采礦課件采礦工程

采礦工程主講人：曹祥偉

2006年7月7日第一章：金屬礦床地下開采的基本概念

第一節(jié)：金屬、礦床的工業(yè)特征

一、礦石和廢石的概念礦物、礦石、礦體、礦床、圍巖、夾石、廢石二、礦石的種類

（一）金屬礦石按其所含金屬礦物的性質(zhì)，化學(xué)成份

（二）根據(jù)所含金屬種類的不同三、礦石品位的概念礦石品位的概念、邊界品位、最低工業(yè)品位四、礦石和圍巖的性質(zhì)

硬度、堅(jiān)固性、穩(wěn)固性、碎脹性、結(jié)塊性、氧化性、自燃性及含水性等第一章：金屬礦床地下開采的基本概念

第二節(jié)：金屬礦床地下開采概述一、井田、礦田和礦區(qū)的概念二、走向線、走向、走向長、傾斜線、傾向、傾角三、關(guān)于延深、埋進(jìn)深度和賦存深度的概念

四、階段、礦塊和盤區(qū)采區(qū)的概念五、礦床的開采順序（一）井田階段的開采順序（1）下行式——即自上而下進(jìn)行開采。（2）上行式——與下行式相反（二）階段中礦塊的開采順序（1）前進(jìn)式回采（2）后退式回采（3）混合式回采第一章：金屬礦床地下開采的基本概念

第二節(jié)：金屬礦床地下開采概述四、礦床的開采步驟

金屬礦床地下開采的步驟可以分為：開拓、采準(zhǔn)、切割與回采四個(gè)步驟，這些步驟反映了不同的工作階段。（一）開拓工作（二）采準(zhǔn)工作（三）切割工作（四）四采工作回采工作包括：落礦、運(yùn)搬和地壓管理三個(gè)主要工作。（1）礦床開拓、采準(zhǔn)、切割、回采的關(guān)系是彼此超前的關(guān)系（2）三級(jí)礦量的含意

①開拓礦量②采準(zhǔn)礦量③待采礦量第一章：金屬礦床地下開采的基本概念

第三節(jié)：礦石的損失、貧化和礦山年產(chǎn)量一、礦石的損失和貧化

1、礦石的損失礦石損失量與礦石的工業(yè)儲(chǔ)量的百分比，叫做礦石的損失率。

2、礦石的貧化混采下來的廢石量與采出礦石量的百分比，叫做礦石的礦石的貧化率二、礦山年產(chǎn)量礦山年產(chǎn)量是礦山每年生產(chǎn)的產(chǎn)品量。第二章：礦床開拓

第一節(jié)：開拓方法分類

一、開拓方法分類礦床開拓方法大致可分為單一開拓和聯(lián)合開拓兩大類。（一）單一開拓法：平硐開拓豎井開拓斜井開拓（二）聯(lián)合開拓法平硐盲豎井開拓平硐盲斜井開拓豎井盲豎井開拓豎井盲斜井開拓斜井盲豎井開拓斜井盲斜井開拓第二二章章：：礦床床開開拓拓第二二節(jié)節(jié)：：開開拓拓方方法法主要開開拓巷巷道是是決定定一個(gè)個(gè)礦床床開拓拓方法法的核核心，，其選選擇在在礦山山設(shè)計(jì)計(jì)中是是至關(guān)關(guān)重要要的。。主要要開拓拓巷道道類型型的選選擇由由以下下幾個(gè)個(gè)條件件來決決定：：（1）地表表地形形條件件（2）礦床床賦存存條件件（3）礦巖巖性質(zhì)質(zhì)（4）生產(chǎn)產(chǎn)能力力另外，，開拓拓巷道道施工工的難難易程程度、、工程程量、、工程程造價(jià)價(jià)和工工期長長短等等，雖雖然不不能作作為確確定開開拓方方案的的重要要依據(jù)據(jù)，但但決不不可忽忽視。。尤其其是小小型礦礦山，，往往往存在在施工工力量量不足足和技技術(shù)素素質(zhì)較較差、、施工工管理理跟不不上等等情況況。因因此，，當(dāng)?shù)氐氐氖┦┕ちαα亢秃吞攸c(diǎn)點(diǎn)，在在巷道道類型型的選選擇上上也應(yīng)應(yīng)一并并考慮慮。第二章章：礦床開開拓第二節(jié)節(jié)：開開拓方方法一、平平硐開開拓法法以平硐硐為主主要開開拓巷巷道，，是一一種最最方便便、最最安全全、最最經(jīng)濟(jì)濟(jì)的開開拓方方法。。但只只有在在地形形有利利的情情況下下，才才能發(fā)發(fā)揮其其優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，即即只有有礦床床賦予予于山山嶺地地帶，，埋藏藏在周周圍平平地的的地平平面以以上才才能使使用。。第二章章：礦床開開拓第二節(jié)節(jié)：開開拓方方法二、豎豎井開開拓法法豎井開開拓法法以豎豎井為為主要要開拓拓巷道道。它它主要要用來來開采采急傾傾斜礦礦體（（一般般礦體體傾角角大于于45oo）和埋埋藏較較深的的水平平和緩緩傾斜斜礦體體（傾傾角小小于20oo）。這這種方方法便便于管管理，，生產(chǎn)產(chǎn)能力力較高高，在在金屬屬礦山山使用用較普普遍。。1.穿過礦礦體的的豎井井開拓拓方案案2.下盤豎豎井開開拓方案3.側(cè)翼豎豎井開開拓方方案第二章章：礦床開開拓第二節(jié)節(jié)：開開拓方方法三、斜斜井開開拓法法斜井開開拓法法以斜斜井為為主要要開拓拓巷道道，適適用于于開采采緩傾傾斜礦礦體，，特別別適用用于開開采礦礦體埋埋藏不不太深深而且且礦體體傾角角為20oo～40oo的礦床床。這這種方方法的的特點(diǎn)點(diǎn)是施施工簡簡便、、中段段石門門短、、基建建少、、基建建期短短、見見效快快，但但斜井井生產(chǎn)產(chǎn)能力力低。。因此此更適適用于于中小小型金金屬礦礦山，，尤其其是小小型礦礦山。。第二章章：礦床開開拓第二節(jié)節(jié)：開開拓方方法四、聯(lián)聯(lián)合開開拓法法由兩種種或兩兩種以以上主主要開開拓巷巷道來來開拓拓一個(gè)個(gè)礦床床的方方法稱稱為聯(lián)聯(lián)合開開拓法法。其其實(shí)質(zhì)質(zhì)是因因礦床床深部部開采采或礦礦體深深部產(chǎn)產(chǎn)狀（（尤其其是傾傾角））發(fā)生生變化化而采采用的的兩種種以上上單一一開拓拓法的的聯(lián)合合使用用，即即礦床床上部部用一一種主主要開開拓巷巷道，，而深深部用用另一一種主主要開開拓巷巷道補(bǔ)補(bǔ)充開開拓，，成為為一個(gè)個(gè)統(tǒng)一一的開開拓系系統(tǒng)。。由于地形條件件、礦床賦存存情況、埋藏藏深度等情況況的多變性，，聯(lián)合開拓法法所包括的方方案很多，這這里介紹常用用的幾種聯(lián)合合開拓方案。。（一）上部平平硐下部盲豎豎井開拓方案案（二）上部平平硐下部盲斜斜井開拓方案案適用條件：①①地表地形為為山嶺地區(qū)，，礦體上方無無理想的工業(yè)業(yè)場(chǎng)地；②礦礦體傾角為中中等（傾角在在45o～55o之間），為盲盲礦體且賦存存于地平面以以下；③如地地平面以上有有礦體，且形形成許多老硐硐者。（三）上部豎豎井下部盲豎豎井開拓方案案這種開拓方案案一般適用于于礦體或礦體體群傾角較陡陡，礦體一直直向深部延伸伸，地質(zhì)儲(chǔ)量量較豐富的礦礦山。另外，，因豎井或盲盲豎井的生產(chǎn)產(chǎn)能力較大，，所以中型或或偏大型礦山山多用這種方方法。（四）上部豎豎井下部盲斜斜井開拓方案案當(dāng)上部地質(zhì)資資料清楚且礦礦體產(chǎn)狀為急急傾斜，上部部采用豎井開開拓是合理的的，一旦得到到深部較完善善的地質(zhì)資料料，且深部礦礦體傾角變緩緩，則深部可可采用盲斜井井開拓方案，，如圖7-18所示。（五）上部斜斜井下部盲豎豎井開拓方案案這種開拓方案案一般適用于于礦體傾角較較緩，且沿傾傾斜方向延伸較長，或地地質(zhì)儲(chǔ)量不大大以及生產(chǎn)能能力也不大的的小礦山。第二章：礦床開拓第三節(jié)：中段段高度的確定定不管用什么方方法對(duì)礦床進(jìn)進(jìn)行開拓，主主要開拓巷道道都是經(jīng)石門門通過中段平平巷來與礦體體連通的，這這就提出了階階段高度問題題。在選擇中中段高度時(shí)，，應(yīng)考慮以下下因素：1.礦體勘探類型型勘探類型指礦礦體沿走向和和傾向的連續(xù)續(xù)程度和礦體體厚度變化的的復(fù)雜程序。。一般說來，，勘探類型越越高，礦體越越連續(xù)且產(chǎn)狀狀越穩(wěn)定，中中段的高度可可取高些。2、礦體厚度和和傾角第二章：礦床開拓第四節(jié)：主要要開拓巷道位位置的確定確定主要開拓拓巷道（豎井井或斜井）位位置，就是確確定其在垂直直礦體走向方方向的位置和和沿礦體走向向方向的位置置。一、采空區(qū)區(qū)引起的巖層層移動(dòng)及其對(duì)對(duì)主要開拓巷巷道的影響二、按最小運(yùn)運(yùn)輸功確定開開拓巷道位置置三、選擇主要要巷道位置時(shí)時(shí)的幾項(xiàng)要求求：1）有充足的工工業(yè)場(chǎng)地，能能容下有關(guān)建建（構(gòu)）筑物物；2）有選廠距離離較短且礦石石運(yùn)輸方便，，或有較好的的外部運(yùn)輸條條件；3）有排廢石場(chǎng)場(chǎng)地；4）有防洪條件件（一般高出出最大洪峰2m），且不受山山嶺巖石崩塌塌的影響；5）有較好的地地質(zhì)條件，盡盡量避免主要要開拓巷道穿穿過斷層、含含水層等不利利地層；6）盡量減少開開拓工程量。。第二章：礦床開拓第五節(jié)：中段平面開拓拓設(shè)計(jì)中段運(yùn)輸平巷巷一般有單軌軌、雙軌和環(huán)環(huán)形等形式。。一、影響中段段運(yùn)輸平巷布布置的因素1、中段運(yùn)輸能能力2、礦體和礦石石圍巖的穩(wěn)固固程度3、采礦方法4、通風(fēng)系統(tǒng)二、中段運(yùn)輸輸平巷的布置置形式1、單一沿脈平平巷布置這種布置又可可分為脈內(nèi)布布置和脈外布布置，其軌道道布置形式分分為單軌會(huì)讓讓式（加局部部雙軌會(huì)車段段）和雙軌軌軌過渡式兩種種。2、沿脈平巷加加穿脈布置第二章：礦床開拓第六節(jié)：礦床床開拓方案選選擇一、選擇開拓拓方案的基本本要求（1）確保工作安安全，創(chuàng)造良良好的地面與與地下勞動(dòng)衛(wèi)衛(wèi)生條件，具具有良好的提提升、運(yùn)輸、、通風(fēng)、排水水等功能：（2）技術(shù)上可靠靠，并有足夠夠的生產(chǎn)能力力，以保證礦礦山企業(yè)均衡衡地生產(chǎn)；（3）基建工程量量最少，盡量量減少基本建建設(shè)投資和生生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用用；（4）確保在規(guī)定定時(shí)間內(nèi)投產(chǎn)產(chǎn)，在生產(chǎn)期期間能及時(shí)準(zhǔn)準(zhǔn)備出新水平平；（5）不留和少留留保安礦柱，，以減少礦石石損失；（6）與開拓方案案密切關(guān)聯(lián)的的地面總布置置，應(yīng)不占或或少占農(nóng)田。。二、影響礦床床開拓方案選選擇的因素（1）地形地質(zhì)條條件、礦體賦賦存條件，如如礦體的厚度度、偏角、走走向長度和埋埋藏深度等；；（2）地質(zhì)構(gòu)造破破壞，如斷層層、破裂帶等等；（3）礦石和圍巖巖的物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)，如堅(jiān)堅(jiān)固性、穩(wěn)固固性等；（4）礦區(qū)水文地地質(zhì)條件，如如地表水（河河流、湖泊等等），地下水水、溶洞的分分布情況；（5）地表地地形條件件，如地地面運(yùn)輸輸條件、、地面工工業(yè)場(chǎng)地地布置、、地面巖巖體崩落落和移動(dòng)動(dòng)范圍，，外部交交通條件件、農(nóng)田田分布情情況等；；（6）礦石工工業(yè)儲(chǔ)量量、礦石石工業(yè)價(jià)價(jià)值、礦礦床勘探探程度及及遠(yuǎn)景儲(chǔ)儲(chǔ)量等；；（7）選用的的采礦方方法；（8）水、電電供應(yīng)條條件；（9）原有井井巷工程程存在狀狀態(tài)；（10）選場(chǎng)和和尾礦庫庫可能建建設(shè)的地地點(diǎn)。第三章：：采礦方法法第一節(jié)：：概述一、采礦礦方法定定義采采礦礦方法是是研究礦礦塊開采采方法，，它包括括礦塊的的采準(zhǔn)，，切割和和回采工工作。也也就是說說，為了了回采礦礦塊中的的礦石，，在礦塊塊中和在在圍巖中中所進(jìn)行行的采準(zhǔn)準(zhǔn)，切割割、回采采工作的的總和，，稱為采采礦方法法。二、采礦礦方法的的分類按回采時(shí)時(shí)地壓管管理方法法分分類類法，共共分成三三大類。。即：1、空?qǐng)霾刹傻V法2、充填采采礦法3、崩落采采礦法第三章：：采礦方法法第二節(jié)：：空?qǐng)霾傻V礦法一、定義義：在礦體中中形成的的采空區(qū)區(qū)主要依依靠圍巖巖自身的的穩(wěn)固性性和留下下的礦柱柱來支撐撐的采礦礦方法稱稱為空?qǐng)鰣?chǎng)采礦法法。二、空?qǐng)霾傻V礦法的特特點(diǎn)①空?qǐng)鰣?chǎng)法在回回采過程程中，它它是把礦礦塊劃分分為礦房房和礦柱柱兩部分分來開采采。②在回回采礦房房時(shí)，采采場(chǎng)以空空?qǐng)鲂问绞酱嬖?。。③它是是用礦柱柱和圍巖巖體的穩(wěn)穩(wěn)固性來來維護(hù)采采空區(qū)。。④礦房房采完以以后，要要及時(shí)回回采礦柱柱，并及及時(shí)處理理采空區(qū)區(qū)。一般情況況下，回回采礦柱柱與采空空區(qū)處理理是同時(shí)時(shí)進(jìn)行的的。有時(shí)時(shí)為了改改善礦柱柱回采條條件，事事先對(duì)礦礦房進(jìn)行行充填，，然后用用其他方方法回采采礦柱。。⑤在回回采過程程中，采采場(chǎng)主要要依靠暫暫留的礦礦柱或永永久礦柱柱進(jìn)行自自然支撐撐，有時(shí)時(shí)輔以人人工礦柱柱支撐。。三、空?qǐng)鰣?chǎng)采礦法法的適用用條件（1）適用于于開采礦礦石和圍圍巖都很很穩(wěn)固的的礦床。。（2）采空區(qū)區(qū)在一定定時(shí)間內(nèi)內(nèi)，允許許有較大大的暴露露面積。。四、空?qǐng)鰣?chǎng)采礦法法分類空?qǐng)霾傻V礦法目前前應(yīng)用比比較廣泛泛的幾種種方法是是：（1）房柱法法（包括括全面法法）（2）淺孔留留礦法（3）分段法法（贊比比亞方案案）（4）階段礦礦房法（（包括⊥⊥薄礦，，水平薄薄礦的各各方案））（5）其他采采礦方法法及其變變形方案案第三章：：采礦方法法第三節(jié)：：充填采礦礦法一、充填填采礦法法定義：隨著回采采工作面面的推進(jìn)進(jìn)，逐步步用充填填料充填填采空區(qū)區(qū)的方法法叫做充充填采礦礦法。二、充填填的目的的（一）進(jìn)行行地壓管理理（二）杜絕絕內(nèi)因火災(zāi)災(zāi)（三）為回回采礦柱創(chuàng)創(chuàng)造了條件件（四）為深深部、水下下開采創(chuàng)造造條件。三、充填材材料及其充充填料的輸輸送方法。。（一）充填填材料來源源①地表堆積積的廢石；；②掘進(jìn)坑坑邊的廢石石；③選礦礦廠的尾砂砂；④冶煉煉廠的爐渣渣；⑤碎石石、砂卵石石、山砂、、河砂等；；⑥露天采采石場(chǎng)采掘掘的廢石。。（二）充填填材料的輸輸送方法可以通過礦礦車或其他他機(jī)械運(yùn)輸輸，也可用用風(fēng)力、水水力輸送。。目前水力力輸送應(yīng)用用比較廣泛泛。六、充填采采礦法的適適用條件（一）開采采品位較高高的富礦，，并且要求求有比較高高的回采率率和比較低低的貧化率率；或開采采稀貴金屬屬。（二）賦有有條件件和和開采技術(shù)術(shù)條件比較較復(fù)雜的礦礦床，如：①水文地地質(zhì)條件、、礦體形狀狀比較復(fù)雜雜；②礦體埋埋藏較深而而且地壓較較大；③礦石或或圍巖有自自燃發(fā)火的的危險(xiǎn)；④地表或或圍巖不允允許有大面面積沉陷或或劇烈移動(dòng)動(dòng)而需要特特殊保護(hù)；；⑤露天和和地下同時(shí)時(shí)進(jìn)行開采采。（三）適用用于礦石穩(wěn)穩(wěn)固，圍巖巖不穩(wěn)固的的礦床如果能采用用特殊的支支護(hù)方法或或下向分層層充填法，，也可以用用來開采礦礦石不穩(wěn)固固的礦體。。（四）適用用于開采急急傾斜礦體體因?yàn)榧眱A斜斜礦體便于于向采場(chǎng)輸輸送充填料料，并且可可以減少充充填不到的的空間及充充填料接頂頂?shù)拿娣e。。1-階段運(yùn)輸平平巷；8-底板；2-回風(fēng)巷道；；9-電耙膠車；；3-充填天井；；10-頂柱；4-放礦溜井11-底柱5-人行通風(fēng)天天井12-充填料6-聯(lián)絡(luò)道（間間距4～6m）13-崩下礦石7-隔墻；14-炮孔<干式充填采采礦法典型型方案>第三章：采礦方法第四節(jié)：崩落采礦法法一、崩落采采礦法的概概念崩落采礦法法就是以崩崩落圍巖來來實(shí)現(xiàn)地壓壓管理的采采礦方法。。即在崩落落礦石的同同時(shí)強(qiáng)制或或自然崩落落圍巖，充充填空區(qū)，，用以控制制和管理地地壓。二、崩落采采礦法特點(diǎn)點(diǎn)(1)崩落法不再再把礦塊劃劃分為礦房房和礦柱，，而是以整整個(gè)礦塊作作為一個(gè)回回采單元，，按一定的的回采順序序，連續(xù)進(jìn)進(jìn)行單步驟驟回采。(2)在回采過程程中，圍巖巖要自然或或強(qiáng)制崩落落，礦石是是在復(fù)蓋巖巖石的直接接接觸下放放礦。因此此，這種采采礦方法對(duì)對(duì)放礦進(jìn)行行科學(xué)管理理是十分必必要的。(3)崩落法的開開采是在一一個(gè)階段內(nèi)內(nèi)從上而下下進(jìn)行的。。與空?qǐng)霾刹傻V法不同同。三、崩落采采礦法分類類四、崩落采采礦法的適適用條件一般地講，，崩落法對(duì)對(duì)礦體賦存存條件，礦礦巖的物理理力學(xué)性質(zhì)質(zhì)等都具有有比較廣泛泛的適應(yīng)范范圍。理想想的適用條條件是——上盤圍巖能能呈塊狀自自然崩落，，礦石中等等以上穩(wěn)固固的急傾斜斜原礦體。。地表允許許塌落是使使用這種方方法的必要要前提。由由于這種方方法在開采采時(shí)礦石損損失貧化大大，因而它它不用于開開采高價(jià)、、高品位的的礦床。第三章：采礦方法第五節(jié)：采采礦方法選選擇一、對(duì)選選擇采礦方方法的基本本要求（一)工作安全(二)最大限度的的回收國家家資源(三)生產(chǎn)能力大大，勞動(dòng)生生率高，材材料消耗少少，生產(chǎn)成成本低二、影響采采礦方法選選擇的因素素。(一)地質(zhì)因素(二)開采技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)因素：：第四章：露天開采第一節(jié)：概概述一、露天開開采的定義義露天開采就就是從地表表直接采出出有用礦物物的開采方方法，有機(jī)機(jī)械開采和和水力開采采兩種。圖1露天礦場(chǎng)全全貌二、露天開開采名次術(shù)術(shù)語圖2臺(tái)階構(gòu)成要要素三、露天開開采從一般般程序1、地面準(zhǔn)備備2、礦床疏干干和防排水水3、礦山基建建工作4、剝離和采采礦5、地表的恢恢復(fù)第四章：露天開采第二節(jié)：露露天礦生產(chǎn)產(chǎn)工藝過程程一、穿孔工工作穿孔工作是是開采堅(jiān)硬硬礦巖的露露天礦必不不可少的生生產(chǎn)環(huán)節(jié)，，是露天礦礦采掘作業(yè)業(yè)的直接準(zhǔn)準(zhǔn)備。目前前世界各國國露天開采采使用的穿穿孔設(shè)備，，主要是牙牙輪鉆機(jī)、、潛孔鉆機(jī)機(jī)和回轉(zhuǎn)式式鉆機(jī)，一一些小露天天礦也有采采用鑿巖臺(tái)臺(tái)車。二、爆破工作作三、采裝工工作1、單斗挖掘機(jī)機(jī)采裝2、前前端端式式裝裝載載機(jī)機(jī)采采裝裝3、輪輪斗斗式式挖挖掘掘機(jī)機(jī)采采裝裝四、、運(yùn)運(yùn)輸輸工工作作目前前我我國國大大中中型型金金屬屬露露天天礦礦，，主主要要采采用用鐵鐵道道運(yùn)運(yùn)輸輸、、汽汽車車運(yùn)運(yùn)輸輸，，也也有有采采用用膠膠帶帶和和箕箕斗斗運(yùn)運(yùn)輸輸。。五、、排排土土工工作作圖3工作作平平盤盤配配線線方方式式圖4：汽汽車車在在工工作作平平盤盤上上的的運(yùn)運(yùn)行行方方式式a－回回返返行行車車；；b－折折返返行行車車；；c－同同向向行行車車第四四章章：：露天天開開采采第二二節(jié)節(jié)：：露露天天礦礦床床開開拓拓一、露露