采矿工程教学课件(一)

1、采 矿 学 多 媒 体 教 学 软 件矿 床 开 采 单元52436107981矿 床 开 拓矿 床 开 采 单 元矿 山 井 巷井 巷 掘 进 及 落 矿自 然 支 撑 采 矿 法留 矿 采 矿 法矿 块 底 部 结 构充 填 采 矿 法崩 落 采 矿 法露 天 矿 开 采 方 法矿 床 开 采 单 元阶段及矿块 阶段参数阶段参数确定依据阶 段 高阶 段 斜 长相关工程： 在矿床开采过程中，首先将矿体沿垂直方向上，用水平巷 道将其划分若干个分段（中段；阶段），再在每个分段中沿 矿体走向每隔一定距离划分出若干个 ，矿块是矿床开采的最基本单元。 矿床开采技术条件地质堪探的要求各阶段的服务年限岩矿

2、的稳固性经济指标安全指标主井石门阶段平巷矿块阶 段 及 矿 块三 级 储 量矿 床 开 采 步 骤矿 床 开 采 单 元阶段及矿块矿 块 结 构 矿 房 采矿对象矿柱 支护上、下阶段运输平巷 行人、通风、运输顶柱 支护 支护、出矿天井 出矿、行人联络道 联通矿房与天井底柱（结构）阶段及矿块开采顺序上行后退式开采下行前进式开采优点：计划性强，巷道维护费用 底，安全性高；缺点：投产慢，矿井基建时间长优点：节省初期投资，矿井基建 时间短，投产早；缺点：巷道维护费用高 矿床开拓 从地表掘进一系列巷道通达矿体，形成矿井生产所必需的通风、提升、运输、排水、供电、供水等系统，以便将采下矿石，废石及污风、污水

3、运（排）到地表，将采矿的设备、人员、动力及新鲜空气输送到井下。 采准切割 在完成开拓工程的基础上，将阶段划分为矿块，并在矿块内掘进行人、通风、凿岩及放矿巷道，开拓采矿自由面，为大面积采矿作最后的准备工程。 回采工作 在完成采准切割工程基础上，进行大面积采矿的过程。 落 矿 矿 石 搬 运 地 压 管 理 开拓巷道（工程） 竖 井 及 石 门 、阶 段 运 输 平 巷 风 井 及 留 矿 井 、充 填 井 平 硐 及 井 底 车 场 采切比（采准系数K）K = V T 100cm3/kt矿 床 开 采 单 元矿床开采步骤矿 床 开 采 单 元三级储量三 级 储 量开拓储量：开掘巷道所控制范围内矿

4、床储量，包括该范围内的采准矿量和备采矿量。采准储量：开拓矿量的一部分，进一步完成采准工程所控制的矿量。备采储量：采准矿量的一部分，进一步完成切割工程所控制的储量。矿 床 开 拓矿井类型箕 斗 井罐 笼 井斜 井斜坡道 矿井是矿床开拓巷道中最重要的工程，是人员、材料、采矿机械设备进入地下的通道，也是新鲜空气、动力送入地下的入口； 矿井名称主要依据矿井提升设备类型、矿井倾角及其它特点决定的。矿井类型选择矿体规模矿体倾角矿床埋藏深度其它因素矿 床 开 拓矿井类型箕 斗 井 ： 仅可作为主井使用（提升矿石）适用于日产量大于1000吨，井深大于300米的矿井 井筒规模依日产量及提升容器大小而确定箕斗井井

5、筒结构：井架-提升设备场地井颈-井筒通过表土层区段井身-井筒主体，位于基岩中箕斗-提升容器矿仓-地下储矿硐室地面矿仓矿 床 开 拓矿井类型箕斗井的装载 箕斗井一般通过箕斗装载硐室与卸矿平硐联通， 矿车在卸矿平硐将矿石倒入格筛给矿机，合格矿石落入矿仓，筛上大块经破碎后送入矿仓， 矿石经装载硐室将矿石装入箕斗，再将箕斗提升至地表到入地表矿仓，箕斗装载设施翻笼室 格筛给矿机破碎机量斗风动闸门矿 床 开 拓矿井类型罐 笼 井 使用罐笼作为提升设备，连同矿车一起运载，适用于矿石日产量700吨，井深300米的矿山 除可用于提矿外，也可运载人员、设备，电缆、水管、充填管也由该井送入井下。可兼作入风井使用。井

6、筒断面形状、尺寸确定依据井筒用途、服务年限提升容器的大小及数量支护材料类型井筒布置及安全间隙要求符合通风要求矿 床 开 拓矿井类型斜 井 斜井适用于表土层不厚、缓倾斜、矿体埋藏不深的中小型矿山，采用串车或抬车提升 可用于出矿、运送人员、设备、配送水电，兼入风井斜井与竖井比较主要缺点斜井提升能力小；速度慢斜井承受地压大，井筒长，易变形，维护费用高提升和排水费用高斜井与竖井比较主要优点石门较短，井底车场较简单斜井施工技术较简单矿 床 开 拓矿床开拓方法矿 山 井 巷矿井位置的确定矿井位置的确定风井的布置方式阶 段 运 输 平 巷井 底 车 场 地形对井位的影响井口附近应有足够的工业场地， 井口应不

7、受洪水、滚石、山崩威胁； 井筒应避免穿过不稳定岩层。 岩层位移对井位的影响矿井应位于地表岩石崩落带和移动带之外，如必须建于移动带内，则必须留保安矿柱矿 山 井 巷风井的布置方式 中央对角式 入风井位于矿田中央，两个回风井位于矿田两侧。主井为箕斗井时，另开副井为进风井。 中央并列式 入风井和出风井位于矿体中央 主井为箕斗井时，由主井回风，主井为罐笼井时，由主井进风副井回风。优 点优 点风压较小且稳定，漏风量小，通风费用低；安全性高主副井集中，易于管理，占地小； 可共用同一井底车场，共用一个保安矿柱矿 山 井 巷井底车场 尽头式井底车场 折返式井底车场 竖井井底车场形式之一，用于罐笼提升，井筒单侧

8、进、出车，空车和重车的储车线及调车场均设在井筒一侧， 车场通过能力小，适用于小型矿山使用。 井筒两侧均设线路，一侧进重车，另一侧出空车，重车入罐利用自重溜放或推车器，罐笼中的空车由重车顶出。 车场通过能力大，适用于大中型矿山使用。矿 山 井 巷阶段运输平巷 单一沿脉巷道布置穿脉环形巷道布置 适用于中、小型矿山，可适应年产矿石20 30万吨的矿井要求。 矿体规则的薄矿脉采用脉内布置，而矿体变化大时可采用脉外布置。 确适用于中厚矿体的大中型矿山，年生产能力可达100万吨以上。 当矿体不规则时，使用穿脉巷道利于探矿。 矿 山 井 巷阶段运输平巷 脉外环型布置 适合于倾角不大的中厚矿体开采时使用，环形

9、巷道全部布置于矿脉外。 两条沿脉巷道之间的联道可采用环形或折返连接，两条沿脉平巷一为装车巷道，另一为行车巷道。 阶段运输巷道布置形式的选择应考虑道利于装矿，探矿，同时应依据矿体厚度、矿体变化特点，矿山生产能力等综合因素考虑选择适用的方案。井 巷 掘 进 及 落 矿巷道形状和支护凿 岩 与 爆 破落 矿 方 法井 巷 掘 进梯形木支护平巷 适用于岩矿稳固，巷道服务年限不长的中、小断面巷道。 应用最早、最广泛。 直墙梯形混凝土支护平巷 适合于围岩破碎，巷道服务年限长的大、中断面巷道。具有支护强度大，整体性强，不透水的优点，也可添加钢筋骨架。加大支护强度。 直墙拱形混凝土支护平巷 与上述两方案相比，

10、具有更强的支护效果，可提供更大的断面面积。巷道形状和支护方案选择依据 # 巷道穿过岩矿性质件。 # 巷道的用途及服务年限，服 年限在十年以上的主巷道最 好选择拱形、混凝土支护方 案。 # 对于岩矿稳固，服务年限不 长采准巷道可采用梯形木支 护或不支护 。# 巷道断面形状和大小是否合 适，最后还要通过风速验校。巷道形状和支护井 巷 掘 进 及 落 矿巷道形状和支护金 属 临 时 支 架 支 护锚杆支护及喷射混凝土支护 适用于岩矿中等稳固的拱形巷道，用于巷道掘进与砌漩之间这一段时间内的临时支护，亦可做为永久性支护。 其施工简单，机械化程度高，安全性好，支架可重复使用。 拱形临时支架多用钢轨制成，用

11、钢轨撅子固定于巷道岩（矿）壁之上。 锚杆是一种锚固定在岩体内部，对围岩起到加固作用，在巷道周围形成一个稳定的岩石带。 施工时先向巷道围岩钻孔，然后在孔内安放由金属制成的锚杆，最后向钻孔内充填泥浆固锚，套上垫板，拧紧螺帽，在岩壁表面喷射混凝土。 井 巷 掘 进 及 落 矿凿岩与爆破 掏槽眼、辅助眼及周边眼 ，它们的爆破顺序依次为先爆掏槽眼，其次爆辅助眼，最后爆破周变眼。 爆破效果与最小抵抗线关系密切，依药包深度不同，爆破可分为震动爆破、松动爆破、抛掷爆破。最小抵抗线 ：药包至自由面的垂直距离。自 由 面 ：岩矿与空气（空间）的接触面。 井巷掘进爆破中炮孔按其作用可分为井 巷 掘 进 及 落 矿凿

12、岩与爆破井 巷 掘 进 及 落 矿井巷掘进 天井是矿山井下联系上下两个中段的垂直或倾斜巷道，用途广泛、数量众多，也是采准的主要工程。 天井掘进工序包括：凿岩、装药、爆破、通风、装岩及支护。 天井段面大小依用途选择,行人天井中还应设置梯子、平台及各重管线。 吊罐法掘进天井按天井倾角分为直吊罐和斜吊罐。 吊罐法掘进天井劳动强度低，消耗材料少，工序简单，通风好，掘进速度快。 吊罐法的主要缺点是不适用于破碎岩层及倾角小于65的斜天井。井 巷 掘 进 及 落 矿井巷掘进 钻进法掘进天井是用天井钻机在预掘的天井断面内沿全深钻一个直径200300mm的导向孔，然后用扩孔刀具扩大到所需断面大小。 该方法全面机

13、械化掘进，安全性高，缺点是工程成本较高，对中硬以上岩石不宜使用。 扩孔可选择上扩法或下扩法。 爬罐法掘进天井采用一个沿轨道运行的可驱动的机械平台做为凿岩、装药平台，爆破时先将机械平台驱往避炮洞室，再次驱升平台前将导轨延伸。 爬罐法可掘进高天井及盲天井。 该法缺点是设备投资大，设备维修困难，工作面通风困难。井 巷 掘 进 及 落 矿落矿方法 落矿是指将矿石从矿体分离下来并破碎成一定块度的过程。 金属矿山采用凿岩爆破法落矿。 凿岩爆破法落矿不可避免地要产 生一定数量的不合格的大块，为了方便般运和放矿，应将不合格的大块进行二次破碎，达到合格块度的大小。浅 孔 落 矿 浅孔落矿可采用水平浅孔或上向浅孔

14、，使用轻型风动凿岩机凿孔主要爆破参数是： 钎头直径3046mm 炮孔深度小于5m 最小抵抗线按钎头直径的2530倍确定。井 巷 掘 进 及 落 矿落矿方法评价落矿经济技术效果指标：凿岩劳动生产率（T / 班 ） 每米炮孔崩矿量（T /M ） 单位炸药消耗量（kg / T ) 不合格大块产出率（ % ）单位炸药消耗量：爆落每立方米矿石所需最少炸药量。水 平 深 孔 落 矿 深孔落矿的炮孔布置形式分为水平扇形、水平平行孔，亦可才用垂直或倾斜布孔。 平行布置炮孔能充分利用深孔长度，炸药分布均匀，矿石破碎质量好，但工程量较大， 最小抵抗线一般为钎头直径的30倍。 井 巷 掘 进 及 落 矿落矿方法 影

15、响崩矿指标的因素岩矿的坚固性 影响凿岩速度，炸药单位消耗量。岩矿的裂隙性 影响 大块产出率。矿体厚度与工作面宽度矿体厚度小于5M时应采用浅孔落矿；厚度为58M则采用中深孔落矿；厚度为1015M时最好采用药室落矿。自由面数目 落矿效果的好坏与自由面数目呈正比。炸药性能爆破技术 中 深 孔 落 矿炮孔布置形式有：上向及水平扇形布置最小抵抗线一般为钎头直径的2530倍，使用高性能炸药时可适度放大。孔底距一般为（0.8 1.2）W矿 块 底 部 结 构重力运搬、闸门放矿结构重力运搬、闸门放矿结构装 载 设 备 出 矿 底 部 结 构电 耙 巷 道 底 部 结 构格 筛 巷 道 底 部 结 构 崩落矿石

16、借自重直接下落到矿房底部漏斗之中，再经漏斗口闸门将矿石装入矿车。 适用于矿体倾角大于55 的极倾斜薄矿体，要求矿石破碎质量好，无须二次破碎。 矿石运搬：矿石从落矿地点运送到阶段运输平巷装载处。矿 块 底 部 结 构格筛巷道底部结构 运 搬 过 程 崩落矿石借自重经受矿喇叭口到达二次破碎水平的格筛上，合格块度的矿石经格筛漏下，进入溜矿井，然后通过闸门装入矿车；不合格大块留在筛面上，可直接在筛面上进行二次破碎，也可移到格筛巷道内破碎。 格筛巷道有单侧和双侧两种，前者适用于矿体厚度不大或矿岩稳固性较差时。 格筛巷道底部结构可用于极倾斜，矿石须要二次破碎的矿体。 结 构 参 数相邻受矿喇叭口中心距为5

17、 7M ； 每个喇叭口的受矿面积为30 50M2； 喇叭口斜面倾角为40 55 ，最大为60 70 ； 漏斗颈的断面尺寸应大于矿石最大块度的2 5倍。矿 块 底 部 结 构电耙巷道底部结构 电耙巷道底部结构类型喇 叭 口 受 矿 V 型 堑 沟 受 矿平 底 结 构每种结构类型又有单侧电耙巷道和双侧电耙巷道之分，电耙道的方向与运输平巷的方向之间可以平行，也可以垂直。 电耙道与运输平巷的布置 电耙巷道的底板通常高于运输巷道的顶板， 并要求溜矿井内储存的矿石量能满足一列车的需求，避免耙矿与运输相互影响；也可将电耙巷道底板与运输平巷顶板置与同一水平将矿石直接耙入矿车之中，相对降低了底柱的高度。矿 块

18、 底 部 结 构电耙巷道底部结构 电耙巷道底部结构参数底 柱 高 ： 喇叭口受矿时为5 7M；堑沟受矿时为5 7M。斗 穿 间 距： 一般为5 7M。 电耙道规格：断面2 x 2 M ，长度为25 30 M，并与电耙有效运距相适应 斗穿的规格：一般为2 x 2M，适当加大斗穿规格可提高矿石流动性，提高出矿速度。电耙巷道优点：采切工程量较格筛巷道小20%，通风条件好；平底结构优点：在凿巷道内凿岩，施工安全，底柱形状简单、规则，利于回采，放矿口尺寸大，放矿条件好、效率高。平底结构缺点：底柱稳定性变低，平底中残留矿堆需在下阶段回收。矿 块 底 部 结 构装载设备出矿底部结构装载过程：矿石直接从采场进

19、入装矿巷道，用装运机或铲运机装矿。对应底部结构：V 型沟或平底结构居多，该出矿结构缺点是设备费用大。采矿方案自 然 支 撑 采 矿 法采 矿 方 法 分 类崩 落 采 矿 法充 填 采 矿 法留 矿 采 矿 法自然支撑采矿法房 柱 采 矿 法阶 段 矿 房 采 矿 法分 段 采 矿 法 自然支撑采矿法（空场采矿法） 将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，再采矿柱。在回采矿房时，开采空间以敞空形式存在，仅靠矿柱和围岩的自身强度来维护采空区，矿房采完后，应及时回采矿柱和处理采空区。 自然支撑采矿法（空场采矿法）应用的基本条件是矿岩稳固，采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。 房柱采矿法自 然 支 撑 采 矿 法 适 用 条 件 层状水平和缓倾斜矿床（矿体倾角小于30 ）。 矿岩及围岩为中等稳固以上。 矿体与围岩界线明显平整最好