现代采矿学知识教案

376/376绪论一、采矿学的研究范畴1、采矿学的定义：是研究在一定技术经济条件下，以一定的规模安全、经济、高效地开发自然矿产资源，同时维护采矿空间平衡和系统平衡的一门学科。2、采矿学研究的意义或使命：由于地壳演变过程中所形成的矿产资源具有不可再生性的特点，因此矿床开采是一次性完成的，不管资源多么丰富，储量多么大，总有开采完的那一天，在人类科学技术进展能够达到查找出新的替代能源之前，我们只能研究如何采取措施最大限度的延长现有资源的使用寿命，如何爱护好我们赖以生存的资源与环境等，不仅仅是我们这一代，两代人进展，还关系到我们的子孙后代的进展大计，这也正是我们国家什么缘故要把实现可持续进展定为差不多国策的缘故，通过采矿学的研究学习，我们可了解到节约资源与安全生产的重要性，取得经济效益与爱护环境的相辅相成而非对立的关系，更好地为国民经济建设提供矿产资源；（1）国民经济建设需要大量的自然矿产资源，据统计80%以上的原材料源于矿产资源的开采。（2）通过了专门多年的开采有些资源呈现枯竭趋势（耗竭性）、我国人口众多，人均资源占有量低，2010年前我国四十种要紧矿物将有20种出现短缺（3）矿山安全生产形势严俊，各类矿山安全事故频发。（4）矿业开发带来的环境负效应：废石堆、尾矿库、露天坑、地下水等，有的地点对环境的破坏相当严峻。（5）经济效益是保证企业健康进展的前提，也才能使企业良性进展，然而绝对不能片面追求经济效益，而冒险蛮干，不遵守经济进展规律。3、采矿学研究范畴包括三个层面：即两个平衡，合理的工程与工艺，设备设计参数选择；3.1采矿生产的两个平衡：空间的平衡、生产系统的平衡（1）空间平衡：A、地下矿工作面、采空区稳定；（不出现冒顶、透水等）B、露天矿不滑坡；（边坡稳定，可不能出现大的边坡坍塌移动）C、通道预备始终保持超前于开采；（开拓、采准、切割、回采）（2）生产系统平衡：各生产系统间合理匹配（采矿、运输、提升、通风、排水、压气、供水、供电、通讯等各系统）。3.2采纳合理的工程与工艺安全、高效、经济采纳合理开拓方式（平硐、竖井、斜井等），地下采矿方法（崩落法，地表是否同意陷落？空场法空区如何处理？露天采纳什么穿孔、爆破、采装、运输、排土工艺比较合适等？）3.3设备设计参数选择：型号、数量，匹配问题，（凿岩，运输，提升设备装备等的选择设计，地下以及露天工艺参数的选择设计等）二、矿业工程技术进展历程贯穿于采矿技术进展历史的主线是采矿方法的演变和采矿手段的进步。从石器时代原始的手工开采，进展到后来的爆破破岩、机械钻具，高效采装、运输；到今天的大规模的现代化开采；采矿技术进展差不多体现在效率提高、劳动条件改善、生产的科学性等方面。在漫长的人类长河中，人类的采矿实践也经历了由手工到机械，由低级到高级，开采规模越来越大，生产技术越来越高，由初期的地表开采进展到现今的开采地下几千米的矿石，人类在采矿方面的技术取得了长足的进步，采矿工具或设备不断改进。绪论表1（见采矿学讲义图表部分PPT2）序号历史时期作业特征1原始开采利用简单工具机械力破岩（石器时代手工开采）2爆破破岩利用炸药破岩，提高了破岩效率（17世纪初黑火药的应用，是采矿工艺发生重大变化，1867年诺贝尔发明炸药用于爆破破岩）3机器的使用提升运输效率提高（18世纪工业革命后，机器的使用）4凿岩工具改善提高了穿孔效率，大规模提高了采矿效率（19世纪空气压缩机的出现导致风动凿岩机的发明，动力机械凿岩代替手工凿岩）5大规模机械化开采开采强度、效率提高（二十世纪初）6现代化采矿多学科知识应用，提高了生产效率与质量建国快60年了，我国的采矿业进展到今天，我国的采矿业差不多有了飞跃进展，然而我们还应该充分认识到，我国的采矿业与世界上先进国家的采矿业相比还有一定的差距，还需要我们年轻一代接着去努力。三、两个专业方向学习的意义采矿专业：是最主干的专业基础课程，是各类设计的基础，学习采矿专业知识最要紧的渠道，地下开采，露天开采等。矿物加工专业：了解开采过程，作为选矿技术、生产治理者的差不多要求；了解开采带来的加工问题的缘故（废石混入、矿石的贫化、合格块度等）等。四、矿床开采方式及其存在的差不多问题（结合两个平衡）当前存在的开采方式：地下开采、露天开采、专门开采（海洋、采砂、生物化学法等），常规的要紧开采方式为地下和露天开采两种。常见的开采方式：(1)露天开采:剥离、穿孔、爆破、采装、运输、排土等工艺。(2)地下开采：开拓、采准、切割、回采等工艺。(3)露天、地下联合开采：露天开采浅层矿床，地下开采深部矿床。(4)专门开采①大洋采矿②石材开采：③溶浸、溶解、熔融开采④月球采矿⑤煤矿中的“三下”开采五、当前的研究方向与学科进展*国内就我国行业现状，总体来讲不均衡，因体制、种类、规模不同差异较大，与国外存在一定差距（参考教材P6-15）。近些年来在本学科知识应用与研究方面要紧有：（1）岩体力学及其应用；（一直接都在研究，只是进展不大，近些年计算机及大量软件的应用关于本学科的研究提供了方便）（2）充填技术的进展与应用；（近些年又热了起来）（3）现代决策技术的应用；（借助于新型的理论与技术如专家系统，决策支持系统等）（4）矿山环境爱护与灾难防治；（人们的意识越来越强，这方面加强了）（5）与其他相关学科的渗透；（矿山行业取得了长足的进展）国外进展现状理论上与国内相差不大，与国内研究相比有以下特点：（1）研究更注重实效；（注重于解决问题，而我们只是停留在纸上居多，问题解决的少）（2）机械化、自动化程度高；（这是我们差距特不明显的地点，国外有无人矿山，我们还没有）（3）环保意识强；（水资源、土地、矿区生态环境的爱护等）（4）溶浸技术进展较成熟；（运用适当的化学溶剂，借助于某些微生物的生物化学作用，溶解、浸出、回收矿床和矿石中的有价值的成分。用于不能用常规采矿方法来经济地开采的潜在资源，可充分回收矿产资源）六、矿业面临的机遇与挑战1、对当前新一轮“采矿热”的认识客观地讲，当前我国矿产资源开发行业处在一个特不行的进展时期，国内经济快速进展增长的需要、国际原材料价格的提高使得矿产品价格成倍增长，形成了一股新的“淘金热”，使得矿业在前些年的劣势得以遏制，呈现出一派欣欣向荣的景象，但业内人士必须清醒认识到，国内矿业在环境爱护、职业卫生安全、职工福利等方面还存在专门多欠账，直接的矿山职工并没有获得多少待遇，福利并没有提高多少或者全然没有提高，环境爱护依旧专门差甚至更糟，专门多矿山企业只是在利用那个机会在片面地追求经济利益，其他的一概不管，我国矿业进展与西方国家存在较大差距，临时的利润在扣减了上述支出后就不存在当前的“暴利”现象。2、必须清醒认识矿业进展面临的挑战①资源的枯竭与劣化趋势；（越来越明显，专门多矿山要闭坑，资源越来越少等）②环保压力，当前清洁生产、无废（无害）矿山的进展；③传统学科与新兴学科的对比；④开采条件劣化；（矿石品位低，技术条件差等）七、关于我国矿山安全现状的认识1、我国矿山安全现状：地下采空区的威胁，尾矿库的问题，露天采坑闭坑等2、造成事故的缘故简析：片面追求经济利益，国家监管力度不够等，没有形成一个良好的进展运行机制。八、学习要求与考核方式关于采矿方向的同学绝不能局限在课堂内容，广泛涉猎相关参考材料的内容，矿物加工专业方向的同学差不多概念、差不多方法必须清晰，以消化课堂教学内容为主。暂定闭卷考核第一章矿床地下开采差不多概念§1、矿床特征一、矿床分类一般按其矿体形状、倾角和厚度三个因素进行分类。（适应上称为矿体三要素）。（1）按矿体形状分类1）层状矿体——这种矿体是一层一层的。多源于沉积或变质沉积矿床。特点是：①层状矿床的品位，倾角和厚度变化不大，比较稳定。②矿床规模比较大。③多见于黑色金属矿床。（乱矿多见）地表地表图1层状矿床（见PPT4）2）脉状矿体这类矿床要紧是由于热液和气化作用，将矿物充填于地壳的裂隙中生成的矿床。特点是：①矿脉与围岩接触处有蚀变现象②矿床赋存条件不稳定；③有用成分含量不均匀；（品位变化大）。（有色金属，稀有金属及贵重金属硫矿床多属此类）。

图2脉状矿床(见PPT5)3）块状矿床这类矿床要紧是充填接触交代分离和氧化作用形成的。特点：①形状专门不规则。呈不规则的透镜状，矿株等形；②矿体大小不一；③矿体与围岩的界限不明显；

（2）按矿体厚度分类1）矿体厚度的概念：图3块状矿床（见PPT6）矿体厚度是指矿体的上盘与下盘之间的垂直距离或水平距离。前者称为矿体的真厚度，后者称为矿体的水平厚度。b——为垂直厚度；a——为水平厚度；φ——a与b夹角；α——矿体倾角；关于急倾斜矿体，常用水平厚度，关于缓倾斜矿体，水平或倾斜矿体常用垂直厚度。（也即真厚度。若文中不加讲明时，一般指真厚度）。图4矿体厚度表示图（见PPT7）2）分类：可分五类①极薄矿脉矿体厚度在0.8米②薄矿脉矿体厚度为0.8——4.0米之间,浅孔回采。

③中厚矿体矿体厚度为4.0——10米之间。一般现在矿块沿走向布置，多用浅孔回采。④厚矿体矿体厚度为10——40米，（现在⑤极厚矿体矿体厚度40米以上，深孔回采。（3）按矿体倾角分类近水平矿体矿体倾角小于5°（包括微倾斜矿体）。可使用有轨或无轨运搬设备直接进入采场运搬矿石。2）缓倾斜矿体矿体倾角在5°——30°之间。可采纳人力或电力，运输机等机械设备运搬矿石。3）倾斜矿体矿体倾角在30°——55°之间。可借助于溜槽，溜板或外力抛掷等方法，进行自重运搬矿石。4）急倾斜矿体矿体倾角应大于55°。可利用矿石自重的重力运搬方法。二、矿石和废石的概念（1）矿物——在地壳中，由于地质作用形成的自然元素和自然化合物，统称为矿物。（2）矿石——凡是在地壳中的矿物集合体，在现在技术经济水平条件下，能以工业规模从中提取国民经济必须的（有用的）矿物产品的都叫矿石。（3）矿体——矿石的聚拢体叫矿体。（一个矿体是一个独立的地质体，具有一定的几何形状，具有一定的空间位置等）。（4）矿床——矿床是矿体的总称。（关于某一矿区而言，一个矿床由一个或几个矿体组成，矿床又可分为工业矿床和非工业矿床）。①工业矿床——在当前技术经济条件下，符合开采和利用要求的矿床叫工业矿床。②非工业矿床——与上述情况反之，叫非工业矿床。（5）围岩——矿体周围的岩石叫围岩。①上盘围岩——指矿体上部围岩。②下盘围岩——指矿体下部围岩。（6）夹石——夹在矿体中的岩石叫夹石。图5矿体围岩表示（见PPT8）（7）废石的概念在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称为废石。（或者讲废石是：矿床周围的围岩以及夹石、全然不含有用成分或者含量过少，当前不宜作为矿石开采的称之为废石）。三、矿石品位的概念（一）矿石品位的概念通常我们把矿石中凡是可供利用的元素或矿物称为有用成份。矿石中所含有用成分的多少用品位来表示。所谓品位确实是：矿石中有用成份的重量与矿石重量之比，常用百分数（%）表示。品位=矿石中有用成分重量/矿石重量×100%（或克/吨）一般金属品位是指矿石中该种金属元素含量的百分数。还有克拉/吨（金刚石），关于贵重金属（金铂等）矿石的品位是用克/吨表示。这是因为这些贵重金属在矿石中含量专门少。四、矿石和围岩的性质★矿石和围岩的性质要紧包括有：硬度、牢固性、稳固性、碎胀性、结块性、氧化性、自燃性及含水性等。（一）矿岩的硬度矿岩的硬度是指矿岩抵抗工具侵入的性能。矿岩的硬度取决于矿岩的组成，即取决于矿岩颗粒的硬度，形状，大小，晶体结构以及颗粒间胶结物的情况等，矿岩的硬度除了对凿岩有专门大阻碍外，往往阻碍矿岩的牢固性和稳固性。（二）矿岩的牢固性人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破裂。难于破裂的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的讲确实是比较牢固。因此，人们就用岩石的牢固性那个概念来表示岩石在破裂时的难易程度。亦有如下定义：矿岩的牢固性是指矿岩抵抗外力破坏的综合能力。牢固性的大小用牢固性系数来表示，（许多书中硬度系数，也叫普氏系数f值）。牢固性系数(R的单位kg/cm2)式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。通常用的普氏岩石分级法确实是依照牢固性系数来进行岩石分级的如：①极牢固岩石f=15～20（牢固的花岗岩，石灰岩，石英岩等）②坚硬岩石f=8～10（如不牢固的花岗岩，牢固的砂岩等）③中等牢固岩石f=4～6（如一般砂岩，铁矿等）④不牢固岩石f=0.8～3（如黄土、仅为0.3）矿岩的牢固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。（三）矿岩的稳固性★（1）矿岩稳固性的概念：稳固性是指矿岩在一定暴露面积下和在一定时刻内不自行垮落的性能。或者讲稳固性是指矿岩同意暴露的面积大小和同意暴露的时刻长短的性能。阻碍稳固性的因素十分复杂，其与矿岩的成份，结构，构造节理状况，风化程度，以及水文地质条件都有关系，还与矿岩在开采过程中形成的实际情况有关，（如巷道的方向，开采深度等）。稳固性关于采矿方法的选择，及支护方法的选择，掘进方式等都有专门大阻碍。（3）矿岩稳固性分类：大致可分为五类①极不稳固的不同意有暴露面积。要求在掘进及开采中必须超前支护。否则会冒落。（非金属矿条件）；②不稳固的同意暴露的面积在50米2③中等稳固的同意有一定的暴露面积，即50m2——200m④较稳固的同意有较大的暴露面积，为200——500m2⑤极稳固的同意有专门大的暴露面积，即800m2【注】稳固性不仅与暴露面积和时刻有关，而且与地压大小，节理发育程度，节理方向，暴露面积形状等有关。（四）矿岩的碎胀性矿岩的碎胀性是指矿石和围岩破裂之后的体积比原体积增大性质。碎胀性可用碎胀系数来表示（又叫松散系数）＞1关于一般坚硬矿岩石松散系数为1.4——1.6。松散系数的大小要紧取决于破裂之后，矿岩的粒度组成和块度的形状。初装入容器（矿车、箕斗等）内的矿岩块，因矿岩块之间空隙较大，则松散系数值可达

1.8——2.0（产生了二次松散）。（五）矿岩的结块性结块性是指采下的矿岩遇水受压，通过一定的时刻，又结成整块性质。我们通常见到的是粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压，通过一段时刻后，易出现结块现象。结块性关于放矿，装卸，运输等生产环节造成困难，甚至于阻碍到某些采矿方法的顺利使用。具有结块性的矿石在采场中，在溜井中存放时刻不宜过长。（六）矿石的氧化性矿石的氧化性是指硫化矿石在水和空气的作用下，变成了氧化矿石的性质。在硫化矿石中渗杂入氧化矿石后，降低了选矿的回收率。（选矿用的药剂不同）。因而硫化矿与氧化矿石切记不要混在一起。（七）矿岩的自燃性自燃性是指高硫化矿石（含硫量在18——20%以上），当其透水性及透气性良好的条件下，具有自燃发生的性能。高硫化矿在井下氧化时，放出大量的热，通过一段时刻，温度升高，会引起井下火灾，特不粉状的高硫化矿与空气接触的面积大，更容易引起火灾。由于上述缘故，关于高硫化矿床必须要采取快采快处理的方法来开采，以减少矿石的损失。（八）含水性含水性是指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。矿岩含水性直接阻碍到矿石的提升，运输，矿仓内储矿。矿岩含水过多，会使排水费用增加。关于北方严寒地区的矿山，由于含水性会造成结冰。（九）其他的（1）容重——容重是指单位体积中原岩的重量。一般岩石的容重为2.3——3.0T/m3之间。有色金属矿石中金属含量较少，其容重与岩石差不多或稍大些。黑色金属矿石中金属含量较高，容重可达3.5T/m3左右。（或更大）（2）块度——原矿岩崩落后则形成矿块，或岩石块，其尺寸的大小称为块度。块度通常用三个相互垂直方向的平均尺寸来表示。（或用最大方向的尺寸）即B、L、H的平填值。（一般按三度算，用方格法测定时，用二度定。图6矿石块度表示（见PPT9）关于一定的装运，破裂等设备，对矿岩的最大块度有一定的要求。为了保证矿山持续生产，必须使矿石的最大块度与装运等设备的要求相应。通常用合格块度来表示限制采出矿石的块度，矿石块度超过合格块度时，则要求进行二次破裂。合格块度——即同意的矿石最大块度。通常合格块度为250——500mm之间，也有600mm。它是依照开采及加工的工艺和设备要求来确定的。随着机械化水平的提高，合格块度有增大的趋势。（3）自然安息角——松散矿岩自然堆积时，其四周将形成倾斜的堆积坡面，我们把自然堆积坡面与水平面相交的最大角度，称为该矿岩的自然安息角。图7矿石自然安息角(见PPT10)§2、矿床地下开采概述一、井田及其划分原则（一）井田、矿田和矿区的概念实际在采矿企业中，在矿务局下面或在公司下面设一个或几个矿山；而在矿山下面设一个或几个坑口，而每一个坑口差不多上一个独立的开采系统，独立的生产单位。按照这种所属关系来划分井田，矿田和矿区，则：（1）划归一个坑口开采的矿体，叫井田；（2）划归一个矿山企业开采的全部矿床或者是一部分叫矿田；（如金岭铁矿、招远金矿等）（3）划归一个公司或矿务局开采的矿体，叫矿区。（西北区，中央区，东南区）（如杨杖子矿务局，中条山有色金属公司等）（长岭矿分为三个井田开采）一个矿田能够包括若干个井田，有时一个矿田就等于一个井田。

图8矿区/矿田/井田关系图（见PPT11）（二）井田的大小范围井田的大小是矿床开采中的重要参数。（1）关于倾斜和急倾斜矿床，井田尺寸一般用沿走向长度和沿倾斜长度或垂直深度H来表示。（2）关于水平和微倾斜矿床中，则用长度L和宽度B来表示。图9近水平矿床范围表示（见PPT12）（3）当矿床范围不大，矿体又比较集中时，为了生产治理方便，能够用一个井田开采。（4）当矿体范围专门大，或矿体比较分散，假如仍然用一个井田开采全部矿床的话，则所开掘的巷道工程量大，生产地点过于分散，因而会造成经济上的不合理，现在可划分几个井田开采。（5）划分井田时应当考虑几个方面的问题①照顾到自然赋存条件，及地表地形条件。往往以地面的河流、湖泊、铁路干线，水库、大的断层等来划分，（或如杨杖子矿、大北岭和寺前矿是由于上部两矿体中间有一个无矿带，就依无矿带划分成两部分，松北矿单独划为一个井田，因距离远）（弓矿现分三个井田，要紧的矿质量<赤及磁铁矿>及一条沟分为，另外上含铁带和下含铁带也分不同井田开采，因上下距离大）。②照顾到生产治理上的方便。③要考虑到国民经济的需要。④考虑技术经济的合理性。总之，要进行综合分析。二、时期、矿块和盘区采区的概念（一）时期和矿块的概念（1）时期——时期确实是在开采缓倾斜，倾斜和急倾斜矿床时，在井田中每隔一定的垂直距离，掘进与走向一致的要紧运输巷道，将井田在垂直方向上划分为矿段，把那个矿段叫做时期。（2）时期高度——时期高度是指上、下两个时期运输平巷之间的垂直距离。时期高度变化范围——时期高度变化范围专门大。关于缓倾斜矿体，时期高度通常小于20——30米急倾斜矿体，时期高度通常为50——60米，个不也有达到80——120然而，关于不同的采矿方法，则所需求的时期高度是不同的。（3）阻碍时期高度的要紧因素时期高度要紧取决于矿体的赋存条件，采矿方法。只要条件许可，适当的增加时期高度，能够减少时期数目，降低开拓、采准工程量，减少矿石损失和贫化。因此，近年来有增加时期高度的趋势。（受凿岩设备等限制条件）

图11时期和矿块的划分（见PPT14）（4）矿块在时期中沿走向每隔一定距离，掘进天井连通上、下两个相邻的时期运输平巷，将时期再划分为独立的回采单元，我们把如此的回采单元叫做矿块。矿床的赋存条件不同，则开采矿块的方法也不同。（二）盘区和采区的概念（1）盘区①当开采水平和微倾斜矿床时，（即矿体倾角<5°的矿床）假如矿床的厚度不超过同意（如某矿体厚度80多米，若选用浅眼凿矿法开采，则80米超过了凿矿法常用的时期，高50米太长，现在应分几个时期开采，如可分为30米时期开采。依照具体采矿方法而定）的时期高度，现在，在井田内不再划分为时期。为了工作上的方便，将井田用盘区运输巷道划分为长方形的矿段。我们把这矿段称为盘区。（当矿体厚度专门大时，仍然划分为时期来开采，如梅山铁矿）。②盘区的范围——盘区是以井田边界为其盘区的长度。而以两个相邻盘区运输巷道之间的距离为其盘区的宽度。图12盘区和采区的划分（见PPT15）（2）采区在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进回采巷道连通相邻两个盘区运输巷道，将盘区再划分为独立的回采单元，把那个独立的回采单元称为采区。三、矿床的开采步骤金属矿床地下开采的步骤能够分为：开拓、采准、切割与回采四个步骤，这些步骤反映了不同的工作时期。（一）开拓工作（1）

开拓工作的意义——是指从地面掘进一系列巷道达到矿体，使矿体连通地面，形成人行、通风、提升、运输、排水、供电、供风、供水等系统。

①把井下将要采出的矿石废石运到地表（2）开拓的目的——②把废水和污浊的空气排到地表 ③把人员、材料、设备运到井下进行生产（3）开拓巷道——为了达到上述开拓目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。例如井筒（竖井、斜井）、平硐、石门、井底车场、井下大的硐室，要紧时期运输巷道、主淄矿井，充填井等，都属于开拓巷道。

图13开拓工作示意图（见PPT16）【井底车场】井底车场是井下井口附近一些硐室，巷道的总称，（如：水仓、水泵房、井下变电站等）。【石门】由井筒通向各个需要开采的矿体所掘进的巷道。【井下要紧硐室】指井下火药库，井下破裂硐室，翻矿硐室，卷扬机房等。【注意】1）人行系统必须要保证至少有两个安全出口，使人员能够安全进入，上、下方便，有完好的人行设备。2）主、辅开拓巷道的区不，是提运矿石的巷道都叫主开拓巷道。（二）采准工作（1）采准工作定义——它是指在差不多开拓完毕的矿床里，掘进采准巷道。将时期划分成矿块作为独立的回采单元。并在矿块内制造人行、凿岩、放矿、通风等条件。（2）采准工作的任务——它有两个任务。即：①划分矿块——立即时期再划分成矿块，作业独立的回采单元。图14矿块划分示意图（见PPT17）②制造条件——它为下一步回采工作制造条件（行人、通风、凿岩、放矿等条件）。（3）采准工作的手段——指要开掘一系列巷道来实现的。采准巷道如漏斗颈，淄矿小井、人行、通风天井、联络道等。

图15采准工作示意图（见PPT18）

（4）采准系数与采准比1）采纳采准系数和采准比那个指标的目的：由于矿床赋存条件和所用的采矿方法不同，所掘进的采准巷道类型，数量和位置都不同。而用什么东西来衡量采准工作量的大小呢？为此，通常用采准系数和采准比重两项指标来表示。2）采准系数（K1）K1是指每一千吨采出矿石总量所需要掘进的采准、切割巷道的米数。即K1=×1000米/式中：ΣL——指一个矿块中采、切巷道的总长度（米）。T——指一个矿块的采出矿石总量（即为T总出）（吨）T是差不多考虑了矿石损失贫化以后的矿石总量，而不是矿块的矿石总重量。现在设计部门都改用T表示计算K1）。3）采准工作比重（K2）K2是指矿块中采，切巷道采出矿石量与矿块采出矿石总量的比值。×100%式中T’——矿块中采、切巷道的采出矿石量（吨） T——矿块中采出矿石总量（吨）4）K1与K2的比较①采准系数K1——它只反映了矿块的采、切巷道的长度，而未反映出这些巷道的断面大小（即体积）。②采准工作比重K2——它只反映了脉内采准巷道和切割巷道，而未反映出脉外的采、切巷道工作量。因此，使用K1依旧K2要依照具体情况而定，有时用其中之一表示，有时K1、K2同时用，互相补充，使之能反映出矿块的采准工作量。5）K1、K2是比较采矿方法优劣的一个重要指标，然而，关于地质条件比较复杂的矿床，尤其当矿体比较薄，矿块采出矿量比较小时，采准工作必须为回采工作制造良好的条件。因此，不能不加分析地误认为采准工作量越小越好。（三）切割工作（1）切割工作定义：切割工作是指在差不多采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开发自由面和自由空间的工作。（2）切割工作内容：为了达到上述目的，就必须掘进一系列巷道，有的还要在巷道基础上，加以扩大。如：拉底巷道、开发拉底空间、开掘切割天井，形成切割立槽，在漏斗颈基础上把漏斗辟开等，这些工作差不多上为大规模采矿制造条件的。拉底巷道（切割平巷、横巷等）开凿切割巷道切割工作包括切割天井（或切割上山等）拉底（水平自由面）在切割巷道基础上扩大自由面工作辟漏（形成剌叭面）开立槽（垂直自由面）（四）回采工作1）回采工作定义——当切割工作完成以后，同能够进行大量的采矿工作，通常把大量采矿工作叫做回采工作。2）回采工作的具体内容回采工作包括：落矿、运搬和地压治理三个要紧工作。3）落矿工作①落矿工作的含义——落矿是以切割空间为爆破自由面，用凿岩爆破的方法崩落矿石。②落矿方式——一般是依照矿床的赋存条件，所采纳的采矿方法及凿岩设备，可选用浅孔、中深孔、深孔及药室等落矿方法。1．浅孔落矿——孔深不大于3——5米，孔径30——46mm2．中深孔落矿——孔深在15米以下，孔径50——70mm3．深孔落矿——孔深在15米以上，但一般不超过25——30孔径90——110mm，4．药室落矿——它是在一定规格的硐室里，装上炸药，直接爆破落矿的方法。（不打回采炮孔）。由于这种落矿方法开凿巷道工作困难，作业条件差，易产生大块。因而正式回采矿房和矿柱时应用专门少。（弓长岭铁矿有时用它来回采矿房，同时用它来回采矿柱）。4）矿石运搬工作①矿石运搬工作的含意——是指在矿块内，把爆破崩落下来的矿石运到时期运输巷道，并装入矿车中的工作，运搬工作仅仅限于矿块内（即采场内，）采场之外的叫运输。②矿石运搬方式——有两种方式1．重力运搬：例如用一般漏斗放矿的浅孔留矿法确实是重力运搬。2．机械运搬——如用电耙、装运机、铲运机、汽车、皮带动输机等设备运搬矿石。在矿块回采中，采纳那一种运搬方式比较合适，这要紧取决于选用的采矿方法和矿床的赋存条件以及所选用的运搬机械等。5）地压治理工作1）地压治理工作的概念地压治理工作在采矿工作中占有重要的地位。地压——是指矿石采出来以后，在地下形成采空区，通过一段时刻后，矿柱和上、下盘围岩就发生变形、破坏、崩落等现象。我们把这种现象叫地压。在回采过程中，必须要操纵地压和治理地压，同时要清除地压产生的不良阻碍，以保证生产的安全性，我们把这些工作算为地压治理工作。2）地压治理的方法：有三种方法①凿矿柱支撑采空区；②用充填料充填采空区；③用崩落的围岩来治理地压；（1）矿床开拓、采准、切割、回采的关系是彼此超前的关系即开拓要超前于采准，采准要超前于切割，切割超前于回采。而究竟超前多少，这是由三级矿量来决定的，一般矿山遵循的三级矿量是“316”，即开拓三年，采切1年，待采矿量半年。（2）三级矿量的含意①开拓矿量——是指开拓工作搞完以后所圈定的矿量。（也即开拓巷道水平以上所操纵的矿量）。开拓矿量的边界是：由已开拓的巷道水平起，向上只能推算一个中段的高度，沿走向算至巷道揭露点上。开拓矿量要保证3——5年。②采准矿量——采准矿量是开拓矿量的一部分。凡是在已开拓的矿体范围内，按设计规定的采矿方法所需要开掘的采准巷道已开掘完毕，形成了矿块的外形尺寸，以此范围圈定的矿量叫采准矿量。采准矿量应保证1——3年。③备采矿量——待采矿量是采准矿量的一部分。它是做完辅助采准工作以后，所圈定的矿量。也确实是指切割工作全部完毕，能够立即进行回采工作的矿量，叫待采矿量。待采矿量一般要保证0.5——1.0年的数量。四、矿床的开采顺序（一）井田时期的开采顺序时期的开采顺序可有两种方式（1）下行式——即自上而下进行开采。即先采上时期，而后开采下时期。也能够同时开采几个时期。（采纳多时期开采，尽管能够增加工作线长度和提高矿井生产能力，但也造成生产治理分散，巷道维护工作量大，占用设备数量多，各种管线、轨道不能及时回收复用，污风串联，经营治理费用增加等一系列的。一般同时回采的时期数目可保持为1——2个，不应超过3——4个。）（2）上行式——与下行式相反。上行式开采顺序，仅在开采缓倾斜矿床时的某些专门情况下使用。例如地表无废石场（存放废石的场地），必须将上部的废石充填于下部的采空区，或者以深部采空区作为蓄水池用等。在生产实际中，一般多采纳下行式开采顺序。下行式开采的优点是：能够节约初期投资，缩短基建时刻；在逐步向下的开采过程中，能进一步探清深部矿体，幸免白费；生产安全条件好；适用的采矿方法范围广。（二）时期中矿块的开采顺序时期中矿块的开采顺序，按照回采工作对要紧开拓巷道的位置关系，可分为三种。（主开拓巷道指——主井、主平硐及出矿巷道）。（1）前进式回采——当时期运输平巷掘进一定距离后，从靠近要紧开拓巷道的矿块开始回采，向井田边界依次推进。【优点】矿井初期基建时刻短，投产快。【缺点】增加了采准巷道的维护费用。图16两翼前进式开采（见PPT19）图17时期中矿块的开采顺序（见PPT20）前进式回采顺序的适用条件——当矿床满足条件简单，矿岩稳固，且要求较早在时期中开展回采工作时能够采纳。后退式回采顺序——时期运输巷道掘进到矿体井田边界后，从井田边界的矿块开始，向要紧开拓巷道方向依次回采。这种开采顺序也可分为双翼、单翼和侧翼回采三种。图18后退式各回采顺序（见PPT21）后退式回采【缺点】矿井初期基建时刻长，投产慢。【优点】巷道维护费用低。（只有在中央并列式开拓时才具有，中央对角式的就不行了）（3）混合式回采——混合式回采是指初期采纳前进式开采，当时期运输平巷掘进完毕后，再改为后退式开采，或既前进，又后退同时开采。【优点】兼顾了前两种的优点【缺点】生产治理比较复杂（三）相邻矿体的开采顺序一个矿床假如有许多彼此相距专门近的矿体，那么在开采其中一个矿体时，将会阻碍邻近的矿体。在这种情况下，确定合理的开采顺序，关于生产的安全和资源的回收都有专门重要的意义。（1）当矿体倾角（α）小于或等于围岩的移动角（β或r）时，应当采取从上盘向下盘推进的开采顺序。如此的开采顺序是：先采上盘矿体Ⅱ，后采下盘矿体Ⅰ，使采空区的下盘围岩可不能移动，因而可不能阻碍下盘矿体Ⅰ的开采。若反之，就会阻碍矿脉Ⅱ的开采。(如图20所示)α≤β（r）由上盘向下盘采先Ⅱ，后Ⅰ。岩石移动角，参阅讲义P280，表10—1，上盘移动角用β表示，下盘移动角用r表示，走向端部移动角用δ表示，如图19所示。

图19矿体上盘/下盘移动角的表示（见PPT22）图20矿体倾角小于或等于围岩移动角相邻矿体开采顺序（见PPT23）（2）当矿体倾角大于围岩移动角（α>β或γ），两矿体又相距专门近时，现在不管先采哪条矿脉，都会因采空区围岩移动而相互阻碍。图21矿体倾角大于围岩移动角相邻矿体开采顺序（见PPT24）在这种情况下，相邻矿体的开采顺序，应当依照矿体之间夹石层的厚度，矿石和围岩的稳固性，所选取的采矿方法和技术措施而定。一般是用先采上盘矿体，后采下盘矿体的开采顺序。假如夹石层不大，采纳充填结成凿矿法时，也能够采纳由下盘向上盘的开采顺序。（3）当围岩不够稳固时，为了加快回采强度，同时为了缩小采空区对围岩的阻碍，则往往上盘矿体与下盘矿体同时回采。也即对矿脉群进行平行开采的方法。但这种方法仅适用于矿脉比较少的情况下。（四）在同一个井田的数个矿体，往往有贫富不均，厚薄不均，大小不一及开采条件难易等不同复杂条件。在这种条件下，应遵循以下原则未开采，即：贫富兼采，薄厚兼采，大小兼采，难易兼采。若不以此原则开采，将会破坏合理的开采顺序，将会造成严峻的资源损失。第二章矿床开拓§1开拓方法分类综和国内外金属矿山采纳的矿床地下开拓方法，大致可分为单一开拓和联合开拓两大类。开拓方法是按要紧开拓巷道类型进行分类的，每一类单一开拓法又可按照要紧开拓巷道与矿体的位置关系进一步划分。要紧开拓巷道在矿床开拓中占有及其重要的地位，其选择设计是否合理，不仅直接阻碍到矿井的生产能力和生产安全，而且还直接阻碍到开拓工程量和基建投资的大小以及矿井建设时刻的长短，所有这些差不多上评价与衡量开拓方法的标志。常用的开拓方法见表1。除此之外，斜坡道开拓以及与其相关的联合开拓也逐渐增多。表1开拓方法分类表（见PPT2）开拓方法要紧开拓巷道的形式和位置单一开拓法平硐开拓竖井开拓

斜井开拓1.沿矿体走向；2.平硐与矿体走向相交（上盘/下盘；正交/斜交）1.竖井穿过矿体；2.竖井在矿体上盘；3.竖井在矿体下盘；4.竖井在矿体侧翼1.斜井在矿体下盘；2.斜井在矿体中（脉内斜井）联合开拓法平硐盲竖井开拓平硐盲斜井开拓竖井盲竖井开拓竖井盲斜井开拓斜井盲竖井开拓斜井盲斜井开拓矿体上部为平硐、深部为盲竖井矿体上部为平硐、深部为盲斜井矿体上部为竖井、深部为盲竖井矿体上部为竖井、深部为盲斜井矿体上部为斜井、深部为盲竖井矿体上部为斜井、深部为盲斜井斜坡道开拓螺旋式折返式§2开拓方法要紧开拓巷道是决定一个矿床开拓方法的核心，是开拓方法选择的依据，其选择在矿山设计中是至关重要的。要紧开拓巷道类型的选择由以下几个条件来决定：（1）地表地形条件。不仅要考虑矿石从井下（或硐口）运出后，通往选矿厂或外运装车地点的运输距离和运输条件，同时要考虑附近是否有空间较充分的排废石场地。防洪要求（高于当地历年洪水水位3米），防止滑坡、泥石流阻碍，此外，还需要考虑地表永久设施（如铁路）、河流等阻碍因素。（2）矿床赋存条件。它是矿山选择开拓方法的要紧依据，如矿体的倾角、侧伏角等产状要素对决定开拓方法有重要意义。（3）矿岩性质。那个地点要紧指的是矿体的围岩的稳固情况。为减少因矿岩稳固程度差或成巷后地压活动的阻碍而增加的工程维护费用，在选择开拓方法时，必须考虑矿岩性质。（4）生产能力。就前节所介绍的开拓方法，因要紧开拓巷道与巷道装备不同，其生产能力（提升或运输）也不同。一般来讲，平硐开拓方法的运输能力最大，竖井高于斜井。另外，开拓巷道施工的难易程度、工程量、工程造价和工期长短等，尽管不能作为确定开拓方案的重要依据，但决不可忽视。尤其是小型矿山，往往存在施工力量不足和技术素养较差、施工治理跟不上等情况。因此，当地的施工力量和特点，在巷道类型的选择上也应一并考虑。下面介绍比较常用的开拓方法。一、平硐开拓法以平硐为要紧开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在地形有利的情况下，才能发挥其优点，即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。采纳平硐开拓水平，平硐以上各中段采下的矿石，一般用矿车中转，经溜矿井（或辅助盲竖井）下放到平硐水平，再由矿车经平硐运出地表，如图1所示。上部中段废石可经专设的废石溜井再经平硐运出地表（入废石场），或平硐以上各中段均有地表出口时，从各中段直接排往地表。图1中的154m中段为要紧运输中段，主平硐1就设在那个地点。上部各生产中段废石经224m和194m巷道直接运出地表，生产矿石经由溜矿井2，放到154m水平，再经主平硐1运出硐口。图1下盘平硐开拓法示意图（见PPT3）平硐开拓方法又有以下几种方案：1.与矿体相交的平硐开拓方案这种开拓方案又有上盘平硐和下盘平硐两种形式。如图1和图2。如有以下情况者，就需要考虑平硐与矿体斜交的方案：①与矿体走向正交时，由于地势不利而加长了平硐长度；②与矿体正交时，平硐口与外界交通十分不便，尤其是没有足够的排废石场地和外部运输条件；③欲使平硐与矿体走向正交，但需通过破裂带。这种不得不采纳平硐与矿体斜交的方案已成为一般通用的方案。图2上盘平硐开拓示意图（见PPT4）2、沿矿体走向的平硐开拓方案当矿体的一端沿山坡露出或距山坡表面专门近，工业场地也位于同一端，与矿体走向相交的平硐开拓方案又不合理时，可采纳这种开拓方案。该方案有两种常见的形式。（1）平硐在矿体下盘。图3所表示的下盘沿脉平硐开拓方案，由上部中段采下的矿石经溜井4放至主平硐1并由主平硐运至地表，形成完整的运输系统。人员、设备、材料等由85m平巷、45m主平硐送至各工作地点。（2）平硐在矿体内。只有在围岩专门不稳固的情况下才采纳这种方法，否则将增加平巷和平硐的掘进成本及巷道支护、治理等费用。3、开拓工程要紧有：（1）主平硐：运输矿石、材料、行人、通风、排水、兼备井筒及要紧运输巷道的功能。（2）辅助平硐：行人、通风、排出废石。（3）主溜井：下放矿石和储存矿石，主平硐以上各时期采下的矿石都经主溜井溜至主平硐水平，装车运出（因此又叫平硐溜井开拓法）（4）辅助竖井：提升人员、设备、材料到各个时期。二、竖井开拓法竖井开拓法以竖井为要紧开拓巷道。适用条件：急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45º）；埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（倾角小于20º）；由于表土层太厚，以及由于其它一些专门缘故（例如流沙层、淤泥层）这种方法便于治理，生产能力较高，在矿山使用较普遍。变形方案：由于各种条件的不同，竖井与矿体的相对位置也会有所不同，因而这种方法又可分为穿过矿体的竖井开拓（上盘竖井开拓）、上盘竖井开拓、下盘竖井开拓和侧翼竖井开拓四种开拓方案：1.穿过矿体的竖井开拓方案竖井穿过矿体的开拓方案如图4所示。这种方法的优点是石门长度都较短，基建时三级矿量提交较快；缺点是为了维护竖井，必须留有保安矿柱。这种方案在稀有金属和贵重金属矿床中应用较少，因为井筒保安矿柱的留设往往是相当可观的。因此，该方案的应用受到限制，只在在矿体倾角较小（一般在20º左右），厚度不大且分布较广或矿石价值较低时方可使用。2.下盘竖井开拓方案下盘竖井开拓是开拓急倾斜矿体常用的方法。竖井布置在矿体下盘的移动界线以外（同时要保留安全距离），如图5a，图5b所示。从竖井掘若干石门与矿体连通。适用条件：优点是井筒维护条件好，又不需要留保安矿柱；缺点是深部石门较长，尤其是矿体倾角变小时，石门长度随开采深度的增加而急剧增加。3.上盘竖井开拓方案竖井布置在矿体上盘移动带范围之外（留有规定的安全距离），掘进石门使之与矿体连通。适用条件是：（1）从技术上看，不可能在矿体下盘掘进竖井（如下盘岩层含水或较破裂，地表有其他永久性建筑物等）。（2）上盘开拓比下盘开拓在经济上更合理（矿床下盘为高山，无工业场地，地面运输困难且费用高），如在图6所示的地形条件下，上盘开拓就更为合适。上盘竖井开拓与下盘竖井开拓相比，有明显的缺点：上部中段的石门较长，初期的基建工程量大，基建时刻长，初期基建投资也必须增加等。鉴于上盘竖井方案本身所存在的缺点，一般不采纳这种开拓方案。

4.侧翼竖井开拓方案侧翼竖井开拓方案是将主竖井布置在矿体走向一端的移动范围以外（并留有规定的安全距离），如图7所示。凡采纳侧翼竖井的开拓系统，其通风系统均为对角式，从而简化了通风系统，风量分配及通风治理也比较方便。由于前面所提到的缘故，小型矿山凡适用竖井开拓条件的，大都采纳了侧翼竖井开拓方案。如山东省某金矿，矿体倾角40º，厚度8～14m，矿体走向长度400m，上部采纳了下盘斜井开拓方案，设计深度自+5～-120m。后期发觉深部矿石品位高，且矿体普遍变厚，地质储量猛增，因此在二期工程中，设计能力由原来的150t/d增加到250t/d；中段高度由原来的25m增加到30m；采纳了对角式通风系统，由原来两侧回风井（图8中的9、7）改为一条回风井8.如此，二期工程由于采纳了侧翼竖井开拓方案，节约了主回风井，使工期安排更为合理。在金属矿床的竖井开拓中，除下盘竖井开拓方案外，侧翼竖井开拓应用较多。与下盘竖井开拓方案相比较，这种方案存在以下缺点：①由于竖井布置在矿体侧翼，井下运输只能是单向的，因而运输功大；②巷道掘进与回采顺序也是单向的，掘进速度和回采强度受到限制。适用条件：（1）矿体走向长度较短，有利于对角式通风，关于中小矿山，当矿体走向长度在500m左右时，适用这种方案是合理的。（2）矿体为急倾斜，无侧伏或侧伏角不大的矿体采纳侧翼竖井开拓方案，较上下盘竖井开拓方案的石门都短，如图7和图8所示。（3）矿体上下盘的地形和围岩条件不利于布置井筒，且矿体侧翼有较合适的工业场地，这时的选厂布置在同侧为宜，如此可使矿石的地下运输方向与地表方向一致。（4）矿体比较厚，或矿体为缓倾斜而面积较大的薄矿体。见图9。三、斜井开拓法斜井开拓法以斜井为要紧开拓巷道，适应条件：开采缓倾斜矿体，特不适用开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20º～40º的矿床。中小型金属矿山，尤其是小型矿山。这种方法的特点是施工简便、中段石门短、基建少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。变形方案：依照斜井与矿体的相对位置，可分为下盘斜井开拓方案，如图10所示和脉内斜井开拓方案，如图11所示。（一）下盘斜井开拓方案这种方案是斜井布置在矿体下盘围岩中，掘若干个石门使之与矿体相通，在矿体（或沿矿岩接触部位）中掘进中段平巷。这种开拓方法不需要保安矿柱，井筒维护条件也比较好。这是它的最大优点。此方案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，矿体倾角在35º～42º左右的矿体；多采纳斜井倾角为25º～28º的下盘伪斜井方案。斜井的水平投影与矿体走向夹角ß为：；式中γ—已确定的斜井倾角，γ=24º～28º；α为矿体倾角。（二）脉内斜井开拓方案采纳脉内斜井开拓方案（图11）时，斜井布置在矿体内，斜井靠近矿体下盘的位置，其倾角最好与矿体倾角相同（或相接近）。优点：不需掘进石门，开拓时刻短，投产快；在整个开拓工程中，同时开采出副产矿石，这种副产矿石能够抵消部分掘进费用；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。因此在有色金属矿山和贵重金属矿山，这种方案应用不多。只有那些储量丰富且矿石价值不高的矿山，才可考虑使用。四、斜坡道开拓斜坡道有两种：一是连通地表的主斜坡道；二是时期之间的辅助斜坡道。主斜坡道：在没有提升井筒的矿山，要紧用作运输矿岩（用皮带运输机或无轨车辆）巷道，兼做无轨设备出入，通风和其它只用；在有提升井筒的矿山，斜坡道要紧是供无轨设备出入，并兼做通风和辅助运输之用。辅助斜坡道：对无轨开采的矿山来讲是必不可少的，它不仅用作铲运机等设备的转移，同时也是凿岩爆破支护检修和安装无轨设备与通风的通道，有的还作为矿岩运输或深部探矿开采之用。能够讲没有辅助斜坡道，就不能充分发挥无轨设备机动灵活的特点，也就不能充分发挥无轨设备的效能，只在个不的矿山使用的无轨设备少才不设时期间的辅助斜坡道。按照斜坡道线路布置形式，斜坡道的差不多形式有：（1）螺旋式斜坡道：是指斜坡道线路以圆柱螺旋线或圆锥螺旋线自上而下布置，在垂直方向上每隔一定距离掘进一石门与矿体相通。适应条件：螺旋式斜坡道适于开采倾角较大，走向不长。埋藏较深的矿体，在高差相同时较折返式线路短，开拓工程量小，若有溜矿井或其它垂直天井配合施工时掘进出渣方便。缺点是掘进困难，（测量定向外侧超高等）司机视距小，弯道多，行车速度小，且安全性差，车辆内外侧轮胎处于差速运行状态，故车轮的轮胎与差速都磨损比较大，路面维护困难。（2）直线式斜坡道与斜井开拓布置相同，只是提运矿石方式不同，斜井采纳箕斗或矿车提运矿石，需布置一套完整的提升系统，直线式斜坡道则采纳无轨车辆或皮带运输机。（3）折返式斜坡道布置的线路为直线段和曲线段（或折返段）联合组成，其中直线段变换高程，曲线段为方向变换，便于无轨设备转弯，其坡度变缓或近似水平，在整个线路中直线段较长，而曲线段较短。适应条件：此类斜坡道适用于开采倾角较缓，埋藏较浅，走向长度较大的矿体。优点是容易开掘，司机视距大，行车速度较大而且安全；车辆运行平稳，轮胎与差速磨损小，路面易于维护。缺点是开掘工程量大，掘进时需要与之配合以供出渣与通风的垂直井巷较多。一般来讲，折返式斜坡道的优点突出，因此目前在国外矿山生产实践中多采纳折返式斜坡道。五、联合开拓法由于地形条件、矿床赋存、埋藏深度等情况的多变性，联合开拓法所包括的方案专门多（见表1），那个地点介绍常用的几种联合开拓方案。（一）上部平硐下部盲竖井开拓方案在山岭地区，当矿体上部赋存在地平面以上、下部赋存于地平面以下时，为开拓方便和更加经济合理，矿体上部可用平硐开拓，下部可采纳盲竖井开拓，如图14及图15所示。在图14中，在平硐接近矿体处（见321m平面图）考虑盲竖井的位置时（其阻碍因素与单一开拓方案中的下盘竖井方案相同），应使各中段石门较短。矿石（或废石）可经盲竖井提升到321m中段，矿车在车场编组后用电机车运出硐口。这种方案的特点是需要在321m平硐增掘井下车场和卷扬机硐室等工程。假如矿体上部离地表不远，平硐口又缺乏排废场地时（或为了压缩排废石场占用农田面积），可采纳平硐竖井通地表的联合开拓方案（图15），这时卷扬机安设在地表，井下废石提升到井口，然后排往井口废石场，而各中段矿石经竖井提升到平硐水平，经平硐运往硐口。在具体选择方案时必须多方面考虑，才能最终确定最合理的方案。（二）上部平硐下部盲斜井开拓方案适用条件为：①地表地形为山岭地区，矿体上方无理想的工业场地；②矿体倾角为中等（即倾角在45º～55º之间），为盲矿体且赋存于地平面以下；③如地平面以上有矿体，但上部矿体为土法开采结束，且形成许多老硐者。优点是能够减少上部无矿段或已采段的开拓工程量，缩短斜井长度，从而达到增加斜井生产能力的目的，同时石门长度可尽量压缩，从而缩短了基建时刻。该方案的运输系统如图16所示，矿石或废石经各中段石门，由盲斜井提到323平硐的井下车场，然后经平硐运出硐口。（三）上部竖井下部盲竖井开拓方案适应条件：这种开拓方案（图17）一般适用于矿体或矿体群倾角较陡，矿体一直向深部延伸，地质储量较丰富的矿山。另外，因竖井或盲竖井的生产能力较大，因此中型或偏大型矿山多用这种方法。优点是：1）井下的各中段石门都不太长，尤其基建初期石门较短，因此可节约初期基建投资，缩短基建期。2）在深部地质资料不清的情况下，建设上部竖井；当深部地质资料搞清后，且矿体倾角不变时，可开掘盲竖井，两段提升能力适当，能保持较长时刻的稳定生产。（四）上部竖井下部盲斜井开拓方案如前所述，当上部地质资料清晰且矿体产状为急倾斜，上部采纳竖井开拓是合理的，一旦得到深部较完善的地质资料，且深部矿体倾角变缓，则深部可采纳盲斜井开拓方案，如图18所示。如此可使一期工程（上部竖井部分）和深部开拓工程（下部盲斜井部分的工程量）压缩到最大限度，缩短建设时刻，使开拓方案在经济上更为合理。（五）上部斜井下部盲竖井开拓方案适应条件及特点：这种开拓方案一般适用于矿体倾角较缓，且沿倾斜方向延伸较长，或地质储量不大以及生产能力也不大的小矿山。在小型矿山，由于各方面条件的限制，矿山设备（包括矿井提升设备）的规格宜小不宜大，这就给开采深部矿体带来不便。若矿体倾角变缓，其深部开拓可采纳与上部同样的斜井，往深部形成“之”字型折返下降。实际上这种做法在经济上是不合理的：其一，斜井的维护费用较高，提升能力却较低；其二，如此会形成多（节）提升，将增加许多辅助生产人员，使井下车间治理费增加，从而增加了矿山成本；同时，因为设备多，生产环节多，设备事故发生率也高，这又增加了生产治理中的困难。如某金矿确实是因上述缘故才决定深部采纳盲竖井的联合开拓方案。（六）其它要紧开拓巷道与斜坡道联合开拓方案一种是平硐、竖井、斜井等要紧开拓巷道与斜坡道联合开拓；另一种是矿体上部用斜坡道，矿体下部用盲井的联合开拓。当矿体埋藏专门深假如采纳单一的斜坡道开拓，则斜坡道线路过长，这不仅增加了开拓工程量，而且增大了矿石提运时刻，反而限制了斜坡道运输矿石的能力，在这种情况下，能够利用上部斜坡道，下部盲井的开拓方案，典型案例图19为森蒂尼尔矿上部用斜坡道，下部用盲竖井联合开拓的系统图，加拿大森蒂尼尔铜矿为一急倾斜厚矿体，矿体倾角为75～85度，矿体走向150米，矿体平均厚度6米，矿石与围岩均专门稳固，矿床赋存专门深，整个矿床埋藏在湖底下，目前矿山已开拓至－480m水平，矿山日产量为1000t/日。矿区附近是一休息旅游区，离矿区500m建有飞机场跑道，这要求矿山地面工业场地集中，要紧开拓巷道出口必须在湖面安全区之外，在这种情况下，不管采纳单一竖井斜井或斜坡道开拓，均不合适，因而该矿采纳了斜坡道与盲竖井联合开拓方案，在矿体下盘湖面安全距离之外，布置一直线式斜坡道作为要紧开拓巷道，斜坡道倾角25度，长660米，斜坡道掘进至－120米水平落平，在斜坡道内安装1040毫米的胶带运输机，同时布置一条并行于斜坡道的盲斜井与通风井相通，另在通风井相邻处布置一充填井，从－120米水平靠近矿体，下盘围岩中掘进一盲竖井至－480米水平，竖井分为三格，装有一台箕斗罐笼和一台箕斗。用作提升矿石与人员上下，各时期采下的矿石通过溜矿井进入－480米水平的1600吨矿仓，通过鄂式破裂机破裂后由胶带输送机将矿石送入箕斗装载矿仓，矿石经盲竖井提升到－120米时期卸入2000吨转载矿仓，再通过斜坡道中的胶带输送机运动地表装载站，由卡车运走。该矿虽有矿石转载次数多的缺点，但开拓工程量少，开拓巷道布置紧凑集中，地表仅有斜坡道通风井与充填井三个地表出口，且这三个出口差不多上位于与斜坡道方向一致的直线上，地表工业设施简单，工业广场占地少，便于治理，是一较合理的开拓方案。

§3要紧开拓巷道比较既然开拓方法是由要紧开拓巷道形式决定的，那么为选择一种技术可行、经济合理的开拓方法，就必须了解各种要紧开拓巷道的优缺点。那个地点就各种要紧开拓巷道从掘进费用、掘进速度、投资额、生产能力、运输成本以及其他因素进行比较。一、平硐与竖井比较（1）平硐掘进费用低。平硐每米工程掘进费用比竖井低得多，且维护费用低。平硐内安装设施简单，不像竖井那样要设钢（木）梁、罐道、声光信号等设施，也不需要专设人行间。生产能力相等的情况下，每米平硐总费用（包括掘、砌和安装费用）还不到竖井的一半；用平硐开拓时的基建工程量少，平硐没有像竖井那样需要复杂的井底车场以及复杂的辅助设施（如摇台或托台、上罐等）；平硐口设置简单，不需要井架和卷扬机房；平硐不需要像竖井那么多的重型设备，因此投资费用低。（2）平硐设施治理方便，施工条件好。平硐掘砌速度要比竖井快得多。尤其在掘进机械化水平进步较快的今天，如使用凿岩台车、立抓式装岩机等，极大地改善了掘进工作的施工条件和成巷速度，即使是大断面的平巷掘进，其速度也是竖井所不能比的（在同等条件下，平巷成巷速度是竖井建井速度的2～3倍）。因此，用平硐开拓的矿山，系统简单，基建时刻短，掘进速度快，能够做到早投产，早见效。（3）平硐排水费用低。平硐排水靠平硐排水沟自流排出（而竖井需要设专门的排水设施），大大地减少了矿井的排水费用。（4）平硐运输设备费用低。就ф2000双筒卷扬机价格来讲，其费用为同等运输平硐设备的2～3倍。（5）平硐运输费用低。在单位长度内平硐吨矿石的运输费用比竖井低得多，一般仅为提升费用的1/3.（6）平硐通风容易（如单一平硐开拓，在小型矿山，常以自然通风便能够满足生产需要）而且简单。平硐通风费用（按每吨矿石分摊的通风费用）比竖井开拓低。（7）平硐生产安全可靠，运输远远大于竖井的运输能力，且方便治理，不像竖井提升常有坠罐、矿车坠井等事故。由于平硐开拓具有较为显著的优点。因此在条件同意的情况下，应尽量采纳。二、

竖井与斜井的比较（1）就基建来讲，为开拓同样深度，斜井比竖井长得多，但斜井开拓时，一般倾角均小于矿体最终移动角，因此斜井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）。然而斜井的长度比竖井长，尤其是矿体倾角较缓时，斜井的长度更长，然而斜井建设速度快。（2）在提升方面，竖井提升速度快，提升阻力小，提升能力大且提升费用低。斜井不具备这种优点，而且斜井串车提升时矿车容易掉道等，同时提升钢绳磨损较大。（3）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，这时竖井断面常用圆形。在巷道治理和地压治理方面，竖井有较大的优越性。（4）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，且要求技术平较高。斜井施工较简单，需要的设备和装备少，一般讲来，斜井掘进速度比竖井快。（5）从井筒装备来看，斜井较简单，造价较低。（6）在安全方面，竖井提升过程事故较少，而斜井事故较多，如矿车容易因脱轨、脱钩而造成跑车事故。尽管斜井设有安全人道，一旦跑车，撞人等事故常常不可幸免的。（7）在排水方面，斜井的排水管路长，所需水泵能力大，设备费、安装费和修理费较大，同时因摩擦损失消耗的功能较大，需要较多的电能转化，故斜井排水费用比竖井高。由于斜井在安全、提升能力和机械化水平等方面的缺点，因此本来能够用斜井的开拓方案，也因此放弃斜井而采纳竖井。如图20所示的方案，，由于上述因素，都由斜井改为竖井。然而在中小型矿山和急需投产的矿山，斜井优点更突出，在我国中小型矿山中斜井应用较多，但国外竖井应用广泛。图20某矿斜井盲竖井开拓系统纵投影图图21图20的横断面图及平面图下面我们来看一些关于竖井掘进的照片，他们正在进行建井，主副井同时掘进，采纳中央对角式开拓，所拍到的照片是主井与副井的掘进，支护等工作，其中主井是赖钢建井公司在施工，拍摄照片时差不多掘进达到十米左右，副井是南方的一个公司在掘进，差不多达到井下30多米深。如图22～31为华联公司照片。§4时期高度的确定不管用什么方法对矿床进行开拓，要紧开拓巷道差不多上经石门通过中段平巷来与矿体连通的，这就提出了时期高度问题。在选择中段高度时，应考虑以下因素：1.矿体勘探类型勘探类型指矿体沿走向和倾向的连续程度和矿体厚度变化的复杂程度。一般讲来，勘探类型越高，矿体越连续且产状越稳定，中段的高度可取高些。因为矿量级不要求是由其相应的工程网度所决定的（如基建近期矿工程），中段高度应考虑矿量级网度来酌定。对那些矿体不连续或矿体分支复合、厚度变化复杂的矿体，则中段高度必须取低些，否则就会因控矿或采准工程对矿体操纵不准而产生以下几种后果：（1）在回采中矿体突然尖灭，备采矿量比可能的减少，使回采工作中途停止，从而阻碍了采矿或供矿能力，以致阻碍生产。同时，由于为整个矿房服务的采准和切割已投入，备采矿量的减少使采准切割比增加，从而增加了矿石成本。（2）在回采过程中，矿体突然变薄（如厚度小于0.8m），而上部中段操纵事实上的备采矿量，如此就势必要接着上采，为保证合理采幅，就造成了矿石的大量贫化，降低了矿石品位，增加了金属成本。（3）在回采过程中，发觉矿体局部倾角突然发生变化，使原来布置的底部漏斗负担不了变化后的矿体情况，迫使回采工作停止。如图32所示，原设计留矿法，低部采纳双侧漏斗。但上部矿体突然变缓变宽，这时必须采取补救措施。即另设采准工程，另增加漏斗，然后进行回采。然而矿体变得太厚，即使是另设采准工程，也会因采场的暴露面积的增加甚至超过同意范围，而给回采工作带来不安全因素。关于探矿类型矿体，中段太高有可能使一些中段盲矿体漏掉，因此使本来应该利用的资源白白丢掉。2、矿体厚度和倾角（假如因矿体薄且倾角较缓（如30º～40º）而选择的是充填采矿法，则按矿体倾角架设的顺路溜矿井将达不到溜矿的目的。若提高顺路矿井的倾角，则溜矿蟛上部或下部只好越出矿体到上盘或下盘时，才能达到要求。）一般讲来，矿体中等以上且矿体倾角在中等倾斜以上时，可采纳高中段（35～45m）。如矿体不连续，分支复合较多，矿体厚度较小，倾角较缓时，通常采纳低中段（25～30m）。§5要紧开拓巷道位置的确定要紧开拓巷道位置是否合理，对矿山的基建施工和以后生产具有深远的阻碍。确实是讲，要紧开拓巷道位置直接阻碍基建工程量和施工条件，从而阻碍了基建投资和基建时刻，对以后生产的采矿成本也有阻碍。因此，正确地确定要紧开拓巷位置是矿山企业设计的一个关键问题。确定要紧开拓巷道（竖井或斜井）位置，确实是确定其在垂直矿体走向方向的位置和沿矿体走向方向的位置。只要将要紧开拓巷道选在矿体移动范围之外，就差不多上确定了要紧开拓巷道在垂直矿体走向方向的位置。依照矿石运输功最小的原则能够差不多确定要紧开拓巷道在沿矿体走向的位置，再考虑地表和地下的其他因素，便能够最终确定要紧开拓巷道的合理位置。阻碍因素1）有充足的工业场地，能容下有关建（构）筑物、调车场、堆放场地同时应考虑不占和少占农田的要求；2）有选厂距离较短且矿石运输方便，或有较好的外部运输条件，同时依照运输的要求，稍高于选场储矿仓卸矿口的地面水平，以便利于重车下坡运行；3）有排废石场地，同时爱护废石场地安全，幸免泥石流，大风扬尘、不要布置在常年主导风向方向，还应少占或不占农田耕地等；4）有防洪条件（一般高出最大洪峰3m），幸免洪水淹井事故，且不受山岭岩石倒塌、雪崩等的阻碍，我国易门铜矿及东川因民铜矿等有的坑口及有关建筑物位置选择不当，受岩石滚落的威胁较大，既阻碍安全，又产生大量粉尘，危害居民健康；5）有较好的地质条件，尽量幸免要紧开拓巷道穿过断层、含水层等不利地层，尤其避开岩溶发育的岩层和流沙层，一般能够通过打检查钻孔等查明地质构造情况，以便更好的确定井巷的位置，方向和支护形式；6）尽量减少开拓工程量，例如改建或扩建矿山应考虑原有井巷和有关建构筑物的充分利用。7）井巷位置还应考虑地表和地下运输联系方便，应使运输功最小，开拓工程量最小，假如一个选场或冶炼厂位于矿区内，选择井筒位置时应选取最短及最方便的路线向选厂或冶炼厂运输矿石。8）井筒及平硐位置应尽量位于移动带以外幸免压矿，距离移动带的安全距离应大于20米，否则要留设保安矿柱。一、采空区引起的岩层移动及其对要紧开拓巷道的阻碍当矿石被采出后，形成采空区，这时原岩体的应力平衡状态受破坏，随后便有采空区部分及周围岩层地压活动的出现（有时在采空区形成后一个相当长的时刻，才出现地压活动），岩石逐渐变形、移动直到陷落。依照采空区的大小以及离地面的深度不同，有的在采空区形成后不长时刻，地压活动会出现，迅速波及地表。有的在相隔专门长一段时刻后，才能阻碍地表。也有的因采空区容积小，与地表距离较大，将一直可不能阻碍地表。但不管上述的哪种情况，都应引起人们的注意。如一些老矿山，在矿山生产过程中并未出现陷落现象，但在矿山末期，却出现了问题。采空区上部地表发生崩落和移动的范围，分不叫做崩落带和移动带（图32）。采空区边界与地表崩落带和移动带边界的连线和水平面之间的夹角，分不叫做崩落角和移动角。崩落角与移动角的大小，与采空区上部岩层的物理机械性质、层理和节理的发育程度、水文地质构造、开采深度以及所采纳的采矿方法等因素有直接关系，通常在30º～80º之间。每种岩层和地质条件有其自己的崩落角和移动角。一般讲来，矿体上盘岩石移动角小于下盘岩石移动角，矿体走向两端的移动角最大。表7－6为常见的岩石移动角。地表移动带内区域为危险区，在移动地带内布置的开拓工程或地表永久性建（构）筑物将受到破坏。为确保安全，幸免因地表移动而带来的损失，应将要紧开拓巷道和其他需要爱护的建（构）筑物布置在移动范围之外，并与地表移动带边界保持一定安全距离。安全距离与建（构）筑物爱护等级有关，按规定I级爱护建（构）筑物的安全距离为20m，II级爱护建（构）筑物的安全距离为10m。矿山各种建（构）筑物的爱护等级见表7-7.表7-6岩石移动角岩石名称垂直矿体走向的岩石移动角沿矿体走向的岩石移动角δ上盘β下盘γ第四纪表土、含水中等稳固片岩45°45°45°45°55°65°稳固片岩55°60°70°中等稳固致密岩石60°65°75°稳固致密岩石65°70°75°

表7-7地表建（构）筑物爱护等级保护等级ⅠⅡ设有提升装置的矿井井筒、井架、卷场机房；中央变电所；中央空压机房；索道装载站；锅炉房发电厂；铁路干线路基；车站建筑物；无法排除或泄水的天然水池和人工水池；多层住房；多层公用建筑物（戏院、医院、学校等）未设提升装置的井筒（充填井、通风井等次要井筒）；架空索道支架；高压线塔；矿山专用线路；最重要的排水构筑物、上下水道、水塔、小水池和小河底；矿山行政福利建筑；单层和双层住宅及公用建筑；公路等移动带的圈定：是依照若干个垂直于矿体走向的地质横剖面图和沿走向的地质纵剖面图，从矿体开采的最低一个水平起（当矿体不规则时，从矿体上、下盘的突出部位起），按各层岩石的不同移动角（矿体的上盘、下盘和端部），分不做直线直到最后与地面相交，然后将矿体上、下盘和端部与地表各交点逐一连线，在地形图上形成一条闭合圈，这便是所要圈定的地表移动带。假如由于某些条件限制，要紧开拓巷道或重要建（构）筑物只能布置在岩石移动带内，为安全起见，必须留有保安矿柱或采纳接顶效果较好的胶结充填采矿法。所谓保安矿柱，确实是在要紧开拓巷道的周围和其他地表建（构）筑物之下，在服务年限内不予开采的矿石，也确实是爱护要紧开拓巷道和地表建（构）筑物范围内的矿体。留保安矿柱能够在岩石移动带内形成一个不发生移动的安全爱护带，使位于其内的构筑物不受岩石移动的阻碍。在矿山设计中，要紧开拓工程的布置，应以最深开采水平为基准。若矿床采纳联合开拓或分期开采，而深部的地质资料（要紧指矿体产状要素）了解得比较清晰，不管二期开拓采纳何种方案，在确定上部开拓工程位置时，要考虑深部（或二期工程）工程所带来的阻碍。参照移动带圈定方法，确定保安矿柱，作图（见金属矿床地下开采P45）保安矿柱的圈定，是依照构筑物、建筑物的爱护等级所要求的安全距离，沿其周边画出爱护区范围，再以爱护区周边为起点，按所选取的岩石移动角向下画移动边界线，此移动边界线所截矿体范围确实是保安矿柱。如下图表示一个比较规则的层状矿体保安矿柱的圈定方法。（1）首先在井口平面图上画出安全区范围（井筒一侧自井筒边起距20米，另一侧自卷扬机房起距20米）。（2）在此平面图上井筒中心线作一垂直走向剖面Ⅰ－Ⅰ，在这剖面井筒左侧，依下盘岩石移动角γ画移动界线，井筒右侧依上盘岩石移动角β画移动界线。井筒左侧和右侧移动线所截矿层的顶板和底板的点，确实是井筒保安矿柱沿矿层倾斜方向在此剖面上的边界点，即点、、A1、B1。（3）将依照垂直走向剖面Ⅰ－Ⅰ，所画岩层移动线所截矿层的顶板界点和A1、底板界点和B1，投影在平面图Ⅰ－Ⅰ剖面线上得、、A1、B1各点，这便是保安矿柱在那个剖面倾斜方向上的边界点。用同样方法可求得剖面线上的边界点、、、，及剖面线上的边界点、、、。分不连接顶底板界点便得相应的界线。（4）同理，依照平行走向剖面画岩层移动线，得所截矿体的顶板界点和、底板界点和、将这些点转绘在平面图的剖面线上得、、、各点，这便是保安矿柱在那个剖面上走向方向的边界点。用同样方法还可求得剖面的边界点、、、，以及剖面的边界点、、、。分不连接顶底板界点便得相应的界线。（5）将倾斜方向矿柱顶底板界线和走向方向矿柱顶底板界线延长，相交；或在垂直走向方向和平行走向方向多做几个剖面，照上法求得顶底板界点和界线，连接起来，便得整个保安矿柱的界线。二、按最小运输功确定开拓巷道位置在确定要紧开拓巷道位置时，应使矿床开采过程中的矿石运输费用最低。矿石的地下和地表运输费用与运输量同运输距离的乘积成正比。我们把运输量同运输距离的乘积称为运输功。运输费用的计费依据与运输距离有关，也与井筒位置有关。合理的井筒位置应在矿石的地下与地表运输功之和为最小之处。为减少运输功，应尽可能使地下与地表之间无反向运输。此外，在使用相同的运输设备而运输距离又相近的条件下，地表运输费用往往低于井下运输费用。利用最小运输功确定要紧开拓巷道位置，一般不做定量计算，而只做大概的定性分析即可。三、要紧开拓巷道位置确定方法选择要紧巷道位置时的几项要求：在选择合理位置时，不能将所有阻碍因素等价进行分析，设计者必须抓住其中的几个要紧矛盾进行分析，然后方可得到合理的位置。图34中，矿床的开拓方法已拟定为下盘竖井开拓。依照井下最小动输功的原则，位置1较合理，1与3处都有专门好的排废石场地，且有较理想的工业场地，但若竖井定为位置1则必须形成两翼通风，即两翼均需掘通风井，如此基建工程量大，工期长，同时不利于治理。在确定竖井位置时，这将成为要紧矛盾。最