矿山开拓工程设计课件(PPT 55页)

1、第五章 井下采矿开拓方法第1页，共55页。5.1 矿床开拓与开拓方法分类矿床开拓概念 开采地下矿床时，从地表向地下掘进一系列井巷通达井田，使地表与井田之间形成为井田或阶段服务的提升、运输、通风、排水、供水、动力供应(电与压气)和充填等系统，称为开拓。 开拓井田所掘进的井巷，称为开拓巷道。开拓巷道在空间上的布置体系，称为开拓系统。第2页，共55页。按开拓巷道在井田开拓中所起的不同作用，分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道。5.1 矿床开拓与开拓方法分类第3页，共55页。1.凡属主要为井田提升或运输矿石的开拓井巷，称为主要开拓井巷。 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

2、)。2.其它开拓井巷均称为辅助开拓井巷。 如各阶段运输平巷、石门、井底车场、各种硐室、阶段溜井、副井、通风井、充填井等。5.1 矿床开拓与开拓方法分类第4页，共55页。开拓方法概念 形成井田开拓系统的不同类型和数量的主要开拓井巷的配置方式，称为开拓方法。 凡用一条主要开拓巷道开拓井田的方法，称为单一开拓法。若用一条以上主要开拓巷道开拓井田，称为联合开拓法。 每一类开拓方法，根据主要开拓巷道的不同类型和位置，又划分成各种开拓方法和方案，如表4-1。5.1 矿床开拓与开拓方法分类第5页，共55页。开拓方法分类 井巷型式 典型开拓方法 单 一 开 拓 法1. 平硐开拓法 平 硐(1) 下盘平硐开拓法

3、 (2) 上盘平硐开拓法(3) 侧翼平硐开拓法 2. 斜井开拓法 斜 井 (1) 脉内斜井开拓法(2) 下盘斜井开拓法(3) 侧翼斜井开拓法 3. 竖井开拓法 竖 井 (1) 下盘竖井开拓法(2) 上盘竖井开拓法(3) 侧翼竖井开拓法 4. 斜坡道开拓法 斜坡道 (1) 直线式斜坡道开拓法(2) 回返式斜坡道开拓法(3) 螺旋式斜坡道开拓法 表4-1 矿床开拓方法分类表5.1 矿床开拓与开拓方法分类第6页，共55页。表4-1 矿床开拓方法分类表(续)开拓方法分类 井巷型式 典型开拓方法 联 合 开 拓 法 1. 平硐与井筒联合开拓法 平硐、竖井、盲竖井、盲斜井 (1) 平硐与竖井开拓法(2)

4、平硐与盲竖井开拓法(3) 平硐与盲斜井开拓法 2. 明井与盲井联合开拓法 竖井、斜井、盲竖井、盲斜井 (1) 明竖井与盲竖井开拓法(2) 明竖井与盲斜井开拓法(3) 明斜井与盲竖井开拓法(4) 明斜井与盲斜井开拓法 3. 平硐或井筒与斜坡道联合开拓法 平硐、竖井、斜井、斜坡道 (1) 平硐与盲斜坡道开拓法(2) 斜井与盲斜坡道开拓法(3) 竖井与盲斜坡道开拓法 5.1 矿床开拓与开拓方法分类第7页，共55页。5.2.1 单一开拓法 根据主要开拓巷道的不同类型，单一开拓法分为平硐开拓法，斜井开拓法，竖井开拓法和斜坡道开拓法。5.2 矿床开拓方法第8页，共55页。平硐开拓法 从地表掘进水平巷道通达

5、矿体的开拓方法，称为平硐开拓法。当矿体赋存在当地山麓以上时，一般都采用平硐开拓法。第9页，共55页。平硐有主平硐和阶段平硐之分，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。平硐开拓法第10页，共55页。采用平硐开拓时，主平硐以上各阶段的矿石，通过阶段溜井自重放到主平硐水平，然后运出地表。人员、材料、设备等经主平硐进入，通过副井提升到各阶段再送到各作业地点。水、电、风、压气等可以通过主平硐和副井引到各中段的作业地点，也可以从各阶段平硐口引入，但后者管线较长。井下涌水通过阶段平硐或主平硐自流排出地表。在地形坡度有利于修筑公路

6、时，也可以不掘副井，采用地面公路与阶段平硐作辅助运输。平硐开拓法第11页，共55页。根据主平硐与矿体的相对位置，又分下盘平硐开拓，上盘平硐开拓，侧翼平硐开拓。平硐开拓法第12页，共55页。平硐开拓法图4-1下盘平硐开跖法1-主平硐；2-阶段溜井；3-副井；4-入风井；5-矿脉。第13页，共55页。图4-2 上盘平硐开拓法1-主平硐；2-阶段平硐；3-阶段溜井；4-盲副井；5-石门；6-陷落区。平硐开拓法第14页，共55页。图4-3 侧翼平硐开拓法(a) 沿脉平硐布置；(b) 下盘平硐布置。1-主平硐；2-副井；3、4、5、阶段溜井；6-脉内阶段平硐；7-下盘阶段运输平巷；8-下盘岩石移动线。平

7、硐开拓法第15页，共55页。斜井开拓主要用于缓倾斜矿体，有时也用于埋深不大的倾斜矿体。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4-2所示。斜井开拓法第16页，共55页。表4-2 斜井倾角与提升方式提升方式 斜井倾角(度) 年产量(104t) 实 例 串车提升 2025 1560 王村铝土矿斜井倾角18，主井长556m。箕斗提升 2535 3060 牟定铜矿l号箕斗斜井，长832m，湘潭锰矿红旗井，斜井倾角32，长590m。箕斗容积9.7m3。胶带输送机: 向上运输 向下运输 151712 60 邯郸玉石洼铁矿，斜井倾角15，长795m，年产146万吨 斜井开拓法第17

8、页，共55页。 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。斜井开拓法第18页，共55页。斜井开拓法图4-4 脉内斜井开拓法1-脉内主斜井；2-甩车道；3-运输平巷；4-绕道。第19页，共55页。图4-4 脉内斜井开拓法1-脉内主斜井；2-甩车道；3-运输平巷；4-绕道。斜井开拓法第20页，共55页。图4-6 伪倾斜斜井开拓法1-伪倾斜主斜井；2-石门；3-矿体轮廓投影线。斜井开拓法第21页，共55页。图4-7 侧翼斜井开拓法1-侧翼主斜井；2-运输平巷；3-回风井；4-回风平巷；5-矿体轮廓线。斜井开拓法第22页，共55页。采用斜井开拓时，斜井不能布置在上

9、盘岩石中；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，还应浇灌人行踏步、设人行扶手；每隔3050m设坡度不小于0.3%的横向水沟；按安全规程要求留够人行道与设备间、设备与设备间的安全间距。斜井开拓法注意事项第23页，共55页。竖井开拓法从地面向下掘进垂直井筒开拓井田的方法，称为竖井开拓法。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，一般多采用竖井开拓。第24页，共55页。按提升容器分，有罐笼竖井、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

10、产量大于50万t、井深大于300m左右的大中型矿山。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，为减少井筒数目和开拓工程量，可考虑采用混合竖井。竖井开拓法注意事项第25页，共55页。 按竖井与矿体的相对位置分，有上盘竖井开拓法、下盘竖井开拓法、侧翼竖井开拓法。5.2.3竖井开拓法第26页，共55页。图4-8 下盘竖井开拓法1-混合井；2-阶段溜井；3-废石溜井；4-1号盲井；5-2号盲井；6-通风井；7-运输平巷(数字为阶段高)；8-石门；9-破碎站；10-矿仓；11-胶带运输机；12-粉矿回收井；13-井塔；14-选厂；15-

11、胶带运输机；16-水仓。第27页，共55页。图4-9 上盘竖井开拓法1-竖井；2-石门；3-运输平巷；4-上盘岩石移动线；5-下盘岩石移动线；L-安全距离；-分别为下盘、上盘、表土岩石移动角。第28页，共55页。图4-10 侧翼竖井开拓法1-混合井；2-副井；3、4-东、西风井：；5-破碎硐室；6-阶段溜井；7-炸药库；8-阶段平巷(数字为阶段高)。第29页，共55页。5.2.2 联合开拓法 联合开拓法常用的方案如表4-1，各方案均有它的特殊具体的适应条件。第30页，共55页。表4-1 矿床开拓方法分类表(续)开拓方法分类 井巷型式 典型开拓方法 联 合 开 拓 法 1. 平硐与井筒联合开拓法

12、 平硐、竖井、盲竖井、盲斜井 (1) 平硐与竖井开拓法(2) 平硐与盲竖井开拓法(3) 平硐与盲斜井开拓法 2. 明井与盲井联合开拓法 竖井、斜井、盲竖井、盲斜井 (1) 明竖井与盲竖井开拓法(2) 明竖井与盲斜井开拓法(3) 明斜井与盲竖井开拓法(4) 明斜井与盲斜井开拓法 3. 平硐或井筒与斜坡道联合开拓法 平硐、竖井、斜井、斜坡道 (1) 平硐与盲斜坡道开拓法(2) 斜井与盲斜坡道开拓法(3) 竖井与盲斜坡道开拓法 第31页，共55页。平硐与井筒联合开拓法 矿体上部赋存在当地山麓以上，下部延伸到山麓以下，则上部用平硐开拓，下部用明竖井、盲竖井、盲斜井或盲斜坡道开拓。第32页，共55页。图

13、4-11 平硐与明竖井联合开拓法1-主平硐；2-主竖井；3-井架；4-盲副井；5-阶段溜井；6-回风井；7-阶段运输平巷；8-卷扬机房。第33页，共55页。图4-12 平硐与盲竖井联合开拓法1-主平硐；2-盲竖井；3-提升机硐室；4-阶段溜井；5-阶段平硐；6-石门；7-阶段平巷。第34页，共55页。图4-13 平硐与盲斜井联合开拓法1-主平硐；2-阶段平硐；3-阶段溜井；4-阶段平巷；5-肓斜井；6-石门。第35页，共55页。明竖井与盲井联合开拓法 用竖井开拓延深很大、倾角偏小的急倾斜矿体，为缩短石门的长度或为增加提升能力，深部常采用盲井开拓。当矿体下部为急倾斜矿体，采用盲竖井；矿体下部倾角

14、变缓，则采用盲斜井。第36页，共55页。图4-14 竖井与盲井联合开拓法(a) 竖井与盲竖井联合开拓；(b) 竖井与肓斜井联合开拓。1-明竖井；2-石门；3-运输平巷；4-盲竖井；5-提升机房；6-盲斜井。第37页，共55页。明斜井与盲井联合开拓法 开采缓倾斜矿体，一般采用斜井开拓，如图4-15所示。如果矿体倾斜延伸很长，则采用斜井与盲斜井联合开拓。若仅用一条斜井开拓整个井田，随着开采深度的增加，提升能力降低，满足不了生产的要求；地压增大，斜井维护困难。在这种条件下，深部可以采用一对小断面斜井代替原来大断面斜井继续延深，以改善斜井的承压能力和减少维护的难度，在工程地质条件恶劣时更应如此。第38

15、页，共55页。图4-15 明斜井与盲井联合开拓法1-明斜井；2-盲斜井；3-石门；4-阶段运输平巷；5-盲井提升机房；6-矿仓与计量装载硐室；7-盲竖井。(a) 斜井与盲竖井联合开拓；(b) 斜井与盲斜井联合开拓。第39页，共55页。平硐、竖井、斜井与盲斜坡道联合开拓法在平硐、竖井、斜井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，可以采用盲斜坡道开拓这部分矿体，形成平硐、竖井、斜井与盲斜坡道联合开拓。这时用无轨运输设备将矿石运到主要运输水平，再通过平硐、竖井、斜井运出地表。这种联合开拓法可以减少开拓

16、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。第40页，共55页。5.2.4斜坡道开拓法 用通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田的方法，称为斜坡道开拓法。 斜坡道开拓是近年来随着井下卡车、铲运机、装运机、凿岩台车等自行采掘装运设备的发展而出现的一种新的开拓方法。 在我国已有20多个金属矿山采用，其中金川二矿区主斜坡道干线长达6200m，断面为2022.5m2。第41页，共55页。根据斜坡道的用途，分为主斜坡道和副斜坡道。第42页，共55页。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，

17、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。目前明斜坡道作主斜坡道使用的较少，作副斜坡道为多。第43页，共55页。斜坡道的线路形式斜坡道线路形式有直线式、回返式、螺旋式三种，如图4-16所示。第44页，共55页。图4-16 斜坡道线路布置形式(a) 直线式斜坡道；(b) 回返式斜坡道；(c) 螺旋式斜坡道。第45页，共55页。图4-17 回返式斜坡道开拓系统1-回返式斜坡道；2-风井；3-管道井；4-露天边界；5-溜井；6-排水硐室

18、；7-探矿措施井；8-充填、供水管；9-充填料制备站。第46页，共55页。斜坡道的主要参数斜坡道的主要参数包括坡度、断面、曲线半径、斜坡道路面等。斜坡道的坡度应根据采用的运输设备类型、运输量、运输距离和服务年限经过技术经济比较确定。用于运输矿石时，坡度不大于12%，运材料、设备时，坡度不得大于20%。第47页，共55页。斜坡道注意事项斜坡道断面取决于：无轨设备的外形尺寸和所运送设备最大部件的外形尺寸，行车线路(单线或双线行车)，车速，斜坡道的用途,支护方式，各种管线的布置方式,路面条件及安全间隙,通风要求等等。第48页，共55页。斜坡道注意事项井下作业人员少并用车辆运送人员,可不设专用人行道,但路面应加宽11.2m。设人行道时，人行道宽度不应小于1.2m,并且应加高0.2m。单线行车的人行道，安全间隙为0.91.5m，无轨设备与支护壁之间距离不小于0.6m。在行车道与巷道壁之间设有水沟时，应加水沟宽度。双车线斜坡道，运行设备之间的间距与车辆运行速度有关，一般为0.81.2m，有的矿山取2.1m，车速高、车辆频繁取大值。无轨设备顶部至斜坡道顶板的最小安全距离不得小于0.6m，图4-18为金川公司二矿区斜坡道断面图。 第49页，共55页。图4-18 金川二矿区主斜坡道断面尺寸图(a) 主斜坡道单线断面尺寸图；(b) 主斜坡道双线断面尺寸图。A-铲运机通过断面尺寸；B-旋回破碎机最大部