采矿选矿培训(采矿)

矿业工程的主要内容一、采矿工程二、选矿工程露天开采地下开采采矿篇第一章矿床工业特性及开采方式1.1矿床1矿石及档次矿石：在目前技术经济条件下，能满足国民经济要求，可供利用的矿物集合体。矿石矿物：有用脉石矿物：目前没有利用价值档次：矿石中有用成份的分量与矿石总分量之比普通金属矿石的档次常用该金属元素含量的百分数表示，贵金属用克/吨表示，有些用有用元素氧化物的含量来表示。2矿体与围岩矿体指符合一定质量和数量的矿石天然集合体。围岩矿体与围岩的划分是相对的。矿体周围的岩石称为围岩。上盘围岩：指矿体上部围岩〔顶板〕下盘围岩：指矿体下部围岩〔底板〕夹石：夹在矿体中的岩石叫夹石。废石：在采矿过程中所采出的围岩或夹石，普通称为废石3矿床指按地貌特征圈定的区域内的矿体的总称，由一个或多个矿体组成。按能否具有开采价值分为：工业矿床非工业矿床按能否从矿石中提取金属分为：金属矿床非金属矿床矿床按其成矿缘由分为：内生矿床：与岩浆活动有关〔攀钢的钒钛磁铁矿、大多数的有色金属矿床〕外生矿床：风化、剥蚀、堆积作用有关〔石灰石矿、鄂西铁矿〕蜕变矿床：蜕变作用有关〔鞍山式铁矿、大理岩〕外生矿床分为两大类：风化矿床堆积矿床风化矿床：堆积矿床：原岩或原生矿床中的成矿物质在风化作用中，在原地或其附近得到相对富集，从而构成的矿床。残积和坡积砂钨矿、砂金矿，缅甸蒙育瓦莱比塘铜矿的淋滤矿床假设原岩或原生矿床中风化作用分解出来的各种成矿物质，经过搬运和堆积作用同其他组分相互分开之后，分开原地，在另个适宜的地带集中富集成为矿床。宜昌地域的生物化学堆积的磷块岩矿床。1.2矿床的工业特性对矿山消费有较大影响的矿床工业特性通常有：矿体的外形矿体的埋藏要素矿石和围岩工业特性1.2.1矿体的外形和埋藏要素1矿体的外形矿体在空间的外部形状。金属矿床特别是一些以内生矿床为主的稀有金属矿床，矿体形状比较复杂，只需堆积矿床的矿体形状比较简单。常见的矿体外形有层状、脉状、块状、透镜状及巢状等。2矿体的埋藏要素矿体的埋藏要素反映了矿体的空间位置和形状，主要有走向长度、倾角、厚度、延深等四个要素。走向长度沿走向方向的长度，普通指平均长度。倾角程度矿体0~3°；缓倾斜矿体3~30°；倾斜矿体30~55°；急倾斜矿体>55°。厚度极薄矿体<0.8m；薄矿体0.8~2m；中厚矿体2~5m；厚矿体5~20m极厚矿体>20m延深指矿体在深度上的分布情况，可以用埋藏深度和赋存深度表示。埋藏深度是指地表至矿体上部边境的深度；赋存深度是批矿体上部边境至下部边境的间隔〔垂深与斜深〕。1.2.2矿岩的性质主要是指矿岩对矿山开采有影响的物理机械性质。包括矿岩的硬度、巩固性、稳定性、结块性、氧化性和自燃性、含水性、碎胀性。1、硬度矿岩抵抗工具侵入的性能。工程中常用刻划法和摩氏硬度表〔10度〕作为衡量目的。例如：假设某矿岩能被正长石刻动而不能被石英刻动，其硬度为6~7。小刀为5~5.5度；指甲为2~2.5度。硬度/°12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄晶刚玉金刚石2、巩固性是矿岩抵抗外荷载的性能。我国用普氏巩固系数f来定量目的：R为矿岩的单轴抗压强度(MPa)普氏系数为1~20之间。3、稳定性矿岩体在一定时间内和一定的暴露面积下能否稳定的性质。分为以下几种：极不稳定：没有支护时，不能有暴露；不稳定：允许小面积暴露(50米2以内)，随开采的推进要立刻进展支护；中等稳定：允许有一定的暴露面(50-200米2)，随开采的推进可不用立刻进展支护；稳定：允许有较大的暴露面(200-800米2)，普通不用支护；极稳定：允许有很大的暴露面(800米2以上)，不用支护。4、碎胀性矿岩〔体〕破碎后的体积比原来体积增大的性质。用碎胀系数〔松散系数〕K表示：V——破碎后的体积；V0——破碎前的体积5、结块性是指采下的矿岩遇水或受压，经过一定的时间，又结成整块的性质。粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压，经过一段时间后，易出现结块景象。对于放矿，装卸，运输等消费环节呵斥困难，影响某些采矿方法的顺利运用。具有结块性的矿石不宜用留矿法。6、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〕。因此硫化矿与氧化矿石切记不要混在一同。高硫化矿在井下氧化时，放出大量的热，经过一段时间，温度升高，会引起井下火灾，特别粉状的高硫化矿与空气接触的面积大，更容易引起火灾。7、含水性指矿岩裂痕和孔隙中含水的性质。矿岩含水直接影响到矿石的提升，运输，矿岩含水过多且开采后水会从破碎的矿岩中排出，会使矿井排水费用添加。8、容重指单位体积中原岩的分量。普通岩石的容重约在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。1.3采矿及开采方式1、采矿：开采矿产资源的过程叫采矿。2、开采方式〔开采方案〕对于固体矿物，通常有两种方式露天开采地下开采。露天开采在敞开的空间进展作业；地下开采在地下开掘的有限空间里进展作业。3、开采方式的选择根据矿床的工业特性进展选择，对于规模大，埋藏较浅，采用露天开采的方式；矿体厚度不大，或者埋藏较深的矿体采用地下开采的方式。假设矿体埋藏较浅，赋存深度大，上部矿体厚大，那么上部用露天开采，下部用地下开采，采用露天与地下结合开采。1.4矿山消费才干1.4.1矿山消费才干与年产量矿山消费才干即矿山的消费规模，指矿山每年采出的矿石总量或日处置矿石量。通常是根据市场对此种矿产的需求程度、矿产储量规模以及矿区的自然经济地理条件等要素，在矿山企业设计中确定矿山消费才干。矿山年产量和矿山消费才干或规模在数量上的意义是一样的，但往往矿山的年产量与设计的消费规模不一致，那么可将矿山年产量了解为实践目的，矿山消费才干或规模了解为设计目的。1.4.2矿山消费才干估算可以按经济合理的矿山效力年限估算，也可以按矿山开采下降速度估算。1、按经济合理的矿山效力年限估算1〕煤矿－矿山消费才干；－可采储量；－合理的矿井效力年限；－储量备用系数。矿井开采储量备用系数的取值为1.3～1.5，露天开采储量备用系数的取值范围为1.1～1.2。2〕金属矿－矿山消费才干；－可采储量；－合理的矿山效力年限；－矿石贫化率。化工、建材等对矿石档次有目的要求的矿种，也可运用上述公式。2、按矿山开采下降速度估算－矿山消费才干；－开采年下降速度；－典型开采阶段上的矿面子积；－矿石体重；－采矿回采率；－矿石贫化率。2.1矿山企业1、矿山企业2、矿山企业的组成以开采矿床，获得一定数量和质量的矿石为目的而组织起来的消费运营单位，简称矿或矿山。矿山是从事矿石开采与加工的详细消费单位，可以是采选冶结合企业的一部分，也可以是一个独立的企业。通常有以下几个部分组成：采矿车间或采矿场〔一个或几个〕选矿车间或选矿厂〔有的矿山无〕辅助车间〔机修车间/厂、运输车间/车队〕第二章地下开采概述3、矿山企业规模矿山规模普通按年消费才干/日消费才干及相应的效力年限作为划分规范。2.2矿山井巷在地下开采中，为了采出矿石而从地面掘进的一系列通达矿体的井巷，将矿床与地面联络起来，这些井巷统称为矿山井巷。1、矿山井巷普通分为两大类：硐室与巷道2、硐室指长度与宽度相差不大的井巷。通常根据其用途来命名，如井下破碎硐室、井下矿仓、水泵房、炸药库、候车室、调度室等。3、巷道垂直巷道程度巷道指长度比宽度大得多的井巷。按其长轴方向与程度面的夹角不同分为：长轴方向与程度面垂直，竖井、盲竖井、垂直溜井、垂直天井、垂直充填井。长轴方向与程度面成一定夹角，斜井、盲斜井、斜溜井、斜天井。长轴方向是程度的。平硐、石门〔将沿脉运输巷道与主副提升竖井相连的〕、运输平巷。倾斜巷道常见的矿山井巷竖井：有直接通地表出口的垂直巷道。提升矿石、废石、资料、设备、人员和通风等(图中的1)。有主井、副井。盲竖井的作用和竖井一样，但它没有直接通地表的出口(图中的2)。溜井：利用重力溜放矿石或废石的垂直或倾斜巷道(图中的3)。天井：用作人员通行、通风、运送资料设备并兼做探矿的垂直倾斜或巷道(图中的4、5)。平硐：有直接通地表出口的程度巷道(图中的6)。2.3.1开采单元的划分2.3矿床开采的一些根本要素划归一个坑口开采的矿体。具有独立提升系统的开采消费系统。可以由一个/多个竖井组成。划规一个矿山开采的的矿体。由一个或几个井田组成。划规一个公司开采的矿体叫矿区。常将地理位置很近的几个矿田划为一个矿区。1、井田矿田矿区〔中观〕井田划分成阶段，阶段划分再为采区〔矿块〕。沿矿体倾斜方向，一个阶段的范围以上下两个阶段运输平巷为界，沿走向以井田边境为界。阶段高度是指上下两阶段运输平巷间的垂直间隔。2、阶段、采区〔矿块〕矿块可以由上而下或都由下而上开采。阶段中各采区〔矿块〕在沿走向方向的开采顺序可分为前进式、后退式和结合式。〔微观〕阶段的开采在纵向方向采用由上而下的顺序。2.3.2矿床开采步骤地下开采的矿山采矿消费的四个步骤：1、开辟2、采准从地表掘进一系列井巷道通达矿体，并构成从地面到矿体各个开采阶段的行人、运输、排水、通风等系统的矿山工程的任务叫开辟。为开辟而掘进的巷道叫开辟巷道。在已开辟终了的矿体/矿床里，根据采矿方法的需求为回采矿石而在采区内掘进平巷、天井、放矿巷道等矿山工程，将阶段划分成相对独立的回采单元的任务叫采准。回采单元有采区、矿房、采场等。为采准而掘进的巷道叫采准巷道。3、切割4、回采在已完成采准工程的采区/矿块/采场里，为落矿时矿石碎胀和构成爆破落矿自在面而开凿拉底或切割巷道的任务叫切割。在切割空间已构成的采区里进展落矿与出矿，并进展地压管理的任务叫回采。落矿采取爆破方式；出矿即把崩下的矿石搬运到运输设备中；地压管理对采空区进展处置，普通留矿柱、充填、崩落围岩等三种方式。为了坚持矿山的平衡消费，开辟、采准、切割、回采必需坚持一定的超前关系，即开辟超前于采准，采准超前切割，切割超前于回采。2.3.3三级矿量各开采步骤的超前关系是用各步骤提供的能保证一段时间内矿山正常消费所需求的各个级别的矿量来实现。1、开辟矿量2、采准矿量完成了开辟工程，开辟工程所能通达的范围内的矿石储量即为开辟矿量。黑色金属矿山普通应为3~5年矿井消费才干所需求的矿量，有色金属矿山为3年。完成了采准工程的采区内的矿石量。黑色金属矿山普通应为1.5~2年矿井消费才干所需求的矿量，有色金属矿山为1年。3、备采矿量完成了切割任务，可以立刻进展矿石回采的采区内的矿石。黑色金属矿山普通应为0.5~1年矿井消费才干所需求的矿量，有色金属矿山为0.5年。“采掘并举、掘进先行〞是地下矿山建立和消费所必需遵照的重要方针。第三章井巷掘进与支护3.1支护3.1.1支护的概念用支架或其他方法(如放射混凝土等)支撑或加固井筒、巷道和采场的围岩，以防止围岩塌落的措施。由于开挖扰动改动了开挖处及附近的原有应力形状及平衡，产生应力的调整，从而产生了地压。为什么围岩会松动塌落？支护的目的就是控制地压。1、地压的概念(狭义)是指围岩作用于支护上的压力，其大小和方向受构造应力及岩体构造的控制，巷道地压根本是由围岩变形产生的变形地压。3.1.2地压2、地压的构成未经开挖的岩体，各处由于受自然影响而构成的应力曾经存在，岩体自平衡；开挖构成井巷空间后，巷道壁是自在面，没有岩体支撑，而此处在未开挖时是有压力的，所以巷道周围的围岩中应力重新调整分布，并且随之产生变形。c-继续冒落出现拱形顶；d-冒落停顿构成自然平衡拱。根据弹性实际，通常在巷道的顶部出现拉应力〔在程度构造应力不大，自重应力为主的情况下〕，当超越岩石或构造面的抗拉强度时，岩体产生被拉裂或原有的裂痕扩展，岩石塌落，应力继续调整，直至构成自然的平衡拱。a-巷道受力开场变形；b-变形加剧裂痕增大开场冒落；此时上部岩体的压力主要由两侧巷道接受，假设超越岩石〔体〕的强度，两侧也会垮塌，这样整个巷道断面就会增大，不能满足设计要求。因此为了坚持一定的巷道断面及开挖后巷道断面的稳定和平安，就要采取措施进展支护，这样支护构造上就会遭到巷道围岩的变形、塌落产生的压力，这就是狭义地压。泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，又包含围岩对支护体的作用力。3、地压(广义)地压〔广义〕引起围岩及支护体的变形、挪动和破坏，称为地压景象。如脆性岩体的冒顶、片帮等；塑性岩体的巷道顶板下沉、两帮突出、底板鼓起等。当围岩中的应力不超越其弹性极限时，地压可全部由围岩来承当，井巷不加支护能在一定时期内维持稳定。当围岩中的应力超越了其强度极限时，为了维护井巷断面外形，并坚持其稳定，必需采取支护，这时的地压由围岩和支护体共同接受。可见，狭义地压只是广义地压的一部分。4、地压的分类按其表现方式，将地压分为:变形地压散体地压冲击地压膨胀地压指大范围内岩体因变形、位移遭到支护体的抑制而产生的地压；〔亦称松动地压〕是在一定范围内，滑移或塌落的岩体以重力的方式直接作用于支护体上的压力；又称岩爆，它是在围岩积累了大量的弹性变形能之后，忽然释放出来时所产生的压力；由于巷道围岩膨胀而产生的压力。3.1.3支护方式按支护所运用的资料不同，常用的支护方式主要有：木材支护、混凝土支护、喷浆支护、锚杆支护。1、木材支护木材，普通为松木。木材只需一定的强度和可紧缩性、分量轻、容易加工、本钱低，但耐火性差、易腐、运用寿命短、反复运用率低。普通用于地压小、效力年限短的井巷中。2、混凝土支护现浇混凝土〔或预制混凝土构件拼装〕。强度大、现浇的整体性好，防火、防水、抗腐、效力年限长，普通用于地压大、效力年限长的井巷中。3、喷浆支护将混凝土浆经过喷浆机用高压放射到巷道外表，凝结硬化后构成放射混凝土支护巷道。自动支护，普通要求开挖终了后立刻进展支护。利用混凝土与围岩受本身的强度共同支护，并且可防止围岩暴露而引起的风化。有足够的支护强度，经济合理，曾经得到广泛采用。喷浆支护充分发扬围岩本身强度，且可防止围岩暴露而引起的风化，与锚杆支护及钢筋网结合，开展的喷锚网支护方式因强度高，经济且适用性强，曾经得到广泛运用。4、锚杆支护在巷道围岩中钻凿锚杆孔安装锚杆，保证锚杆的头固定端须深化到稳定的岩体中。安装简便，不占用巷道断面，本钱低，但不能防止暴露的围岩风化和锚间浮石冒落。如今单独运用的较少。还有锚索支护、金属架支护、液压钢架支护等。工字钢角钢U型钢轻轨附录1：锚杆的构造类型⑴钢筋砂浆锚杆⑵钢丝绳砂浆锚秆钢筋或钢丝绳砂浆锚秆是全长锚固型锚杆。设计锚固为为30～50KN。1．钢筋或钢丝绳砂浆锚杆此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，如下图。这种锚杆属端头锚固型，安装后可立刻承载，可回收。锚固力达40KN左右。常用于围岩比较破碎，需求立刻承载的地下工程。2．金属倒楔式锚杆附录2：放射混凝土支护的作用原理放射混凝土以较高的速度射入张开的节理裂隙，产生粘结作用，从而提高了岩体粘结力和内摩擦角，也就是提高了围岩的度，凝固后本身也有一定强度。同时放射混凝土层封锁了围岩，可以防上因水和风化作用呵斥围岩的破坏与剥落。放射混凝土的补强作用3.2井巷掘进与支护施工巷道的开挖叫掘进，从任务面经过开挖向前推进，然后构成所需的巷道，所以称为掘进。1、巷道断面外形与尺寸确定平巷断面外形的选择主要应思索作用在平巷上地压的大小和方向、平巷的用途及效力年限、选用的支护方式、平巷的掘进方式和采用的掘进设备等要素。地压的大小和方向是选择平巷断面外形时要思索的主要要素。当顶压和侧压均不大时，可选用矩形或梯形断面；当顶压较大而侧压较小时，那么应选用直墙拱形断面〔半圆拱、圆弧拱或三心拱〕；当顶压和侧压都很大，同时有底鼓景象发生时，就必需选用椭圆形或圆形等封锁式断面。圆形断面或椭圆形断面最有利于稳定。在公用工程中多采用这种断面。尺寸大小根据运用的需求〔车道数、电机车的集电弓高度〕进展确定。2、凿岩爆破施工工序如下：设备：凿岩设备普通用气腿式凿岩机或台车；炮孔：直径普通38~46mm，孔深1.2~2m；炮孔按作用和位置分为：掏槽眼、辅助眼、周边眼。爆破顺序：掏槽眼——>辅助眼——>周边眼。<10m>10m3、通风缘由：爆破产生有害气体〔氮的氧化物、CO和CO2〕、粉尘，又是独头任务面。设备：轴流式局扇见机通风方式有三种：压入式、抽出式、混合式。〔1〕压入式<6m>10m≥10m≥15m〔2〕抽出式〔3〕混合式4、装岩义务：将爆下的岩(矿)石装入矿车运离任务面；设备：目前运用较多的装载设备是铲斗后卸式装岩机，配矿车；并使它向后翻转，将岩石倒入装岩机后面的矿车内，然后使铲斗下落，再次铲装。装岩机以压气或电为动力。当装岩机向前运动时，铲斗插入岩堆铲取岩石，铲满后提升铲斗5、支护按前述的支护方式在刚开凿且装岩任务完或者装岩任务进展一部分，留有部分岩堆的巷道处实施支护。凿岩爆破、通风、装岩、支护几道工序完成后再循环进展，支护任务也可几个循环进展一次，也有可不用支护。第四章矿床开辟4.1矿床开辟巷道及开辟方法分类4.1.1矿床开辟与开辟巷道为了开采地下矿床，从地面掘进的一系列巷道，通达矿体，并构成完好的提升、运输、通风、排水和动力供应等系统，称为矿床开辟。开掘巷道：为开辟而掘进的巷道。4.1.2开辟巷道分类1、主要开辟巷道起主要作用，在地表有直接出口，用作提运矿石。有主平硐、主井〔竖井或斜井〕。如图中代码为1、6、10的巷道。2、辅助开辟巷道只起辅助作用，有直接出口，用作通风、排水、运送资料设备、人员以及提运废石等。有副平硐、副井〔竖井或斜井〕。图中三个未标号位于主平硐6之上的副平硐。3、补充开辟巷道是补充主要开辟巷道之缺乏，用来开采矿床下部的开辟巷道，普通都从主要开辟巷道的最下部程度开掘。竖井、斜井、盲斜井、盲竖井都可作补充开辟巷道。如图中代码为2、11的巷道。4、阶段开辟巷道主要为开采阶段效力，主要有井底车场及硐室、石门、主要阶段运输平巷等。如图中代码为7、8、9、12的巷道。4.1.3开辟方法分类根据主要开辟巷道的类型和下部有无补充开辟巷道，开辟方法可分为两类：用一种主要开辟巷道开采矿床的全部开采深度范围内矿体。分为：竖井开辟、斜井开辟、平硐开辟、斜坡道开辟。2、结合开辟法1、单一开辟法矿床上部用某一种主要开辟巷道，而下部用补充开辟巷道。1、竖井开辟法4.2单一开辟法急倾斜矿体〔>45度〕，由于石门较短，或者缓倾斜矿体〔<15度〕且埋藏较深，由于在这种情况下用斜井开辟长度太大。箕斗或罐笼提升适用条件：运矿设备：下盘竖井开辟，初期石门较短，首选；上盘竖井开辟，初期石门较长，上盘不顺应布置；侧翼竖井开辟，上下盘围岩都不利，矿体走向长度不大，且侧向有适宜的工业场地。布置方式(按与矿体的相对位置有)：2、斜井开辟法适用条件：布置方式：运矿设备：缓倾斜到倾斜矿体〔20~40度之间〕，埋藏不是很深。下盘斜井脉内斜井〔小型煤矿〕〔少用〕倾角>30度，用箕斗提升18度<倾角<30度，用串车提升倾角<18度，用钢绳胶带保送机运输采用脉内斜井开辟，开采顺序应该怎样，能不能一掘进到矿体就开采矿体？3、平硐开辟法适用条件：矿体赋存在地平面以上。布置方式：垂直矿体走向下盘平硐，下盘为山坡垂直矿体走向上盘平硐，上盘为山坡沿矿体走向平硐，侧翼为山坡电机车+矿车运输运矿设备：4、斜坡道开辟随着台车、装运机、铲运机、自卸汽车等高度机械化无轨设备的运用，广泛采用斜坡道开辟方法。有螺旋式与折返式斜坡道两种。布置方式灵敏，与矿体的相对位置没有太多限制。斜坡道的断面尺寸及其掘进方式与斜井一样，根据行走设备的尺寸，有时断面尺寸能够会比斜井大一些，但坡度比斜井小，普通不超越15%(不超越10度)。4.3结合开辟1．平硐与盲井结合开辟法矿体的一部分赋存在地面以上，而下部在地面以下延伸较大，此时上部用平硐开辟、下部用盲竖井或盲斜井开辟。普通我国竖井提升深度大约500~600m，且布置在下盘的竖井往下延深时，石门愈来愈长。当竖井超越500m时，矿体上部采用明竖井，下部采用盲竖井。2、明竖井与盲竖井结合开辟法3、斜井与盲井结合开辟法矿床上部用斜井开辟，下部用盲井开辟，盲井可以是盲竖井或盲斜井。适用于矿田或井田的由多个不延续矿体组成，且各矿体在程度方向有一定间隔间隔，或者矿体延倾向赋存深度较大且倾角有一定差别。4.4主要开辟方法评述1、平硐与井筒〔竖井/斜井〕开辟方法的比较平硐的优点：1〕掘进支护费用低、进度快；2〕无提升设备、排水设备、井底车场，基建与消费运营费都比较少；3〕运输才干大、费用低；4〕任务平安可靠。普通只需地质条件允许，尽量采用平硐开辟法。2、竖井与斜井开辟方法的比较1〕竖井比斜井提升速度快、才干大，任务平安可靠；2〕斜井的井筒设备和井底车场比竖井简单；3〕斜井井筒比竖井长，提升、排水、支护、维护费用比竖井高，接受的地压比竖井大；4〕斜进施工较简便、掘进速度快，基建比竖井期短。斜坡道开辟的优点：1〕无轨设备掘进效率高；矿体开辟快、投产早。2〕无铁轨，节约大量钢材；3〕无轨设备机械化程度高，产量大，效率高。缺陷：1〕当用柴油机作为动力时，废气污染井下空气，添加通风费用；2〕无轨设备投资大，维修任务量大。3、斜坡道与其它主要开辟方法的比较4.5开辟系统的布置开辟系统要构成提升、运输、通风、排水等主要消费功能，根据主、副井/风井的位置不同有以下几种开辟系统:1、中央并列式开辟系统2、中央对角式开辟系统3、侧翼式开辟系统a-中央并列式开辟系统；b—中央对角式开辟系统；c—侧翼式开辟系统1-主井；2—副井；3—风井1、中央并列式开辟系统2、中央对角式开辟系统3、侧翼式开辟系统主、副井在矿床中央，风井在矿床两翼。主要用于规模较大的矿床和消费才干较高的矿床。主井在矿床中央，副井与风井分别位于矿体的两翼，中型矿床。主、副井分别位于矿床的两翼，小型到中型矿。5.1概述5.1.1矿石损失和贫化的根本概念研讨回采单元〔矿块、矿房、采场〕内矿石的开采方法。1、矿石损失开采过程中呵斥矿石数量上的减少。衡量目的：矿石损失率、矿石回收率矿石损失率：开采范围内损失的工业储量与矿石的工业储量之比〔%〕。-矿石的工业储量；-开采过程中损失的工业储量。矿石回收率：采出的纯矿石量与工业储量之比〔%〕。第五章采矿方法2、矿石贫化开采所呵斥的矿石质量的降低，致使采出矿石的档次低于地质档次，衡量目的：矿石贫化率矿石贫化率：采出矿石的档次与工业储量档次相比所降低的比例〔%〕。即工业储量档次与采出矿石档次之差对工业储量矿石档次之比。——工业储量矿石档次；——采出矿石的档次。5.1.2矿石损失与贫化的缘由1、矿石损失的缘由开采损失非开采损失采下损失：未采下损失：遗留在采场内和运输中的损失设计应采而未采下的损失由于地质条件而产生的损失：地质构造；矿体边缘复杂；地下水。2、矿石贫化的缘由废石的混入；高档次粉矿损失；有用成分氧化或被析出。5.2采矿方法的分类采矿方法就是研讨矿床开采四个步骤中的采准、切割与回采三项任务。5.2.1分类根据按回采时的地压管理方式不处置矿柱支护充填选择地压管理方式思索的要素矿岩的物理力学性质采矿方法的适用条件构造参数回采工艺5.2.2三大类采矿方法按采场地压管理方式分为三类：1、空场采矿法将矿块划分为矿房和矿柱，分两步开采；回采过程中随着矿石被采出所构成的采空区不立刻进展处置。地压管理：是利用矿柱进展支撑和维护采空区；适用条件：矿石和围岩均稳定。按采场构造方式有：全面法、房柱法、留矿法、分段矿房法和阶段矿房法。其中房柱法、留矿法矿山运用较多。空场法充填法崩落法1〕房柱法特点适用条件用于开采矿石和围岩均稳定的程度和缓倾斜的矿体，能回采薄、厚和极厚的矿体。将回采单元划分为矿房和矿柱，矿房、矿柱交替陈列，回采矿房时留下规那么陈列的矿柱维护采空区顶板的稳定，有延续矿柱和间隔矿柱。优点：缺陷：采准切割任务量小，任务组织简单，通风良好，便于高效率大型无轨采掘设备的运用，矿房消费才干高。矿柱所占比重较大〔间隔矿柱占15～20%，延续矿柱占40%〕，假设矿柱难以回收，那么矿石的损失较大；同时对矿岩稳定性要求高。假设回采过程中，仅留下夹石或者低档次矿体作为矿柱，致使矿柱陈列不规那么，那么这样的空场法称为全面法，全面法的开采过程与房柱法一样，留下的不规那么矿柱普通不回采。2〕留矿法特点：将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱。用浅孔自下而上分层回采，每次采下的矿石只放出1/3左右，其他的存留在采场，作为适用条件：矿石和围岩稳定，矿石无自燃性，破碎后不易再结块，急倾斜薄矿体。继续上采的任务平台并对围岩变形起一定的限制造用，待整个阶段的矿房回采作业全部终了后，再将留在采场中的矿石集中放出。采场构造简单、管理方便及采准任务量小、消费技术易于掌握。优点：缺陷：假设用留矿法开采中厚以上的矿体，矿柱矿量损失贫化大；工人在较大的暴露面下任务，平安性差；平场任务繁重，难于实现机械化；要求矿石不具有氧化性、结块性及自燃性。矿房内留下三分之二矿石不能及时放出，积压了资金，而且矿石假设出现氧化结块，对放矿和选矿不利。2、充填采矿法将矿块划分为矿房和矿柱，分两步开采；采空区随着任务面的推进逐渐用充填料充填。地压管理：用充填采空区。适用条件：矿石或围岩稳定或不稳定都可采用此法。每种方式根据推进方向分为上向与下向两种充填方式。根据充填料的特性，可分为：1〕干式充填采矿法—用矿车、风力或其它机械将干充填料〔如废石、砂石等〕充填采空区；2〕水力充填采矿法—用水力沿管线保送尾砂、冶炼炉渣、碎石等充填采空区；3〕胶结充填采矿法—用水泥或水泥代用品与脱泥尾砂或砂石配制成的胶结物料充填采空区。上向程度分层胶结充填采矿法1-下盘沿脉巷道；2-上盘沿脉巷道；3-运输穿脉巷道；4-充填井；5-滤水行人井；6-溜矿井；7-人工护底；8-预制块阁墙；9-充填料；10-水泥砂浆地板；11-充填管道；12-联络道；13-隔墙浇灌部分；14-矿房；15-间柱；16-底柱；17-顶柱。上向程度分层胶结充填采矿法阶段内的矿房从下往上分层回采，每采出一分层的矿石，立刻采用尾砂胶结充填采矿区，只留下继续向上回采的作业空间。适用条件：矿区地表要求不能塌陷，对地表环境有较高的要求，普通矿石的价值较高，地质条件复杂的矿山。优点：由于可及时充填采空区，有效地控制围岩地压，处理了地表塌陷问题，防止地下水进入井下采场，保证矿山的平安消费。用尾砂作为充填资料时既有充足的资料来源，又缓解了尾砂坝的压力，维护环境维护，做到了地下矿产资源开发与环境维护的调和一致。矿石的损失贫化低〔普通＜10%〕、回采率高。缺陷：效率低，劳动强度大，充填本钱高，充填系统复杂，阶段间矿柱回采困难。3、崩落采矿法一步回采，随任务面的推进，有方案地强迫崩落围，或借助自然应力崩落围岩充填采空区，崩落的围岩覆盖在回采的矿石上，在覆岩下出矿。地压管理：用崩落围岩充填采空区；适用条件：矿石或围岩不稳定到中等稳定。单层崩落法分层崩落法分段崩落法阶段崩落法可分为以下几类：开采顶板岩石不稳定，厚度小于3m的缓倾斜〔<30°〕矿层，地表允许崩落。开采矿石价值高，矿石松散破碎不稳定，不允许在矿石暴露面下作业，地面允许崩落。按分段进展回采，分为有底柱和无底柱两种分段崩落法。回采高度等于阶段全高，有阶段强迫崩落法与阶段自然崩落法两种。无底柱分段崩落法将阶段分为假设干分段，阶段内从上往下各分段依次回采，每个分段经过回采巷道从矿体顶板向底板退采，以小崩矿步距向崩落区挤压崩矿。矿石由铲运机运至分段溜井出矿。随着矿石的放出，覆盖岩石随之下降，充溢采空区，实现地压管理。适用条件：地表和围岩允许崩落；矿石稳定或中等稳定的急倾斜厚矿体或倾角较缓的极厚矿体，下盘围岩应在中等稳定以上，上盘岩石的稳定性不限；矿石的价值不应该很高，矿石的可选性好或是围岩含有档次。优点：平安性好，采矿方法构造简单，回采工艺简单，容易规范化，机械化程度高，可采用大型现代化采矿设备，灵敏性大，作业好组织、，消费才干大，劳动效率高，开采本钱低，由于崩落与出矿以每步为最小单元，当地质条件适宜时有能够剔除夹石和进展分级出矿。缺陷：回采巷道通风难，矿石的损失贫化大〔普通损失率为20-30%,贫化率15-20%〕，当矿石的赋存不规那么时，往往影响上、下分段严厉呈菱形布置，假设联络道布置在脉内时，往往是最后回采这条巷道，接受的压力比较大，易被压坏。无底柱分段崩落法5.3影响采矿方法选择的主要要素采矿方法对矿山消费才干、矿石损失贫化、劳动消费率、本钱及平安有着直接的影响，影响采矿方法选择的要素主要包括以下几个方面：1、矿床地质条件1〕矿岩物理力学性质，尤其是稳定性。2〕矿体赋存条件，如倾角、厚度、埋藏深度、外形等。埋深大高地压矿选充填法。3〕矿石档次和价值，高档次富矿，贵金属矿要求高回收率、低贫化率的采矿方法，如充填法；反之，采用成体低、效率高的采矿方法，如崩落法。1〕地表能否允许陷落，假设允许，可采用崩落法，假设不允许，可用充填法。2〕矿石含硫高，会结块、自然，应防止采用留矿法，假设放射性强的矿石，刚选通风条件高的充填法或空场法。2、特殊要求第六章矿山运输与提升矿山运输与提升任务的义务：采下的矿石运到地表选矿厂或贮矿场；废石运到废石场；资料、设备、人员等的运送。6.1矿山运输矿山运输地面运输井下运输普遍采用轨道运输方式，其主要运输设备有轨道、矿车和电机车。6.1.1轨道组成：钢轨〔道轨〕、轨枕、道渣、联接件。两条钢轨轨头内缘之间的垂直间隔。轨距：地下矿山铺设的轨道通常是窄轨，轨距通常有三种：600mm、762mm、900mm。公用铁路轨距：1435+6-2mm。1-轨道中心线；2-钢轨；3-枕木；4-垫板；5-道钉；6-道碴1、钢轨〔道轨〕轻轨作用：承托和引导运转的车辆；类型：轻型和重型两种，轻型轨有8、11、15、18、24kg/m几种型号，重型轨有33、38kg/m两种。钢轨越重，强度越大，所以承托的矿车和电机车的载重也越大。选型：消费才干越大，选用的钢轨就越重。2、轨枕作用：接受钢轨传来的荷载，并传送到道渣上；固定钢轨，缓冲行车震动。类型：木质〔枕木〕、金属、钢筋砼。3、道碴作用：1〕接受轨枕传来的压力，并均匀的分布到路基上〔巷道底板〕；3〕利于排水。资料：20~40mm粒度的碎石。厚度普通150~180mm。2〕固定轨枕，缓冲行车震动和冲击；4、联接件作用：种类：道钉、垫板、鱼尾板。道钉和垫板结合钢轨和轨枕，鱼尾板联接对接的钢轨。6.1.2矿车作用：运送矿石和废石。类型：按卸车方式分为固定式矿车〔a〕用翻车机卸矿翻斗式〔b〕侧卸式〔c〕前卸式〔d〕底卸式〔e〕6.1.3电机车作用：是牵引矿车类型：1〕架线式受电弓将电流自架线引入电机车电动机，利用轨道做电流回路，普通用直流电，构造简单，维护容易，用电效率高，运费低，电弓与架线接触常冒火花，不能用于有瓦斯的矿井。2〕蓄电池式可用于有瓦斯的矿井。轨道、矿车和电机车之间的匹配与矿山消费才干有关。6.2矿井提升分为竖井提升和斜井提升。提升设备包括：提升容器、提升钢丝绳、提升机、井架、天轮以及装卸设备。6.2.1提升容器主要有罐笼和箕斗。1、罐笼2、箕斗用于竖井内升降人员、矿车〔重车或空车〕、资料、设备。有单层和双层之分。罐笼上有断绳保险器，确保平安。斜井用的罐笼称为台车。只用于提升矿石和废石，按卸载方式分为：翻转式底卸式侧卸式6.2.2提升钢丝绳将提升机与罐笼或箕斗衔接起来。钢丝绳由假设干绳股绕一根绳芯捻制而成，每一绳股由一样的钢丝绕各自的股芯捻成。矿用钢丝绳主要是6股19丝、6股37丝，规范抗拉强度是160kN/mm2。钢丝绳普通每次大修时必需改换。主要问题是变形和疲劳破坏。6.2.3提升机1、单绳缠绕式提升机当电动机经过减速器带动卷筒旋转时，使两条钢丝绳分别在卷筒上缠绳和松绳〔因两绳在卷筒上缠绕方向相反〕，从而使钢丝绳两端的提升容器一个上升，一个下降。1-卷筒；2-天轮；3-钢丝绳；4-提升容器；5-平衡尾绳；6-主导轮；7-导向轮2、多绳摩擦式提升机钢丝绳搭放在主导轮的摩擦衬垫上，提升容器分别挂在钢丝绳的两端。当电动机经过减速器带动主导轮转动时，钢丝绳在摩擦衬垫的作用下，跟随主导轮一同运动，实现容器的提升和下放。目前常用的多绳摩擦式提升机普通为四绳或六绳，由于钢绳根数增多，每根钢绳的直径较单绳大大减小，卷筒直径也相应减小，并且钢绳搭在卷筒上，提升高度不受卷筒直径和宽度的限制，故特别适用于深井提升。6.3矿井提升运翰系统矿井提升运输线路及其配备组成矿井提升运输系统。常见的矿井提升运输系统如下：当矿石用罐笼提升时，矿石提升运输系统：矿石由采场采下后，在阶段平巷〔或横巷/穿脉〕装车，由电机车牵引列车沿阶段平巷经石门，在井底车场将矿车推入主井的罐笼〔或台车〕中，提升至井口，然后推出罐笼〔或台车〕经地面运输运至选厂。废石运输系统：废石在掘进任务面破落后装入矿车，由电机车牵引列车沿阶段平巷经石门，在井底车场将废石车推入副井的罐笼〔或斜井台车〕中，提升至井口，然后经地面运输运至废石场。第七章矿井辅助消费任务矿井消费中，除了采矿、掘进、提升运输等主要消费环节外，还有同时进展的辅助消费任务，为主要消费发明正常的任务条件。如：矿井通风、排水、压气供应、供水、供电。7.1矿井通风不断地将地面的新颖空气送入矿井，并将井内的污浊空气排至地面的过程。井下空气被污染的过程：地面新颖空气——>井下——>凿岩、爆破、装运、卸载——>污浊的空气。井下污浊空的成份与地面新颖空气差别较大，主要表现为混入了粉尘、添加了有害气体、降低了氧的含量。7.1.1矿井通风的目的和义务目的：义务：为了降低井下空气中粉尘的含量和有害气体的浓度，使井下空气到达国家规定的卫生规范。1、向井下送入足够的新颖空气，以保证人员呼吸；3、调理井下的温度与湿度，发明良好的劳动条件。2、不断地送入新颖空气到井下，并将井下污浊空气排出，以保证井下作业人员的安康和平安；7.1.2矿井通风系统1、矿井通风系统布置1〕中央式风流所流经的通风线路和设备，叫做矿井通风系统。风流流动线路：地面新颖风流由进风井——最下部的巷道——任务面——上部巷道——出风井将污风排至地表。通风系统按进风井与出风井的位置，通风系统分为两种类型：2〕对角式中央对角式，单翼对角式，一个进风井〔出风井〕位于井田中央，两个出风井〔进风井〕位于两翼。进风进与出风井分别位于井田两翼。2、风流控制设备风门隔断风流，在需求行人或运输时可翻开；密封墙隔断风流；风窗风桥3、矿井通风方法自然通风、机械通风。控制风流量的大小，在风门上开窗；防止新颖风与污风交汇，如两条平巷交叉处用风桥隔开。矿井内的空气能流动的缘由就是进风口与出风口之间存在压力差。呵斥这种压力差的动力叫通风动力。按通风动力不同，矿井通风方法分为两类：2〕机械通风1〕自然通风靠自然条件呵斥的压差构成通风动力，出风井与进风井的空气柱分量之所以不同是由于存在着高差以及温度、湿度不而产生的。风流方向及风量随季节变化、难以调理，压差小，不可靠，仅少数高山地域的小型矿山采用采用专门的设备〔扇风机：离心式、轴流式〕构成通风动力，有抽出式和压入式。1、排水方法自流式扬升式7.2矿井排水使矿井中的水自行流到地面，只需平硐才能够采用，最经济的排水方法。借助排水设备，将水扬至地面。将井下水聚集到井底车场附近的水仓中，再由水泵扬到地面。当采用井筒开辟时，必需采用。１－水仓；2-吸水井；3-吸水管；4-水泵；5-电动机；6-排水管道；7-井筒；8-吸水罩；9-管子电缆斜道；10-水泵房2、排水系统集中排水扬升式排水主要有三种排水布置系统：直接排水各阶段的水各自直接由本阶段的水泵扬到地面。各程度排水互不影响，但所需排水设备多，井筒管路多。一个阶段开采的矿山采用。接力排水下部程度的积水排至上部程度的水仓中，然后再由上部排水设备将水排至地面。适用于深井或上部涌水量大而下部涌水量小的矿井。各程度的水都聚集到下部排水仓中，由下部主排水设备集中排至地面。需求更多的排水能量，但排水系统简单，我国金属矿山广泛采用。a-直接排水；b-接力排水；c-集中排水主要有水泵和水管：3、排水设备水泵经过叶轮转动时的离心力使水不断地吸人和排出。１－加水口；2-轴；3-叶轮；4-机壳；5-排水管；6-吸水井；7-吸水罩；8-吸水管铺设在井筒中将水保送到地面。当垂直深度<200米采用焊接钢管，>200米采用无缝钢管。矿井主排水管至少要铺设两条。水管1、空压机2、风管7.3紧缩空气供应井下消费中凿岩、装岩、放矿闸门的开关、混凝土保送等都是风动设备，需求紧缩空气。紧缩空气靠空压机制造，经过风管保送到井下任务面。普通有往复式〔活塞〕空压机、螺杆式空压机、离心式压气机等。目前多用往复式〔活塞〕空压机。作用是保送压气。由于运用压气的任务面很多，因此构成树枝状的管道网。管道普通为无缝钢管或对焊钢管。管道经过铺设在井巷中可到达任务地点，风动机械与压气管网之间用柔性软管〔风绳〕衔接。第八章露天开采8.1根本概念露天开采：用一定的采掘运输设备，从地表在敞开的空间直接采出有用矿物的矿床开采方法。剥离：将开采范围内影响采矿的岩石开挖掉并送至专门的存放地点。露天矿：进展露天开采的矿山企业。露天采场：露天开采所构成的采坑、台阶和露天沟道的总和。露天开采的最终境界：露天开采完成后所构成的敞开采坑。台阶：露天开采时，通常是把矿岩划分成一定厚度的程度分层，自上而下逐层开采，并坚持一定的超前关系。在开采过程中各任务程度空间上呈阶梯状，每个阶梯就是一个台阶。1－台阶上部平盘；2－台阶下部平盘；3－一台阶坡面；4－台阶坡顶线；5－台阶坡底线；α－台阶坡面角；h－台阶高度台阶的命名以开采该台阶的下部平盘标高表示，故常把台阶叫作xx程度。最终边帮(非任务帮):由终了开采任务的台阶平台、坡面和出入沟底组成的露天采场的周围外表。AB、CD底帮：矿体下盘一侧的边帮；AB顶帮：矿体上盘一侧的边帮；CD端帮：矿体两端的边帮。任务帮正在进展开采的台阶所组成的帮坡。AD非任务帮最上一台阶的坡顶线和设计的最下一台阶的坡底线所作的假想斜面称为最终帮坡面。BE、CF最终帮坡面与程度面的夹角叫做最终帮坡角。β、δ封锁圈：任务帮最上一台阶的坡底线和最下一台阶坡底线所作的假想斜面叫做任务帮坡面。GK任务帮坡面与程度面的夹角叫做任务帮坡角。φ非任务帮上最上一个台阶的闭合坡底线。露天开采境界封锁圈以上为山坡露天矿；封锁圈以下为凹陷露天矿。最终帮坡面与地面的交线为露天采场的上部最终境界限〔B、C点〕。最终帮坡面与露天采场底平面的交线为下部最终境界限或称底部周界〔E、F〕。8.2最终边帮上的平台类型清扫平台平安平台平安平台平安变运输平台台阶中部运输平台平安平台运输平台清扫平台用作缓冲和阻截滑落的岩石，保证下部程度的任务平安。宽度h/3阻截滑落的岩石并用清扫设备进展清理，它又起平安平台的作用。每隔2~3个台阶设一清扫平台，宽度由清扫设备定。任务台阶与出入沟之间的运输联络的通道。剥离的岩石量与所采的矿石量之比，即每采一吨矿石所需剥离的岩石量。8.3剥采比1、平均剥采比np2、分层剥采比nf3、消费剥采比ns4、境界剥采比nj5、经济合理剥采比njh指经济上允许的最大剥岩量与可采矿量之比，即利润增量为零时的剥采比。掘沟消费组织原那么出入沟开段沟建立地面与任务程度以及各任务程度之间倾斜的运输通道。在每个程度上为开辟开采任务线而掘进的程度沟道。“采剥并举，剥离先行〞8.4露天矿山工程1、按施工方式分为：掘沟工程和扩帮工程2、按施工对象分：剥离工程和采矿工程。优点：〔1〕露天采矿机械化程度高，可以采用高效率的大型机械设备，使矿山到达很高的矿石消费才干。〔穿爆、采装、运输设备〕〔2〕建立速度快，建一个年产500万吨到1000万吨矿石的露天矿，可在2-3年内建成，而建立一样规模的地下矿山需4-6年。〔3〕劳动消费率高，露天开采的全员劳动消费率约为地下开采的3-5倍或更高。〔4〕消费本钱低，露天开采一吨矿石的本钱约为地下开采本钱的一半或更少。〔5〕工人劳动条件好，任务比较平安。〔6〕矿石贫化，损失小，可以充分回收地下资源。8.5露天开采的优