第一章金属矿床地下开采基本概念.ppt

下载

下载

40积分

50积分

下载

50积分

VIP价：40积分

金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  一、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——凡是在地壳中遇到矿物集合体，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金属或 矿物产品的都叫矿石。 （3）矿体——矿石的聚集体叫矿体。（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。（对于某一矿区而言，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）。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （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。 （7）废石——在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称 为废石。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  二、矿石的种类 在自然界中的矿物很多，现在已经知道的矿物有3000多种， 而有用矿物约有二百余种。 在地壳中，以自然金属形式存在的矿石是很少的，大量的矿 石是以氧化矿，硫化矿等形式存在的。 （一）金属矿石按其所含金属矿物的性质，化学成份，矿物 组成可以分为以下几类 （1）自然金属矿石:以单一元素形式存在的，如金、铂等。 （2）氧化矿石:矿石的成分为氧化物。 如：赤铁矿。 （3）硫化矿石:矿石的成份为硫化物。 如黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PnS）、辉铜矿（MOS2）、 闪锌矿（ZnS）等 （4）混合矿石:前三种的混合物。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （二）根据所含金属种类的不同，矿石又可分为以下几种 （1）黑色金属矿石——如铁、锰、铬 （2）有色金属矿石——如铜、铅、锌、铝等 （3）稀有金属矿石——如铌、钽等 （4）放射性矿石——如铀、钍等 （5）贵重金属矿石——如金、银、铂等 （6）非金属矿石——如建筑石材、石膏、滑石等。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  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。 品位：矿石中有用成份的重量与矿石重量之比，常用百分 数（%）表示。 一般金属品位是指矿石中该种金属元素含量的百分数。 对于贵重金属（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很少。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （二）边界品位 可采矿石有用成份含量的最低界限。它是矿体边界上矿石 的最低品位，是划分矿石和废石，圈定矿体范围的标准。在 圈定的矿体范围内，任意取样点的品位，一般都不应当小于 边界品位。 （三）最低工业品位 在边界品位圈定的矿体范围内，合乎工业开采要求的平均 品位的最低值。 这意思是说，根据目前工业技术水平，当矿石的品位低于 某个数值时，便没有利用的价值，则这一数值的矿石品位叫 最低工业品位，或者说，用边界是品位圈定的矿体或矿体中 某个块段的平均品位，必须高于最低工业品位才有开采价值， 否则无开采价值。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  四、矿石和围岩的性质 矿石和围岩的性质主要包括有：硬度、坚固性、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构的情况等，矿岩的硬度除了对凿 岩有很大影响外，往往影响矿岩的坚固性和稳固性。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （二）矿岩的坚固性 有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石 一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的 说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表 示岩石在破碎时的难易程度。 坚固性的大小用坚固性系数来表示，（普氏系数f值）。 ① ① 极坚固岩石极坚固岩石 f=15f=15～～2020（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩）（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩） ② ② 坚硬岩石坚硬岩石 f=8 f=8 ～～1010（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩）（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩） ③ ③ 中等坚固岩石中等坚固岩石 f=4 f=4 ～～6 6 （如普通砂岩，铁矿）（如普通砂岩，铁矿） ④ ④ 不坚固岩石不坚固岩石 f==～～3 3 （如黄土、仅为（如黄土、仅为）） 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （三）矿岩的稳固性 （1）矿岩稳固性的概念： 稳固性是指在一定暴露面积下和在一定时间内不自行垮落稳固性是指在一定暴露面积下和在一定时间内不自行垮落 的性能。的性能。或者说稳固性是指矿岩在空间允许暴露的面积大小 和允许暴露的时间长短的性能。 影响稳固性的因素十分复杂，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）。 稳固性对于采矿方法的选择，及支护方法的选择，掘进方采矿方法的选择，及支护方法的选择，掘进方 式式等都有很大影响。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （3）矿岩稳固性分类：大致可分为五类 ① 极不稳固：不允许有暴露面积。极不稳固：不允许有暴露面积。要求在掘进及开采中必 须超前支护。否则会昌落。（非金属矿条件）； ② 不稳固：允许暴露的面积在不稳固：允许暴露的面积在50m50m22以内。以内。也即允许有较小 的暴露面积，随着回采，要立即进行支护。 ③ 中等稳固：允许有一定的暴露面积，中等稳固：允许有一定的暴露面积，即50m2——200m2， 一般不支护，或作临时支护，即可安全地进行生产。 ④ 较稳固：允许有较大的暴露面积，较稳固：允许有较大的暴露面积，为200——500m2，一 般不支护。 ⑤ 极稳固：允许有很大的暴露面积，即极稳固：允许有很大的暴露面积，即800m800m22以上。以上。不必 支护，可以长期时不垮落。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （四）矿岩的碎胀性 矿岩的碎胀性是指矿石和围岩破碎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） 对于一般坚硬矿岩石松散系数为~（或~）。 松散系数的大小主要取决于破碎之后，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 ~（产生了 二次松散二次松散）。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （五）矿岩的结块性 结块性是指采下的矿岩遇水受压，经过一定的时间，又结结块性是指采下的矿岩遇水受压，经过一定的时间，又结 成整块性质。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， 经过一段时间后，易出现结块现象。结块性对于放矿，装卸，放矿，装卸， 运输运输等生产环节造成困难，甚至于影响到某些采矿方法的顺 利使用。具有结块性的矿石在采场中，在天井中存放时间不 宜过长。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （五）矿岩的结块性 结块性是指采下的矿岩遇水受压，经过一定的时间，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， 经过一段时间后，易出现结块现象。结块性对于放矿，装卸，放矿，装卸， 运输运输等生产环节造成困难，甚至于影响到某些采矿方法的顺 利使用。具有结块性的矿石在采场中，在凿井中存放时间不 宜过长。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （六）矿石的氧化性与自燃性 硫化矿石特别是高硫化矿石（含硫量在18~20%以上） 在水和空气的作用下，很容易发生氧化，由此会放出大量 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。 即便不发生火灾，在硫化矿石中渗杂入氧化矿石后，也 会降低了选矿的回收率。（选矿用的药剂不同）。因而硫硫 化矿与氧化矿石切记不要混在一起。化矿与氧化矿石切记不要混在一起。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （七）含水性 含水性是指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。含水性是指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。矿岩含水性直 接影响到矿石的提升，运输，矿仓内储矿。矿岩含水过多， 会使排水费用增加。对于此方案寒冷地区的矿山，由于含水 性会造成结冰河。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （八）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—— 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 右。（或更大） （2）块度——矿岩体崩落后则形成矿石块，或岩石块，其 尺寸的大小称为块度。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  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。 对于一定的装运，破碎等设备，对矿岩的最大块度 有一定的要求。为了保证矿山持续生产，必须使矿石的最大必须使矿石的最大 块度与装运等设备的要求相应。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，则要求进行二次破碎。超过合格块度时，则要求进行二次破碎。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  五、金属矿床分类及其工业特征 （一）金属矿床分类 金属矿床的矿体形状、厚度及倾角矿体形状、厚度及倾角，对于矿床开拓和采矿 方法的选择，有直接的影响，因此，金属矿床的分类，一般 按其矿体形状、倾角和厚度矿体形状、倾角和厚度三个因素进行分类。（此三个要 素习惯上称为矿体三要素）。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （1）按矿体形状分类 11）层状矿体）层状矿体——这种矿体是一层一层的。 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。 22）脉状矿体）脉状矿体 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）。 33）块状矿床）块状矿床 ① 形状很不规则。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； 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （2）按矿体厚度分类 1）矿体厚度的概念： 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；   对于急倾斜矿体，常用水 平厚度，对于缓倾斜矿体， 水平或倾斜矿体常用垂直 厚度。（也即真厚度。若 文中不加说明时，一般指 真厚度）。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  2）分类：可分五类 ① 极薄矿脉 矿体厚度在米以下。开采时要采一部分围岩，才能保 证正常的工作宽。（用浅孔凿岩开采的方法） ② 薄矿脉 矿体厚度为——米之间。考虑近似水平矿床，用 木支护时支护高度不得超过4米，超过4米，支护作业困难 很大。用浅孔回采。 ③ 中厚矿体 矿体厚度为——10米之间。一般此时矿块沿走向布置， 多用浅孔回采。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  ④ 厚矿体 矿体厚度为10——30米，（此时30米为使用沿走向布置与 垂直走向布置矿块的界限，也可以用沿走向布置矿块沿走向布置矿块）。 一般用深孔回采。 ⑤ 极厚矿体 矿体厚度在30米以上。采用深孔回采。矿块可垂直走向布可垂直走向布 置置。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （3）矿体倾角分类： 水平微倾斜 ＜5° 缓倾斜矿体 5°-30° 倾斜矿体 30°-55° 急倾斜矿体 ＞55° 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （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 个坑口都是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。 一个矿田可以包括若干个井田，有时一个矿田就等于一个 井田。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （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）对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）对于水平和微倾斜矿床中，则用长度L和宽度B来表示。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  关于延深、埋置深度和赋存深度延深、埋置深度和赋存深度的概念 H0 -500 1 -50 a）延深延深——是指矿体在深度上分布情况。 可用埋置深度和赋存深度埋置深度和赋存深度来表示。 b）埋置深度（埋置深度（hh））——指矿体上部界线 到地表的深度（h）。 c）赋存深度（赋存深度（HHOO））——指矿体上部界 限到下部界限的垂直距离。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  （3）当矿床范围不大，矿体又比较集中时，为了生产管理 方便，可以用一个井田开采。 （4） 当矿体范围很大，或矿体比较分散，如果仍然用一个 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，此时可划分几个 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，主要由矿质量<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 照顾到生产管理上的方便。 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。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 工工 业业 特特 征征  金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 二、阶段、矿块和盘区、采区的概念 （一）阶段和矿块的概念 （1）阶段——阶段就是在开采缓倾斜，倾斜和急倾斜矿 床时，在井田中每隔一定的垂直距离，掘进与走向一致的主 要运输巷道，将井田在垂直方向上划分为矿段，把这个矿段矿段，把这个矿段 叫做阶段。叫做阶段。 （2）阶段高度——阶段高度是指上、下两个阶段运输 平巷之间的垂直距离垂直距离。 阶段高度变化范围——阶段高度变化范围很大。 对于缓倾斜矿体，阶段高度通常小于20——30米； 急倾斜矿体，阶段高度通常为50——60米，个别也有达到 80——120米左右的。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （3）影响阶段高度的主要因素 阶段高度主要取决于影响的赋存条件，采矿方法。 只要条件许可，适当的增加阶段高度，可以减少阶段数目， 降低开拓、采准工程量，减少矿石损失和贫化。 近年来有增加阶段高度的趋势。（受凿岩设备等限制） （4）矿块 在阶段中沿走向每隔一定距离，掘进天井连通下、 下两个相邻的阶段运输平巷，将阶段再划分为独立的回采 单元，我们把这样的回采单元叫做矿块。 矿块是矿床开采的最基本单元。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 ../%E9%87%87%E7%9F%BF%E5%AD%A6/%E9%87%87%E7%9F%BF%E5%AD%A6%E5%A4%9A%E5%AA%92%E4%BD%93%E8%A3%81%E6%95%99%E5%AD%A6%E8%BD%AF%E4%BB%B6%255b1%255d/%E9%87%87%E7%9F%BF%E5%AD%A6%E5%A4%9A%E5%AA%92%E4%BD%93%E8%A3%81%E6%95%99%E5%AD%A6%E8%BD%AF%E4%BB%B6/%E7%B4%A0%E6%9D%90%E7%A8%BF/ 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （二）盘区和采区的概念（二）盘区和采区的概念 1 盘区     当开采水平和微倾斜矿床时，当开采水平和微倾斜矿床时， （即矿体倾角（即矿体倾角<5°<5°的矿床）的矿床） ，为了采矿工作方便，在井田内不再划分为阶段，将井田，为了采矿工作方便，在井田内不再划分为阶段，将井田 用盘区运输巷道划分为长方形的矿段，此矿段称为盘区。用盘区运输巷道划分为长方形的矿段，此矿段称为盘区。 2 2 采区采区 在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进采区巷道连通相邻两在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进采区巷道连通相邻两 个盘区运输巷道，将盘区再划分为独立的回采单元，这个个盘区运输巷道，将盘区再划分为独立的回采单元，这个 单元称为采区。单元称为采区。 盘区相当于阶段，采区相当于矿块。盘区相当于阶段，采区相当于矿块。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  四、矿床的开采步骤 金属矿床地下开采的步骤可以分为：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阶段。 （1）开拓工作 开拓工作——从地面掘进一系列巷道达到矿体，使矿体连通 地面，形成行人、提升、运输、通风、供水、供电、排水、行人、提升、运输、通风、供水、供电、排水、 供风供风等系统。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （2）开拓的目的——① 把井下将要采出的矿石废石运到地 表；② 把废水和污浊的空气排到地表； ③ 把人员、材料高 级设备运到井下进行生产。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （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，主要阶段运输巷道、主溜井，充填 井等，都属于开拓巷道。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  【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。 【井下主要硐室】指井下火药库，井下破碎硐室，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，使人员可以安 全进入，上、下方便，有完好的人行设备。 2）主、辅开拓巷道的区别，是提运矿石的巷道都叫主开拓巷提运矿石的巷道都叫主开拓巷 道。道。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （二）采准工作 （1）采准工作定义——它是指在已经开拓完毕的矿 床里，掘进采准巷道。将阶段划分成矿块作为独立的回采 单元。并在矿块内创造人行、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——即将阶段再划分成矿块，作业独立的 回采单元。 ② 创造条件——它为下一步回采工作创造条件（行人、 通风、凿岩、击矿等条件）。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （3）采准工作的手段——指要开拓一系列巷道来实现的。 采准巷道如分段运输巷道、回采进路、漏斗颈，溜矿小井、 人行通风天井、联络道等。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （4）采准系数及采准比 1）采用采准系数和采准比采准系数和采准比这个指标的目的： 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采准系数和采准比两项 指标来表示。 2）采准系数（K1） KK11是指矿块中每采出一千吨矿石所需要掘进的采准巷道是指矿块中每采出一千吨矿石所需要掘进的采准巷道 和切割巷道的米数。和切割巷道的米数。即： 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  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是已经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。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 m/Kt 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  3）采准比（K2） K2是指矿块中采、切巷道采出矿石量与矿块采出矿石总矿块中采、切巷道采出矿石量与矿块采出矿石总 量的比值。量的比值。 式中T’——矿块中采切巷道的采出矿石量（吨） T——矿块中采出的矿石总量（吨） 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  44））KK11与与KK22的比较的比较 ① 采准系数K1——它只反映了矿块的采切巷道的长度，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）而未反映出这些巷道的断面大小（即体积）。 ② 采准比K2——它只反映了脉内采准巷道和切割巷道，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而未反映出脉外的采切巷道工作量。 因此，使用K1还是K2要根据具体情况而定，有时用其 中之一表示，有时K1、K2同时用，互相补充，使之能会 否反映出矿块的采准工作量。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （三）切割工作 （1）切割工作定义：切割工作是指在已经采准完毕的切割工作是指在已经采准完毕的 矿块里，为大规模回采矿石矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间开辟自由面和自由空间的工作。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、开辟拉底空间、开掘切割天井，形成切割拉底巷道、开辟拉底空间、开掘切割天井，形成切割 立槽立槽 ，在漏斗颈基础上把漏斗辟开，在漏斗颈基础上把漏斗辟开等，这些工作都是为大 规模采矿创造条件的。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  切割天井（或切割上山等） 拉底 （水平自由面） 辟漏 （形成剌叭面） 开立槽 （形成垂直自由面） 切割工作 开凿切割巷道 拉底巷道（切割平巷、横巷等） 在切割巷道基础上扩大自由面工作 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （四）四采工作 1）回采工作定义——当切割工作完成以后，就可以进行 大量的采矿工作，通常把大量采矿工作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、运搬和地压管理落矿、运搬和地压管理三个主要工作。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  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。凿岩爆破的方法崩落矿石。 ② 落矿方式——一般是根据矿床的赋存条件，所采用的采矿采矿 方法及凿岩设备方法及凿岩设备，选用浅孔、中深孔、深孔及药室浅孔、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30~46mm， 2．中深孔落矿：孔深在15米以上，孔径50~70mm， 3．深孔落矿:孔深在15米以上，但一般不超过25~30 米， 孔径90~110mm。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （4）矿石运搬工作 ① 矿石运搬——在矿块内，把崩下来的矿石运到运输巷 道，并装入矿车中的工作。运搬工作仅仅限于矿块内（即运搬工作仅仅限于矿块内（即 采场内）采场内）采场之外的叫运输。采场之外的叫运输。 ② 矿石运搬方式 11．重力运搬：．重力运搬：例如用普通漏斗放矿的浅孔凿矿法就是重 力运搬。 22．机械运搬．机械运搬::如用装运机、铲运机、汽车、皮带运输机 等设备运搬矿石。 矿块回采中，采用那一种运搬方式比较合适，这主 要取决于选用的采矿方法和矿床的赋存条件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。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （5）地压管理工作 地压：矿石采出来以后，在地下形成采空区，经过地压：矿石采出来以后，在地下形成采空区，经过 一段时间后，矿柱和上、下盘围岩就发生变形、破坏、崩一段时间后，矿柱和上、下盘围岩就发生变形、破坏、崩 落等现象。落等现象。 在回采过程中，必须要控制地压和管理地压，并且要 清除地压产生的不良影响，以保证生产的安全性，我们把 这些工作算为地压管理工作。 地压管理的方法：① ① 凿矿柱支撑采空区；凿矿柱支撑采空区；② ② 用充填料用充填料 充填采空区；充填采空区；③ ③ 用崩落的围岩来管理地压；用崩落的围岩来管理地压； 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  （五）矿床开拓、采准、切割、回采的关系（五）矿床开拓、采准、切割、回采的关系 矿床开拓、采准、切割、回采的关系是彼此超前的关系， 符合““采掘并举，掘进先行采掘并举，掘进先行””的方针。即开拓要超前于采开拓要超前于采 准，采准要超前于切割，切割超前于回采。准，采准要超前于切割，切割超前于回采。而究竟超前多 少，这是由三级储量（矿量）储量（矿量）来决定的，一般矿山遵循的 三级储量（矿量）储量（矿量）的保有期是““316316””，即开拓三年，采切，即开拓三年，采切 11年，待采储量（矿量）半年。年，待采储量（矿量）半年。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述                                                                             有色 黑色 开拓 3 3-5 采准 1 -2 备采 -1 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  ① 开拓储量（矿量）储量（矿量）——是指开拓工作搞完以后所圈定 的储量（矿量）储量（矿量） 。（也即开拓巷道水平以上所控制的矿量）。 开拓系统的主要开拓巷道、通风井、主充填井、石门、井开拓系统的主要开拓巷道、通风井、主充填井、石门、井 底车场、主要阶段运输段专用回风巷、井下中央变电所、水底车场、主要阶段运输段专用回风巷、井下中央变电所、水 仓水泵房、井下机修硐室、炸药库、机电库等辅助硐室。仓水泵房、井下机修硐室、炸药库、机电库等辅助硐室。 开拓矿量的边界是：由已开拓 的巷道水平起，向上只能推算 一个阶段段的高度，沿走向算 至巷道揭露点上。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 式中：A——矿井的年生产能力；万t/a； T k ——开拓储量的保有期，3a； r ——废石混入率； K——矿石回采率。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  ② 采准储量（矿量）储量（矿量）——采准储量（矿量）储量（矿量）是开拓储量储量 （矿量）（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，以此范围圈定的储量叫采准储量。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 采准矿量的控制工程: 人行通风天井、沿脉或穿 脉阶段运输巷。通风运输平 巷、材料设备井、充填井、 电耙巷道、拉底巷道、进路、 小溜井等。 式中：A——矿井的年生产能力；万t/a； T Z ——采准储量的保有期，1a1a； r ——废石混入率； K——矿石回采率。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  ③ 备采储量——备采储量是采准储量的一部分。它是做完辅 助采准工作以后，所圈定的储量。也就是指切割工作全部完 毕，可以立即进行回采工作的储量，叫备采储量。 金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 备采矿量的控制工程: （1）补充切割：采场切割上山、 切割天井、切割平巷、斗穿、斗 颈、凿岩硐室。 （2）切割：拉底、辟漏、切割槽、 堑沟。 式中：A——矿井的年生产能力；万t/a； T b ——备采储量的保有期，； r ——废石混入率； K——矿石回采率。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 此量与采矿的损失贫化有关 如储量100t，回收率60%贫 化率20%则采出矿石量为： 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 若按一年75万t的采矿量则需准备100万t的储量。所以三级 矿量的叫法不如三级储量三级储量更直接更明确。 五、矿床的开采顺序 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （一）井田间的开采顺序 1.先浅后深; 2.先易后难; 3.先富后贫; 4.先近后远. （二）井田阶段的开采顺序 （1）下行式下行式——即自上而下进行开采。即先采上阶段， 而后开采下阶段。也可以同时开采几个阶段。 采用多阶段开采，可以增加工作线长度和提高矿井 生产能力；但也造成生产管理分散，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，经营管理费用增加等一系列的。 一般同时回采的阶段数目可保持为一般同时回采的阶段数目可保持为1~21~2个，不应超过个，不应超过3~43~4 个个。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （2）上行式上行式——一般在开采缓倾斜矿床时和开采倾斜矿床 的某些特殊情况下使用。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 在生产实际中，一般多采用下行式开采顺序。 a下行式开采可以节省初期投资，缩短基建时间 ； b在逐步向下的开采过程中，能进一步探清深部矿体，避免 浪费； c生产安全条件好；适用的采矿方法范围广。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 　　　　　　(a)下行式开采1(b)上行式开采 1-主井， 2-石门， 3-平巷， 4-天井， 5-副井， 6-矿体，α-矿体倾角 Ⅰ-采完阶段，Ⅱ-回采阶段，Ⅲ-采准阶段，Ⅳ-开拓阶段 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （三）阶段中矿块的开采顺序 按照回采工作对主要开拓巷道主要开拓巷道的位置关系，分为三 种。 （1）前进式回采前进式回采——当阶段运输平巷掘进一定距离 后，从靠近主要开拓巷道的矿块开始回采，向井田边界依从靠近主要开拓巷道的矿块开始回采，向井田边界依 次推进。次推进。 【优点】矿井初期基建时间短，投产快。 【缺点】增加了采准巷道的维护费用。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 前进式开采 1-主井 2-风井 （a）双翼回采 (b)逐翼回采 （c）侧翼回采 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （2）后退式回采顺序后退式回采顺序——阶段运输巷道掘进到井田边界后， 从井田边界的矿块开始，向主要开拓巷道方向依次回采。从井田边界的矿块开始，向主要开拓巷道方向依次回采。 【缺点】矿井初期基建时间长，投产慢。 【优点】巷道维护费用低。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 后退式开采 1-主井 2-风井 （a）双翼回采 (b)逐翼回采 （c）侧翼回采 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （3）混合式回采混合式回采——初期采用前进式开采，当阶段运初期采用前进式开采，当阶段运 输平巷掘进完毕后，再改为后退式开采，或既前进，又输平巷掘进完毕后，再改为后退式开采，或既前进，又 后退同时开采。后退同时开采。 【优点】兼顾了前两种的优点 【缺点】生产管理比较复杂 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （四）相邻矿体的开采顺序 一个矿床如果有许多彼此相距很近的矿体，那么在开 采其中一个矿体时，将会影响邻近的矿体。在这种情况下， 确定合理的开采顺序，对于生产的安全和资源的回收都有很 重要的意义。 ..%5C%E9%87%87%E7%9F%BF%E5%AD%A6%5C%E9%87%87%E7%9F%BF%E5%AD%A6%E5%A4%9A%E5%AA%92%E4%BD%93%E8%A3%81%E6%95%99%E5%AD%A6%E8%BD%AF%E4%BB%B6%255b1%255d%5C%E9%87%87%E7%9F%BF%E5%AD%A6%E5%A4%9A%E5%AA%92%E4%BD%93%E8%A3%81%E6%95%99%E5%AD%A6%E8%BD%AF%E4%BB%B6%5C%E7%B4%A0%E6%9D%90%E7%A8%BF% 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （1）当矿体倾角（α）小于或等于上盘围岩的移动角 （β）时，应当采取从上盘向下盘推进的开采顺序。 开采顺序是：先采矿体Ⅱ，（后采矿体Ⅰ）使采空区的下盘 围岩不会移动，因而不会影响下盘矿体Ⅰ的开采。若反之， 就会影响矿脉Ⅱ的开采。 I,II:相邻的两条 近距矿脉 α-矿体倾角， β-上盘围岩移动角 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （2）当矿体倾角大于围岩移动角，两矿体又相距很近时，此 时无论先采那条矿脉，都会因采空区围岩移动而相互影响。根 据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。一般是用先采上一般是用先采上 盘矿体，后采下盘矿体。盘矿体，后采下盘矿体。 　　　　　　I,II一相邻的两条近距矿脉 　α-矿体倾角，γ-下盘围岩移动角，β-上盘围岩移动角 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 （五）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。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 成严重的资源损失。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 .损失损失::在矿床开采过程中，不可能将地质部门圈定的工业矿在矿床开采过程中，不可能将地质部门圈定的工业矿 石全部开采出来，必有一部分工业矿石永久的损失在地下，石全部开采出来，必有一部分工业矿石永久的损失在地下， 此现象叫损失，其损失的程度用此现象叫损失，其损失的程度用损失率损失率来表示。来表示。 .贫化：贫化：在矿床开采过程中，由于围岩或夹石混入造成采出在矿床开采过程中，由于围岩或夹石混入造成采出 矿石品位的下降，此现象称贫化。其贫化的程度用矿石品位的下降，此现象称贫化。其贫化的程度用贫化率贫化率来来 表示。表示。 .废石石混入：废石石混入：在矿床开采过程中，必有一部分围岩或夹石在矿床开采过程中，必有一部分围岩或夹石 混入到采出矿石中来，反映混入岩石的程度用混入到采出矿石中来，反映混入岩石的程度用废石混入率废石混入率来来 表示。表示。 六、矿石损失和贫化  金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 矿石损失率：矿石损失率：损失的工业储量与工业储量之比。 矿石贫化率：矿石贫化率：贫化率：矿石品位降低的百分比。 废石混入率：废石混入率：采出矿石中的废石与采出的矿石重量百分比。 Q：工业储量 a：工业矿石品位 R：混入岩石量 a″混入岩石品位 QS：损失工业矿石量 Q′：采出矿石量 a′：采出矿石品位 Q″：采出工业矿石（采出纯）量。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 矿石损失原因：矿石损失原因： 11、开采损失、开采损失 aa、、 采下损失：采下损失：遗留在采场充填料中，遗留在采场内放不 出来，运输途中损失； bb、、   未采下损失：未采下损失：设计应当开采而未采下的损失，留下各 种矿柱而未采下的损失。 22、非开采损失、非开采损失 a、 由于地质条件及水文地质条件而产生的损失 b、  留永久矿柱造成的损失 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 矿石贫化的原因：矿石贫化的原因： 1、采矿过程中废石的混入 2、采矿过程中高品位粉矿的损失 3、采矿过程中有用成分氧化 损失贫化直接影响矿山的经济效益及国家有用资损失贫化直接影响矿山的经济效益及国家有用资 源的回收。源的回收。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 Q：工业储量 a：工业矿石品位 R：混入岩石量 a″混入岩石品位 QS：损失工业矿石量 Q′：采出矿石量 a′：采出矿石品位 Q″：采出工业矿石（采出纯）量。 .贫化率：贫化率： .损失率：损失率： .回采率：回采率： 44．岩石混入率：．岩石混入率： 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 根据矿床开采过程中矿石量平衡： 根据矿床开采过程中金属量平衡： 联立整理得： 废石混入率：   Q：工业储量    a：工业矿石品位    R：混入岩石量 a″：混入岩石品位  QS：损失工业矿石量 Q′：采出矿石量  a′：采出矿石品位 Q″：采出工业矿石（采出纯）量。 贫化率： 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 例题： 1．某铜矿的一个矿块，有工业储量20000吨，其品 位为%，采出矿石量为18000吨，其品位%， 混入围岩品位为%，求损失率、贫化率、岩石 混入率？ 2．某矿山原矿石品位为45%，围岩品位为5%，岩石 混入率为4%，求采出矿石品位？ 3．某矿块储量为12000吨，品位55%，采出矿石量 12500吨，品位49%，混入围岩品位5%，求贫化率、 损失率、岩石混入率。 金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念  金金 属属 矿矿 床床 地地 采采 概概 述述 降低损失贫化的措施降低损失贫化的措施 1 加强地质测量工作，为采矿设计和生产提供可靠的地质资 料，以便正确确定采掘范围，减少废石混入量和矿石损失量。 2 选择合理的采矿方法，尽可能不留或少留保安矿柱。 3 选择合理的开采顺序，及时回收矿柱和处理采空区。 4 选择合理的采矿方法及其结构参数，改进采矿工艺。 5 改进采场底部结构，推广振动出矿设备和无轨出矿设备， 加强出矿管理，以提高矿石回收率，降低矿石贫化率。 6 选择合理的提升运输方式和容器，避免多次转运矿石，以 减少粉矿流失。