礦山開拓工程設(shè)計(jì)課件(PPT 55頁)

1、第五章 井下采礦開拓方法第1頁，共55頁。5.1 礦床開拓與開拓方法分類礦床開拓概念 開采地下礦床時(shí)，從地表向地下掘進(jìn)一系列井巷通達(dá)井田，使地表與井田之間形成為井田或階段服務(wù)的提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、供水、動(dòng)力供應(yīng)(電與壓氣)和充填等系統(tǒng)，稱為開拓。 開拓井田所掘進(jìn)的井巷，稱為開拓巷道。開拓巷道在空間上的布置體系，稱為開拓系統(tǒng)。第2頁，共55頁。按開拓巷道在井田開拓中所起的不同作用，分為主要開拓巷道和輔助開拓巷道。5.1 礦床開拓與開拓方法分類第3頁，共55頁。1.凡屬主要為井田提升或運(yùn)輸?shù)V石的開拓井巷，稱為主要開拓井巷。 如主平硐、主豎井、主斜井、主斜坡道(包括主盲豎井、主盲斜井、主盲斜坡道

2、)。2.其它開拓井巷均稱為輔助開拓井巷。 如各階段運(yùn)輸平巷、石門、井底車場(chǎng)、各種硐室、階段溜井、副井、通風(fēng)井、充填井等。5.1 礦床開拓與開拓方法分類第4頁，共55頁。開拓方法概念 形成井田開拓系統(tǒng)的不同類型和數(shù)量的主要開拓井巷的配置方式，稱為開拓方法。 凡用一條主要開拓巷道開拓井田的方法，稱為單一開拓法。若用一條以上主要開拓巷道開拓井田，稱為聯(lián)合開拓法。 每一類開拓方法，根據(jù)主要開拓巷道的不同類型和位置，又劃分成各種開拓方法和方案，如表4-1。5.1 礦床開拓與開拓方法分類第5頁，共55頁。開拓方法分類 井巷型式 典型開拓方法 單 一 開 拓 法1. 平硐開拓法 平 硐(1) 下盤平硐開拓法

3、 (2) 上盤平硐開拓法(3) 側(cè)翼平硐開拓法 2. 斜井開拓法 斜 井 (1) 脈內(nèi)斜井開拓法(2) 下盤斜井開拓法(3) 側(cè)翼斜井開拓法 3. 豎井開拓法 豎 井 (1) 下盤豎井開拓法(2) 上盤豎井開拓法(3) 側(cè)翼豎井開拓法 4. 斜坡道開拓法 斜坡道 (1) 直線式斜坡道開拓法(2) 回返式斜坡道開拓法(3) 螺旋式斜坡道開拓法 表4-1 礦床開拓方法分類表5.1 礦床開拓與開拓方法分類第6頁，共55頁。表4-1 礦床開拓方法分類表(續(xù))開拓方法分類 井巷型式 典型開拓方法 聯(lián) 合 開 拓 法 1. 平硐與井筒聯(lián)合開拓法 平硐、豎井、盲豎井、盲斜井 (1) 平硐與豎井開拓法(2)

4、平硐與盲豎井開拓法(3) 平硐與盲斜井開拓法 2. 明井與盲井聯(lián)合開拓法 豎井、斜井、盲豎井、盲斜井 (1) 明豎井與盲豎井開拓法(2) 明豎井與盲斜井開拓法(3) 明斜井與盲豎井開拓法(4) 明斜井與盲斜井開拓法 3. 平硐或井筒與斜坡道聯(lián)合開拓法 平硐、豎井、斜井、斜坡道 (1) 平硐與盲斜坡道開拓法(2) 斜井與盲斜坡道開拓法(3) 豎井與盲斜坡道開拓法 5.1 礦床開拓與開拓方法分類第7頁，共55頁。5.2.1 單一開拓法 根據(jù)主要開拓巷道的不同類型，單一開拓法分為平硐開拓法，斜井開拓法，豎井開拓法和斜坡道開拓法。5.2 礦床開拓方法第8頁，共55頁。平硐開拓法 從地表掘進(jìn)水平巷道通達(dá)

5、礦體的開拓方法，稱為平硐開拓法。當(dāng)?shù)V體賦存在當(dāng)?shù)厣铰匆陨蠒r(shí)，一般都采用平硐開拓法。第9頁，共55頁。平硐有主平硐和階段平硐之分，為整個(gè)礦井運(yùn)礦的平硐稱為主平硐；各階段直接通地表的平硐稱為階段平硐，階段平硐可以用于運(yùn)輸?shù)V石、廢石，人員、材料和設(shè)備。平硐開拓法第10頁，共55頁。采用平硐開拓時(shí)，主平硐以上各階段的礦石，通過階段溜井自重放到主平硐水平，然后運(yùn)出地表。人員、材料、設(shè)備等經(jīng)主平硐進(jìn)入，通過副井提升到各階段再送到各作業(yè)地點(diǎn)。水、電、風(fēng)、壓氣等可以通過主平硐和副井引到各中段的作業(yè)地點(diǎn)，也可以從各階段平硐口引入，但后者管線較長(zhǎng)。井下涌水通過階段平硐或主平硐自流排出地表。在地形坡度有利于修筑公路

6、時(shí)，也可以不掘副井，采用地面公路與階段平硐作輔助運(yùn)輸。平硐開拓法第11頁，共55頁。根據(jù)主平硐與礦體的相對(duì)位置，又分下盤平硐開拓，上盤平硐開拓，側(cè)翼平硐開拓。平硐開拓法第12頁，共55頁。平硐開拓法圖4-1下盤平硐開跖法1-主平硐；2-階段溜井；3-副井；4-入風(fēng)井；5-礦脈。第13頁，共55頁。圖4-2 上盤平硐開拓法1-主平硐；2-階段平硐；3-階段溜井；4-盲副井；5-石門；6-陷落區(qū)。平硐開拓法第14頁，共55頁。圖4-3 側(cè)翼平硐開拓法(a) 沿脈平硐布置；(b) 下盤平硐布置。1-主平硐；2-副井；3、4、5、階段溜井；6-脈內(nèi)階段平硐；7-下盤階段運(yùn)輸平巷；8-下盤巖石移動(dòng)線。平

7、硐開拓法第15頁，共55頁。斜井開拓主要用于緩傾斜礦體，有時(shí)也用于埋深不大的傾斜礦體。斜井的傾角與其提升設(shè)備類型、年產(chǎn)量和提升的技術(shù)條件有密切關(guān)系，如表4-2所示。斜井開拓法第16頁，共55頁。表4-2 斜井傾角與提升方式提升方式 斜井傾角(度) 年產(chǎn)量(104t) 實(shí) 例 串車提升 2025 1560 王村鋁土礦斜井傾角18，主井長(zhǎng)556m。箕斗提升 2535 3060 牟定銅礦l號(hào)箕斗斜井，長(zhǎng)832m，湘潭錳礦紅旗井，斜井傾角32，長(zhǎng)590m。箕斗容積9.7m3。膠帶輸送機(jī): 向上運(yùn)輸 向下運(yùn)輸 151712 60 邯鄲玉石洼鐵礦，斜井傾角15，長(zhǎng)795m，年產(chǎn)146萬噸 斜井開拓法第17

8、頁，共55頁。 按斜井與礦體的相對(duì)位置，有脈內(nèi)斜井開拓、下盤斜井開拓、側(cè)翼斜井開拓三種開拓方法。斜井開拓法第18頁，共55頁。斜井開拓法圖4-4 脈內(nèi)斜井開拓法1-脈內(nèi)主斜井；2-甩車道；3-運(yùn)輸平巷；4-繞道。第19頁，共55頁。圖4-4 脈內(nèi)斜井開拓法1-脈內(nèi)主斜井；2-甩車道；3-運(yùn)輸平巷；4-繞道。斜井開拓法第20頁，共55頁。圖4-6 偽傾斜斜井開拓法1-偽傾斜主斜井；2-石門；3-礦體輪廓投影線。斜井開拓法第21頁，共55頁。圖4-7 側(cè)翼斜井開拓法1-側(cè)翼主斜井；2-運(yùn)輸平巷；3-回風(fēng)井；4-回風(fēng)平巷；5-礦體輪廓線。斜井開拓法第22頁，共55頁。采用斜井開拓時(shí)，斜井不能布置在上

9、盤巖石中；斜井垂直深度大于90m時(shí)，應(yīng)設(shè)專用人車運(yùn)送人員；無人車運(yùn)送人員的斜井，人行道寬度不得小于1.2m，高度大于1.8m，還應(yīng)澆灌人行踏步、設(shè)人行扶手；每隔3050m設(shè)坡度不小于0.3%的橫向水溝；按安全規(guī)程要求留夠人行道與設(shè)備間、設(shè)備與設(shè)備間的安全間距。斜井開拓法注意事項(xiàng)第23頁，共55頁。豎井開拓法從地面向下掘進(jìn)垂直井筒開拓井田的方法，稱為豎井開拓法。礦體賦存在當(dāng)?shù)厣铰匆韵拢蛘咂教沟貐^(qū)地下，傾角大于45或小于15，埋藏較深，一般多采用豎井開拓。第24頁，共55頁。按提升容器分，有罐籠豎井、箕斗豎井、混合豎井。罐籠豎井用于年產(chǎn)量小于30萬t、井深300m左右的中小型礦山；箕斗豎井用于年

10、產(chǎn)量大于50萬t、井深大于300m左右的大中型礦山。年產(chǎn)量在3050萬t時(shí)，可通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來決定提升容器和井筒形式。當(dāng)開拓深度較大、地質(zhì)條件復(fù)雜和施工困難時(shí)，為減少井筒數(shù)目和開拓工程量，可考慮采用混合豎井。豎井開拓法注意事項(xiàng)第25頁，共55頁。 按豎井與礦體的相對(duì)位置分，有上盤豎井開拓法、下盤豎井開拓法、側(cè)翼豎井開拓法。5.2.3豎井開拓法第26頁，共55頁。圖4-8 下盤豎井開拓法1-混合井；2-階段溜井；3-廢石溜井；4-1號(hào)盲井；5-2號(hào)盲井；6-通風(fēng)井；7-運(yùn)輸平巷(數(shù)字為階段高)；8-石門；9-破碎站；10-礦倉；11-膠帶運(yùn)輸機(jī)；12-粉礦回收井；13-井塔；14-選廠；15-

11、膠帶運(yùn)輸機(jī)；16-水倉。第27頁，共55頁。圖4-9 上盤豎井開拓法1-豎井；2-石門；3-運(yùn)輸平巷；4-上盤巖石移動(dòng)線；5-下盤巖石移動(dòng)線；L-安全距離；-分別為下盤、上盤、表土巖石移動(dòng)角。第28頁，共55頁。圖4-10 側(cè)翼豎井開拓法1-混合井；2-副井；3、4-東、西風(fēng)井：；5-破碎硐室；6-階段溜井；7-炸藥庫；8-階段平巷(數(shù)字為階段高)。第29頁，共55頁。5.2.2 聯(lián)合開拓法 聯(lián)合開拓法常用的方案如表4-1，各方案均有它的特殊具體的適應(yīng)條件。第30頁，共55頁。表4-1 礦床開拓方法分類表(續(xù))開拓方法分類 井巷型式 典型開拓方法 聯(lián) 合 開 拓 法 1. 平硐與井筒聯(lián)合開拓法

12、 平硐、豎井、盲豎井、盲斜井 (1) 平硐與豎井開拓法(2) 平硐與盲豎井開拓法(3) 平硐與盲斜井開拓法 2. 明井與盲井聯(lián)合開拓法 豎井、斜井、盲豎井、盲斜井 (1) 明豎井與盲豎井開拓法(2) 明豎井與盲斜井開拓法(3) 明斜井與盲豎井開拓法(4) 明斜井與盲斜井開拓法 3. 平硐或井筒與斜坡道聯(lián)合開拓法 平硐、豎井、斜井、斜坡道 (1) 平硐與盲斜坡道開拓法(2) 斜井與盲斜坡道開拓法(3) 豎井與盲斜坡道開拓法 第31頁，共55頁。平硐與井筒聯(lián)合開拓法 礦體上部賦存在當(dāng)?shù)厣铰匆陨?，下部延伸到山麓以下，則上部用平硐開拓，下部用明豎井、盲豎井、盲斜井或盲斜坡道開拓。第32頁，共55頁。圖

13、4-11 平硐與明豎井聯(lián)合開拓法1-主平硐；2-主豎井；3-井架；4-盲副井；5-階段溜井；6-回風(fēng)井；7-階段運(yùn)輸平巷；8-卷揚(yáng)機(jī)房。第33頁，共55頁。圖4-12 平硐與盲豎井聯(lián)合開拓法1-主平硐；2-盲豎井；3-提升機(jī)硐室；4-階段溜井；5-階段平硐；6-石門；7-階段平巷。第34頁，共55頁。圖4-13 平硐與盲斜井聯(lián)合開拓法1-主平硐；2-階段平硐；3-階段溜井；4-階段平巷；5-肓斜井；6-石門。第35頁，共55頁。明豎井與盲井聯(lián)合開拓法 用豎井開拓延深很大、傾角偏小的急傾斜礦體，為縮短石門的長(zhǎng)度或?yàn)樵黾犹嵘芰?，深部常采用盲井開拓。當(dāng)?shù)V體下部為急傾斜礦體，采用盲豎井；礦體下部?jī)A角

14、變緩，則采用盲斜井。第36頁，共55頁。圖4-14 豎井與盲井聯(lián)合開拓法(a) 豎井與盲豎井聯(lián)合開拓；(b) 豎井與肓斜井聯(lián)合開拓。1-明豎井；2-石門；3-運(yùn)輸平巷；4-盲豎井；5-提升機(jī)房；6-盲斜井。第37頁，共55頁。明斜井與盲井聯(lián)合開拓法 開采緩傾斜礦體，一般采用斜井開拓，如圖4-15所示。如果礦體傾斜延伸很長(zhǎng)，則采用斜井與盲斜井聯(lián)合開拓。若僅用一條斜井開拓整個(gè)井田，隨著開采深度的增加，提升能力降低，滿足不了生產(chǎn)的要求；地壓增大，斜井維護(hù)困難。在這種條件下，深部可以采用一對(duì)小斷面斜井代替原來大斷面斜井繼續(xù)延深，以改善斜井的承壓能力和減少維護(hù)的難度，在工程地質(zhì)條件惡劣時(shí)更應(yīng)如此。第38

15、頁，共55頁。圖4-15 明斜井與盲井聯(lián)合開拓法1-明斜井；2-盲斜井；3-石門；4-階段運(yùn)輸平巷；5-盲井提升機(jī)房；6-礦倉與計(jì)量裝載硐室；7-盲豎井。(a) 斜井與盲豎井聯(lián)合開拓；(b) 斜井與盲斜井聯(lián)合開拓。第39頁，共55頁。平硐、豎井、斜井與盲斜坡道聯(lián)合開拓法在平硐、豎井、斜井等開拓巷道控制范圍以外，若礦體繼續(xù)延伸而儲(chǔ)量不大；礦體傾角變緩；發(fā)現(xiàn)新的零星盲礦體，若延深豎井、斜井或另掘盲井，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都不合理時(shí)，可以采用盲斜坡道開拓這部分礦體，形成平硐、豎井、斜井與盲斜坡道聯(lián)合開拓。這時(shí)用無軌運(yùn)輸設(shè)備將礦石運(yùn)到主要運(yùn)輸水平，再通過平硐、豎井、斜井運(yùn)出地表。這種聯(lián)合開拓法可以減少開拓

16、工程量、提升機(jī)及其設(shè)施，運(yùn)輸巷道不用鋪軌，斜坡道的開掘方便靈活，不影響上部井筒的正常生產(chǎn)。第40頁，共55頁。5.2.4斜坡道開拓法 用通行無軌設(shè)備的傾斜巷道開拓井田的方法，稱為斜坡道開拓法。 斜坡道開拓是近年來隨著井下卡車、鏟運(yùn)機(jī)、裝運(yùn)機(jī)、鑿巖臺(tái)車等自行采掘裝運(yùn)設(shè)備的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的開拓方法。 在我國(guó)已有20多個(gè)金屬礦山采用，其中金川二礦區(qū)主斜坡道干線長(zhǎng)達(dá)6200m，斷面為2022.5m2。第41頁，共55頁。根據(jù)斜坡道的用途，分為主斜坡道和副斜坡道。第42頁，共55頁。運(yùn)送礦石的為主斜坡道，主斜坡道可通行無軌運(yùn)輸車輛、采掘設(shè)備。有的主斜坡道安裝膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送礦石，并兼通行輔助無軌車輛，

17、這種斜坡道稱為聯(lián)合斜坡道。副斜坡道主要供無軌自行設(shè)備出入，運(yùn)送人員、材料、設(shè)備、廢石的車輛出入，以及通風(fēng)之用。在生產(chǎn)任務(wù)繁忙時(shí)，副斜坡道也可以兼運(yùn)部分礦石。通地表的斜坡道叫明斜坡道，不直接通地表的叫盲斜坡道。目前明斜坡道作主斜坡道使用的較少，作副斜坡道為多。第43頁，共55頁。斜坡道的線路形式斜坡道線路形式有直線式、回返式、螺旋式三種，如圖4-16所示。第44頁，共55頁。圖4-16 斜坡道線路布置形式(a) 直線式斜坡道；(b) 回返式斜坡道；(c) 螺旋式斜坡道。第45頁，共55頁。圖4-17 回返式斜坡道開拓系統(tǒng)1-回返式斜坡道；2-風(fēng)井；3-管道井；4-露天邊界；5-溜井；6-排水硐室

18、；7-探礦措施井；8-充填、供水管；9-充填料制備站。第46頁，共55頁。斜坡道的主要參數(shù)斜坡道的主要參數(shù)包括坡度、斷面、曲線半徑、斜坡道路面等。斜坡道的坡度應(yīng)根據(jù)采用的運(yùn)輸設(shè)備類型、運(yùn)輸量、運(yùn)輸距離和服務(wù)年限經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。用于運(yùn)輸?shù)V石時(shí)，坡度不大于12%，運(yùn)材料、設(shè)備時(shí)，坡度不得大于20%。第47頁，共55頁。斜坡道注意事項(xiàng)斜坡道斷面取決于：無軌設(shè)備的外形尺寸和所運(yùn)送設(shè)備最大部件的外形尺寸，行車線路(單線或雙線行車)，車速，斜坡道的用途,支護(hù)方式，各種管線的布置方式,路面條件及安全間隙,通風(fēng)要求等等。第48頁，共55頁。斜坡道注意事項(xiàng)井下作業(yè)人員少并用車輛運(yùn)送人員,可不設(shè)專用人行道,但路面應(yīng)加寬11.2m。設(shè)人行道時(shí)，人行道寬度不應(yīng)小于1.2m,并且應(yīng)加高0.2m。單線行車的人行道，安全間隙為0.91.5m，無軌設(shè)備與支護(hù)壁之間距離不小于0.6m。在行車道與巷道壁之間設(shè)有水溝時(shí)，應(yīng)加水溝寬度。雙車線斜坡道，運(yùn)行設(shè)備之間的間距與車輛運(yùn)行速度有關(guān)，一般為0.81.2m，有的礦山取2.1m，車速高、車輛頻繁取大值。無軌設(shè)備頂部至斜坡道頂板的最小安全距離不得小于0.6m，圖4-18為金川公司二礦區(qū)斜坡道斷面圖。 第49頁，共55頁。圖4-18 金川二礦區(qū)主斜坡道斷面尺寸圖(a) 主斜坡道單線斷面尺寸圖；(b) 主斜坡道雙線斷面尺寸圖。A-鏟運(yùn)機(jī)通過斷面尺寸；B-旋回破碎機(jī)最大部