华北理工金属矿床地下开采设计基础讲义03冶金坑内矿山生产能力和矿井服务年限

第三章冶金坑内矿山生产能力和矿井服务年限第一节确定矿山生产能力的重要意义矿山生产能力是矿山在正常生产时期每年所生产的产量，关系着矿山建设和国家计划的安排，不当则造成设计返工、投资浪费、经济效益不佳，矿山生产能力是井筒和主巷道断面，主要生产设备类型，技术构筑物的设计依据。矿山生产能力是一种综合的生产能力（采场、运输、提升、破碎等）应留有充分余地。第二节影响矿山生产能力的因素1、矿山资源大小和地质勘探资料可程度生产能力和资源相适应，开采条件复杂，资源可靠程序差，远景储量小的矿床，生产能力不能定得偏大，而对勘探清楚、储量大，开采条件好，品位高国家急需资源以及远景储量大的矿床，可取偏大的生产能力。P32矿山储量变化和生产能力关系表认为储量变化对矿山生产能力的变化不明显，主要的因素是能根据客观实际，正确的选择采矿方法和所2、矿床开采技术条件与所采用的采矿方法和可能同时回采的矿块数目等因素有关，而这些因素与矿体厚度，倾角，矿床水平面积，矿石和围岩的物理机械性质，矿区的自然环境等条件有关，（书中举例）如果矿床面积较大，倾斜厚矿体、矿石较稳固可采用高效率的采矿方法，并能布置较多的矿块同时回采，增大矿山生产能力是有可能的，对于矿体较薄、倾角小、矿石和围岩不够稳固、有火灾危险的矿床，生产能力不宜大。3、技术装备和机械化水平，高强度的采矿工艺和与之相适应高效率采掘设备，采场生产能力提高。如无轨装定机，振动放矿等。技术装备不同，采场生产能力有很大差别，因而影响矿山生产能力。4、设计上的因素采矿方法选择，技术参数确定，设备配套、回采顺序5、生产管理合理组织生产，及时维护、检修设备，培训，发挥人的积极性。第三节采出矿石量与最终产品量的关系国家对生产矿山或新建矿山下达任务是按年产精矿或金属量指标，需换算成矿石量（1）A=（A1β）/（α1ε1）矿石年产量A1——年产精矿量β—精矿品位α1——采出矿石品位ε1—选矿回收率（2）A=（A2δ）/（α1ε1ε2）A2——年产金属量δ—产品成分ε2—精矿冶炼回收率考虑矿床金属含量不均，矿石品位变化，选矿、冶炼回收率波动，换算后矿石量增加一个不均衡系数Φ，Φ=1.1—1.5第四节技术上确定可能的矿山生产能力(1)年垂直下降速度法，年工作面推进距离法，开采强度系数法（强度近似估算，用于长远规划阶段的估算）(2)新中断准备时间法（常用于检验，不单独使用）(3)合理服务年限法（经济合理的简单评价）(4)采掘进度计划验证(5)同时回采出矿矿块系数法（目前多用）50年代苏联H•C颉敏法西方资本主义国家H•K泰勒法下面分别讲述（一）重下降速度法A=S•V•r•K1•K2•E/(1-ρ)系数含义及选取见课本P34-35（二）开采强度系数法（根据矿体单位水平面积每年产矿量多少计算矿山年产量）A=α•S•Eα-开采系数（单位面积产量）吨/米2年α的影响因素多，根据矿石体重，采场布置方式，同时开采阶段数，采矿方法，出矿设备效率等，分析采用，同一矿山上部验证下部比较准确，多种采矿法的矿山及急倾用于缓倾的矿山都不准确表3-7、3-8（三）回采工作面年推进距离常用于缓倾斜，薄矿体，矿层埋藏较稳定的设计计算A=∑L•I•q/KQ=1ΧmΧrΧ(1-η)/(1-ρ)系数含义及选取见课本P37k--矿块中采出矿石量的吨,k=1-zz为副产矿山率（四）按合理开采顺序同时回采矿块数确定矿山生产能力1、回采顺序贫富兼采，大小兼顾，倾斜急倾斜矿体，阶段回采应坚持自上而下的顺序，多条矿脉或厚矿体的回采应自上盘向下盘，极厚矿体可从矿体中央开始，向两盘退采，某些分数矿体，缓倾斜矿体，和国家急需金属矿体，在先开采富矿并不影响后期开采贫矿可先采富矿。一个阶段回采为最合理，根据产量要求或上下阶段衔接，两阶段可以同时进行回采，上阶段超前回采距离为40-50米，薄矿脉，一个中断段内相邻两脉间距大于40-50米，可同时回采，同一组内矿脉则严格按照上下盘超前关系回采，同阶段两脉间距离大于5米时则分采，3-5米时两个采场同时上采，一般上盘脉超前下盘脉回采，超前距离也不得大于2米，当距离小于3米时，考虑合采，但回采出矿品位须满足B≤M（C地-C出）/C出B-合采夹层厚度M-合采矿脉总厚度C地-合采矿脉地质平均品位C出-采选综合经济效果要求的最低出矿品位若达不到则需丢付脉采主脉竖向分支脉，当脉间距大于3米时，可另开盲中段单独回采2、按回采矿块数确定年产量矿山开采是以矿块或采场为独出的基本出矿单元来组织生产的。相同矿体和技术装备条件，采矿方法不同，单个矿块布置形式不同，使生产能力差别甚大，故本法是设计工作中使用的主要方法，较为可靠。A=N•q•K•t/(1-Z)一个中断年生产能力N-一个中断可布矿块（采场）数q-矿块（采场）或进路出矿能力t-年工作日Z-付产矿石率K-矿块利用系数1）矿块（采场）出矿能力qq取决于出矿设备效率，不同运搬设备，矿块生产能力不同，即使同一设备，由于出矿条件、设备维护、操作熟练度不同，生产能力有差别，出矿设备效率的主要影响因素有运输距离的远近、矿石、大块的多少、通风、运输等。我国采用的出矿设备有电耙，ZYQ-14型装岩机、装矿机、和铲运机。电耙出矿：有底柱崩落法，长壁崩落法，全面法及房柱法等采场多用电耙出矿，统计电耙效率的三种方法表3-10，表3-11国内矿山用30kw、0.3m3电耙运距20-30m条件，按出矿周期计算的效率一般指标为150-220吨/台日,详见P39装运定机出矿：（ZYQ-14型）目前我国无底柱崩落法的矿山，多数尚采用装定机出矿，并把一台设备的活动范围划为一个采场。提前打中深孔的落矿步距大于2.5-3.2米的，取3米进路一台设备，落矿步距小于2米，需回收支架，不能提前打中深孔的为5条进路一台设备，有于两者之间的为9条进路一台设备。表3-12铲运机出矿：表3-14、3-15无资料可取的前提下，可计算①Q时=60r•V•K/(L/V空+L/V重+t1+t2+t3+t4)L-运距米V重-重车运行速度（100-120米/分）V空-空车运行速度（100-120米/分）t1-卸载时间t2、t3-重、空车转弯时间t4-卸载时间矿石松散体重V-装满条数K-工时利用条数②工时利用系数国外40-70%③台年生产能力q年=q时•n•a•k•bq年-铲运机年生产能力n-日工作班数班工作时数k-工时利用系数b-年工作日数④出矿设备用量a设备完好率50-70%采场设备用率50-100%b替换大修设备的备用率10%c替换计划维修的设备备用备，维修所占用设备为采场设备的20%所以，除采场保有50-100%的备用设备外，还应有采场设备30%的备用设备，才能满足生产要求。（2）中段可布的矿块（采场）数在中段（分段）平面图上，所圈定的C3级以上贮量的矿体，按已定参数（备种采矿方法所要求的尺寸）划分矿块，对照上下阶段（分段）的平面图，平面图上矿体圈定线内的重合位置，都应是完整矿块，剔除两翼狭小的，变化不稳定的地段及对生产能力有较大影响的构造带及需要作为临时矿柱地段。固采矿工艺等原因，有些可布矿块（进路）一段时间内不能投入生产，应扣除，由于矿体薄厚不均，使进路长短不同以及上下分段交替时制约、贮量较少矿块（进路）需进行折算。N有效≤N可布N有效=∑N大+∑L短×N可布/L厚平∑N大-大于进路（矿块）平均长度可布进路（矿块）数∑L短-小于进路（矿块）平均长度的可布进路（矿块）的长度之和L厚平-分段（阶段）内可布进路（矿块）的平均长度除用上述作图法布置外，亦可按下式概略求出N有效=nL/ln-阶段中矿体总长度利用系数0.8-0.9L-阶段中矿体总长度l-矿体长度（3）矿块利用系数K的选取出矿采场与中段（分段）内可布采场总数之比，也就是出矿采场与本中段（分段）出矿，落矿，切割，采准探矿采场的总和之比，目前生产矿山采准，探矿有的布置在下阶段，这样可提高矿块利用系数，矿床类型复杂，矿体变化大，开采技术条件差，取小值，反之取大值表3-16。（4）付产矿石率Z采准切割出矿量，占矿块矿量的百分数，表3-17，根据采矿方法或采准切割布置在脉内脉外，可计算或据矿石中千吨采切比的的指标及矿块贮量，可求出付产矿石率。（5）年工作日数t：按工作制度选取，当选取出矿效率q为万吨/台年时，则可把t当1。计算矿山生产能力时，首先可逐阶段进行，计算出每个阶段可能的生产能力，然后确定出矿山生产能力。P44图3-1第五节矿山生产能力的检验方法矿山生产能力计算错综复杂，尽管根据不同采矿方法，用矿体摆布法或编制采掘进度计划法相对比较准确，但再用新水平准备时间验证矿山生产能力及用经济合理服务年限校核，也是必要的。（一）用新水平准备时间验证矿山生产能力回采工作转入新阶段之前要完成新阶段的准备工作，也就是说，上阶段进行回采的同时，下阶段能及时进行开拓、采准、切割工作。目前，由于掘进速度大幅度提高，一般情况下不需用这种方法验证矿山生产能力，但对下降速度快的矿山，各水平主要井巷要通过区段恶劣的地质条件时，具有意义。T采＞T准或T采=W•T准T采-阶段的回采时间，年T准-新阶段开拓、采准所需时间W-阶段回采超前开拓采准系数多数新建矿山，基建时主要大巷、竖井已开拓完毕，检验时只计算下阶段采准时间按及时准备新阶段确定矿山企业生产能力A=Q中•Kˊ/（（W•T准•（1-ρ））Q中-上中段设计采出的工业贮量Kˊ-矿石回收率ρ-废石混入率A-设计年产量W-表3-19新阶段的开拓采准时间取决于掘进方式、阶段回采顺序根据新阶段开拓、运输、通风、排水系统和所用采矿方法所需掘进工程量、掘进速度、编制工程进度计划确定。如后退式回采T准=（H/VH+L石/V石+L平/V平+t采准）/12H--阶段高度L石--石门长度L平--阶段巷道一翼全长t采准--采区准备时间V--相应掘进速度T准准太长，可平行掘进，快速掘进、多工作面作业，否则调整生产能力。（二）用经济合理的矿山服务年限校验矿山生产能力1、经济合理的矿山企业生产能力（不单独用，只能对已定规模进一步校验）工业储量一定时，生产能力规定过大———大型设备，增加相应构筑物，大断面，增加投资，固定资产提前报废。生产能力规定过小————构筑物过早报废，增加巷道维护和排水费。资金有时间价值，产量大，资金回收快，产量小，资金回收慢，支付利息增加。经济理论上讲，最合理的矿山生产能力，要使矿山企业采出一吨矿石的总成本费最低参见P46表3-20特殊情况可适当缩短其服务年限，增大矿山生产能力，P47上，2、矿山企业服务年限矿床的工业储量作为设计的基础必经有一定的高级储量和大部分C级储量（完成多少勘探工程）大中型黑色金属矿山，高级储量15-20%大中型有色金属矿山，高级储量5-10%小型黑色矿山和有色矿山，可用C级作为设计基础当井田中工业贮量Q一定时，矿山服务年限随生产能力增大而缩短平均矿山企业计算服务年限T计=QKˊ/（A（1-ρ））Q—工业矿床贮量Kˊ—工业矿石总回收率ρ—矿石总贫化率P46—表3-20勘探可靠贮量确实时，企业实际存在年限要比计算的服务年限长。原因是（1）开始产量上升后期产量下降（2）贮量升级或获得新贮量（3）采矿加工技术改善，减少了损失降低可采品位（2）、（3）很难估计，就（1）讨论如下：T实=T上+|T正+T下T上—投产到达产时间T正—按设计能力正常生产时间T下—矿山未期产量下降的时间T实=|T正+（T上+T下）/2T正不应少于的T实2/3（实际服务年限的2/3）T上—大型矿山3-5年，中小型矿山1-3年T下—一般3-5年，小型矿山100-200T/日，7年以上300-500T/日，10年以上3、矿山企业年生产能力的分配一个矿山有几个同时开采的井田，或一个井田有数个同时生产的坑口或同时开采的矿脉时，考虑贫富大小兼顾，回采顺序合理后，分配生产能力。一般按贮量比例分配。A