華北理工采礦學課件06礦床開拓方法

第六章礦床開拓方法第四節(jié)斜井開拓法第二節(jié)開拓方法分類第一節(jié)礦床開拓及開拓巷道第五節(jié)豎井開拓法第三節(jié)平硐開拓法第六節(jié)斜坡道開拓法第七節(jié)聯(lián)合開拓法第八節(jié)主要開拓巷道評述【目的要求】掌握礦床開拓的概念；了解主要開拓巷道和輔助開拓巷道的區(qū)別；掌握開拓巷道的分類及各種開拓方法的適用條件；掌握不同開拓方法之間的比較評述。【重點】掌握礦床開拓的概念；掌握開拓巷道的分類及各種開拓方法的適用條件；掌握不同開拓方法之間的比較評述?！倦y點】掌握礦床開拓的概念，主要開拓巷道和輔助開拓巷道的區(qū)別。

第一節(jié)礦床開拓及開拓巷道

為了開采地下礦床，需從地面掘進一系列巷道通達礦體,使之形成完整的提升、運輸、通風、排水和動力供應等系統(tǒng)，稱為礦床開拓。一、礦床開拓二、開拓巷道

1、主要開拓巷道

用于運輸、提升礦石，這些工程在地表有出口，使地表與礦床相溝通，起著主要開拓作用。如：主平硐、提升豎井、提升斜井等。2、輔助開拓巷道

起輔助開拓作用的井巷工程，如廢石提運、通風（進風、出風）巷道礦石（或）廢石溜井，充填巷道、石門、井下調(diào)車場、階段主要運輸巷道等。

第一節(jié)礦床開拓及開拓巷道第二節(jié)開拓方法分類一、單一開拓法用一種開拓井巷開拓礦床平硐開拓方法斜井開拓方法豎井開拓方法斜坡道開拓方法第二節(jié)開拓方法分類1、平硐與井筒聯(lián)合：平硐與盲（明）豎井平硐與盲（明）斜井

2、明井與盲井聯(lián)合：明豎井與盲豎井明豎井與盲斜井明斜井與盲豎井明斜井與盲豎井二、聯(lián)合開拓方法：用兩種以上開拓方法開拓礦床。第二節(jié)開拓方法分類第三節(jié)平硐開拓法適用條件：礦體賦存在地平面以上。優(yōu)點:

充分利用礦石的自重溜放，便于通風、排水、多階段出礦，施工簡單易行,進程速度快,投資省，成本低，管理方便。缺點：若平硐過長，基建時間長。第三節(jié)平硐開拓法一、垂直礦體走向，下盤平硐開拓法礦脈和山坡的傾斜方向相反時，由下盤掘進平硐穿過礦脈開拓礦床，這種開拓方法叫做下盤平硐開拓方法。第三節(jié)平硐開拓法二、垂直礦體走向，上盤平硐開拓法礦脈與山坡的傾斜方向相同時，由上盤掘進平硐穿過礦脈開拓礦床，叫做上盤平硐開拓方法。

采用下盤平硐開拓法和上盤平硐開拓法時，平硐穿過礦脈，可對礦脈進行補充勘探。

第三節(jié)平硐開拓法三、沿礦體走向平硐開拓法礦脈側(cè)翼沿山坡露出，平硐沿礦脈走向掘進，稱為沿脈平硐開拓法。

平硐一般設(shè)在脈內(nèi)；當?shù)V體厚大且礦石不夠穩(wěn)固時，平硐設(shè)于下盤巖石中。優(yōu)點：能在短期開始采礦；各階段平硐設(shè)在脈內(nèi)時，基建期間可順便采出一部分礦石，以抵償部分基建投資；補充勘探作用。缺點：平硐設(shè)在脈內(nèi)，須從井田邊界后退開采。第四節(jié)斜井開拓法

傾斜或緩傾斜礦體，即礦體的傾角為15o～20o至45o之間，礦體賦存在地平面以下，礦體埋藏有不太深的中小礦山，地表無過厚的表土層。一、適用條件二、斜井位置的確定1、在確定斜井位置時，要充分注意到礦體傾角和厚度的變化情況，使所確定的脈內(nèi)或脈外斜井位置保持不變，避免設(shè)計的斜井在礦體的上、下部交錯的通過或偏離礦體。2、采用脈內(nèi)斜井開拓時，在井筒兩側(cè)應保留保安礦柱8～10m。3、對于長斜井需沿斜井線路關(guān)鍵位置布設(shè)工程地質(zhì)鉆孔，以查明斜井工程部位的地質(zhì)情況。第四節(jié)斜井開拓法三、斜井開拓方案1、脈內(nèi)斜井開拓法礦體沿傾斜起伏不大，無褶皺和斷層，才有可能采用脈內(nèi)斜井開拓。我國小型煤礦采用較多，金屬礦床一般變化較大，脈內(nèi)斜井需留保安礦柱，且受甩車道限制，故應用較少。

第四節(jié)斜井開拓法2、下盤斜井開拓法

一般與礦體傾角相同，也有偽傾斜的斜井。優(yōu)點：石門長度比豎井石門短得多。第四節(jié)斜井開拓法

偽傾斜斜井實際傾角γ、礦體傾角α及斜井水平投影線與礦體走向線的夾角β之間的空間關(guān)系：

tanγ=sinβtanα

3、斜井提升方式：斜井提升方式取決于礦體傾角α≧25o～30o，箕斗或臺車；α≦25o～30o，用串車；α≦18o，可用鋼繩膠帶運輸機運輸。第四節(jié)斜井開拓法第五節(jié)豎井開拓一、下盤豎井開拓

在礦體下盤巖石移動帶以外開掘豎井，再掘階段石門通達礦脈。這種方法在我國金屬礦山應用最廣。優(yōu)點：井筒保護條件好，不需要留保安礦柱，礦體傾角大于75o更為有利缺點：石門長度隨開采深度增加而增加。使用條件：礦體賦存在地平面以下，礦體傾角≧45o，或≦15o，而埋藏較深的礦體，常采用此開拓方法。第五節(jié)豎井開拓二、上盤豎井開拓

在礦體上盤巖石移動帶以外開掘豎井，再掘進階段石門通達礦體。這種開拓方法與下盤豎井開拓比較存在嚴重的缺點。主要是上部階段要掘進很長的石門，基建時間長，基建初期投資較大。※考慮上盤豎井開拓法的條件1、根據(jù)地面地形條件，礦體下盤是高山，而上盤地形平坦，采用上盤豎井，井筒的長度較小。2、根據(jù)礦區(qū)地面地形條件及礦區(qū)內(nèi)部和外部的運輸聯(lián)系，選礦廠和尾礦庫只宜布置在礦體上盤方向，這時采用上盤豎井可使運輸線路縮短，從而降低了鋪設(shè)運輸線路的投資及運輸費用。3、下盤地質(zhì)條件復雜，不能避開破碎帶或流沙層和涌水量很大的含水層。第五節(jié)豎井開拓第五節(jié)豎井開拓三、側(cè)翼豎井開拓

井筒布置在礦體側(cè)翼。這種開拓方法井巷掘進和井下運輸只能是單向的，掘進速度受到一定的限制?！捎脗?cè)翼豎井開拓法的條件1、上、下盤地形和巖層條件不利于布置井筒，礦體側(cè)翼有合適的工業(yè)場地，選礦廠和尾礦庫以布置在側(cè)翼為宜。這時采用側(cè)翼豎井，可使地下和地面運輸?shù)姆较蛞恢隆?、礦體傾角較緩，豎井布置在下盤或上盤時石門都很長。3、礦體沿走向長度小，階段巷道的掘進時間不長，運輸費用也不大。第五節(jié)豎井開拓圖6-10側(cè)翼豎井開拓法δ-礦體走向端部巖石移動角；l-側(cè)翼豎井至巖層移動界線的安全距離；δ’-表土移動角1-側(cè)翼豎井；2-階段巷道

地下開采使用無軌設(shè)備之后，其開拓方式應作相應的改變，它的主要變化是要開掘供無軌設(shè)備上下通行的斜坡道。斜坡道有兩種：與地表相通的主要斜坡道；連接階段間的輔助斜坡道。前者作為地下使用無軌設(shè)備出入地表的主要斜坡道。第六節(jié)斜坡道開拓法

一、斜坡道開拓法

當不設(shè)其它提升井筒時，連通地表的主要斜坡道主要用于運輸?shù)V巖（用無軌車輛），并兼作無軌設(shè)備出入、通風和運送材料之用，這種礦床開拓稱為斜坡道開拓法。第六節(jié)斜坡道開拓法

當設(shè)有提升井筒時，斜坡道主要是供無軌設(shè)備出入并兼做通風和輔助運輸之用，此時稱輔助開拓巷道。無軌運輸?shù)牡V山，階段間的輔助斜坡道幾乎是必不可少的。它不僅可以轉(zhuǎn)移鏟運機等無軌設(shè)備、同時也是行人、運料和通風的通道，也屬于輔助開拓巷道。第六節(jié)斜坡道開拓法一、斜坡道的類型1、螺旋式斜坡道

其幾何形式是圓柱螺旋線或圓錐螺旋線，根據(jù)具體情況可以設(shè)計成規(guī)則螺旋線或不規(guī)則螺旋線。螺旋線的坡度一般為10％～30％。2、折返式斜坡道

由直線段和曲線段聯(lián)合組成；直線段變換高程，曲線段變換方向，便于無軌設(shè)備轉(zhuǎn)彎；曲線段的坡度變緩或近似水平；直線段的坡度一般不大于15%。在整個線路中，直線段長而曲線段短。第六節(jié)斜坡道開拓法二、斜坡道的典型開拓法1、螺旋式斜坡道

日本神崗礦櫪原礦井五號礦體的螺旋式斜坡道開拓法

礦體側(cè)翼由+200m至0m階段掘進螺旋式斜坡道，斷面4×3m2，最小曲率半徑15m，平均坡度為21％(12°)，總長1200m。由上而下開掘階段巷道連通斜坡道和工作面，階段巷道斷面4×3㎡，總長2000m。無軌設(shè)備從地面直接進入地下各個采礦階段和開出地面，不管哪個階段需要，隨時可以調(diào)去工作。無軌設(shè)備：瓦格納ST－2B鏟運機4臺、加德納丹佛掘進車2臺、加德納丹佛采礦車1臺、格瓦納人車一臺、吉普車3臺。第六節(jié)斜坡道開拓法

折返式斜坡道設(shè)在礦體下盤沿層移動界線以外。當斜坡道通達某一階段水平時進行折返，并在每一階段水平折返處掘石門通達階段運輸巷。無軌設(shè)備可由地面經(jīng)斜坡道進入各個階段，各階段采出的礦石則用無軌卡車運出地面。2、折返式斜坡道開拓法第六節(jié)斜坡道開拓法

目前單獨用斜坡道開拓法的礦山很少。國外許多豎井開拓時，都另設(shè)連通地表的輔助斜坡道，或各階段運輸巷道間用輔助斜坡道聯(lián)通，以便無軌設(shè)備由地表進入地下各個階段或一個階段轉(zhuǎn)移至另一階段工作。第六節(jié)斜坡道開拓法三、螺旋式斜坡道與折返式斜坡道的對比1、螺旋式斜坡道的優(yōu)點（1）由于沒有折返式那么多的緩坡道，故在同等高程間，螺旋式較折返式的路線短，開拓工程量??；（2）與溜井等垂直井巷配合施工時，通風和出渣較方便；（3）適合圓柱礦體的開拓。2、螺旋式斜坡道的缺點（1）掘進施工要求高（改變方向、外側(cè)超高等）；（2）司機能見距離小，故安全性較差；（3）車輛輪胎和差速器磨損增加；（4）道路維護工作量大。第六節(jié)斜坡道開拓法3、折返式斜坡道的優(yōu)點（1）施工較易；（2）司機能見距離大，行車較安全；（3）行車速度較螺旋式的大，排出有害氣體量較少；（4）道路便于與礦體保持固定距離；（5）道路易于維護。4、折返式斜坡道的缺點（1）較螺旋式開拓工程量大；（2）掘進時需要有通風和出渣用的垂直井巷配合；（3）斜坡道布置的靈活性較螺旋式斜坡道差。

第六節(jié)斜坡道開拓法四、螺旋式斜坡道與折返式斜坡道的選擇主要考慮下列因素：1、斜坡道的用途如果主斜坡道用于運輸?shù)V巖，且運輸量較大，則以折返式斜坡道為宜；輔助斜坡道可用螺旋式斜坡道。2、使用年限使用年限較長的以折返式斜坡道為好。3、開拓工程量除斜坡道本身的工程量外，還應考慮掘進時的輔助井巷工程和各分段的聯(lián)絡巷道工程量。4、通風條件斜坡道一般都兼作通風井，螺旋式斜坡道的通風阻力較大，但其線路較短。5、斜坡道與分段的開口位置螺旋式斜坡道的上、下分段開口位置應布置在同一剖面內(nèi)，折返式斜坡道的開口位置可錯開較遠。第七節(jié)聯(lián)合開拓法

用兩種主要開拓巷道組合起來開拓一個或幾個礦體，稱聯(lián)合開拓法。一、平硐與豎井聯(lián)合開拓法1、適用條件用平硐開拓的礦山，如果在平硐水平以下尚有一部分礦體時，則需用豎井進行下部礦體開拓。

豎井可采用盲豎井，也可以采用明豎井。采用明豎井：井筒石門長，井口安裝井架，施工方便。采用盲井：井筒石門短，需掘地下調(diào)車場和卷揚機硐室。第七節(jié)聯(lián)合開拓法第七節(jié)聯(lián)合開拓法二、明豎井與盲井聯(lián)合開拓法1、適用條件礦體走向長、厚度大、延深較深的急傾斜礦體，由于深部開采第一期豎井延深困難或因石門過長而鑿一盲井與原有豎井接力轉(zhuǎn)載聯(lián)運，一般采深＞500m時，可考慮聯(lián)合開拓二段提升。縮短石門長度和基建時間。需兩套提升設(shè)備，容易產(chǎn)生運輸與提升間的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象，故盡量少用二段提升的聯(lián)合方案。如深部發(fā)現(xiàn)礦體，原有井筒繼續(xù)延深不合適，此時改用盲豎井或盲斜井開拓較為合理。第七節(jié)聯(lián)合開拓法第八節(jié)主要開拓巷道評述一、平硐與井筒（豎井和斜井）的比較

平硐優(yōu)點：（1）基建時間短；（2）基建投資少；（3）排水費用低；（4）礦石運輸費用低；（5）通風容易，通風費用低；（6）生產(chǎn)安全可靠。平硐優(yōu)點很多，因此，埋藏在地平面以上的礦體，平硐開拓是首選方案，一般平硐長度限制在3000~4000m以內(nèi)為宜。

（1）基建工程量：斜井長石門短井底車場簡單；（2）井筒裝備：豎井井筒裝備復雜，而斜井，斜井內(nèi)管道、電纜、提升鋼絲繩比豎井長；（3）地壓、支護：斜井承壓大，支護容易變形，維護費用高；（4）提升：豎井提