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文檔簡介

煤礦開采講稿本次課講授內(nèi)容緒論一、礦產(chǎn)資源、采礦及其在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位二、采礦技術(shù)的發(fā)展三、我國非煤礦床地下開采的發(fā)展趨勢(shì)四、非煤固體礦床地下開采的特點(diǎn)五、學(xué)習(xí)本門課程的目的與學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容六、本門課的學(xué)習(xí)方法七、主要參考書目八、本門課考核辦法緒論一、礦產(chǎn)資源、采礦及其在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位(一)礦產(chǎn)資源與采礦礦產(chǎn)資源是由存在于地殼中的礦物組成的可利用物質(zhì)。人類已發(fā)現(xiàn)并命名的105種元素的絕大部分存在于地殼中,他們組成了約三千種已命名的礦物。

但礦物的存在不一定就成為礦產(chǎn)資源?!翱衫谩焙汀皾撛诳衫谩笔浅蔀榈V產(chǎn)資源的前提條件,它具有兩層含義:一是礦物的存在形式、存在環(huán)境及其富集程度與數(shù)量,能夠使人類在現(xiàn)有的和潛在的技術(shù)條件下將其從地層中挖掘出來,并從中提取出有用的礦產(chǎn)品,既可獲取性;二是從地殼中獲取的礦產(chǎn)品,在現(xiàn)有的或潛在的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中可為獲取者帶來盈利,即可盈利性。

在正常的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,礦產(chǎn)資源必須同時(shí)具有可獲取性和可盈利性;而在非正常環(huán)境中,如戰(zhàn)爭時(shí)期或受貿(mào)易封鎖時(shí)期,為了生存和發(fā)展,礦產(chǎn)品的獲取可以不計(jì)代價(jià),礦產(chǎn)資源只需具有可獲取性。可見,礦產(chǎn)資源是個(gè)動(dòng)態(tài)的概念,隨著開采、提取和利用技術(shù)及經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化而變化。礦產(chǎn)資源分類采礦是從地殼中將可利用礦物開采出來并運(yùn)輸?shù)降V物加工地點(diǎn)或使用地點(diǎn)的行為、過程或工作。礦山是采礦作業(yè)的場(chǎng)所,包括開采形成的開挖體、運(yùn)輸通道和輔助設(shè)施等。開挖體暴露在地表的礦山稱為露天礦;開挖體在地下的礦山稱為地下礦。(二)采礦在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位采礦是除農(nóng)業(yè)耕作外人類從事的最早生產(chǎn)活動(dòng)。從約45萬年前舊石器時(shí)代人類為獲取工具而采集石塊開始,人類歷史發(fā)展的每一個(gè)里程碑無不與采礦有關(guān),實(shí)質(zhì)上人類文明發(fā)展史的各個(gè)階段就是以礦物的利用劃分的。石器時(shí)代(公元前4000以前)銅器時(shí)代(公元前4000~公元前1500)鐵器時(shí)代(公元前1500~公元1780)鋼時(shí)代(公元1780~1945)原子時(shí)代(1945后)

工業(yè)革命以來短短的200年間,科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步、生產(chǎn)力的大幅提高和人類財(cái)富的快速積累,均是以礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開發(fā)和創(chuàng)造性利用為基礎(chǔ)的。采礦業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)中的地位可從以下兩個(gè)方面加以說明。(1)采礦工業(yè)是許多工業(yè)的基礎(chǔ),為農(nóng)業(yè)和許多工業(yè)提供原材料和輔助材料。(2)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類生活水平的提高與礦產(chǎn)開發(fā)和利用有著密切的正比關(guān)系。二、采礦技術(shù)的發(fā)展(一)古、近代采礦技術(shù)發(fā)展簡述貫穿于采礦技術(shù)發(fā)展歷史的主線是采礦方法的演變和采礦手段的進(jìn)步。石器時(shí)代的原始采礦者們用白已的雙手和簡單的木制、骨制和石制工具在地表砸取巖石,采礦的主要目的是獲取制造工具的原料。公元前30000年~公元前20000年.人類開始開采粘土,用于制造器皿;公元前15000年~公元前5000年,出現(xiàn)了在礦體的露頭開采自然銅;從砂礫礦床開采自然金開始于公元前10000年之前。

在漫長的采礦實(shí)踐中,采礦工具不斷改進(jìn),木錘、木楔和金屬器具被用于挖掘;籃子和畜力被用于搬運(yùn)礦石。隨著挖掘能力的提高,采礦由地表走向地下,出現(xiàn)了以巷道形式開采的地下礦山。古埃及的地下寶石礦已達(dá)240m深.開采規(guī)模達(dá)到400名礦工同時(shí)作業(yè)。約在公元前5000年出現(xiàn)的火法破巖〔火和水交替使用)、可以說是人類在采礦技術(shù)上的首次突破。

17世紀(jì)初,黑火藥在采礦中的應(yīng)用使開采工藝發(fā)生了重大變化。18世紀(jì)的工業(yè)革命空前地提高了人類對(duì)礦產(chǎn)品的需求,同時(shí)也為采礦技術(shù)的飛躍提供了革命性的工具——機(jī)器。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)為采礦提供了全新的運(yùn)輸方式;空氣壓縮機(jī)的出現(xiàn)則導(dǎo)致了19世紀(jì)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的發(fā)明,動(dòng)力機(jī)械鑿巖開始代替人工鑿巖;1867年,諾貝爾發(fā)明的比黑火藥威力更大的達(dá)那炸藥被用于爆破巖石。采礦技術(shù)在20世紀(jì)初進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代——機(jī)械化大規(guī)模升采時(shí)代。(二)、現(xiàn)代地下采礦技術(shù)發(fā)展概述1.地下采礦方法、生產(chǎn)規(guī)模與開采比重世界上金屬礦產(chǎn)以地下開采為主的國家主要是瑞典、法國、德國、日本和南非等。西方國家70年代后地下開采量約占金屬礦石產(chǎn)量的35%。世界各主要國家金屬礦床地下開采比重見表1。地下開采在我國金屬礦山的開采中占很重要的地位,特別是有色和黃金系統(tǒng)為主要的開采方式,90%以上采用地下開采。表1世界主要國家金屬礦床地下開采比重國別礦石種類地下開采比重(%)美國鐵礦6有色金屬礦11.8加拿大鐵礦4有色金屬礦21前蘇聯(lián)鐵礦14.8有色金屬礦3.3中國黑色金屬10有色金屬68瑞典金屬礦石87德國金屬礦石97法國金屬礦石94日本金屬礦石98南非金屬礦石73

隨著開采深度的增加,一些露天礦開始轉(zhuǎn)為地下開采,故從長遠(yuǎn)看,地下開采的比重將會(huì)上升;為了適應(yīng)不同的礦床賦存條件、礦石和圍巖件質(zhì)及開采環(huán)境,地下礦開拓和開采方法隨著開采技術(shù)的進(jìn)步不斷演變,逐步形成了以豎井、斜井、平硐和斜坡道開拓為基本形式的約十種礦床開拓方法,以及空?qǐng)龇?、充填法和崩落法三大類共二十余種典型采礦方法。應(yīng)用較為廣泛的采礦方法有十幾種,世界幾個(gè)主要國家地下采礦方法應(yīng)用比重如表2所示。表2世界主要幾個(gè)國家地下采礦方法應(yīng)用比重采礦方法美國加拿大瑞典法國日本房柱法35.14.35.098.02.0留礦法0.82.91.014.7階段礦房法6.935.86.032.8充填法5.140.05.01.038.0分段崩落法12.774.0階段崩落法52.16.0其他4.33.01.012.52.地下礦山主要生產(chǎn)設(shè)備地下開采能夠應(yīng)用高效、高開采強(qiáng)度的采礦方法,能夠使開采規(guī)模和勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅度提高的技術(shù)保障是地下開采設(shè)備的快速發(fā)展,尤其是地下鑿巖設(shè)備、井巷掘進(jìn)設(shè)備和裝運(yùn)設(shè)備的進(jìn)步。(1)鑿巖設(shè)備我國在50年代后期開始仿制前蘇聯(lián)手持式、氣腿式、支架式和上向式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī),70年代研制了獨(dú)立回轉(zhuǎn)式鑿巖機(jī)、鑿巖臺(tái)車和天井鉆架等,80年代研制出大直徑潛孔鉆機(jī),并開始研制和試驗(yàn)液壓鑿巖機(jī)。(2)井巷掘進(jìn)設(shè)備天井鉆機(jī)是地下掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的一大成就,60年代初期投入使用。我國70年代初開始研制天井鉆機(jī),1974年研制成功直徑為0.5m的鉆機(jī).到80年代末已有16臺(tái)直徑為0.5~2m(常用的為1m)的天井鉆機(jī)在14個(gè)礦山使用.最大鉆井深度140m。平巷鉆機(jī)也是地下掘進(jìn)技術(shù)的一大成就,其應(yīng)用開始于50年代。(3)搬運(yùn)設(shè)備采場(chǎng)礦石搬運(yùn)、裝運(yùn)設(shè)備的裝備水平在很大程度上決定著整個(gè)地下礦的生產(chǎn)能力和效率。地下井采中使用的主要搬運(yùn)、裝運(yùn)設(shè)備有電耙絞車、裝巖機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)。無軌裝運(yùn)設(shè)備的應(yīng)用在地下開采技術(shù)發(fā)展中占有重要地位。3、自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

20世紀(jì)80年代之前采礦技術(shù)的發(fā)展主要是采礦工藝與設(shè)備的不斷進(jìn)步,進(jìn)入80年代之后的發(fā)展,主要是自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)及以計(jì)算機(jī)為核心的信息技術(shù)的推廣應(yīng)用。這些新技術(shù)的應(yīng)用使采礦業(yè)開始從機(jī)械化時(shí)代步入又一個(gè)新的時(shí)代——信息時(shí)代。三、我國非煤礦床地下開采的發(fā)展趨勢(shì)

我國采礦水平雖然取得一定成績,但是總體水平較低,與國際先進(jìn)水平相比存在較大差距,其突出表現(xiàn)是:多數(shù)礦山裝備落后、開采規(guī)模小、勞動(dòng)生產(chǎn)率低、礦山效益差和礦產(chǎn)資源利用率低。今后:(1)應(yīng)向落礦能力大、生產(chǎn)效率高,地壓控制好、礦石損失貧化少的方向發(fā)展。(2)研制機(jī)動(dòng)靈活,適應(yīng)性強(qiáng),堅(jiān)固耐用的無軌和液壓設(shè)備,不僅應(yīng)使其多樣化和系列化,也應(yīng)使其輔助設(shè)備能夠與之配套齊全,實(shí)現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)。(3)進(jìn)一步改革礦山管理方式,將信息設(shè)備,電子計(jì)算機(jī)及其軟件等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于礦山,使礦山管理更加現(xiàn)代化。(4)采用特殊法采礦。

四、非煤礦床地下開采的一些特點(diǎn)(1)多數(shù)非煤礦床,特別是金屬礦床的形成條件、賦存狀況、礦巖的力學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)等方面與煤礦床有著明顯的不同。(2)非煤礦床的形成多與巖漿活動(dòng)有關(guān),礦體中有用組分的構(gòu)成不僅比較復(fù)雜,而且分布也不均勻。礦床的規(guī)模,除沉積礦床外,一般都較小。(3)非煤礦床中礦體的傾角,除沉積礦床外多為急傾斜,而且礦體多埋藏于山區(qū)或丘陵地區(qū),所以礦床開拓方法主要為單一豎井和平硐開拓,斜井開拓相對(duì)不多。同時(shí),由于無軌自行采礦設(shè)備的應(yīng)用,還出現(xiàn)了無軌斜坡道開拓法。非煤礦床中聯(lián)合開拓方法的應(yīng)用比較多。(4)由于非煤礦床的規(guī)模一般較小,賦存條件復(fù)雜,開采對(duì)象多數(shù)屬硬度較大的礦體,所以在井工開采的條件下,機(jī)械化回采的普遍性和機(jī)械化程度都不如煤礦高,而且一個(gè)開采單元往往只布置一個(gè)回采工作面,因而礦山的生產(chǎn)能力,就國內(nèi)而言一般也較小,像煤礦那樣年產(chǎn)數(shù)百萬噸的礦山還不多。

(5)非煤礦床的賦存條件形形色色,礦體形狀多種多樣,產(chǎn)狀復(fù)雜多變,礦石種類繁多,價(jià)值不一,、因而采礦方法種類多,采礦方法有100種,僅常用的采礦方法典型方案就有20多種。其中除少數(shù)與采煤方法有相似之處外,絕大多數(shù)與采煤方法不同。(6)非煤礦床回采工藝的最大特點(diǎn)是普遍采用鑿巖爆破法落礦和廣泛利用礦巖自身的穩(wěn)固性來維護(hù)采場(chǎng)。五、學(xué)習(xí)本門課的目的及本門課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容

目的:為了促進(jìn)采礦學(xué)科的發(fā)展,拓寬原煤炭院校采礦工程專業(yè)學(xué)生的知識(shí)面和增強(qiáng)培養(yǎng)人才的適應(yīng)能力,擴(kuò)大就業(yè)面。本門課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容

六、本門課的學(xué)習(xí)方法與煤礦開采對(duì)比學(xué)習(xí),尋找特點(diǎn)(1)非煤礦床地下開采,就其開采過程來講,與我們熱悉的煤礦地下開采基本上是相似的,也要經(jīng)過礦床開拓,礦塊采準(zhǔn)(類似煤礦的采區(qū)準(zhǔn)備)和工作面回采等程序。(2)非煤礦床地下開采雖有許多特點(diǎn),但與煤礦地下開采畢竟同屬一個(gè)學(xué)科門類,任務(wù)又都是開采地下礦產(chǎn)資源,所以,在諸如礦床開拓、運(yùn)輸,提升、排水、通風(fēng)及安全技術(shù)等方面有著不少共同之處,(3)在學(xué)習(xí)非煤礦床地下

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