ch地下矿床开拓实用

会计学1ch地下矿床开拓实用2023/1/172

地表移动带的圈定方法；主溜井和井底车场的参数的选择及其布置；重点

用示意图表示各种开拓方法方案及特点、适用条件；地表移动带的圈定方法及有关概念；主溜井和井底车场的用途、形式、参数的选择及其布置；

难点第1页/共118页2023/1/173第一节地下矿床开拓概述一、开拓的基本概念

1.开拓的定义:掘进巷道，到达矿体，建立联系，形成八大系统.2.开拓巷道:为完成开拓工作掘进的巷道:平硐，竖井，斜井，斜坡道，井底车场，石门、阶段运输巷、溜井、充填井，风井

3.开拓系统:指不同种类、数量的开拓巷道在空间配合布置的整体（提升、运输、通风、供水、供电、排水、供压、行人等。

4.分类:

主要开拓巷道：提升运送矿石的井巷，如：运送矿石的平硐，提升竖井，提升斜井等。

辅助开拓井巷：不运送矿石的井巷，如：上下人员，运送废石，通风井，充填井等。二、开拓方法的分类

1.以主要开拓巷道命名：平硐、竖井、斜井、斜坡道。

2.以主要开拓巷道位置命名：上盘、下盘、侧翼、穿过矿体

地下矿床开拓概述第2页/共118页2023/1/174第二节平硐开拓法适用条件:矿体位于地平面以上三大优点：运费低自然通风自流排水一、平硐开拓法的分类

1.垂直矿体走向下盘平硐开拓法（图6—1）平硐开拓法阶段平硐与平硐溜井开拓第3页/共118页2023/1/1752.垂直矿体走向上盘平硐开拓法；

主平硐从矿体上盘进入矿体。为使其不受下部矿体开采时岩层移动的影响，开采平硐下部矿体时，需留保安矿柱。平硐开拓法第4页/共118页2023/1/176

平硐掘进方向与矿体走向平行的平硐称沿脉平硐。根据其所在位置可分为脉内平硐和脉外平硐。根据地形和工业场地的条件，采用沿脉平硐开拓工程量最小，因为沿脉平硐实质上就是阶段运输平巷。3.沿矿体走向平硐开拓法平硐开拓法适用条件：矿体距上、下盘地表都较远，或者上、下盘方向地形陡难以选择平硐口及工业场地，而侧翼距地表近或者矿体在侧翼出露地表，同时又有良好的工业场地。第5页/共118页2023/1/177脉内沿脉平硐开拓方案平硐开拓法脉内布置优缺点优点:①及时探矿，确定矿石量级。②掘进中及时清楚矿体走向并有付产矿石产生。缺点:需采用后退式回采第6页/共118页2023/1/178二、平硐开拓法的特点

1主平硐以上各阶段采下的矿石通过溜井下放到主平硐水平，然后用矿车运出地表；

2人员、设备、材料由辅助盲竖井或盲斜井提升到各个阶段；3新鲜风流通过主平硐、辅助盲竖（斜）井进入上部各工作地点，污风从回风井巷排出地表。4、地下水沿主平硐水沟自流到地表硐口。平硐开拓法※平硐坡度参照运输要求和排水要求计算，平硐坡度一般取0.3%～0.5%。第7页/共118页2023/1/179三、平硐开拓法适用条件当矿体（或其大部分）赋存在当地地平面以上。

四、优缺点1、优点基建期短，脉内开拓时付产矿石多；补充勘探。2、缺点平硐在脉内布置时，必须从井田后退式回采。5、供风、供水、供电等从主平硐进入，沿井巷到达各工作点。平硐开拓法第8页/共118页2023/1/1710

斜井开拓法主要适用于倾角15°～45°的矿体，埋藏深度不大，表土不厚的中小型矿山。所用的提升容器，对斜井倾角有不同的要求：胶带运输机：不大于18°；串车提升：不大于25°～30°；箕斗和台车(斜井罐笼)：不小于30°。斜井根据其与矿体的相对位置，可分为下盘、侧翼和脉内。第三节斜井开拓法斜井开拓法第9页/共118页2023/1/1711脉内斜井开拓是将斜井开掘在矿体内靠近底板的位置。适用于矿体倾角稳定、底板起伏不大、矿体厚度不大的缓倾斜矿体。应用较少。1.脉内斜井开拓斜井开拓法第10页/共118页2023/1/1712缺点：要在斜井两侧留8～10m或更宽的矿石做保安矿柱，保安矿柱回采较难，而且矿石损失大，故应用甚少，仅在下列情况下酌情采用。

※矿体走向长、矿体薄、储量大，矿石品位低、价值不高，下盘岩石地质条件较坏、稳固性差。

※矿井急需短期投产，需在脉内作补充勘探。

※由露天矿转地下开采，从露天台阶向下掘进斜井，斜井口到地面可以利用原有露天矿坑的运输系统，或者利用露天边坡开掘斜坡道连成提升系统，能节省开拓工程。

斜井开拓法第11页/共118页2023/1/1713斜井布置在矿体下盘围岩中。斜井通过阶段石门与矿体联系。石门长度视围岩稳固程度而定，要求斜井上部矿体开采时产生的压力不致影响斜井的维护为宜，一般不小于5m（15m左右）。考虑这段距离时，还应该考虑到斜井车场布置时与阶段运输平巷相连所需的距离。2.下盘斜井开拓斜井开拓法第12页/共118页2023/1/1714

当矿体倾角小于或者等于提升容器要求的极限倾角时，斜井倾角与矿体倾角相同；反之，斜井必须呈伪倾角开掘，如左图。伪倾斜斜井倾角γ、矿体倾角

α、伪倾斜斜井水平投影与走向线的夹角β三者之间的关系为：tanγ=sinβ×tanα如右图所示。伪倾斜斜井开拓斜井开拓法第13页/共118页2023/1/1715※伪倾斜斜井的特点是：斜井呈二维方向倾斜，一方面与矿体倾向保持大致一致，以缩短石门长度；另一方面，向矿体走向方向倾斜，使斜进倾角达到提升运输的要求，并使各阶段石门的长度大致相等。优点：下盘斜井开拓不受矿体倾角、厚度等赋存条件的影响，不留保留矿柱，能满足各种提升方式的要求，用甩车道联系阶段运输平巷，设计和施工方便，也便于开掘矿仓、计量装载硐室等，所以在金属矿山使用很广。

第14页/共118页2023/1/1716

侧翼斜井开拓是将斜井布置在矿体侧翼端部岩石移动界限以外。主要用于矿体地形或地质构造限制，无法在矿体其它部位布置斜井时。3.侧翼斜井开拓斜井开拓法第15页/共118页2023/1/1717二、斜井开拓法的特点

1.当斜井的倾角大于25°~30°时，采用箕斗或台车提升矿石；当斜井的倾角≤30°时，一般使用矿车串车提升；当斜井倾角小于18°时，可采用胶带运输机运矿。

2.人员、设备、材料由斜井下放到各个阶段；3.新鲜风流通过斜井进入各阶段工作地点，污风从回风井巷排出地表。4.地下水汇集到井底水仓，通过水泵和管道排到地表硐口。5.相对竖井：投产快；深度和提升能力受限。斜井开拓法第16页/共118页2023/1/1718

竖井位于矿体下盘岩石移动界线以外的下盘竖井开拓法。每个阶段从竖井向矿体开掘阶段石门通达矿体。下盘竖井井筒处于不受矿体开采影响的安全位置，不需留保护矿柱。缺点：竖井越深，特别是矿体倾角较小时石门长度越大。第四节竖井开拓法

以竖井为主要开拓巷道开拓矿床的方法称为竖井开拓法。

一、竖井开拓法的分类1.下盘竖井开拓法：竖井开拓法第17页/共118页2023/1/17192.上盘竖井开拓法

竖井布置在矿体上盘岩石移动界线以外的上盘竖井开拓法。每个阶段从竖井向矿体开掘阶段石门，阶段石门穿过矿体后再在矿体或下盘岩石中开掘阶段运输平巷。缺点：开始就要开掘很长的阶段石门，基建时间长，初期投资大。竖井开拓法第18页/共118页2023/1/17203.侧翼竖井开拓法

侧翼竖井开拓法是指将主竖井布置在矿体走向一端的端部围岩或下盘围岩中的开拓方法。此时从竖井向矿体开拓阶段石门后只能单向掘进阶段运输平巷，故矿井的基建速度慢。竖井开拓法第19页/共118页2023/1/17214.穿过矿体竖井开拓法

当矿体倾角很小，平面投影面积很大时，可采用竖井穿过矿体开拓法。采用竖井穿过矿体开拓方案需留保安矿柱。当矿体埋藏深度不大，矿体倾角很缓时，保安矿柱矿量不大，矿石损失有限。竖井开拓法第20页/共118页2023/1/1722二、竖井开拓法的特点根据矿井年产量和井深的不同，竖井采用不同的提升设备。

1.采用箕斗或罐笼提升矿石；2.人员、设备、材料由竖井下放到各个阶段；3.新鲜风流通过斜井进入各阶段工作地点，污风从回风井巷排出地表。4.地下水汇集到井底水仓，通过水泵和管道排到地表硐口。5.供风、供水、供电等从竖井进入，沿阶段运输巷道到达各工作点。竖井开拓法第21页/共118页2023/1/1723

当矿体赋存在地平面以下，矿体倾角＞45°，或倾角＜15°且埋藏较深时，采用竖井开拓法。竖井的提升能力较大故被通常应用于大中型矿井。提升容器：罐笼：年产量30万吨以下，井深300米左右；箕斗：年产量超过50万吨，井深大于300米。三、竖井开拓法的适用条件竖井开拓法第22页/共118页2023/1/1724第五节斜坡道开拓法

以通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田矿床的方法，称为斜坡道开拓法。斜坡道一种行走无轨设备的倾斜巷道。斜坡道开拓法

斜坡道一般宽4～8m，高3～5m，坡度10％～15％。使用大型设备时斜坡道弯道半径大于20m，使用中、小型设备时斜坡道弯道半径大于10m。

第23页/共118页2023/1/1725螺旋式斜坡道的几何图形是圆柱螺旋线或圆锥螺旋线。

优点：①开拓工程量小，线路比折返式短20%～25%；②通向阶段运输平巷的联络道可保持在同一垂直面附近；③适合于开拓走向短的矿体；④与垂直井筒配合施工时，出碴、通风比较方便。缺点：施工困难，行车时司机视距小，安全性差；轮胎磨损大。一、斜坡道开拓的分类1.螺旋式斜坡道开拓法斜坡道开拓法第24页/共118页2023/1/1726

折返式斜坡道是由直线段和曲线段（折返段）联合组成。直线段变换高程，曲线段变换方向。直线段坡度一般不大于15％，曲线段近似水平。优缺点与螺旋式相反。2.折返式斜坡道开拓斜坡道开拓法第25页/共118页2023/1/1727二、斜坡道开拓的特点通地表的主斜坡道主要用于汽车运输矿石，并兼作无轨设备出入、通风和运送设备材料。生产能力大、年限长的优选折返式。斜坡道开拓法第26页/共118页2023/1/1728第六节联合开拓法一、平硐与盲竖井联合开拓法

1．地平面以上部分用平硐溜井，地下部分用平硐盲竖（斜）井（根据深部矿体倾角）；

2．缩短石门的长度，地表无工业场地；3．解决了冬天冻井的问题；4.不用建设井架和井口房，卷扬机房位于硐室内安装调试方便。联合开拓法第27页/共118页2023/1/1729二、斜井与盲斜井或盲竖井的联合开拓

1．斜井与盲斜井的联合开拓：缩短石门长度分两段提升安全，提高效率；深部发现盲矿体；矿体倾角深部发生变化。

1-斜井2-皮带运输机3-地下破碎装载机组硐室4-辅助竖井5-皮带走廊斜井与盲斜井联合开拓示意图联合开拓法第28页/共118页2023/1/1730

2．斜井与竖井的联合开拓矿体倾角变大，不宜用斜井；深部发现盲矿体，改用竖井开拓提高深部提升能力。斜井（竖井）与盲竖井的开拓

示意图联合开拓法第29页/共118页2023/1/1731三、竖井与盲竖（斜）井开拓

1．深部矿体倾角发生变化

2．深部矿体形状发生较大变化

3．盲矿体竖井与盲斜井开拓

示意图联合开拓法第30页/共118页2023/1/1732

竖井与盲竖井开拓示意图联合开拓法第31页/共118页2023/1/1733四、竖井与斜坡道联合开拓法联合开拓法第32页/共118页2023/1/1734小结：主要开拓巷道评述

一、平硐与井筒（竖井和斜井）的比较

平硐优点：

（1）基建时间短；（2）基建投资少：掘进费用低，维护费用也少，没有井底车场，硐口设施简单，不设井架、提升机房，所以投资费省；

（3）排水费用低：一般自流排水；（4）矿石运输费用低：减少井筒提升，运输费用低的多；

（5）通风容易，通风费用低；（6）生产安全可靠：平硐的运输能力大，运人、运货安全可靠。平硐优点很多，因此，埋藏在地平面以上的矿体，平硐开拓是首选方案，一般平硐长度限制在3000~4000m以内为宜。联合开拓法第33页/共118页2023/1/1735

（1）基建工程量：斜井长，石门短，井底车场简单；（2）井筒装备：竖井井筒装备复杂，而斜井内管道、电缆、提升钢丝绳比竖井长；（3）地压、支护：斜井承压大，支护容易变形，维护费用高；（4）提升：竖井提升速度快，能力大，提升费用低，斜井提升速度慢，能力小，设备修理，钢丝绳磨损大；（5）排水：斜井排水管道长，设备费，安装费，修理费较大，因管道阻力消耗的动能较大，故排水费用高；（6）施工：竖井比斜井容易机械化，采用的施工设备和装备较多，要求技术管理水平较高；斜井施工较简便、需要的设备和装备少，适合中小矿山；（7）安全：竖井井筒不易变形，提升过程中停工事故较少；斜井井筒易变形，提升容器易发生脱轨脱钩事故。返回二、竖井与斜井的比较联合开拓法第34页/共118页2023/1/1736三、斜坡道与其它井巷的比较与竖井、斜井相比，其优点：1、矿山开拓快，投产早。可利用无轨设备掘进斜坡道和其它开拓巷道；2、斜坡道可代替主井或副井；3、节省大量钢材取消了轨道，节省大量钢材；4、产量大、效率高能实现地下开采的综合机械化。缺点：1、无轨设备以柴油机作动力，需加大通风量，增加通风费用；2、设备投资大，维修工作量大，备品备件需要量大。联合开拓法第35页/共118页2023/1/1737第一节主要开拓巷道类型的选择选择的依据：矿山地形、地质条件和矿体赋存条件。第二节主要开拓巷道位置的选择

1、选择主要开拓巷道位置的基本准则

基建与生产费用小；不留或少留保安矿柱，以充分利用地下资源；有方便、安全和布局合理的工业场地；井巷的掘进、使用安全可靠。2、影响主要开拓巷道位置选择的因素

1）矿区地形、地质构造和矿体埋藏条件；2）矿井生产能力及井巷服务年限；3）矿床的勘探程度、储量及远景；4）矿山岩石性质及水文地质条件；开拓巷道的布置第七章主要开拓巷道类型和位置的选择第36页/共118页2023/1/17385）应考虑地表和地下运输联系方便，使地表地下总运输功最小、开拓工程量最小；6）保证井巷出口位置及有关构筑物不受山坡滚石、雪崩和山崩等危害；7）井巷出口位置标高应在历年最高洪水位1米以上以免被洪水淹没；8）井筒或平峒位置应避免压矿并位于岩层移动带以外，距地面移动界限的最小距离为20米，否则应留保安矿柱；9）井巷出口位置应有足够的工业场地，以便布置建筑物、构筑物、调车场、堆矿场地和废石场等，同时尽可能不占和少占农田；10）改扩建矿山应考虑原有井巷和有关建筑物、构筑物的充分利用。开拓巷道的布置第37页/共118页2023/1/17393、主要开拓巷道位置选择的步骤

1）主要开拓巷道垂直矿体走向的位置选择：圈定最终开采岩层移动带，初步确定主要开拓巷道在地表岩石移动带以外安全距离的允许位置。2）主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择：按地面运输费用与地下运输费用总和为最小的原则基本确定主要开拓巷道在沿矿体走向方向上的最有利位置。3）结合地表地形、工业场地的布置确定主要开拓巷道具体位置。4）打检查钻孔，进一步查明主要开拓巷道位置的工程地质情况（主要针对竖井）。开拓巷道的布置第38页/共118页2023/1/1740第三节主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择

1、原则：沿走向布置井筒时，应着重考虑矿石总运输功量小，运输费用最低。

2、运输功：矿石重量和运输距离的乘积，用t·km表示。运输功最小的井筒位置是在两侧矿量相等的中点上。它有三种情况：

（a）规则矿体

；（b）不规则矿体；（c）不规则分散矿体。

对于规则矿体，若采用侧翼开拓，平均运距为1/2L，则运输功为：

A侧=Q×1/2L=1/2QL（7-1）

开拓巷道的布置第39页/共118页2023/1/1741开拓巷道的布置第40页/共118页2023/1/1742

若采用中央式等翼开拓，井筒左边矿量运距长L/2，往返平均运到中点的运距为L/2×1/2=L/4；右边的运距同左边，矿床矿石总运输功为：

A中=（L/4×Q/2）左+（L/4×Q/2）右=1/4LQ(7-2)

对比(7-1)式和(7-2)式，可以证明井（硐）位置偏离矿量中点运输功都会增大，侧翼开拓井下运输功最大。因此，矿量中点是运输功最小的井筒位置。

矿量中点应符合下式要求：

Q左=Q右

（7-3）

※对于单一矿体，矿体形态规则，厚度相等，矿量中点在矿体走向长度的二分之一上。

开拓巷道的布置第41页/共118页2023/1/1743※对于不规则矿体，将矿体划分为矿块，分别计算各矿块的矿量，并将矿量投影到阶段运输平巷的轴线上。然后从矿体的两翼开始，将矿块的矿量分别相加，即可求得矿量中点：

Q1+Q2+Q3+……=Q14+Q13+Q12+……

(7-4)

开拓巷道的布置第42页/共118页2023/1/1744

结论：运输功最小的井筒位置应在两端矿量相等的等分线上。实际工程中，应结合地面运输考虑，即：按地面运输费用与地下运输费用总和为最少的原则来确定井筒的最优位置。

开拓巷道的布置

※对于多矿体及分散矿体，以各矿体（或矿段）的运输巷道与主运输平巷的交点为该矿体（或矿段）的矿量中心，然后用（7-4）式的方法计算矿量中点。如图中Q15、Q16、Q17三个矿块的矿量，同时移到Q7点上，然后用（7-4）式计算矿体矿量中点，确定井（硐）沿走向方向的位置。

第43页/共118页2023/1/1745第四节主要开拓巷道垂直矿体走向的位置选择

1、移动带和崩落带

移动带：地表出现变形、位移的范围。

崩落带：在地表呈现裂缝的范围。

危险带：崩落带加移动带的范围或者说移动线所控制的范围。

※形成移动带和崩落带的原因：随着地下矿石的采出，在地下形成一定数量的采空区，由于采空区周围的岩层失去平衡，在围岩应力作用下引起采空区周围的岩层逐渐发生变形、片落、移动和崩落，移动和崩落发展到地表，则地表出现下沉、陷落和移动。

开拓巷道的布置第44页/共118页2023/1/17462、移动角和崩落角移动线：在垂直走向的矿体横剖面上，从地表移动带的边界至开采深度采空区边界线（或开采深度以内，矿体轮廓最突出点）的连线。

移动角：移动线与水平面的夹角。相对于矿体的位置，移动角有上盘移动角、下盘移动角和端部移动角。崩落线：从地表崩落带的边界线至开采深度采空区边界线（或开采深度范围内，矿体轮廓最突出点）的连线。

崩落角：崩落线与水平面的夹角。崩落角相对于矿体有上盘崩落角、下盘崩落角和端部崩落角。开拓巷道的布置第45页/共118页2023/1/1747(a)—垂直走向剖面α＞γ及γ′情况；(b)—垂直走向剖面α＞γ及γ′情况；(c)—沿走向剖面；α—矿体倾角；γ—下盘移动角；γ′—下盘崩落角；β—上盘移动角；β′—上盘崩落角；δ—走向端部移动角；δ′—走向端部崩落角；δ0—表土移动角；L—危险带开拓巷道的布置第46页/共118页2023/1/1748

表7-1

岩石移动角

※影响移动角和崩落角的因素：采空区周围的岩层与空区相对位置；岩石结构；表土层和流砂层的含水性；矿体厚度、倾角、采矿方法等。

※对生产矿山，可建立岩层移动观测点，收集岩层移动资料；对新建矿山，可参考《采矿设计手册》或其它地质、采矿技术条件相似矿山的岩石移动角作为本矿设计岩层移动角、移动带和崩落带的依据。开拓巷道的布置岩石名称垂直矿体走向的岩石移动角端部侧翼移动角上盘移动角β下盘移动角γ第四纪表土454545含水中等稳固片岩455565稳固片岩556070中等稳固致密岩石606575稳固致密岩石657075第47页/共118页2023/1/17493、主要开拓巷道垂直矿体走向的位置

按照《安全规程》的规定矿井井筒及地表建筑物和构筑物，均应布置在岩石移动带以外的安全区中。若布置在移动带以内时，必须留保安矿柱。I级保护的建（构）筑物，应在移动带以外20m，距河流、湖泊以外50m；Ⅱ级保护的建（构）筑物，应在移动带以外15m；Ⅲ级保护的建（构）筑物，应在移动带以外10m。

中国有色金属工业总公司1990年6月制定的《有色金属矿山生产技术规程》对建筑物和构筑物的保护级别见表7-2。（书上分为2级：20m/50m，10m）开拓巷道的布置第48页/共118页2023/1/1750表7—2地表建筑物和构筑物的保护等级保护等级主要建筑物和构筑物I

国务院明令保护的文物和纪念性建筑物；一级火车站，发电厂主厂房，在同一跨度内有两台重型桥式吊车并三班生产的大型厂房、水泥厂回转窑、选矿厂和冶炼厂主厂房等特别重要或特别敏感的、移动后可能导致发生重大生产、伤亡事故的建筑物、构筑物；铸铁瓦斯管道干线，竖（斜）井、主平硐，提升机房，主扇风机房，空气压缩机房。Ⅱ22万V以上超高压输电铁塔，矿区总变电所（Ⅰ），立交桥，高频通讯干线电缆；钢筋混凝土框架结构的工业厂房，设有桥式吊车的工业厂房，铁路矿仓、总机修厂等较重要的大型工业建筑物；办公楼、医院、剧院、学校、百货大楼、二级火车站、三层以上住宅楼；输水管干线和铸铁瓦斯管道支线；架空索道，电视塔及其转播塔等。（书：未设提升装备的井筒）Ⅲ

无吊车设备的砖木结构工业厂房，三、四级火车站，砖木结构平房或变形缝区段小于20米的两层楼房，村庄民房；高压输电铁塔，钢瓦斯管道等。开拓巷道的布置第49页/共118页2023/1/17514、地表及岩体移动范围圈定的安全技术规定1）移动区应从开采矿体的最深部划起;2）对未探清的矿体应从能做到远景开采的部位划起;3）矿体埋藏很深且分期开采时，应分期划出移动区;4）矿体轮廓复杂时，应从矿体突出部划起;5）对己进行工程地质及岩体力学研究的矿山，一般应进行开采后岩体及地表稳定性的评价，分别用数值分析法(包括有限元或边界元分析)和类比法确定移动范围;6）对未进行岩体力学研究的矿山，可参考同类矿山的观测资料确定;7）所圈定的移动区范围应分别标在总平面、开拓系统平面及各中段平面图上。开拓巷道的布置第50页/共118页2023/1/1752⑴参照地质报告或条件类似矿山选取上盘移动角、下盘移动角、端部移动角、表土移动角；⑵在各勘探线剖面上，从设计最低开采水平的矿体边界或矿体最突出位置，按所选取的上、下盘移动角往上画移动界线，直到移动界线与地表线相交为止；⑶在矿体纵剖面图上，从设计最低开采水平的矿体边界或突出位置，按所选取的端部移动角往上画移动界线，直至移动界线与地表线相交为止；5、移动带的圈定方法与步骤(4)开拓巷道的布置第51页/共118页2023/1/1753⑷将各剖面移动界线与地表线的交点转绘到地形地质图上，并用均滑曲线或折线联成闭合曲线，此闭合曲线内的范围即是地表岩土移动带。开拓巷道的布置第52页/共118页2023/1/1754地表岩石移动带圈定

V1、V2、V3—矿脉编号；①②③…—勘探线编号；

γ—下盘岩石移动角β—上盘岩石移动角；

δ—沿矿体走向侧端岩石移动角；δ0—表土层移动角；

开拓巷道的布置第53页/共118页2023/1/1755第五节保安矿柱的圈定

在某些特殊情况下，开拓井巷及其附近的建筑物不能或不能全部布置在移动带以外；在矿床上部或边缘有河流、湖泊、铁路等通过，矿床开采后对其安全有影响时，必须留保安矿柱，其作用：保护地表建筑物和井筒。

二、保安矿柱的圈定方法和步骤

保安矿柱的圈定，是根据要求的安全距离，沿其周边画出保护区范围，再以保护区周边为起点，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就是保安矿柱。一、圈定保安矿柱的原因

开拓巷道的布置第54页/共118页2023/1/1756⑴在地质平面图上，圈定井筒及提升机房等工业建筑物的位置和面积。按保护级别的安全距离在四周划出保护范围；⑵沿井筒中心作垂直矿体走向的横剖面地质图I-I，标出井筒和建筑物等的范围及安全带宽度，绘出矿体和各岩层的厚度、倾角及地质构造。为保证有足够的精度，应在井筒两侧再作二个横剖面地质图I′-I′、I″-I″。⑶沿井筒中心作平行于矿体走向的纵剖面地质图Ⅱ-Ⅱ，标出井筒和建筑物等的范围及安全带宽度。为保证精度，在井筒保护带的上、下两侧，再作二个纵剖面地质图Ⅱ′-Ⅱ′、Ⅱ″-Ⅱ″。开拓巷道的布置第55页/共118页2023/1/1757开拓巷道的布置第56页/共118页2023/1/1758⑹使矿体顶板沿走向方向的A1-A2、A´1-A´2与沿倾斜方向的边界线C1-C2、C´1-C´2相交，则得到矿体顶板保安矿柱范围。用同样的方法，可以得到矿体底板的保安矿柱范围。若井筒布置在矿体中，除留出井筒附近的保安矿柱外，还要留出通往井筒的公路或铁路的保安矿柱。⑸在纵剖面上，按矿体和各岩层的侧翼移动角δ取值作图。作图方法步骤同横剖面，取得移动线与矿体顶、底板交点C1、C´1、d1、d´1和A1、B1和d2、d´2、C2、C´2等点。将求得C1、……C2、C´2等点绘在地质平面图上，并分别联结左右侧上盘、下盘上的各交点，就得到在矿体走向上的移动范围和保安矿柱边界线。※保安矿柱矿石难以回采，即使矿床开采完毕允许回采，其矿石回收率也低，劳动生产率不高，安全条件差，成本高。因此，需要留保安矿柱的井筒，最好选择在矿体厚度薄、品位低的地段，尽量减少经济损失。

开拓巷道的布置第57页/共118页2023/1/1759三、保护地表建筑物和构筑物的措施

表7—3

建筑物保护等级及允许变形值保护等级建筑物地表最大允许变形（mm/m）倾斜比最小曲率半径（km）水平变形εε+△ε1234发电厂、冶金厂、炼油厂、井架等一般工厂、学校楼房、铁路、车站等一般房屋、铁路支线等石房、木房2.5510152012641.53.06924810开拓巷道的布置第58页/共118页2023/1/1760对建筑物、构筑物、井筒的保护措施：

⑴采用充填采矿法回采，并用充填料及时充填采空区，以控制或减弱岩层的变形、下沉值，控制和缩小移动范围；

⑵扩大保安矿柱范围；⑶加强对地表建筑物和构筑物的保护：对受二级地表变形影响的建筑物，长度大则设变形缝；对受三级地表变形影响的建筑物，除设置变形缝外，还设置钢拉杆、钢筋混凝土圈梁；对受到四级地表变形影响的建筑物，除上述措施外，还要采用钢盘混凝土锚固板加强基础；设置地表缓冲沟，以吸收地表的一部分压缩变形。

开拓巷道的布置第59页/共118页2023/1/1761（一）副井位置的选定

在确定开拓方案时，主井、副井的位置是统一考虑。◆副井应尽可能采用集中布置，即与主井靠近布置，但二井筒间距应不小于30m。◆如地表地形条件和运输条件不允许集中布置，采用分散布置。◆集中布置与分散布置各有优缺点第六节辅助开拓巷道位置的选定辅助开拓巷道的布置集中布置的优点：1.工业场地集中布置，土石量少；2.井底车场集中，可减少基建工程量；3.井筒相距近，开拓量少，投产快；4.有利集中排水；5.延伸方便；缺点：火灾危险；卸矿时粉尘的污染。第60页/共118页2023/1/1762（二）通风井（主回风井）的布置1.中央并列式进风井和排风井均布置在矿体中央，如图所示，两井相距不小于30m，如井上建筑物采用防火材料，也不得小于20m。

中央并列式1—进风井；2—排风井；3—天井；4—沿脉运输巷道2.双翼（中央）对角式（1）主井为罐笼井时，主井布置在矿体中央，可兼作进风井，而在矿体两翼各布置一条排风井，如图所示。辅助开拓巷道的布置第61页/共118页2023/1/1763（2）主井为箕斗井时，主井布置在矿体中央，应在主井附近另布置一条罐笼井，作为提升副井兼进风井，并在矿体两翼布置排风井，如图所示。

中央对角式1—进风井；2—排风井；3—石门；4—天井；5—沿脉运输巷道

中央对角式1—主井；2—副井（进风井）；3—排风井辅助开拓巷道的布置第62页/共118页2023/1/17643.单（侧）翼对角式进风井（罐笼井）布置在矿体的一翼，排风井布置在矿体的另一翼，如图所示。

侧翼对角式

1—进风井；2—排风井；3—石门；

4—天井；5—沿脉运输巷道辅助开拓巷道的布置第63页/共118页2023/1/1765（三）溜井的布置溜井的用途是依靠重力从采场或上部阶段转放矿石（矿石溜井）或废石（废石溜井）到下部阶段或矿仓。

平硐溜井出矿系统；

竖井箕斗提升、集中出矿系统。1.溜井的形式

1）根据不同的倾角，溜井分为垂直溜井和倾斜溜井。2）根据溜井所服务的不同阶段数目，分为单阶段溜井和多阶段溜井。辅助开拓巷道的布置第64页/共118页2023/1/1766多阶段溜井的不同形式：①垂直式溜井；②倾斜式溜井；③分段直溜井（多阶段同时生产）

a—瀑布式溜井（分枝垂直溜井）；

b—接力式溜井（分段控制垂直溜井）；④阶梯式溜井特点：多段放矿、集中出矿。各个形式的特点？辅助开拓巷道的布置1—主溜井；2—斜溜道；3—卸矿硐室；4—放矿闸门硐室；5—上段溜井；6—下段转运溜井。第65页/共118页2023/1/1767辅助开拓巷道的布置第66页/共118页2023/1/1768（1）溜井结构1-卸矿硐室（不要开在主要运输巷内）；2-卸矿口（格筛，有防降尘设施）；

3-溜井井筒，矩形、圆形，d＝（5～6）L；4-中段巷道；5-斜溜道，α＝45~50°，15m以内；6-溜井储矿段，D＝d＋1.5（2.0）m；

H=10～

15m7-检查井，距溜井15m；8-检查巷，2条，间距8~10m；9-放矿口（振动放矿机）；10-放矿硐室（防除尘设施）。辅助开拓巷道的布置2.溜井的结构参数※溜井分为溜矿段和储矿段。※结构参数：断面形状、尺寸、倾角和长度。

第67页/共118页2023/1/1769

溜井倾角α＝90°；倾斜溜井段α≥55～60°，溜道α＝45～50°，储矿段α≥65～75°。矿石块度mm非储矿段m储矿段m3502.03.0（5.0）5002.53.5（5.0）7503.04.0（5.0）12004.05.0（6.0）矿石块度和溜井尺寸的关系表※溜井储矿段的高度与储矿段的直径、粉矿堆积角有关；通常取10～15米；储矿波动高度是储矿段高度的0.1～0.2倍。辅助开拓巷道的布置※如何理解《安全规程》规定：溜井不能放空？第68页/共118页2023/1/1770⑵溜口结构参数B-溜口宽度＝0.8l，l为厢长；≥3dH-溜口高度＝（0.6～0.8）Bɑ－粉矿堆积角，65～75°；ɑ1－溜口顶板倾角；ɑ2－溜口内坡角，≤35°ɑ3－溜口底板倾角，大于自然安息角（2～4°）b-溜口额墙厚度，400～800mm；L-溜口斜脖长度0.8～1.2m；a1-溜口深入矿车水平距150mm；a2-溜口高出矿车垂直距200mm。辅助开拓巷道的布置第69页/共118页2023/1/1771（四）充填井废石井；管道井；充填钻孔（200～300mm）辅助开拓巷道的布置第70页/共118页2023/1/1772※它为各阶段转运矿石、废石、人员设备材料以及为排水、供电等其它工作服务，是井下各阶段运输的枢纽。

※根据开拓方法的不同，可分为竖井井底车场和斜井井底车场。

第八章井底车场及硐室

井底车场：指井筒周围与阶段运输巷道之间所开掘的巷道和硐室的总称。

第一节竖井井底车场（1）井底车场的形式按车场与主运巷道的相对位置分：立式卧式井底车场及硐室第71页/共118页2023/1/1773立式井底车场井底车场及硐室第72页/共118页2023/1/1774卧式井底车场井底车场及硐室第73页/共118页2023/1/1775按提升设备分：箕斗井底车场；罐笼井底车场；

混合井底车场按服务的井筒数目分：单一井筒的井底车场；多井筒的井底车场按矿车的运行系统分：尽头式折返式环形式井底车场及硐室第74页/共118页2023/1/1776（2）井底车场的组成包括：1)井底车场巷道储车线路（巷道）：井底车场里储放空、重车辆的线路。行车线路：调度空、重车辆的线路称为行车线路。辅助线路：通往各种硐室的线路称为辅助线路。

2)井底车场硐室

与主井系统有关的硐室：翻笼（卸矿）硐室、储矿仓、箕斗装载硐室；清仓绞车硐室；斜巷与副井系统有关的硐室：马头门、水泵房、变电房、水仓、候罐室、调度室、机修室井底车场及硐室第75页/共118页2023/1/1777井底车场结构示意图

井底车场及硐室第76页/共118页2023/1/1778尽头式

特点：井筒（留矿井）两侧均设线路，一侧进重车，一侧出空车，经过双轨或单轨双巷变头返回；优：生产能力比尽头式大；缺：工程量比尽头式大；适用：中型矿山或副井车场折返式特点：井筒一侧进、出车，空、重车储车线和调车场均设在井筒一侧；优：开拓工程量小，简单；缺：能力低；适用：小矿山或副井车场井底车场及硐室第77页/共118页2023/1/1779环形式特点：井筒两侧布置成闭合线路，重车由井筒一侧进车，空车由另一侧经绕道不变头返回优：生产能力大，运行效率高，运输方便缺：开拓工程量大适用：大型矿山井底车场及硐室第78页/共118页2023/1/1780井底车场及硐室第79页/共118页2023/1/1781（3）井底车场形式选择

满足生产能力、结构简单、节省工程、方便管理、作安全可靠、易于施工维护。

环形式或折返式>30万T/a；折返式10～30万T/a；尽头式<10万T/a。

※井底车场通过能力要大于设计生产能力的30～50%。

井底车场及硐室第80页/共118页2023/1/1782

分为：折返式和环形式车场两种形式。※环形车场一般适用于箕斗或胶带提升的大、中型斜井。※折返式车场一般适用中、小型矿山的斜井的串车提升。

本节主要介绍串车提升的斜井井底车场。第二节斜井井底车场井底车场及硐室第81页/共118页2023/1/1783串车斜井井筒与车场的连接方式有三种：（1）旁甩式，即：由井筒一侧（或两侧）开掘甩车道，串车经甩车道由斜变平后进入车场；斜井甩车道车场线路示意图井底车场及硐室第82页/共118页2023/1/1784

（2）平车场，即在斜井的最下一个阶段，有斜井井筒直接过渡到车场（空重车的坡度是相反的）。相对于甩车场，钢绳磨损小，调道少，交岔处工程小，易于维护。主井平车场调车线路示意图井底车场及硐室第83页/共118页2023/1/1785

（3）吊桥，即由斜井顶板方向出车，经吊桥变平后进入车场。（解决了平车场不能多阶段布置的缺点）普通式吊桥式甩车道高低差吊桥井底车场及硐室第84页/共118页2023/1/1786第三节地下硐室地下硐室按用途不同：地下破碎及装载硐室水泵房和水仓地下变电所地下炸药库其他服务性硐室井底车场及硐室第85页/共118页2023/1/1787一、地下破碎及装载硐室

1.地下破碎的应用深孔崩矿效率高，但矿石块度不均匀，不合格大块产出率高，二次破碎量显著增加，从而影响劳动生产率和采场生产能力的提高。减少二次破碎工作量，一般采用二种方法：

a.优选崩矿参数，增加一次炸药消耗量，垂直深孔球状药包落矿法，降低了大块产出率，但仍无法完全消除大块的产生。

b.允许有一定数量的大块产出率，在地下设置破碎硐室用破碎机进行二次破碎，在地下大型矿山相继采用（国外早已采用）。井底车场及硐室第86页/共118页2023/1/1788※地下破碎的优点减少二次爆破工作量，节省爆破材料，提高放矿劳动生产率和采场生产能力；减少放矿巷道中因二次爆破而产生的炮烟及矿尘，改善劳动条件，提高工作安全性；经地下破碎后，块度较小，可增加箕斗的有效载重，减轻装载时的冲击力和对设备的磨损，增加生产的可靠性，有利于实现提升设备自动化，提高矿井提升能力。井底车场及硐室第87页/共118页2023/1/1789※与地面破碎相比，地下破碎的缺点必须开凿地下破碎硐室，破碎机上部需设长溜井（储矿仓），下部需设粗碎矿仓，增加基建投资和工程量；地下破碎硐室通风防尘比较困难，需采取专门的措施；地下破碎机的管理与维修不如地面方便；地下采装运设备需与破碎机配套，才能发挥其作用。井底车场及硐室第88页/共118页2023/1/1790第三节地下硐室※地下破碎适用条件阶段储量较大的大型矿山适于设置地下破碎站，采矿下降速度快的中小型矿山不宜设置；采用大量落矿的采矿方法或岩石坚硬大块产出率高；井筒采用箕斗提升，地面用索道运输。井底车场及硐室第89页/共118页2023/1/17912、地下破碎站的布置形式分散旁侧式1-运输阶段卸矿车场；2-主溜井；3-破碎硐室；4-箕斗井

每个阶段设独立破碎站，随开采阶段下降，破碎站随之迁至下部阶段。第一期井筒及溜井工程量小，建设投资快。一个破碎站只能处理一个阶段矿石，每个下降阶段都要掘进破碎硐室，总工程量大，总投资较多。适用于开采极厚矿体或缓倾斜厚矿体，阶段运输量特大，生产期长的矿山。井底车场及硐室第90页/共118页2023/1/1792集中旁侧式1-运输阶段卸矿车场；2-主溜井；3-破碎硐室；4-箕斗井

几个阶段矿石通过主溜井溜放到下部阶段箕斗井旁侧的破碎站集中破碎。破碎硐室工程量较小，总投资较少。第一期井筒和溜井工程量较大，增加了矿石的提升费用。适用于多阶段同时出矿。井底车场及硐室第91页/共118页2023/1/1793矿体下盘集中式

个阶段矿石经矿体下盘分支溜井溜放到主溜井下的破碎硐室，破碎后的小块矿石经胶带输送机运至箕斗井旁侧的储矿仓，然后再由箕斗井提升至地表。省掉个阶段的运输设备和设施。分支溜井较多，容易产生大块堵塞事故。适用于矿体比较集中，走向长度不大，多阶段同时出矿的矿山。井底车场及硐室第92页/共118页2023/1/17943、地下装载硐室

采用翻转式箕斗提升，多采用计量漏斗装矿和定点装矿；多绳提升，多采用底卸式箕斗较多，常采用计量箕斗装矿。※箕斗装矿系统有两种：设有地下破碎站的矿山，多用电振或板式给矿机，经胶带输送机送入计量漏斗，然后再装入箕斗；无地下破碎站的矿山，尽量不设胶带输送机，可用板式给矿机。井底车场及硐室第93页/共118页2023/1/1795二、地下水泵房和水仓采用竖井、斜井、斜坡道开拓时，均需在地下设置水仓和水泵房，将矿坑水汇流至水仓并导流至水泵房吸水井中，由安设在水泵房的水泵，经敷设在水泵房、管子道、及副井中的排水管排出地表。※排水系统分类（p66图）直接排水系统分段排水系统主水泵站排水系统井底车场及硐室第94页/共118页2023/1/1796主水泵站阶段排水系统井底车场及硐室第95页/共118页2023/1/1797三、地下变电所变电硐室长度＞10米时，应有两个出口(水泵房、井线车场)；变电硐室地面高出车场轨面0.5米；变电硐室与水泵房相连时，底板高出0.3米。井底车场及硐室第96页/共118页2023/1/1798四、地下炸药库距井底车场和主要硐室>100米；距经常行人的巷道>25米；距地表>30米；与主要运输巷道不小于三条互相连通的并互成直角的巷道与主要运输巷道相连。1-库房；2-雷管检查室；3-放炮工具室；4-炸药发放室；5-电气设备室；6-防火门；7-栅栏；8-铁门；9-运输巷道井底车场及硐室第97页/共118页2023/1/1799五、地下其它服务性硐室机车库、无轨设备修理库、凿岩机修理室、消防材料硐室、坑内调度室、候罐室。井底车场及硐室第98页/共118页2023/1/171001.阶段运输巷道布置的影响因素（1）阶段运输能力的要求

（如有溜井应考虑上中段下放矿量）运输能力应有余地中小型矿山一般采用：单一沿脉运输平巷大中型矿山一般采用：沿脉加穿脉上下盘沿脉加穿脉－环形（2）矿体厚度

B﹤6～8m时，单一沿脉；B﹥8m时，沿脉加穿脉；

B﹥30m（极厚），环形第八章阶段运输巷道的布置

阶段运输巷道是连接井底车场与矿块的主要通道。为阶段开拓服务的运输平巷称为主要运输平巷。

阶段运输巷道的布置第99页/共118页2023/1/17101（3）矿石、围岩的稳固性当下盘不稳固时，可考虑布置在脉内或上盘（不常用）（5）通风要求中段运输平巷应有明确的进风和回风线路，避免大的拐弯（减小通风阻力）（4）采矿方法采用崩落法（或空场法）中段运输巷道布置在脉外，而且要在下中段崩落界线以外阶段运输巷道的布置第100页/共118页2023/1/17102⑴单一沿脉布置

分为脉内布置和脉外布置，单线会让式和双线渡线式。

单一沿脉平巷布置

a—单线会让式；b—双线渡线式

2.阶段运输巷道的布置形式及其应用特点：单线会让式:生产能力小，适于小矿山；双线渡线式：生产能力小，适于中小型矿山。阶段运输巷道的布置第101页/共118页2023/1/17103⑵下盘双巷加联络道（即下盘环形式或折返式）布置

下盘沿脉双巷加联络道布置

内线是装车巷，外线是行车线。优点：有利于探矿；行车线平直有利于运输，生产安全方便；巷道断面小，有利于维护。缺点：掘进工作量大，适用于中小型矿山。阶段运输巷道的布置第102页/共118页2023/1/17104（3）脉外平巷加穿脉布置，如图所示。

脉外平巷加穿脉布置

下盘沿脉平巷为双轨巷道，穿脉平巷为单轨巷道，采用穿脉装车。优点：运输能力大；穿脉装矿生产安全，方便可靠；有利于探矿。缺点：掘进工程量较大适用于：中、大型矿山，60～150万吨/年。阶段运输巷道的布置第103页/共118页2023/1/17105（4）上下盘沿脉巷道加穿脉布置（即环形运输布置）

环形运输布置

上下盘布置沿脉，穿脉联接，并在此装车，重车由下盘沿脉进入车场。下盘双轨。优点：生产能力大；有利于探矿；运输条件下，安全可靠。缺点：掘进工程量大适用大型（特大型）矿山，150～300万吨/年。阶段运输巷道的布置第104页/共118页2023/1/17106（5）平底装车布置

平底装车布置

主要特点：1.装矿设备直接在运输水平装车；2.装矿点距离不能太远，一般6～8～10m矿石转运一般两种方式：1.由装岩机将矿石转入运输巷道的矿车中，再由电机车拉走；2.由铲运机在装运巷道中铲装矿石，运至附近的溜井卸矿。阶段运输巷道的布置第105页/共118页2023/1/17107第九章矿床开拓方法选择

（1）确保工作安全，创造良好的地面与地下劳动卫生条件，建立良好的提升、运输、通风、排水等系统；一、矿床开拓方法选择的基本要求及其影响因素1.选择矿床开拓方案的基本要求（2）技术上可靠，并有足够的生产能力，以保证矿山企业均衡地生产；（3）基建工程量最少，尽量减少基本建设投