 矿床开采除了需要主要巷道以外，矿床开采除了需要主要巷道以外，还需要与之配套的用于通风、安全、运还需要与之配套的用于通风、安全、运送人员等的辅助开拓巷道，两种开拓巷送人员等的辅助开拓巷道，两种开拓巷道结合在一起构成开拓系统。道结合在一起构成开拓系统。我们将主要开拓巷道中的井筒称为我们将主要开拓巷道中的井筒称为主主井井。 我们将辅助开拓巷道中的井筒称为我们将辅助开拓巷道中的井筒称为副副井井。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 按照主井和副井及矿体之间的相对位置，可按照主井和副井及矿体之间的相对位置，可以有几种基本的开拓系统。以有几种基本的开拓系统。小。井在勘探方面

13、的作用很距很近，安全性差，副个安全出口相快。通风困难。由于两能加快基建速度，投产井筒延伸方便，工业场地，便于管理；地面建筑物集中于一个中央并列式大，投产慢。筒联络巷长，基建工程勘探作用，井筒多，井补充安全性较好，副井可起通风条件好，费用低，中央对角式线路长，吨公里大。最大缺点是：井下运输的和中央对角式之间，它全性等介于中央并列式通风条件、工程量、安侧翼对角式第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 六、主要开拓巷道位置的选择六、主要开拓巷道位置的选择 1 1、选择原则、选择原则： 矿床总的开采费用少（基建和生产的总矿床总的开采费用少（基建和生产的总费用；资金的时间价值），费用；资金的时间价值）， 安全，

14、资源安全，资源损失少，技术上可行。损失少，技术上可行。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 2 2、选择要求：、选择要求： 出口位置应保证不受岩石滚落、滑出口位置应保证不受岩石滚落、滑坡、雪崩等的威胁。出口标高应在当地坡、雪崩等的威胁。出口标高应在当地最高洪水最高洪水3米以上。在地势允许条件下，米以上。在地势允许条件下，应高于选厂或外运点标高。应高于选厂或外运点标高。 井巷应避免通过流沙层，溶洞、破井巷应避免通过流沙层，溶洞、破碎带、软弱夹层等地带。可先打检查孔，碎带、软弱夹层等地带。可先打检查孔，对取出的岩样进行分析，制出钻孔图。对取出的岩样进行分析，制出钻孔图。第二章第二章 矿床开拓矿床开拓

15、出口处有足够的工业场地。出口处有足够的工业场地。 井巷应处在危险区井巷应处在危险区1020米以外，避米以外，避免压矿，如处在危险区内，须留保安矿免压矿，如处在危险区内，须留保安矿柱。柱。 应使地下运输和地面运输达到较优应使地下运输和地面运输达到较优组合，使到选厂的总费用最少。（应使组合，使到选厂的总费用最少。（应使地下地表运输费尽可能的少，开拓工程地下地表运输费尽可能的少，开拓工程量尽可能的少）量尽可能的少） 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 3、 沿矿体走向位置的选择（仅考虑地沿矿体走向位置的选择（仅考虑地下运费）下运费）矿石分散连续运出矿石分散连续运出xylL)(11xfy )(22xfy

16、第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 矿石容重第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 设地下总运费为S，单位矿石运送单位距离的运费为q例例1某矿井如图：平均厚度m，平均容重r，走向长度L，试确定沿走向的主井位置。第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 解：解： 令 得 即当 时，地下总运费最小为 222202220)()()(eellmrqbellxelxelxelxmrqbdxlxdxxlmrqbeele02ebmrqbdedl2le 2le 4.42minlqQlmrbS第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 矿石集中逐点运出矿石集中逐点运出： 令 qlllQqlllQqllllQqlllQqllQlqQlSnnmmm

17、m).(.).()()()()(1111121213121 nmmnmmQQQQQQQQQQqdldS.0.121121第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 4、 垂直矿体走向位置的确定：为了减垂直矿体走向位置的确定：为了减少石门长度，井筒应越靠近矿体越好，少石门长度，井筒应越靠近矿体越好，同时为了保证井筒安全，井筒必须布置同时为了保证井筒安全，井筒必须布置在危险区以外，并且在设计规范中规定，在危险区以外，并且在设计规范中规定，必须布置在距危险区边界必须布置在距危险区边界10米或米或20米之米之外外。第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 例例2某矿体如图：选厂位置已定，该矿某矿体如图：选厂位置已定，该矿拟

18、采用下盘竖井开拓，竖井口至选厂的拟采用下盘竖井开拓，竖井口至选厂的运输线路确定为平行走向的直线，按相运输线路确定为平行走向的直线，按相同的采矿方法，矿石沿走向为分散连续同的采矿方法，矿石沿走向为分散连续运出，试按总运费最小确定竖井位置，运出，试按总运费最小确定竖井位置，地下吨公里运费为地下吨公里运费为q下下，地表吨公里运费，地表吨公里运费为为q上上，矿石容重为，矿石容重为。第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 解解： 先确定井筒垂直走向位置先确定井筒垂直走向位置 再确定井筒沿走向位置再确定井筒沿走向位置。 第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 2)1)(2(2) 1(612)1)(2(113112)(11

19、202021)21)()()()(022120032220010000LLeLqrmHLLeeLLLLqrmHLLeLqrmHLLLLxLLelxLLxeLeLexeLxexeexqrmHqLLrmHeLqdxLLxLHrmexrmHlxdxrmHxeSLLlee上下上下上下（第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 令令得：得： 显然：显然： 021)212(00LLqrmHqrmHLLedlde上下下上下qqqLLe41241lqqqLLo下上下第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 思考题例思考题例3. 若例若例2有工业矿石回收率为有工业矿石回收率为，则结果如何？，则结果如何？ 若例若例2中选厂移动带边界

20、的水平距离为中选厂移动带边界的水平距离为L3+20，则结果如何？，则结果如何？ 若例若例2中地表地势沿走向逐渐升高，坡度为中地表地势沿走向逐渐升高，坡度为10o，且竖井每单位吨公里的提升费为，且竖井每单位吨公里的提升费为q提提，矿，矿体分体分4个阶段开采，则结果如何？个阶段开采，则结果如何？ 上面结果中为何上面结果中为何e与与L2无关？无关？第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 5、 安全开采深度安全开采深度： 开采深度：从地表到采空区最低水平开采深度：从地表到采空区最低水平的距离。等于埋藏深度与赋存深度之和。的距离。等于埋藏深度与赋存深度之和。 安全开采深度：可使开采活动引起，安全开采深度：可使开采活动引起，位移下沉发展到地表的最小开采深度。位移下沉发展到地表的最小开采深度。 安全开采深度的推导：崩落区围岩的安全开采深度的推导：崩落区围岩的体积，近似地认为崩落围研的原始体积如体积，近似地认为崩落围研的原始体积如图，则图，则第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 则则 cossin)sincos(cos21cos210100mHhmHmHV原cossin)sincos(cos21cos210100mHhmHmHKLV原第二章第二章 矿床开拓矿床开拓 崩落区和采空区的体积和为崩落区和采空区的体积和为： LmHLK