采矿概论学资料

第1章矿床

1.1基本概念和术语

地球年龄45亿年，地壳38亿年。地球处于永恒的变化中，地球

的物质成分、内部结构和表面形态等都在不断变化，地质作用。引起

矿物、岩石、矿床的产生和破坏、海陆的变迁。火由喷发、地震、由

崩、山洪等，大多数很缓慢，大陆下沉，移动、海岸上升。

LL1矿物、岩石

1.矿物

自然界存在的各种物质一般为各种元素的化合物，也有极少量的

单质。把地壳中存在的这些化合物和单质统称为矿物。

矿物有一定的晶体结构和形态，以及各自的物理化学性质。绝大

多数为固态，也有气态（天然气）和液态（汞、石油、盐溶液）的矿

物。

自然界已发现的矿物达3000多种，其中约200多种能为工农业所

利用。比较重要的100多种。

2.岩石

各种矿物极少单独存在，而是以矿物颗粒的形式聚合在一起，从

而形成岩石。

组成岩石的矿物叫做造岩矿物，自然界中，常见的造岩矿物有石

英（SiO2）、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石等硅酸盐矿物。

组成有用矿产的矿物叫造矿矿物，最常见：黄铁矿、黄铜矿、方

铅矿、磁铁矿、石英、长石、云母、方解石等。

地壳内造矿矿物远比造岩矿物量少。

岩石类型按成因分为

（1）岩浆岩（火成岩）

由地球深部上升的熔融体——岩浆冷却凝结而成的岩石。

组成它的主要矿物有石英（SiO2）、长石（钠、钾、钙的铝硅酸

盐）、云母（主干成分铝硅酸盐）、角闪石、辉石、橄榄石等。

常见的有：花岗岩、闪长岩等，呈块状产出，岩体中不含有机物。

（2）沉积岩

其他岩石被破坏后所生成的碎屑，由风力、水力搬运堆积而成，

或由溶解于水中的物质测定而成，或由动植物遗骸堆积分化而成。

常见的有：砾岩、砂岩、页岩和石灰岩。这类岩通常呈层状产出。

（3）变质岩

各种岩石在地壳运动所产生的高温、高压作用下，使原组织构造

重新改变而生成的岩石。

常见：片麻岩、片岩、大理岩、矽卡岩等。

1.1.2矿石、废石及品位

1.矿石

矿石，是有用成份含量达到了在一定技术经济条件下能为国民经

济所利用的特殊岩石。

矿石和岩石的概念是相对的，与矿石的加工技术密切相关，矿石

的加工技术水平提高了，原来因有用成份含量低不能利用而列为岩石

的就能得到利用而列为矿石。

矿石一般由矿石矿物和脉石矿物组成，前者是能被利用的有用成

份，后者是无用的矿物或有用成份含量较低而不能利用的矿物。

采掘中，崩下的围岩或夹石等，称为废石。

2.品位

矿石中有用成份的多少用品位来表示，所谓品位是指矿石中有用

成份的重量与矿石重量之比，常用百分数（％）表示。有些稀有金属

或贵金属矿石常用克/吨（g/t）表示，有些非金属矿：kg/nf,毫克/米3。

（1）边界品位

是矿体边界上矿石的最低品位，是划分矿石和废石、圈定矿体的

标准。矿体内的矿石品位都应高于边界品位。

（2）最低工业品位

能满足工业开采要求的矿体平均品位的最低值。｛总分、单科分｝

3.矿石的种类

（1）按属性：固相、气相（二氧化碳、硫化氢等）、液相（盐湖中各

类盐类矿物、液体天然碱）；

（2）按属性：非金属矿和金属矿；

（3）金属矿按所含金属种类：

贵重金属矿、有色金属矿、黑色金属矿（铁、镒、铝）、稀有金属矿

（粗、锯等）、放射性矿（铀、牡等）、稀土金属（铳、钮、锢、锦等

17种元素）；

（3）金属矿按矿物组成和化学成分分为：

①自然金属矿：金、银、柏、铜；

②氧化矿石：矿石矿物的化学成分为氧化物、碳酸盐及硫酸盐，如赤

铁矿Fe2（）3、白铅矿PbCC）3；

③硫化矿石：矿石矿物的化学成分为硫化物，如黄铜矿CuzFeSz、方

铅矿PbS、闪锌矿ZnS；

④混合矿石：含前三种两种以上的混合物。分采问题。

L2.3矿体、围岩和矿床

1.矿体

地壳中数量和质量（品位）都达到工业要求具有开采价值的矿石

自然聚积体叫矿体，矿体是具有一定形状、大小和产状的地质体。是

组成矿床的基本单位。

2.围岩

矿体周围不能被利用的岩石称为围岩，在矿体上部的围岩叫上盘

围岩或顶板、顶盘；在矿体下部的围岩叫下盘围岩或底板、底盘。夹

在矿体中的岩石称为夹石或夹层。

矿体和围岩的界线，取决于岩石中有用成份含量的高低，有的界

线十分明显，肉眼即可区分，有的界限不明显，有用成份含量逐渐降

低，要通过品位化验确定矿岩边界。

3.矿床

按地貌特征圈定的区域内矿体的总称，一个矿床可由一个矿体组

成，也可由数个矿体组成。

在目前技术经济条件下，符合开采和利用要求的矿床叫工业矿

业，反之为非工业矿床。

1.2影响采矿的有关矿床特征

1.2.1与采矿有关的矿岩的一些基本性质

1.岩石的容重、体重

单位体积中原岩的重量，一般在2.3〜3.0吨/米3,之间。

有色金属容重与岩石差不多，黑色金属矿石容重一般较重，可

达3.5吨/米3o

2.块度

原岩崩落后，所形成碎石的尺寸大小称为块度。一般为最大方向

的尺寸，也可为三个垂直方向的平均尺寸。采矿装运中，要求矿石尺

寸不能大于某值，否则需要进行二次破碎，小于此值的块度即为合格

块度。合格块度一般为250~350mm以下。

3.碎胀性

碎胀性是矿岩崩落后，体积比原体积增大的性质。

常用松散系数人来表示

式中，

V——矿岩破碎后的体积；

V。---矿山矿岩的原体积。

一般爆破后崩下的坚硬矿岩的松散系数为1.2〜1.6,装入矿车等

运输设备的松散系数为1.8〜2.0。

4.含水性

矿岩裂缝和孔隙中含水的性质或矿石吸收和保持水分的性能。透

水、排水等问题。

5.结块性

采下矿岩受湿后在一定时间内结成整块的性能。

因含粘土、滑石、及其他粘结性物细小物质。影响放矿、装运等。

6.氧化性

硫化矿氧化成氧化矿，降低选矿回收率。

7.自燃性

高硫矿石（18〜20%以上时），具有自然性，引起地下火灾。

8.自然安息角

松散矿岩自然堆积时，将形成倾斜的堆积坡面，坡面与水平面的

夹角即为自然安息角。一般为30°〜45°。

放矿、漏斗口设计等的重要参数。

1.2.2矿岩的机械力学性质

1.矿岩的强度

矿岩抵抗各种外力破坏的能力。

抗压强度200〜300至2000-3000公斤/厘米？，抗拉强度为抗压

强度的1/10-1/50,抗剪强度为抗压强度的1/8〜1/12。

要使岩石破坏，应尽可能使其处于拉伸或剪切状态。

2.矿岩的坚固性

岩石被破碎的难易程度。坚固性所抵抗的外力，是一种综合外力

（锹、镐、机械破碎、炸药爆炸等作用下的力）。

常用坚固性系数f表示，它反映矿岩的极限抗压强度、凿岩速度、

炸药消耗量等值的平均值。但目前常按下式计算：

f=R/100

常用的普氏岩石分级法就是根据岩石坚固性系数来进行的。

F一般介于1〜20之间，石英岩、玄武岩等可达20,页岩、

泥灰岩一般为3左右。

3.矿岩的稳固性

矿岩采出后，形成采空空间（区），为维持暴露空间不垮，矿岩

允许暴露面积大小及其暴露时间长短的性能，叫矿岩的稳固性。

影响矿岩稳固性的因素极为复杂，到目前为止，还不能用一个统

一的、完善的定量指标表示矿岩的稳固性，比较通用的办法是用采空

区允许暴露面积的大小粗略地将矿岩稳固性分为五级：

(1)极不稳固：不允许有暴露面积；

(2)不稳固：允许暴露面积50m2以下；

(3)中等稳固：允许暴露面积为50m2〜200m2；

(4)稳固：允许暴露面积为200m2〜800m2；

(5)极稳固：允许暴露面积为800m2以上，不支护在相当长时

间内不会垮落。

第(1)类很少遇见，第⑵比第(1)类多，(3)、(4)类最多，第(5)类介

于(2)和(3)(4)类之间。

1.2.3矿体的形状及埋藏要素(产状)

1.矿体的形状

矿体形状反映了矿体在空间的外部形态。大体可分为层状、脉状、

透镜状、网状、块状及巢状。｛柱状、囊状、脉群；指横断面形状｝

金属矿以脉状及透镜状矿体居多，矿体形状比较复杂，埋藏条件

及有用成分变化较大，加上成矿后地质构造的破坏和影响，故勘探和

开采都比较困难。

2.矿岩的产状

矿体埋藏要素反映了矿体的空间位置及尺寸。主要有走向、倾向、

厚度、延伸等。

(1)走向：矿体在空间的水平延伸方向，用走向线与正北方向的夹

角来表示。走向线指矿体层面与水平面的交线。

(2)倾向或倾斜：用倾斜线的水平投影与正北方向的夹角来表示。

所谓倾斜线是垂直走向线沿矿体层面下坡所引的直线。

倾斜线与水平面所成的夹角叫倾角。通常倾角是指矿体下盘接触

面的倾角。

矿体接倾角可分为：

①水平和微倾斜矿体——0〜3-5°

②缓倾斜矿体——3-5〜30°；

③倾斜矿体——30〜45°-55°；

④急倾斜矿体——45°-55°以上。

(3)厚度

指矿体上盘与下盘接触面间的垂直距离或水平距离，分别称为垂

直厚度（真厚度）和水平厚度（假厚度）。矿体的厚度在走向和倾向

上都可能发生变化，描述中常采用平均厚度。矿体有时会出现分枝、

复合、胀大、缩小和尖灭等现象。

按开采技术条件，矿体厚度分为五类：

①极薄矿体----0.7-0.8m以下；

②薄矿体——0.7-0.8〜2-4m；0.8-3

③中厚矿体——2-4-10-15m；3〜10

④厚矿体——10-15〜40m；10〜40

⑤极厚度矿体——40m以上。

（4）延深

指矿体在深度上的分布情况，用埋藏深度和赋存深度来表示。埋

藏深度指地表至矿体上部界限的深度；赋存深度指矿体上部界限至下

部界限的垂直距离或倾斜距离，分别称为垂高和斜高。

小结：金属矿床的埋藏要素一般都是变化的，有时在同一区段内

变化也很大，因此在描述埋藏要素时，应指出平均值、变化范围及规

律等。

1.2.4矿产普查与矿床勘探

1.矿产普查（找矿）（踏勘）

查明矿床分布和埋藏的大致情况。

（1）一般地质方法：根据某地区的成矿地质环境和地质条件结合找

矿标志寻找矿体。（露头、共生矿物等信息）

（2）地球物理探矿：利用矿体与围岩在物理性质上的差异来寻找矿

床。（磁性、电阻、电化学性质、容重、地震玻传播速度、放射性）

（3）地球化学探矿：通过地球化学异常来寻找矿体。即在元素一般

正常含量的地段中寻找元素相对集中的区段，最后找到高度富集的部

分。

2.矿床勘探（探矿）

目的是进一步揭露和研究矿床，以查明矿床的规模、质量、开采

技术条件等。勘探可分为地质勘探和生产勘探。

地质勘探技术手段：坑探(挖掘各种坑道)和钻探(打钻孔提取

石l_L|-心t-H)\；

生产勘探：主要是坑道，配合一定的坑内钻孔。

探采结合。

1.2.5矿床开采概述

1.矿山方式

(1)露天开采

从地表直接采出有用矿物的开采方法。包括

①机械开采：用一定的采掘运输设备，在敞开的空间里从事开采作业,

爆破开采法，切割开采法；

②水力开采：借水枪喷出的高压水流冲采砂矿，用于松散的砂矿开采。

(2)特殊采矿法

①溶浸采矿法：堆浸法、原地浸出、微生物采矿等。

铜矿、铀矿加硫酸，金矿加氟化钠

②钻孔水溶法：采盐矿

③钻孔热熔法：采硫

④植物采矿：利用某些植物对某元素的富集性。金、碘等。

(3)海洋采矿

①海滨砂矿开采

②海底镒结核开采

③海底热液矿床开采

④海水化学元素提取

⑤海底基岩矿床开采

(4)地下开采

(5)露天开采与地下开采对比

与坡采对比露天开采

优点：

⑴开采空间限制小，有利于大型机械作业，劳动生产率高，比地采

高2〜10倍以上；

(2)开采成本低，低2~3倍；

(3)损失贫化小，损失率3〜5%,废石混入率不超过5〜10%；

(4)基建时间短，单位基建投资低；

(5)劳动条件好，工作较安全；

⑹对高温易燃矿体开采比地下开采安全。

缺点：

(1)初期投资大；

⑵环保能力差。开采过程中粉尘、废气、排土场等可能污染江河、

农田、土壤、大气等；

(3)排土场占地面积大；

(4)受气候条件影响大(严寒、冰雪、酷暑、暴风雨等)。

露天开采优点是主要的，在可能的情况下尽量采用。一般地，

当矿体埋藏较浅时，采用露天开采，即为露天矿山；

当矿体埋藏较深时，采用地下开采，即为地下矿山。

取决于经济合理剥采比。

经济合理剥采比一般6〜15,多为8〜10,平均剥采比多为2〜4。

2.矿山规模

生产能力(万吨/年)服务年限

矿山规模

黑色矿山有色矿山(年)

特大型>300>25〜30

大型200〜300>80>25〜30

中型60〜20020〜80>20

小型<60<20>10〜15

2.矿山井巷

为了将埋藏较深的(金属)矿体开采出来，必须从地面到矿床掘

进一系列井巷，使矿段与地面联通起来，这些井巷统称为矿山井巷。

矿山的井巷种类很多，总的可分为胴室与巷道两大类。

胴室

指长度和宽度相差不大的巷道。通常根据其用途来命名，如井下

提升机房、破碎胴室、矿仓、水泵房、变电所、机修房、炸药库、电

机车库、候车室、保健室、调度室等。

巷道

长度比宽度大得多的井巷，按其长轴方向与水平面夹角，可分为

垂直巷道、水平巷道和倾斜巷道。

垂直巷道：竖井、盲竖井、垂直溜井、垂直天井、垂直充填井等。

竖井是直接通地表的垂直巷道，用途是提升矿石、废石、材料、

设备、人员、通风等。

一般将主要用作提升矿石的竖井称为主井，而将担负其他任务的

竖井称为副井。

垂直溜井是利用重力溜放矿石或废石的垂直巷道。

垂直天井是用作人员通行、通风、运送材料设备并兼做探矿的垂

直巷道。

倾斜巷道的长轴方向与水平成一定倾斜角度，主要有斜井、盲斜

井、斜溜井、斜天井等。

水平巷道的长轴方向是水平的。但事实上不是绝对水平，一般有

2〜5%。（3%。）的坡度，以利于运输和排水。

水平巷道主要有平碉（平窿）、石门、脉内平巷、脉外平巷、横

巷（穿脉巷道）等。供人员通行、运输、通风、排水、探矿等作用。

平胴：有直接通地表出口的水平巷道。通常将用作运输矿石的平胴称

为主平胴，担负其他任务的平胴称为副（辅助）平嗣。

石门是在岩石中掘进的，并且与矿体走向直交或斜交，无直通地

表出口的水平巷道，一般和井筒相联接。

平巷是与矿体走向平行无直通地表出口的水平巷道。当平巷开掘

在矿体中则称为脉内平巷，开掘在围岩中则称为脉外平巷。

横巷一般是与矿体走向垂直且开掘在矿体中的水平巷道。

第2章井巷掘进与支护

对于地下开采矿由，井巷掘进就是矿山井巷的开掘工作。矿由井

巷是联络地面与矿床、阶段、采区的通道，为采矿工作准备的必要条

件，因此井巷掘进要超前于采矿工作。

2.1凿岩爆破

2.1.1凿岩

由于岩矿一般坚固性较高，矿山井巷和矿石回采工作主要采用凿

岩爆破的方法，通常需要在岩石和矿石中钻凿不同深度、不同直径的

孔眼。

凿岩就是钻凿容纳炸药的圆形炮眼，金属矿山广泛使用风动冲击

式凿岩机和凿岩工具来钻凿炮眼。还有电动、液压等。

凿岩工作量较大，花费时间较多，对掘进和采矿的效率影响很大。

一般把气腿式和伸缩式凿岩机钻凿的、直径35〜45mll1、深度在

3〜5m以内的炮孔的浅眼（浅孔），而把重型凿岩机和潜孔钻机、牙

轮钻机钻凿的、直径大于50mll1、3〜5m以上的叫中深孔及深孔。

1.浅孔凿岩机：P46

打水平浅眼：YT-24、7655、Y26等，重量约为24〜26公斤；

打上向眼：YSP44、YSP45,凿岩机下部装有压气推进装置，可

以伸缩，借以支撑和推进凿岩机。一般为44公斤。

气腿式风动凿岩机由凿岩机和气门组成。

凿岩机主要由柄体、缸体和机头组成。柄体上装有制动手把、风

管和水管入口；机头装有钎卡，凿岩时钎子插入机头钎套中，并用钎

卡卡紧；缸体内机构比较复杂，包括配气和活塞往复机构、转钎机构

和排粉机构等。

凿岩工具

浅眼冲击式凿岩机的凿岩工具叫钎子，山钎头和钎杆组成。钎头

和钎杆可以拆卸。

钎头：直接破碎岩石的部位，钎头上钎刃部位镶嵌有硬质合金片。

一字形、十字形、丁字形。

一字形制造、修磨简单，使用较广。多刃形钎头凿出的炮眼眼底

较平、孔形较圆，不易夹钎，钎头耐磨性较好。用于裂隙多的岩石凿

岩(为了避免夹钎)，或在坚硬岩石中凿岩为减少钎头磨损。

钎杆用来传递冲击功和扭矩。浅眼凿岩多用中空六角钢，深孔凿

岩则多用圆形中空钎子钢。

钎尾的作用是直接承受凿岩机的冲击功和扭矩。

钎头每打击一次岩石，要回转一个不大的角度，由钎机完成。

凿岩时一，压气启开注水阀，使压力水通过钎杆中心孔注入眼底，

将岩粉冲洗出孔。

气腿的作用是支撑凿岩机并为凿岩机提供推进力。

2.深孔钻机

(1)地下矿中深孔凿岩机直径50〜80mm,深15m左右，接杆

导轨式凿岩机，重35〜90kg,YG40o主要有潜孔凿岩机等。

深孔凿岩机直径80〜100mm,深15m~40以上，采用潜孔凿岩

机。冲击器紧随钻头潜入孔中，没有因钻杆拉长导致冲击能量的传递

损失，故孔深对凿岩速度影响甚小。YQ80、YQlOOo

(2)露天矿钻机

潜孔钻机、液压钻机、牙轮钻机(国内孔径可达380mm,美国达

445mm。

直径150~380mm,台阶坡面角60〜90°,深15m〜20mo

2.1.2爆破

爆破是指把炸药及起爆器材装入炮眼内，并使其爆炸。

1.炸药

(1)炸药是一种固体或液体的化合物或混合物，在受到一定的外界

能量（热、冲击、摩擦）作用时，就能迅速分解，同时产生大量的气

体和热量，对周围介质产生强烈的机械作用而使其破坏，同时发生巨

大的音响和振动，这种现象称为爆炸。

例1公斤销钱炸药完成爆炸反应的时间仅仅只需要十万分之三

秒，产生1000千卡热量，2000〜3000度，产生气体体积比原体积增

大850〜950,压力10万个大气压（lOOt/cm?）。

（2）矿用炸药要求

性能良好，有足够威力

使用安全，能用雷管起爆

爆炸后有毒有害气体少

不易变质失效

原料丰富，成本低

（3）常见炸药

A.硝钱类炸药

主要成份是硝酸铁（NH4NO3）,此外加入适量的敏化剂、可燃剂

和防水剂等。

a.铁梯炸药：2#岩石炸药，85%硝酸铁（氧化剂），H%TNT（三硝

基甲苯，为敏感剂，提高炸药的敏感度），4%木粉（可燃物，又起

疏松作用防结块硬化）。

使用安全可靠；抗水性差，吸水性强，有效期半年。贮存、运输、

使用时应注意防潮。

b.镂油炸药：硝酸镂92%,柴油木粉各4%。

这种炸药原料来源丰富，价格便宜，成本低，加工简便，安全可

靠；威力较低，抗水性差，吸湿性强。

c.浆状炸药

在硝酸铁中加入TNT和水。外观呈浆糊流质状。如4号浆状炸

药，成分有：硝酸镂、梯恩梯、水、特种胶结剂、硼砂和尿素等。其

中水的作用是使硝酸钱溶解成饱和溶液状态，使之不再吸水。即以

水抗水。成塑性胶状,密度1.4〜1.55,能在深达15m的水中放置30

多小时，尚不失去爆炸性能。

B.硝化甘油炸药（胶质炸药）

硝化甘油、硝化棉、硝酸钾、木粉混合而成。

威力比A类大，抗水性强，价格贵，安全性差。

故除了在竖井掘进等有水的工作面作起爆药包外，一般很少使

用。

C.乳胶炸药（乳化油炸药）

近年来使用越来越多。

由含氧酸盐（硝酸铁、硝酸钠、过氯酸钠、硝酸钾和硝酸钙等

15-20种成份）的过饱和水溶液及含碳燃料、乳化剂、敏化气泡等

构成。不同于颗粒状、粉末状、单质等炸药，是一种油包水型的乳状

液。

具有良好的爆炸性能和防水性能。

爆炸性能、防水性都较好。

2.起爆器材和起爆方法

（1）起爆器材

产生起爆能以引起炸药起爆的器材，包括雷管、导爆索、导火索、

导爆管。

1）雷管

用来起炸药、导爆索、导爆管。

A.火雷管：用导火索来引爆的雷管。

B.电雷管：用通电点火来引爆的雷管叫电雷管。

即发电雷管和延期（秒、毫秒（微差））电雷管，段数可达20

段。

C.导火索：用来引爆火雷管。

D.导爆索：用来传递爆炸波，并直接引爆炸药。

E.导爆管：非电起爆器材，由塑料导爆管、非电毫秒雷管、联结

元件、起爆枪等组成。

2）起爆方法

A.导火索起爆、电雷管起爆、导爆索起爆、导爆管起爆

B.起电线路：串联、并联

2.2井巷掘进

2.2.1地压与支护

1.地壳中的岩石受到垂直方向和水平方向的压力。

若岩石不太稳固，开挖后会发生冒落，直到在空间上部形成自然

平衡拱。

为防止围岩的变形和塌落，保持一定的巷道断面形状及尺寸，就

必须进行支护。

2.井巷支护

(1)木材支护：具有一定强度和可缩性，重量轻，容易加工，架设

方便；耐火差，易腐朽、使用年限短，强度小。用于地压小、服务年

限短的井巷支护。

立柱、木棚子、木垛。以松木为多。

(2)浇注混凝土支护

由水泥、砂子、碎石按一定比例混合并加水搅拌凝固而成。支架

材料强度高、整体性好、防火、防水、抗腐蚀、服务年限长，用于地

压大，服务年限长、断面大的井巷。劳动强度大，成本高，支护施工

时间长。

一般为整体浇灌。如铁路隧道

(3)喷射混凝土支护

以水泥、砂子、碎石作材料，按一定比例进行干料混合后，送入

专门的喷射机中，以压缩空气为动力，使干料在喷嘴处与水混合成湿

料，高速喷射到巷道表面，凝结硬化形成喷射混凝土支护层。

其特点是，能压入围岩的裂缝中胶结围岩，增加围岩整体性，封

闭岩面，防止围岩进一步风化。与围岩粘结成一整体共同承担地压，

支护质量好、效率高、工艺简单。缺点是回弹，既浪费支护材料，又

恶化作业条件。

(4)锚杆支护

在巷道围岩中钻孔并安设锚杆。楔缝式锚杆、树脂锚杆等。

悬吊作用；组合梁作用；加固拱作用

安装简便、安全可靠、不占巷道断面、成本低，但不能防止围岩

的风化和锚杆间浮石的冒落。

(5)喷锚支护，喷锚网支护。

在地压较大的矿山有取代混凝土支护的趋势。

2.2.2平巷掘进

(1)形状：一般为梯形或直壁拱形断面。

(2)断面尺寸取决于巷道用途、运输设备外形尺寸和安全间隙。

(3)凿岩爆破法

1)工序

主要工序：凿岩、爆破、岩石装运、支护。

辅助工序：工作面通风、排水、接管道、照明、铺轨、测量等。

2)炮眼数目和深度：

取决于巷道断面大小、岩石性质、炸药用量、药包规格。例如

8m2,f=6〜8的平巷掘进，炮眼数16个左右，炮眼深度1.2〜2m。

炸药单耗参见表。炸药单耗(kg/n?)

巷道断面积m?岩石坚固系数f

4-88-1012-14

<81.281.892.33

<101.121.692.09

<121.011.511.90

<150.921.361.78

平巷掘进只一个自由面，为提高爆破效率，必须选择恰当炮孔布

置方式，P89,掏槽眼、辅助眼、周边眼。

3）工作面通风

压入式通风：局扇把新鲜空气经风筒压入工作面，新鲜风流大，

通风时间短、效果好;但容易发生污风循环。用于长度小于150〜200m

的工作面。

抽出式：优缺点与压入式相反，用于长度大于200m。

混合式具有前两种通用方式的优点，适用于更长的巷道掘进通

风。

4）岩石装运

出磴，一项比较繁重的工作，约占掘进循环时间的40〜50%。

使用铲斗后卸式装岩机，图5-2o装岩机、蟹爪型装岩机

5）支护

木支护、混凝土支护、石材、钢材、喷射混凝土、锚杆等。

（4）平巷联合掘进机掘进（盾构）

工作机构（刀盘）、液压支撑行走机构、操作机构等组成。

掘进工作的全面机械化，提高了安全性，岩壁光滑。

刀具易磨损、造价昂贵。80〜200m/月

2.2.3天井掘进

（1）形状：一般为矩形和圆形。

（2）断面尺寸取决于用途。

(3)凿岩爆破法

放矿格、梯子格。

梯子格内距工作面L5-2米处设横撑支柱,铺木板，供凿岩作业.爆

破前架设倾斜落矿台.

(4)吊罐法

先掘一个100~150mm的钻孔。天井上部设游动校车,

通过钢丝绳升降供凿岩、装药作业的吊罐。爆破前吊罐下放，躲

避。

优点是改善了通风条件，效率较高，成本较低。缺点是中央

孔技术难度较大。

(4)爬罐法

罐笼沿着天井的一壁轨道升降。

(5)深孔爆破法

(6)天井钻机

2.2.4竖井掘进

(1)形状：一般为圆形和矩形。

(2)断面尺寸取决于用途。

(3)凿岩爆破法

凿岩、通风、装岩、提升、排水、支护等工序。

2.2.5斜井掘进

(1)形状：一般为梯形和矩形。

（2）断面尺寸取决于用途。

（3）掘进方法

和平巷掘进类似，但需提升岩硝。

第3章金属矿床地下开采有关原则

3.1矿床开采单元的划分及其开采顺序

3.1.1开采单元划分

为了有计划、有步骤地开采矿床，需对其进行划分。

1.矿田和井田

划归一个矿山企业开采的全部矿床及其一部分叫矿田。

一个矿山企业中划归一个矿井（坑口）开采的矿田或其一部分叫

井田。

一般矿床范围与矿田范围一致；矿床范围不是很大时，井田多与

矿床界限相符合。

2.阶段（中段）与矿块

（1）阶段（中段）

每隔一定垂直距离，掘进与矿体走向一致的阶段平巷，将矿体沿

垂直方向划分成一个个矿段，这就是阶段。

范围：上下以两相邻阶段巷道底板为界，左右以矿床边界为界。

上下两相邻阶段运输巷道底板间的垂距为阶段高度

（缓10~25m；急倾40〜60m）

上下两相邻阶段运输巷道沿矿体倾斜方向的距离叫阶段斜长或

矿块斜长。

影响阶段高度的因素

矿体的埋藏要素；矿体物理力学性质；开拓、采矿方法；地质勘

探要求；采切及回采时间；矿柱的回采条件；经济因素。

（2）矿块

沿矿体走向每隔一定距离掘进天井，将阶段划分成的一个个块段

就是矿块。

对于水平和微倾斜矿体，对应的是盘区、矿壁（采区）。

3.1.2开采顺序

1.井田开采顺序

当矿床划分为儿个井田开采时，优先开采矿石品位高、可选性好、

基建工程量少、运输、供水、供电等条件好的井田。

2.阶段的开采顺序

下行式：由上而下逐个（几个）阶段开采的方式。

上行式：与下行式相反。

一般多采用下行式开采，因为投资少、投产快、便于探矿、安全

性好。上行式：利用空区、涌水大。

3.矿块的回采顺序

（1）前进式：阶段平巷掘进一定距离后，从靠近主井的矿块起，

向井田边界依次回采。

优点：早日出矿，基建时间短；

缺点：巷道维护费高，掘进与采矿常相互干扰。

（2）后退式：阶段平巷掘到井田边界后，从井田边界开始，向主

井方向后退开采。优缺点相反。

（2）混合式：开始用前进式，待阶段平巷掘完后，改为后退式。

优点；综合了以上优点；缺点：管理复杂。

生产实践中，后退式用得较多。

注意:单翼回采（主井在中）、侧翼回采（主井在侧）、双翼回采（主

井在中）。

4.相邻矿体的开采顺序

主要考虑围岩移动角。一般先采上盘矿体。当先开采上盘矿体

也会影响下盘矿体时，应由采矿方法及其它技术措施解决。

3.2开采岩移及地表建筑物保护

3.2.1开采岩移

1.有关岩体移动的主要参数

矿石采出后原岩应力平衡遭到破坏，使围岩发生变形、位移、开

裂、冒落等现象。当岩移扩大到地表，地表产生移动和变形，形成下

滑盆地和塌陷坑。

为保证安全生产，必须进行开采后地表及岩体移动范围的圈定。

采空区上部地表发生崩落和移动的范围分别叫做崩落带和移动

带。

采空区边界与地表崩落带和移动带边线的连线和水平面之间的

夹角分别叫做崩落角（陷落角）和移动角（错动角）。

上盘：B;下盘Y;端部（侧翼）：6

一般来说，上盘移动角小于下盘移动角，下盘移动角小于侧翼移动角。

移动角比陷落角小5〜20°

岩石名称

B(°)Y(°)8(°)

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

3.2.2地表保护及三下开采

1.地表保护

地表的构筑物和建筑物均需在地表移动线之外。还应保持一定安

全距离。形成保护带。

安全距离

离河流湖泊：50m

主井等主要建筑：20m

风井、矿用公路等：10m。

2.三下开采

1.地表水体下采矿

2.建筑物、构筑物下采矿

3.铁路下采矿

3.3矿石损失贫化

3.3.1矿石损失

1.矿石损失的原因

（1）开采损失

1）采下矿石损失

①遗留在采场充填料中的损失；

②遗留在采场内放不下来的损失；

③运输途中的损失。

2）未采下矿石损失

①设计应当开采而未采下的损失

②留下各种矿柱（间柱、顶底柱、点式）不能全部采出的损失

（2）非开采损失

1）由于地质水文等条件产生的损失

①断层、地质构成造成矿体破坏

②矿体边缘复杂，不能全部采出

③由于地下水较大，致使矿体开采损失

2）留永久矿柱造成的损失

为保护地表建构筑物而留保安矿柱。

2.矿石贫化的原因

(1)开采过程中混入的废石；

(2)开采过程中高品位粉矿损失；

(3)有用成分氧化或析出。

3.矿石损失、贫化的计算

1)矿石的损失量与矿石的工业储量的百分比为损失率

n=^LxlOO%

Q

式中，

Qo—开采过程中损失的工业储量；

Q-----矿体工业储量。

2)采出的纯矿石量与工业储量的百分比叫回收率

K=。二x100%=l-q

Q

3)原生矿石的品位和采出矿石品位之差与原生矿石品位的百分比叫

贫化率

2=20x100%

a

式中，

a——工业储量工业品位；

a'——采出矿石品位；

4)混入的废石量与采出矿石量的比叫废石混入率

r=—xlOO%或r=a~axlOO%

Ta-a''

式中,

R——混入采出矿石中的废石；

T-----采出矿石量；

a〃——混入废石的品位。

当a"不计时，r=P

5)采出矿石量与贫化损失率关系

采出矿石量：7=2竺

1-r

米出矿石品位：a'=a(l-r)

矿山服务年限：七2幺=T/A

A”r)

式中，A——年产量。

3.4矿床开采步骤和三级储量

3.4.1矿床开采步骤

包括：开拓、采准、切割、回采。

1.开拓

为了开采地下矿床，需从地面掘进一系列巷道通达矿体，使之形

成完整的提升、运输、通风、排水、压气、供电、供水等系统，称为

矿床开拓。

为开拓矿床而掘进的井巷称为开拓巷道。开拓比：开拓总长度：

工业储量

2.采准

在已开拓完毕的阶段中掘进采准巷道，将阶段划分成矿块作为独

立的同采单元，形成在矿块内行人、放矿、通风等条件。

矿块采准包括采准巷道和切割巷道。

(1)采准系数

K=^xlOOO

EL——矿块中采准巷道和切割巷道总长度；

T一矿块的采出矿石量，包括采切副产矿石。

有时称为(千吨)采切比，还可用体积表示。

K=¥X1000

EV——矿块中采准巷道和切割巷道总体积。

(2)采准工作比重

与xlOO%

r——采准、切割采出矿石量。

K'有时称为副产比。

3.切割

在已采准完毕的矿块里为大规模回采矿石开辟自由面和自由空

间，为大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。

4.回采

(1)落矿：以切割空间为自由面，借助凿岩爆破方法把矿体崩落成一

定块度的矿石。

(2)矿石运搬：把崩落下的矿石搬到中段运输巷道，并装入矿车。(主

要有重力运搬和机械运搬)。

(3)地压管理：矿石采出后，形成采空区，经过一段时间，矿柱和上

下盘围岩发生变形、移动、破坏等现象，为保证安全生产，必须采取

技术措施，控制和管理地压。

（4）其它工作

通风、测量等。

3.4.2三级储量

为保证矿山持续性生产。

1.开拓储量：被完整的开拓系统所控制的矿床储量。（已构成主要运

输、通风系统、并可进一步掘进采准巷道）

2.采准储量：凡完成了采矿方法所规定的采准工程的矿块或采区的

矿量叫采准储量，是开拓储量的一部分。

3.备采储量：凡已完成采矿方法所规定的切割工程（拉底、切割槽、

劈漏）的矿块（或矿壁）的储量，是采准储量的一部分。

一般规定如下：三级储量保有期限

三级储量类型黑色金属矿山有色金属矿山

开拓储量3〜5年3年

采准储量1.5〜2年1年左右

备米储量6~12个月6个月

第4章矿床开拓

为了开采地下矿床，需从地面掘进一系列巷道通达矿体，使之形

成完整的提升、运输、通风、排水和动力供应等系统。

4.1开拓方法分类

4.1.1单一开拓法

1.竖井开拓法

用于开采倾角较大（一般大于45°）或埋藏较深的储量较大的

矿床。联接处：马头门。

井底车场：井筒与主要运输巷道或石门之间的停、调车场与胴室

的总称。是井下运输的枢纽。包括重车道、空车道、绕车道、各种胴

室（如井底矿仓、破碎胴室、卸载胴室、水仓、水泵房、电机车库、

变电所、候罐室等）。

有尽头式、折返式和环形式。

（1）下盘竖井开拓法

主要工程：下盘竖井、阶段石门、沿脉巷道。

（2）上盘竖井开拓法

缺点：（特别上部）石门较长，基建时间和投资较大。

适用条件：

1）矿体下盘之上是高山，上盘平坦；

2）选厂及尾矿库只宜布置在上盘；

3）下盘有破碎带，流沙层、含水层等。

（3）侧翼竖井开拓

缺点：掘进、运输只能单向。

适用条件：

1）上下盘岩层不稳固，侧翼稳固；

2）选厂及尾矿库在侧翼；

3）上下盘无合适工业场地，而侧翼有；

4）矿体倾角较缓，上下盘石门较长；

5）矿体走向长度小。

2.斜井开拓法

用于开拓20〜50°的埋藏不深的矿体的中小型矿山。联接处:

甩车道。

斜井倾角：

矿车组（串车）运输：＜25~30°o

箕斗或台车运输：允许＞30°。

胶带运输机运输：＜18°。

（1）脉内斜井开拓

斜井沿矿体布置，倾角与矿体一致。

优点：开拓量小；投产快；基建期顺便出矿；补充探矿。

缺点：需留保安矿柱，受甩车道限制。

（2）下盘斜井开拓

斜井布置在矿体下盘围岩，再从斜井掘进阶段石门通达矿体。

此法虽掘石门，但井筒维护条件好，不留保安矿柱，应用更广。

（3）伪倾斜斜井开拓

斜井实际倾角Y，矿体倾角a,B斜井水平投影与走向夹角。

sinB=tg¥/tga

tgY=sin3,tga

例：a=45°,Y=25°

6=27.8°

3.平碉开拓法

以平胴为主要开拓巷道开拓矿床的方法。

布置形式：

(1)垂直矿体走向下盘平碉开拓；

(2)垂直矿体走向上盘平胴开拓；

(3)沿矿体走向平胴开拓法。

平碉与矿体位置：

①脉内沿脉平嗣开拓法

优点：投产快，有副产矿石，起探矿作用。

缺点：脉内平胴维护困难，不利于运输。(应采用后退式开采)

适用条件：用于开采较薄矿体。(矿石不稳固或矿体较厚应布置在脉

外。)

⑵脉外沿脉平胴开拓法

优缺点与上述相反。实际生产中使用较多。

4.斜坡道开拓法

为适应凿岩台车、铲运机、自卸汽车、锚杆台车等大型无轨自行

设备的地下开采。

以通地表的斜坡道运输矿岩。供无轨设备出入，用于运送设备、

材料、通风通路等。

斜坡道内不安提升设备、不铺轨道。

一、斜坡道的类型

(I)螺旋式斜坡道

由规则或不规则的圆柱螺旋线或圆锥螺旋线构成。

不规则是指曲率半径、坡度有变化。

坡度10-15%,宽度4。米,高度3.6-5米。

(2)折返式斜坡道

直线段+曲线段(拉近段)

曲线段用于改变方向，一般较缓或水平。

直线段用于改变高程，坡度不大于15%。

两种形式参见书16、17页。

二、螺旋式与折返式对比

螺旋式

(1)优点：

1)同等高程开拓工程量较小(少25%；

2)与溜井等垂直井配合施工时，通风出渣较方便;

3)布置较灵活。

(2)缺点

1)掘进施工要求高；［定向、外侧超高等要求］

2)司机视距小，安全性差；

3)车胎差速器磨损小；

4)道路维护工作量大。

(3)适用条件

圆柱形矿体开拓；辅助斜坡道。

折返式

优点：

1)施工较容易；

2)司机能见距离大，行车较安全；

3)车速较大，运量较大，排出有害气体量较少;

4)线路便于与矿体保持固定距离；

5)道路易于维护，使用年限较长。

缺点：

1）工程量较大；

2）布置灵活性较差。

一般来说，折返式优点较多。适用于主斜坡道开拓。

4.1.2联合开拓法

根据地形和矿体的赋存条件，灵活地将两种及以上的主要开拓巷道组

合起来开拓一个或几个矿体，就称为联合开拓法。

1.平碉与井筒联合开拓法

2.竖井与盲井联合开拓法

3.斜井与盲井联合开拓法

4.1.3主要开拓方式评述

一、平洞与井筒比较

（1）优点

1）基建投资少、掘进支护费用低、不需提升设备、井架、井底

车场等；

2）基建时间短，掘进速度较快；

3）排水费用低，不需排水设备、设施；

4）矿石运输费用低；

5）通风较容易，通风费较低；

6）生产安全性较高。

缺点：

使用受地形限制。

平碉开拓优点较为突出，只要地形允许应尽量采用。主平胴一般

不超过3000-4000mo

二、竖井与斜井比较

1）基建工程方面：斜井长度较长；但斜井开拓的石门较短，井

底车场较简单；断面较小；

2）井筒装备方面：竖井井筒装备较复杂，但管缆线较短；

3）投资方面：斜井的井筒装备和井底车场比较简单（甩车道），

不需要大型提升设备，基建速度快，初期投资少。

4）地压及支护方面：竖井承受的地压较小，维护费较低；斜井

承受的地压较大，支架易变形，维护费较高。

5）提升方面：坚井提升速度快，能力大，提升费用低；斜井提

升设备修理费和钢丝绳磨损较大，生产能力较小。

6）排水方面：斜井因管路长，排水费较高。

7）安全方面：竖井常为圆形，不易变形，提升过程中停工事故

较少。斜井常发生脱轨、脱钩、跑车等事故。

适用条件：

斜井适用条件：矿体倾角不大（15〜45°）,开采深度小，产量

不大的中小型矿山。

三、斜坡道与其它开拓比较

优点：

1）基建速度快；投产早，充分利用无轨设备，既采矿，又开拓;

2）产量大，效率高、成本低；

3）矿石、材料运送不需转运，方便灵活；

4）节省大量钢材。

缺点：

1）相同条件下比竖井长，且断面大，掘进工程量大，运行时间

长。

2）内燃设备耗油量高，有废气污染，通风费增加；

3）承受地压较大，维护费高；

4）无轨设备投资大，维护工作量大。

单一斜坡道开拓适用于埋藏200〜300m,产量20〜100万t的

矿床开采。

4.2主要开拓井巷位置选择

4.2.1主要开拓井巷位置选择应考虑的因素及应遵循的原则

一、应考虑的因素

1）矿区地形、地质构造、矿体埋藏条件、岩石性质、水文等；［尽量

布置在稳固的岩体中］

2）矿井生产能力及服务年限；

3）矿床勘探程度、储量及远景；

4）地下、地表的运输联系，开拓工程量；

5）改扩建矿山原有井巷及建构筑物的利用。

二、应遵循的原则

1）井巷出口在历年最高洪水位3m以上，并且有利于重车下坡运行;

2）井巷出口不受滚石、山崩、雪崩危害；

3）避免压矿，尽量不留保安矿柱，位于移动带以外20m以上；

4）有足够的工业场地（用于各种建构筑物，调车场、堆放场、空压

机房等），同时尽量不占、少占农田；

5）开拓、生产费用最小；

6）运输功最小；

7）选厂应尽量利用山坡地形；

8）与外部联系方便（铁路、公路、选厂、冶炼厂）。

4.2.2主要开拓巷道沿矿体走向及垂直矿体走向位置的选择

一、沿矿体走向的位置

其它条件允许，主要从地下运费考虑，取决于运输功。一般布置

在矿体中央。

运输功：矿石重量乘运输距离。

二、垂直矿体走向位置

应布置在距移动带一定距离L以外。

L：安全距离。

离河流、湖泊：50m

主井、铁路、井架、卷扬机房等主要建筑：20m

风井、充填井、索道支架、矿用公路等：10m。

4.2.3副井和通风井位置的选择

当主井为罐笼井时.，可兼作入风井、人行井，另设一个回风井即

可构成通风系统。

当主井为箕斗井时一，不能作入风井，需另设一个副井及回风井。

箕斗提升：提升能力大。

罐笼提升：兼用性好。

一、副井与主井位置关系

当副井与主井尽量靠近站时一（但不小于30m）,叫集中布置，当

相距较远时，叫分散布置。

集中布置优点：

1.工业场地集中，减少平场费；

2.井底车场集中，生产管理方便；

3.开拓工程量较小，基建时间短；

4.井筒集中有利于集中排水；

5.延伸施工方便。

缺点：

1.一井发火，殃及另一井；

2.主井是箕斗井时，粉尘易飞扬到副井。

总的来说，集中布置优点更突出，应尽量采用。

二、风井的布置方式（入风井与回风井关系）

1.中央并列式

入风井、回风井均布置在矿体中央，相距不小于30m(井上建

筑物采用防火材料也不得小于30m)o

主井为箕斗井，可兼作回风井，主井为罐笼井可兼提升人员、入

风井。

2.中央对角式

(1)主井为罐笼井，位于中央，兼作入风井，回风井位于矿体两端。

(2主井为箕斗井时，主井在中央，另在附近设副井兼作入风井。回

风井位于矿体两端。

3.侧翼对角式开拓系统

主井(罐笼井)、回风井分别位于矿床的两翼。

4.评述

I.中央并列式和对角式对比：

中央式优点：

(1)地面构筑物集中；

(2)共留一个保安矿柱(如果需要的话)；

(3)可较快形成通风系统，早日出矿；

(4)井筒工程延深方便。

缺点：

(1)风路长，扇风机负压大，且线路不断变化；

(2)风流易短路，漏风量大；

(3)若无其它安全出口，危险性较大。

II.中央对角式与中央并列式对比

优点

(1)负压小、稳定、漏风小、通风费低；

(2)较安全(入、回风井相距较远)；

(3)一条风井发生故障，另一仍能维持生产。

缺点

(1)井筒间联络巷道长，投产慢；

（2）掘两条回风井，掘进、维护费较高。

III.适用性

大型矿山：中央对角式。

中小型矿山：侧翼对角式。（矿体走向长度不大，侧翼对角式缺点不

突出）

4.2.4其它辅助开拓巷道的布置

除副井、风井外，还有溜矿井、充填井、石门等。

4.3井底车场、碉室及阶段运输巷道布置

井底车场位于井筒与井下主要运输巷道连接处，是井下运输的枢

纽。简单地说，井底车场是在井筒与石门联接处所开凿的巷道和胴室

的总称。是输送人员、矿石、废石、设备、材料的场所，也是井下排

水和动力供应的转换中心。井底车场由车场线路和车场胴室两大部分

组成。

4.3.1竖井井底车场

一、井底车场线路和胴室

书

二、井底车场形式

1.尽头式井底车场

单侧进出矿车，用于罐笼提升。

评价：投资少，通过能力小。

适用性：小型矿井，副井。（年产量10万t以下）

2.折返式

井筒一侧进重车，一侧出空车，空车经折返线路变头返回。

评价：通过能力提高，但调头不便。

适用性：中、小型矿山。（年产量10〜30万t）

3.环形式

空车经绕道返回，形成环形线路。

评价：通过能力大，投资大。

适用性：大型矿山。（年产量＞30万t）

4.3.2斜井井底车场

一、串车斜井与车场连接方式

1.旁甩式（甩车道）：矿车经甩车道由斜边平进入车场；

2.吊桥：矿车经吊桥从斜井顶板进入车场；

3.平车场：斜井不再延深时一，由斜井直接过渡到车场。

二、评价

平车场与甩车场相比，钢绳磨损小，矿车很少掉道，提升效率高,

巷道工程量小，交岔处宽度小，易维护，但只适用于斜井最后一个阶

段。

吊桥既有平车场的优点，又解决平车场不能多阶段提升的问题，

但需安装吊桥设施。中小型矿山使用较多，斜井最好大于20度。

4.3.3地下雨室

一、地下破碎及装载胴室

二、地下水泵房和水仓

三、地下变电所

四、地下炸药库

五、其它胴室

机车库、修理库、消防材料室、调度室、候罐室等。根据用途、设备

等确定。

4.4阶段运输巷道

从空间上看，矿床开拓分为立面开拓和平面开拓。

立面开拓主要确定竖井、斜井、溜井、风井、充填井位置、数目、

断面形状及大小，破碎转运系统等。

平面开拓主要确定阶段开拓巷道的布置。包括井底车场及各嗣

室。

主运输阶段开拓：解决矿石运输、探矿、通风、排水等要求。

副阶段(中段)开拓：当阶段太高，开采困难时而增设，一般不

与主井筒直接相通。

4.4.1阶段运输巷道布置的基本原则

1.满足运输能力

当矿体厚度4〜15m,采用一条沿脉巷道；15〜30m采用一条或两条

下盘沿脉加穿脉；极厚矿体(>40m),采用环形运输。

2.阶段运输巷道布置既要满足探矿、又能为以后采矿运输所利用。

3.同采矿方法一同考虑。

4.符合通风要求。

风路畅通，尽量减少转弯、突然扩缩。

5.系统简单，工程量小。

6.其它要求

4.4.2阶段运输巷道布置形式

1.单一沿脉巷道布置

(1)单线会让式

重车通过，空车待避。或相反。

工程量小，通过能力小，用于薄或中厚矿体

(2)运输巷道中设双线，适当位置用渡线连接。

适用：20〜60万t/年的矿山

2.下盘双巷加联络道布置

3.脉外平巷加穿脉

优点：运输能力大，穿脉装矿安全方便，起探矿作用。

缺点：掘进工程量大。

适用年产量：50〜150万to

4.环形运输布置

生产能力很大。掘进工程量最大。

适用150〜300万t/年。

4.5矿床开拓方法选择概述

4.5.1考虑因素

1.各种地质地形条件及其它条件；

2.各种开拓方案的优缺点及适用性；

4.5.2基本要求

1.技术上可靠，满足生产能力；

2.生产费用低；

3.投资少；

4.基建期短；

5.尽量不留保安矿柱，少占农田。

4.5.3开拓方案选择的方法

L初选：根据基础资料。

2.从技术、经济、安全、建设时间等方面进行初步比较。最终选出2〜

3个方案。

4.技术经济比较

详细的计算和对比。

最后进行综合分析评价选出最终方案。

第5章回采工作概述

回采总成本构成

落矿20〜80%；运搬10〜60%；地压管理0〜30%。

5.1落矿

1.落矿费用构成

凿岩炸药装药、爆破

中硬岩：(%)20〜3040〜6020〜40

硬矿岩：(％)60〜7020〜3010〜20

2.技术经济指标

劳动生产率：t/工班；

每米炮孔崩矿量：t/m；

炸药单耗：kg/t；

大块产出率。

3.影响上述指标的因素

(1)矿石坚固性

⑵矿石裂隙性

(3)矿体厚度

(4)自由面数目

5.1.1浅孔落矿

1.特点：孔径30〜46mm,孔深5m以内。

2.设备：气腿式风动凿岩机。

3.崩矿方式及有关参数

一、崩矿方式

(1)单层回采水平炮孔：开采缓倾斜薄矿体，厚度2.5〜3m；

⑵分层回采：缓倾斜中厚矿体。上向梯段工作面和下向梯段工作面;

下向梯段工作面适用于矿石稳固性较差情况。

(3)上向分层回采：急倾斜矿体。

二、有关参数

⑴最小抵抗线W：(25〜30)d；d——孔径。

(2)孔底距：a=(l〜1.5)W；

⑶深孔崩矿炸药单耗q

f<88-1010-15

单耗kg/m30.26-1.01.0-1.61.6-2.6

对比：

I平胴掘进：

f断面积4-68-1012-14

单耗kg/m34-61.52.152.64

6-81.281.892.33

8-101.121.682.04

n竖井掘进：

f=8-10圆面积16〜24,q=L82

(4)每米炮孔崩矿量：1-2.5t

(5)台班效率：20〜70m/台班。采用凿岩台车，效率显著提高。

4、评价

优点：回采率高、贫化小，大块大块少，破碎好。

缺点：劳动消耗量大，安全性差，粉尘高，生产率低。

适用性：厚度5〜8m以下矿体，尤其是不规则矿体。

5.1.2中深孔落矿

1.特点：孔径50〜70mm,孔深5〜15m。

2.设备：导轨式凿岩机；凿岩台车CZZ-700。

装药器：FZY-10,AYZ-150o

3崩矿方式及有关参数

一、崩矿方式

一般为上向扇形孔布置，还有水平扇形炮孔布置。

二、有关参数

⑴最小抵抗线：W=(23〜30)d

(2)孔底距：a=(l〜L5)W；

⑶单耗：

f3-58-1010-15

单耗kg/m3(初爆)0.2-0.350.35-0.50.8-1.1

二次爆破为初爆的%10-1515-2535-45

(4)每米炮孔崩矿量5~20t/m

(5)台班效率：10-50m/台班

4.评价

可与浅孔崩矿对比，优缺点相反。适用较厚矿体。

5.1.3深孔落矿

1.特点：孔径大于90mm,孔深大于15m。

2.设备：潜孔钻机，YQ100A——水平及下向炮孔；YQ100B——任意

角度炮孔。

3崩矿方式及有关参数

一、崩矿方式

水平深孔：平行孔、扇形孔、束状孔。

垂直孔：

倾斜孔：

3种布孔方式评价：

平行孔爆破效果好，凿岩巷道工程量大，经常移动设备。

扇形孔：总长度要增加50〜60%。应用较多。

束状孔：所需空间小，但爆破效果差。多用于崩矿柱。

4.评价

与浅孔、中深孔比较

优点：可提高劳动生产率，减少采准工程量，改善劳动工作条件，提

高安全性。

缺点：大块率高，矿岩接触面大，损失贫化大。

适用性：厚度大、形态规整、矿岩易分离的矿体。

5.1.4挤压落矿

1.特点：自由空间爆破，补偿空间20〜30%o

挤压空间爆破，补偿空间12〜20%。

在爆破力作用下，矿石向相邻松散介质碰撞抗压，以获得补偿空

间，爆破后需进行松动放矿（放矿量15〜20%）之后，才进行下一次爆

破回采循环。第一排炮孔需较大爆破能。（其后0.4〜0.6m处增加一排

炮孔与第一排炮孔同时爆破）。

2.有关参数

孔排距1.5m-L8m,孔径65〜110m。一次爆破20m左右。

3评价

可降低大块率，减少切割工程量，提高回采强度；但要求合适的条件

和回采工艺。

5.1.5药室落矿

在开凿的巷道和胴室内大量集中装药落矿的方法。

地下开采已不用。

5.1.6二次破碎

浅孔落矿二次破碎费用占落矿费的0〜30%；

中深孔、深孔大于50%。

1.二次破碎地点

浅孔：工作面和放矿闸门处，振机上。

深孔：二次破碎巷道、放矿漏斗。

2.方法

覆土爆破法：工作简单、迅速、但炸药消耗量大，碎破四散。

浅孔破碎：

风动锤、液压锤：

数块矿石卡漏斗时.，炮杆捆裸露药包爆破。

5.2矿石运搬

5.2.1重力运搬

矿石在重力作用下沿采场溜至矿块底部放矿巷道，通过闸门直接装入

运输水平的矿车中。用于急倾斜矿脉（＞50〜55度）的开采。

浅孔落矿二次破碎费用占落矿费的0〜30%；

5.2.2电耙运搬

1.电耙设备：功率5.5〜55千瓦。耙斗箱形、篦形等。书96。

斗容0.1〜0.6m3。

生产能力：150〜500t/d。

2.耙运距离10〜60mo一般30〜50