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1、1,金屬礦床地下開采主講 許夢國,電 話: 68862412(辦) 13971364329 E-mail: ,2,緒 論,1采礦工程在國民經(jīng)濟中的重要地位 采礦工業(yè)是一切工業(yè)的基礎(chǔ)，主要的開采對象均是不可再生資源。近年來，許多礦產(chǎn)資源即將達到臨界線，面臨枯竭，這些均為采礦工業(yè)的發(fā)展帶來了新的課題。推動采礦工業(yè)向高產(chǎn)、高效、安全、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保和礦產(chǎn)綜合利用的方向轉(zhuǎn)變是一項十分艱巨和緊迫的任務(wù)。 2采礦工程的歷史與現(xiàn)狀 3采礦工程的未來 4采礦工程與其它課程的關(guān)系,3,,4,5,6,7,第一章 金屬礦床的工業(yè)特征 第一節(jié) 礦石與廢石和金屬礦石的種類,一、礦石與廢石 1、礦石：凡

2、是地殼中的礦物集合體，在現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟條件下，能以工業(yè)規(guī)模從中提取國民經(jīng)濟所必需的金屬或非金屬礦物產(chǎn)品的，就叫礦石。 礦石的聚集體叫礦體，礦床是礦體的總稱。一個礦區(qū)，可由一個或若干個礦體組成。 2、廢石：礦體周圍的巖石（圍巖）以及夾在礦體中的巖石（夾石），不含有用成份或含量過少。當前不宜作為礦石開采的，則成為廢石。 礦石和廢石的概念是相對的，是隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展、礦山開采和礦石加工技術(shù)水平的提高而變化。,8,二、金屬礦的種類 （一）金屬礦石:作為提取金屬成分的礦石，稱為金屬礦石,1、按所含金屬種類的不同分為： a. 貴重金屬礦石（金、銀、鉑等）； b. 有色金屬礦石（銅、鉛、鎳、銻、鎢、錫

3、、鉬等）； c. 黑色金屬礦石（鐵、錳、鉻等）； d. 稀有金屬礦石（鉭、鉈等）； e. 放射性礦石（鈾、釷等）。 2、按所含金屬成分分單一金屬礦石和多金屬礦石。,9,3、按金屬礦物性質(zhì)、礦物組成和化學成分分為： a.自然金屬礦石：金屬以單一元素存在于礦床中的礦石，稱為自然金屬礦石，如金、銀、鉑等。 b.氧化礦石：指礦石礦物的化學成分分為氧化物、碳酸鹽及硫酸鹽，如赤鐵礦，紅鋅礦，鐵錳礦，赤銅礦，白鉛礦等。 c. 硫化礦石：即礦石礦物的化學成分為硫化物，如黃銅礦，方鉛礦，輝鉬礦等。 d. 混合礦石：礦石中含有前三種礦物中的兩種以上的混合物。 品位：礦石中有用成分的含量。常用百分數(shù)表示。

4、 黃金等貴重金屬礦石用一噸（或一立方米）礦石中含若干克有用成分來表示。,10,第二節(jié) 礦石和圍巖的物理力學性質(zhì),1 、堅固性系數(shù)：礦石的堅固性是一種抵抗外力的性能（綜合外力）。國內(nèi)用礦巖的極限抗壓強度來表示，即 f =R / 100 (或f =R / 10, R的單位為MPa) 式中：R礦巖的極限抗壓強度，98.1kpa=1標準大氣壓或kg/m2。 2、 穩(wěn)固性：是指礦石或礦巖在空間允許暴露面積的大小和暴露時間長短的性能。 直接影響采礦方法選擇及地壓管理方法,11,根據(jù)礦巖或礦石的穩(wěn)定程度，可分為五種情況： a、極不穩(wěn)固的：不允許有暴露面積，掘巷道時采用超前支護的方法； b、 不

5、穩(wěn)定的：允許不支護的暴露面積800m2。 3、 結(jié)塊性：指采下的礦石遇水和受壓并經(jīng)過一段時間后又連結(jié)成整體的性質(zhì)。對放礦、裝車、運輸不利。 4 、氧化性和自然性：指高硫礦石在水和空氣的作用下，變?yōu)檠趸V石的性質(zhì)。氧化后的礦石，選礦回收率降低。,12,含硫礦石（含硫1820%以上）具有自然性，即在空氣中氧化、放熱，導(dǎo)致火災(zāi)。 不能用留礦法，不能做崩落法的覆蓋層，充填料 。 5 、含水性：礦石或巖石吸附和保持水分的特性叫含水性。 6 、碎漲性：巖石破碎后碎塊之間有較大的空隙，其體積比原巖體積增大的性質(zhì)稱碎漲性。 破碎后體積與原巖體積之比稱碎漲系數(shù)（松散系數(shù)）。一般堅硬巖石1.21.5

6、，礬土礦為軟巖，1.952.088，鐵礦石一般為1.6。,13,第三節(jié) 金屬礦床分類,金屬礦床的礦體形狀、厚度及傾角，對于礦床開拓和采礦方法的選擇，有直接的影響。因此，金屬礦床的分類， 一般按其礦體形狀、傾角和厚度三個因素進行分類。 1、按礦體形狀分類： a、層狀礦床； b、脈狀礦床； c、塊狀礦床。,14,2、礦體傾角分類： a、水平和微傾斜礦體 傾角小于5； b、緩傾斜礦床 傾角為530； c、傾斜礦體 傾角為3050； d、急傾斜礦體 傾角大于55。 3、按礦體厚度分類： a、極薄礦體 厚度在0.8米以下； b、薄礦體 厚度在0.84米之間； c、中厚礦體 厚度在41015米之

7、間； d、厚礦體 厚度為101540米之間； e、極厚礦體 厚度大于40米。,15,16,第二章 礦床回采單元的劃分及其開采順序 第一節(jié) 礦田和井田,一、礦田：規(guī)劃一個礦山企業(yè)開采的全部礦床或一部分。 二、井田：規(guī)劃一個礦井開采的全部礦床或其一部分。,17,第二節(jié) 階段和礦塊,一 階段：在開采緩傾斜、傾斜和急傾斜礦體時，在井田中每隔一定的垂直距離，掘進一條或幾條與走向一致的主要運輸巷道，將井田在垂直方向上劃分為礦段，這個礦段叫階段。 二 階段高度：上下兩個相鄰階段運輸巷道底板之間的垂直距離，叫階段高度。,18,影響階段高度的因素： a、礦體的傾角、厚度、沿走向的長度； b、礦巖的物理力

8、學性質(zhì)； c、采用的開拓方法和采礦方法； d、階段開拓、采準、切割和回采時間； e、階段礦柱的回采條件； f、每噸礦石所攤的基建開拓和采準費用； g、每噸礦石所攤的提升、排水及回采費用； h、地質(zhì)勘探和生產(chǎn)探礦的要求，礦床勘探類型和礦體形態(tài)變化。 三、礦塊：在階段中沿走向每隔一定距離，掘進天井連通上下兩個相鄰運輸巷道，將階段再劃分為獨立的回采單元，稱為礦塊。,19,第四節(jié) 礦床的開采順序,一 井田中階段的開采順序： 1 上行式：先采下部階段，后采上部階段，由下而上逐個階段開采。 2 下行式：先開采上部階段，后開采下部階段，由上而下逐個階段開采。 二、階段中的礦塊開采順序

9、1、前進式； 2、后退式； 3、混合式。 三、相鄰礦體 1 礦體傾角小于或等于圍巖的移動角時，應(yīng)采取從上盤向下盤推進的開采順序。 2 礦體傾角大于圍巖的移動角時，一般采取先采上盤礦體后采下盤礦體 的開采順序。,20,,,,21,第三章 礦床開采步驟和三級儲量 第一節(jié) 礦床開采步驟,金屬礦山地下開采可分為開拓、采準、切割和回采四個步驟。這些步驟反映了不同的工作階段。 一、礦床開拓 從地面掘進一系列巷道通達礦體，以便把地下將要采出的礦石運至地面，同時把新鮮空氣送入地下并把地下污濁空氣排出地表，把礦坑水排出地表，把人員、材料和設(shè)備等送入地下和運出地面，形成提升、運輸、通風、排水以及動

10、力供應(yīng)等完整系統(tǒng)，稱為礦床開拓。,22,二、礦塊采準 采準是指在已開拓完畢的礦床里，掘進采準巷道，將階段劃分成礦塊作為回采的獨立單元，并在礦塊內(nèi)創(chuàng)造行人、鑿巖、放礦、通風等條件。 采準系數(shù)：是每一千噸采出礦石量所需掘進的采準、切割巷道米數(shù)，它可用下式計算：,,,23,三、切割工作 切割工作是旨在已采準完畢的礦塊里，為大規(guī)?；夭傻V石開辟自由面和自由空間（拉底或切割槽），有的還要把漏斗頸擴大成漏斗形狀（稱為辟漏），以為大規(guī)模采礦創(chuàng)造良好的爆破和放礦條件。 四、回采工作 切割工作完畢之后，就可以大量的采礦，稱為回采工作。它包括落礦、運搬和地壓管理三項主要工作。,24,第二節(jié) 三級儲量,1、

11、開拓儲量：凡設(shè)計所包括的開拓巷道均開掘完畢，構(gòu)成主要運輸，通風系統(tǒng)。并可掘進采準巷道者，則在此開拓巷道水平以上的設(shè)計儲量 2、采準儲量：在已開拓的礦體范圍內(nèi)，按設(shè)計規(guī)定的采礦方法所需掘進的采準巷道均已完畢，則此礦塊的儲量，叫采準儲量。 3、備采儲量：已做好采礦準備的礦塊，完成了拉底空間或切割槽、辟漏等切割工程，可以立即進行采礦時，則此礦塊內(nèi)的儲量稱備采儲量。 此量與采礦的損失貧化有關(guān) 如儲量100t，回收率60%貧化率20%則采出礦石量。 若按一年75萬t的采礦量則需準備100萬t的儲量。所以三級礦量的叫法不如三級儲量更直接更明確。,25,第四章 礦石的損失和貧化 第一節(jié) 礦石貧化的

12、概念,礦石損失：損失的工業(yè)儲量與工業(yè)儲量之比。 礦石貧化：貧化率：礦石品位降低的百分比。 廢石混入率：采出礦石中的廢石與采出的礦石重量百分比。 損失貧化直接影響礦山的經(jīng)濟效益及國家有用資源的回收。,26,第二節(jié) 礦石損失和貧化的原因,一、礦石損失原因： 1、開采損失 a、 采下?lián)p失：遺留在采場充填料中，遺留在采場內(nèi)放不出來，運輸途中損失； b、 未采下?lián)p失：設(shè)計應(yīng)當開采而未采下的損失，留下各種礦柱而未采下的損失。 2、非開采損失 a、 由于地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件而產(chǎn)生的損失 b、 留永久礦柱造成的損失 二、礦石貧化的原因： 1、采礦過程中廢石的混入 2、采礦過程中高品位粉礦的損失

13、3、采礦過程中有用成分氧化或被析出,27,第三節(jié) 礦石損失與貧化計算,礦石量平衡式 T= QQ。R 金屬量平衡式 T=(Q Q。) +R” 帶入R = T+Q。-Q得 稱為間接法（用于不能進入采場測量的的采礦方法） 礦石損失率定義為：,28,Q。：損失儲量 ， Q ： 工業(yè)儲量， R ： 混入礦石的廢石量 廢石混入率: 貧化率：按定義，工業(yè)品位與采出品位之差與原礦品位之百分比（品位降低的百分率） 與不含品位時的廢石混入率在數(shù)值上相等，但含義不一樣，有的礦山就把礦石混入率當做貧化率 實際上< r。,29,第五章 礦床開采強度、礦井生產(chǎn)能力 及對礦床開采的要求 第一節(jié) 礦床開采強度,

14、礦床開采強度是指礦床開采的快慢程度。 一、年下降深度 年下降速度是指由礦山測量人員按年初和年終測定的采場水平標高的差值。 年下降深度可按下式計算: h = A(1 - r) / SK 二、開采系數(shù) 在某種情況下，用1立方米礦體的水平面積每年采掘噸數(shù)所表示的單位生產(chǎn)能力來評價礦床的開采強度。用下式來表示: C K A / S,30,第二節(jié) 礦井生產(chǎn)能力,一、確定礦井生產(chǎn)能力的依據(jù) 礦井生產(chǎn)能力，是根據(jù)礦床地質(zhì)條件、資源條件、技術(shù)經(jīng)濟條件，綜合分析經(jīng)濟、技術(shù)、安全和時間因素決定的。 二、礦山服務(wù)年限 礦床工業(yè)儲量、礦井生產(chǎn)能力和礦山服務(wù)年限之間有下列關(guān)系： A

15、 Q S / T( 1 r ),31,第三節(jié) 對礦床開采的要求,一、基本要求 1確保礦床開采工作的安全及良好的勞動條件 2提高勞動生產(chǎn)力 3不斷提高開采強度 4礦石的損失貧化率要小 5降低礦石成本,32,二、對環(huán)境保護的要求 1保護大氣、森林、水域和其他自然條件和地表建構(gòu)筑物 2消除生產(chǎn)廢料對環(huán)境的有害影響 3恢復(fù)因開采礦產(chǎn)資源而遭受破壞的農(nóng)田和土地 三、對開采技術(shù)水平的要求 1實現(xiàn)或完善礦山基本生產(chǎn)過程的機械化和綜合機械化 2逐步實現(xiàn)工藝系統(tǒng)和主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化 3研究組織管理的自動化,33,第六章 礦床開拓方法 第一節(jié) 礦床開拓,一、礦床開拓：為了開采地下礦床，需從地面掘進一系列巷道

16、通達礦體，使之形成完整的提升、運輸、通風、排水和動力供應(yīng)等系統(tǒng)，稱為礦床開拓。為了開拓礦床而掘進的井巷，稱為開拓井巷。 主要開拓巷道：運送礦石的開拓巷道，稱為主要開拓巷道。如：平硐、豎井、斜井、斜坡道。 輔助開拓巷道：不運送礦石開拓巷道，稱為輔助開拓巷道。如：通風井、溜礦井、充填井、副井。 開拓方法分類：是依據(jù)主要開拓巷道的類型來劃分的。,34,二、開拓方法分類 單一開拓法：用一種開拓井巷開拓礦床，主要有： 1 平硐開拓方法； 2 斜井開拓方法； 3 豎井開拓方法； 4 斜坡道開拓方法； 聯(lián)合開拓方法：用兩種以上開拓方法開拓礦床 平硐與井筒聯(lián)合：平硐與盲（明）豎井 平

17、硐與盲（明）斜井 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,35,第二節(jié) 平硐開拓方法,當?shù)V體（或其大部分）賦存在地平面以上時，廣泛使用平硐開拓法。 一、垂直礦體走向下盤平硐開拓 當?shù)V脈和山坡的傾斜方向相反時，則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。,36,二、垂直礦體走向上盤平硐開拓方法,當?shù)V脈與山坡的傾斜方向相同時，則由上盤掘進平硐穿過礦脈開拓礦床，這種開拓方法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。,37,三、沿礦體走

18、向平硐開拓法,當?shù)V脈側(cè)翼沿山坡露出，平硐可沿走向前進，成為沿礦體走向平硐開拓法，平硐一般設(shè)在脈內(nèi)。 這種開拓方法的優(yōu)點是能在短期開始采礦；各階段平硐設(shè)在脈內(nèi)。,38,第三節(jié) 斜井開拓,傾斜或緩傾斜礦體，即礦體的傾角為1520至45之間，礦體賦存在地平面以下，礦體埋藏又不太深的中小礦山，地表無過厚的表土，可采用斜井開拓法。 一、脈內(nèi)斜井開拓法 當?shù)V體沿傾斜起伏不大，無褶皺和斷層，可以采用脈內(nèi)斜井開拓。具體應(yīng)用條件： 1、礦體范圍大，厚度小，下盤圍巖不穩(wěn)固，礦石價值不高； 2、礦井繼續(xù)短期投產(chǎn)，爭取早日見礦，并須作補充勘探； 3、露天轉(zhuǎn)為地下開采，斜井口至地表一段可利用露天礦的邊坡，將邊

19、坡和斜井底板連成斜坡道。,39,40,二、下盤斜井開拓法,當?shù)V體為緩傾斜、下盤圍巖較穩(wěn)固時可以采用下盤斜井開拓。 斜井內(nèi)所采用的提升方式主要取決于斜井的傾角： 提升方式：為2530 采用箕斗或臺車 為2530 采用串車提升 18 可用鋼絲繩膠帶輸 送機輸送,41,42,第四節(jié) 豎井開拓法,當?shù)V體賦存在地平面以下，礦體傾角 45，或15而埋藏較深的礦體，常采用豎井開拓方法。 豎井的生產(chǎn)能力比斜井大，且易于維護，故豎井開拓是金屬礦山采用最廣泛開拓方法。 一、下盤豎井開拓法 在礦體的下盤巖石移動帶以外開掘豎井，再掘階段石門通達礦脈。這種開拓法在國內(nèi)金屬礦

20、山中使用最廣。 優(yōu)點：井筒保護條件好，不需留保安礦柱。 缺點：石門長度隨開采深度增加而加長，當?shù)V體傾角變小時，下盤石門特別長。 故本開拓方法適用于礦體傾角大于75的情況。,43,44,二、上盤豎井開拓法,在礦體上盤巖石移動開掘豎井，再掘階段石門通達礦體。 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，只有在下列特殊條件下才考慮采用： 1）根據(jù)地表地形條件，礦體下盤是高山時，而上盤地形平坦，采用上盤豎井開拓； 2）根據(jù)礦區(qū)地表地形條件及礦區(qū)內(nèi)部和外部運輸聯(lián)系，選礦廠和尾礦庫只宜布置在礦體的上盤方向； 3）下盤地質(zhì)條件復(fù)雜

21、，不能避開破碎帶或流沙層和涌水量很大的含水層時。,45,三、側(cè)翼豎井開拓法,井筒布置在礦體的側(cè)翼。一般在下列條件下采用： 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)場地布置選廠； 礦體傾角較緩，豎井布置在上、下盤時石門較長； 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。,46,47,第五節(jié) 斜坡道開拓法,近十幾年來，國內(nèi)外許多礦山廣泛采用采、轉(zhuǎn)、運、卸等高度機械化的無軌設(shè)備，開拓方法也有相應(yīng)的改變，其主要變化是要開掘可供無軌設(shè)備上下通行的斜坡道。 僅用斜坡道來運輸?shù)V巖兼作通風、無軌設(shè)備出入、上下材料時稱為斜坡道開拓。 斜坡道有兩種：一種是與地表相通的主要斜

22、坡道。另一種是不通達地表只在階段間開通或主要供無軌設(shè)備通行的輔助斜坡道。,48,一、斜坡道的類型,1螺旋式斜坡道 它的幾何形狀一般是圓柱螺旋線，可以設(shè)計成規(guī)則螺旋線或不規(guī)則螺旋線，螺旋線斜坡道的坡度一般為1030。 斷面為43m2，最小曲率半徑為15m，平均坡度為21，總長1200m 。由上而下開掘階段巷道聯(lián)通螺旋式斜坡道和 工作面，階段巷道的斷面為 43m2。,49,2、折返式斜坡道,是直線段和曲線段聯(lián)合組成，直線段變換高程，曲線變換方向，直線段的坡度一般不大于15；,50,51,三 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

23、程間，螺旋式較折返式的線路短，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； （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。,52,3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徑向配合。 （3）斜坡道布置的靈活性較螺旋式斜坡道差

24、。,53,四、螺旋式斜坡道與折返式斜坡道的選擇,斜坡道類型選擇，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是斜坡道為好。 3開拓工程量 除斜坡道本身的工作量外還應(yīng)考慮掘進時的輔助井巷工程和各分段的聯(lián)絡(luò)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 按具體條件進行考慮。,54,第六節(jié) 聯(lián)合開拓法,一、平硐與盲豎井聯(lián)合開拓法 適用條件：用平硐開拓的礦山，如果在平硐水平以下尚有礦體要開采時，則可采

25、用盲豎井開拓，這種開拓方法即為平硐與盲豎井聯(lián)合開拓法 二、明豎井與盲豎井聯(lián)合開拓法 但開采深度超過500m以上時，可以采用聯(lián)合開拓法，即礦體的上部用明豎井下部改用盲豎井開拓，采用明豎井：井筒石門長，井口安井架，工程量小 采用盲井：井筒石門短，掘地下調(diào)車場和卷揚機硐室 。,55,56,第七節(jié) 主要開拓巷道評述,為了正確的選擇開拓方法，必須了解各種主要開拓巷道的優(yōu)缺點，各種主要開拓巷道的特點評述如下： 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，施工條件好、進度快； （2）基建投資少：平硐的單位長度掘進費用比井筒低的，洞口設(shè)施簡單，不設(shè)井架，提升機房，所以投資費??； （

26、3）排水費用低：一般自流排水 ； （4）礦石運輸費用低：平硐可利用自溜運輸； （5）通風容易：往往可自然通風，困難時期加扇風機； （6）生產(chǎn)安全可靠：平硐的運輸能力達，運人、運貨安全性好。 平硐優(yōu)點非常突出故埋藏在地平面以上的礦體或礦體的上部，應(yīng)盡量采用平硐開拓。,57,二、豎井與斜井的比較,1. 工程量：斜井的長度比豎井長；但斜井開拓比豎井開拓的石門長度短。 2. 井筒裝備：豎井井筒裝備復(fù)雜，而斜井內(nèi)管道、電纜、提升鋼絲繩比豎井長，即經(jīng)營費用高。 3. 地壓、支護：斜井承壓大，維護費用高。 4在提升方面；豎井的提升速度快，提升能力大，提升費用較低；斜井提升設(shè)備的修理費較大，鋼絲繩磨損

27、大。 5. 排水：斜井排水管道長，設(shè)備費，安裝費，修理費較大，因管道阻力隨管道長度而增加，故排水費用高。 6. 施工：豎井比斜井容易機械化，采用的施工設(shè)備和裝備較多，要求技術(shù)管理水平較高。斜井施工較簡便，需要的設(shè)備與裝備少。 7在安全方面：豎井井筒不易變形，提升過程中停工事故較少；斜井井筒承受的低壓大，井筒易變形，提升容器容易發(fā)生脫軌、脫鉤等事故。,58,第七章 主要開拓巷道類型和位置的選擇 第一節(jié) 主要開拓巷道類型的選擇,主要是根據(jù)礦山地形、地質(zhì)條件和礦體賦存條件來選定 國內(nèi)：賦存地平面以上的脈狀礦床或礦床上部多采用平硐開拓。賦存地平面以下的脈狀礦床多采用豎井、斜井開拓。 對豎井、斜井：

28、建國初期，技術(shù)水平和機械化程度較低，掘進斜井的施工技術(shù)要求較低，故中小型礦山多采用斜井開拓。隨著技術(shù)水平的不斷提高，又因為豎井提升能力大、安全性好，又多改用豎井。后來又發(fā)展了鋼絲繩膠帶輸送機。 豎井開拓有很多優(yōu)點，有了一定的發(fā)展前途，但多配以斜坡道作為輔助開拓巷道。,59,總之，開拓巷道類型的選擇，必須滿足下列要求： （1） 確保安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好的勞動衛(wèi)生條件； （2） 技術(shù)可行，經(jīng)濟合理； （3） 不留或少留保安礦柱，以減少礦石損失； （5） 地表總平面布置應(yīng)不占或少占農(nóng)田。,60,第二節(jié) 選擇主要開拓巷道位置應(yīng)考慮的因素,當主要開拓巷道類型確定以后，就要確定它的具體位置。 主要開拓巷道是

29、礦井生產(chǎn)的咽喉，是聯(lián)系井下與地面運輸?shù)臉屑~，是通風、排水、壓氣及其動力設(shè)施由地面導(dǎo)入地下的通路，井口附近也是其他各種生產(chǎn)和輔助設(shè)施的布置場地。因此，主要開拓巷道位置的選擇是否合適，對礦山生產(chǎn)有著深遠的影響。此外也影響基建投資和基建時間，因此，正確地解決主要開拓巷道位置問題是礦山設(shè)計中的一個關(guān)鍵問題。,61,選擇主要開拓巷道位置的基本準則是：基建與生產(chǎn)費用最小，盡可能不保留保安礦柱，有方便和足夠的工業(yè)場地，掘進條件良好等。在具體選擇時應(yīng)考慮以下因素： （1） 礦區(qū)地形、地質(zhì)構(gòu)造和礦體埋藏條件； （2） 礦井生產(chǎn)能力及井巷服務(wù)年限； （3） 礦床的勘探程度、儲量及遠景； （4） 礦石的巖石性質(zhì)及水

30、文地質(zhì)條件。井巷位置應(yīng)避免開鑿溶發(fā)育的巖層和流沙層，井筒的位置一般應(yīng)打一檢查孔，查明地質(zhì)情況。 （5） 井巷位置應(yīng)考慮地表和地下運輸聯(lián)系方便。應(yīng)使運輸功最小，開拓工程量最小。如選廠和冶煉廠位于礦區(qū)內(nèi)，選擇井筒位置時，應(yīng)選擇最短最方便的線路向選廠或冶煉廠運輸?shù)V石。,62,（6） 應(yīng)保證井巷出口位置及有關(guān)構(gòu)構(gòu)筑物不受山坡滾石、山崩和雪崩的危害。這一點在高山地區(qū)非常重要； （7） 井巷出口標高應(yīng)在歷年最高洪水位3米以上，以避免被洪水淹沒，同時也要保證重車下坡運行。 （8） 井筒（或平硐）位置應(yīng)避免壓礦，盡量位于巖層移動帶以外，距地面移動界線的最小距離應(yīng)大于20M，否則應(yīng)留保安礦柱； （9） 井巷出口

31、的位置應(yīng)有足夠的工業(yè)場地。 （10） 改建或擴建礦山應(yīng)考慮原有井巷和有關(guān)建筑物，構(gòu)筑物的充分利用。,63,第三節(jié) 主要開拓巷道沿礦體走向位置的選擇,主要開拓巷道位置選擇，包括沿礦體走向位置的選擇和垂直礦體走向位置的選擇。 礦體沿走向位置的選擇，主要從地下運輸費用來考慮，而運費的大小取決于運輸功的大小，運輸公司礦石重量與運輸距離的乘積，用噸公里表示。若一噸公里費用為常數(shù)，則最有利的井筒位置，其運輸費用應(yīng)最小或運輸功最小。 礦石進入階段運輸平巷有兩種情況：,64,一、礦石集中的情況,礦石集中在固定地點進入階段運輸巷道，如圖7-1，各個礦塊的礦石通過穿脈巷道運到下盤沿脈巷道。固定地點可視為穿脈巷道

32、和下盤沿脈巷道的交叉點，各個礦塊的礦石都由該點睛沿脈巷道運到石門，再運到井筒。 二、礦石分散的情況 礦石由許多逐漸移動的點運到主運輸巷道，這些點是自井田邊界或由各個塊段向井筒逐漸移動。 第一種情況： 將礦石總量集中點投到一條直線上，這條直線表示沿礦體走向的主要運輸巷道，按最小運輸功條件，井筒的位置應(yīng)設(shè)在這樣一個礦石集中出礦點上。即此點的礦量加其右邊礦石量的總和，大于左邊礦石量的總和，而加其左邊礦石量的總和，則大于右邊礦石量的總和。,65,在須選擇井筒的位置時，不應(yīng)只考慮地下運輸功最小，費用最小，還必須考慮地面的運輸功，使地面，地下的總運輸費用最小，才是我們的所求的井筒最優(yōu)井筒位置。,66,

33、第四節(jié) 主要開拓巷道垂直礦體走向位置的選擇,在垂直礦體走向方向上，井筒位置布置在地表移動界以外20米遠的地方，以保證井筒不受破壞。 若井筒布置在移動界限以內(nèi)時，必須留保安礦柱 一 地表移動帶的圈定 地下采礦形成采空區(qū)以后，由于采空區(qū)周圍巖層失去平衡，引起采空區(qū)周圍巖層的變形和破壞，以至大規(guī)模移動，使地表發(fā)生變形和塌陷。,67,崩落帶：地表出現(xiàn)裂縫的范圍內(nèi)稱為崩落帶。 移動帶：崩落帶邊界起至出現(xiàn)變形的地點，稱為移動帶。 崩落角：從地表崩落帶的邊界至開采最低邊界的連線和水平面所構(gòu)成的夾角稱為崩落角。 移動角：從地表移動邊界至開采最低邊界的連線與水平面所構(gòu)成的傾角。 礦山設(shè)計中經(jīng)常使用的使

34、移動角和移動帶。 影響巖層移動角的因素很多，主要是巖石的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、礦體厚度、傾角與開采深度，以及使用的采礦方法等。 一般地，上盤移動角小于下盤移動角，而走向端移動角最大。各種巖石的移動角見表71。,68,69,圖7-5給出了礦體橫剖面及沿走向剖面地崩落帶和移動帶，并標出了危險帶，即在此范圍布置井筒或其他建筑物，構(gòu)筑物有危險。 設(shè)計作圖地方法和步驟如下：（見圖） 在沿脈縱剖面上，畫出礦脈兩端巖石移動界線與地表交點的坐標點位置，然后把各點連接起來，經(jīng)修正后即得一閉合型表土巖層移動范圍圖。,70,三、井筒垂直礦體走向位置的選定,,前邊圈出了地表的移動范圍，我們設(shè)計的井筒及井口周圍的構(gòu)筑

35、物和建筑物，均需布置在地表移動界限之外。為確保安全，他們距地表移動界限還必須保持一定的安全距離，該安全距離又成為保護帶。 依據(jù)建筑物和構(gòu)筑物的用途，服務(wù)年限及保護要求，保護帶有分為兩個保護等級： 一級：凡因受到土巖移動破壞致使生產(chǎn)停止或可能發(fā)生重大人身傷亡事故，造成重大損失的構(gòu)筑物和建筑物，列為一級：其余的列為二級。,71,第五節(jié) 保安礦柱的圈定,幾種留保安礦柱的特殊情況：適用于建井部位的礦石品位較低，可不考慮回采礦柱。礦體邊緣的地表相應(yīng)部位的河流或湖沼沿岸，位于地表移動帶內(nèi)，河流改道或圍截湖水，需加大投資而不合理的，則可留保安礦柱。 保安礦柱的圈定，是根據(jù)構(gòu)筑物、建筑物的保護等級所需求的安

36、全距離，沿共同邊界畫出起點，按所選取的礦巖移動角向下畫移動界線，此移動界線所載礦體范圍就是保安礦柱，圖7-7表示一個較規(guī)則的層狀礦體保安礦柱的圈定方法。,72,73,第六節(jié) 副井和通風井位置的選定,進行礦體開拓設(shè)計時，除確定主要開拓巷道的位置外，還需要確定其他輔助開拓巷道的位置，按用途不同 當主井為箕斗井時，因箕斗在井口卸礦產(chǎn)生粉塵，故不能作入風井，應(yīng)另設(shè)一提升副井，作為上下人員、設(shè)備、材料，并提升廢石及兼作入風井，在另掘?qū)榕棚L的通風井，它與提升副井構(gòu)成一個完整的通風系統(tǒng)。 當主井為罐籠井時，可兼作入風井，同時另掘?qū)榕棚L的通風井，它與罐籠井也可構(gòu)成一個完整的通風系統(tǒng)。,74,一、 副井位

37、置的選定,根據(jù)與主井位置的關(guān)系，有兩種布置方式； 1、集中布置：副井盡可能靠近主井，井距大于30米。 2、分散布置：兩井筒相距較遠。 集中布置有下列優(yōu)點： 1、工業(yè)場地布置集中，平場工程量?。?2、井底車場布置集中，生產(chǎn)管理方便，基建工程量?。?3、井筒相距近，開拓工程量少； 4、井筒集中布置，有利于集中排水； 5、井筒延深時施工方便，可采用反掘的施工方法。,75,集中布置有下列缺點： 1、兩井相距較近，發(fā)生火災(zāi)相互危及。 2、主井為箕斗井時，卸礦時粉塵飛揚至副井，污染通風，需設(shè)隔塵措施。 分散布置的優(yōu)缺點，正好與集中布置相反，總的看來，集中布置的優(yōu)點突出，只要地表地形條件和運輸條件許可

38、，應(yīng)盡量采用。如條件不允許，需分散布置時，副井位置應(yīng)根據(jù)工業(yè)場地、運輸線路和廢石場的位置進行選擇。 副井位置的選定原則與主井相同，但副井與選廠關(guān)系不大。,76,二、風井的布置方式,1、 中央并列式：入風井和排風井均布置在礦體中央。 主井為箕斗井時，主井為排風井；主井為罐籠井兼提礦石和運送人員時，則主井為入風井。兩井相距大于30米，如井上建筑物采用防火材料也不得小于20米。這種布置方式稱為中央并列式。 2、 中央對角式： （1）主井為罐籠井時，主井布置在礦體中央，可兼作如風井，而在礦體的兩翼各布置一條排風井，形成中央對角式。 （2）主井為箕斗井時，主井不能入風，在附近設(shè)副井，兼入風井，并在礦體的

39、兩翼各布置一條排風，形成中央對角式。 3、側(cè)翼對角式 入風井布置在礦體的一翼，排風井布置在礦井的另一翼，形成側(cè)翼對角式。,77,三 中央式和對角式的對比,1 中央式的優(yōu)點： （1）地面構(gòu)筑物布置集中。 （2）入風井和排風井布置在巖石移動帶以內(nèi)時，可共留一個保安礦柱。 （3）入風井和排風掘完之后，可很快聯(lián)通，可很快進行回采。 （4）井筒延深方便，可先下掘排風井，然后自下而上反掘入風井。 2 中央式的缺點： （1）采用中央式通風時，風路很長，扇風機所需負壓大，而且負壓隨回采工作面的推進不斷變化。 （2）當用前進式回采時，風流容易短路，造成大量漏風； （3）如果其他地方無安全出口，當?shù)叵掳l(fā)生事故時

40、，危險性大。,78,3 對角式的優(yōu)點： （1）負壓較小且穩(wěn)定，漏風量較小，通風簡單可靠而且費用較低。 （2）當?shù)叵掳l(fā)生火災(zāi)、塌落事故時，地下工作人員較安全。 （3）如果在井田兩翼各布置一條風井，一條井發(fā)生事故時，可利用另一條維持通風。 4 對角式的缺點： （1）井筒間的聯(lián)絡(luò)巷道很長，而且要在回采開始前掘好過回采時間較長 （2）掘兩條排風井時，掘進和維護費用較大。,79,四、中央和對角式的實際應(yīng)用,在金屬礦中，大型礦山可采用中央對角式布置。即在礦體中央布置主井和副井，此時副井兼作入風井，在礦體的兩翼各布置一條排風井，以形成中央對角式通風系統(tǒng)。 在小型金屬礦山中，一般采用對角式通風系統(tǒng)。,80

41、,第七節(jié) 其他輔助開拓巷道的布置,一、溜井： 1 溜井的應(yīng)用：在我國許多地下金屬礦山中，普遍采用溜井放礦，溜井的應(yīng)用范圍和溜礦系統(tǒng)大致可分為下列兩種： （1）平硐溜井出礦系統(tǒng)。采用平硐開拓時，主平硐以上各階段段采下的礦石均經(jīng)溜井放至主平硐水平，然后再運至地面選廠，形成完整的開拓運輸系統(tǒng)。 （2）豎井箕斗提升、集中出礦系統(tǒng)。采用豎井開拓時，也可采用溜井放礦集中出礦的運輸系統(tǒng)。如豎井采用箕斗提升時，常將幾個階段采下的礦石經(jīng)溜井放至下面的某一階段。有時還在這個階段的豎井旁側(cè)設(shè)置地下破碎站，礦石經(jīng)破碎后，裝入箕斗提至地面。,81,2 溜井位置的選擇 在設(shè)計開拓運輸系統(tǒng)時，如需采用溜井放礦，在選擇位置

42、時應(yīng)注意以下基本原則： （1）使運輸距離最短，開拓工程量小，施工方便，安全可靠，避免礦石反向運輸； （2）溜井應(yīng)布置在巖層堅硬穩(wěn)固，整體性好，巖層節(jié)理不發(fā)育的地帶，盡量避開斷層、破碎帶、流沙層、巖溶及用水較大和構(gòu)造發(fā)育的地帶； （3）溜井一般布置在礦體下盤圍巖中，有時可利用礦塊端部天井放礦； （4）溜井裝卸口位置，應(yīng)盡量避免放在主要運輸巷道內(nèi)，以減少運輸干擾和礦塵對空氣的污染。,82,3 、溜井的形式： （1）垂直式溜井。從上至下呈垂直的溜井，各階段的礦石由分支斜溜道放入溜井。 （2）傾斜式溜井。從上至下呈傾斜的溜井。 （3）分段垂直溜井。將各階段的溜井的上下口錯開一定的距離。 （4）階梯式溜井。這種溜井的特點是上段溜井與下段溜井相互距離較大，故中間需要轉(zhuǎn)運，呈現(xiàn)階梯式。,83,,