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1、. 金屬礦床地下開采 第一講 礦石和廢石的概念 〔1礦物——在地殼中,由于地質(zhì)作用形成的自然元素和自然化合物,統(tǒng)稱為礦物。 〔2礦石——凡是在地殼中遇到礦物集合體,在現(xiàn)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平條件下,能以工業(yè)規(guī)模從中提取國民經(jīng)濟(jì)必須的金屬或礦物產(chǎn)品的都叫礦石。 〔3礦體——礦石的聚集體叫礦體?！惨粋€(gè)礦體是一個(gè)獨(dú)立的地質(zhì)體,具有一定的幾何形狀,具有一定的空間位置等。 〔4礦床——礦床是礦體的總稱。〔對于某一礦區(qū)而言,一個(gè)礦床由一個(gè)或幾個(gè)礦體組成,礦床又可分為工業(yè)礦床和非工業(yè)礦床。 ①工業(yè)礦床——在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下,符合開采和利用要求的礦床叫工業(yè)礦床。 ②非工業(yè)礦床——與上述情況反之,叫

2、非工業(yè)礦床。 〔5圍巖——礦體周圍的巖石叫圍巖。 ①上盤圍巖——指礦體上部圍巖。 ②下盤圍巖——指礦體下部圍巖。 〔6夾石——夾在礦體中的巖石叫夾石。 〔7廢石的概念 在采礦過程中所采出的圍巖或夾石,一般稱為廢石。〔或者說廢石是：礦床周圍的圍巖以夾石、根本不含有用成分或者含量過少,當(dāng)前不宜作為礦石開采的稱之為廢石。 [注意]應(yīng)當(dāng)指出,礦石與廢石的概念是相對的,它與一個(gè)國家的社會(huì)制度,一個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平,已經(jīng)掌握的資源情況,以及對某種金屬的需要量都存有關(guān)系。 二、礦石的種類 在自然界中的礦物很多,現(xiàn)在已經(jīng)知道的礦物有3000多種,而有用礦物約有二百余種。 在地殼中,以

3、自然金屬形式存在的礦石是很少的,大量的礦石是以氧化礦,硫化礦等形式存在的?！埠饘俪煞莸牡V石,叫金屬礦石。 〔一金屬礦石按其所含金屬礦物的性質(zhì),化學(xué)成份,礦物組成可以分為以下幾類 〔1自然金屬礦石——它是以單一元素形式存在的,如金、鉑銀等。 〔2氧化礦石——指礦石的成分為氧化物。 如：赤鐵礦〔Fe2O3,赤銅礦〔Cu2O等。 〔3硫化礦石——指礦石的成份為硫化物。 如黃銅礦〔CuFeS2、方鉛礦〔PnS、輝銅礦〔MOS2、閃鋅礦〔ZMS等 〔4混合礦石——是前三種的混合物。 〔二根據(jù)所含金屬種類的不同,礦石又可分為以下幾種 〔1黑色金屬礦石——如鐵、錳、鉻 〔2有色金屬礦石

4、——如銅、鉛、鋅、鋁等 〔3稀有金屬礦石——如鈮、鉭等〔也是相對概念 〔4放射性礦石——如鈾、釷等 〔5貴重金屬礦石——如金、鋃、泊等 〔6非金屬礦石——如建筑石材、石膏、滑石等。 三、礦石品位的概念 〔一礦石品位的概念 通常我們把礦石中凡是可供利用的元素或礦物稱為有用成份。礦石中所含有用成分的多少用品位來表示。 礦石中有用成份重量 礦石重量 所謂品位就是：礦石中有用成份的重量與礦石重量之比,常用百分?jǐn)?shù)〔%表示。 品位= ×100%〔或克/噸 一般金屬品位是指礦石中該種金屬元素含量的百分?jǐn)?shù)

5、。 對于貴重金屬〔金鉑等礦石的品位是用克/噸表示。這是因?yàn)檫@些貴重金屬在礦石中含量很少。 〔二邊界品位 這是指可采礦石有用成份含量和最低界限。它是礦體邊界上礦石上最低品位,是劃分礦石和廢石,圈定礦體范圍的標(biāo)準(zhǔn)。在圈定的礦體范圍內(nèi),任意取樣點(diǎn)的品位,一般都不應(yīng)當(dāng)小于邊界品位。 〔三最低工業(yè)品位 是指在邊界品位圈定的礦體范圍內(nèi),合乎工業(yè)開采要求的平均品位的最低值。 這意思是說,根據(jù)目前工業(yè)技術(shù)水平,當(dāng)?shù)V石的品位低于某個(gè)數(shù)值時(shí),便沒有利用的價(jià)值,則這一數(shù)值的礦石品位叫最低工業(yè)品位,或者產(chǎn),用邊界是品位圈定的礦體或礦體中某個(gè)塊段的平均品位,必須高于最低工業(yè)品位才有開采價(jià)值,否則無開采價(jià)值。

6、 [注意]邊界品位和最低工業(yè)品位也是相對概念,是可以變化的。 四、礦石和圍巖的性質(zhì) 礦石和圍巖的性質(zhì)主要包括有：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。 〔一礦巖的硬度 礦巖的硬度是指礦巖抵抗工具侵入的性能。礦巖的硬度取決于礦巖的組成,即取決于礦巖顆粒的硬度,形狀,大小,晶體結(jié)構(gòu)以及顆粒間膠結(jié)構(gòu)的情況等,礦巖的硬度除了對鑿巖有很大影響外,往往影響礦巖的堅(jiān)固性和較固性。 〔二礦巖的堅(jiān)固性 人們在長期的實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到,有些巖石不容易破壞,有一些則難于破碎。難于破碎的巖石一般也難于鑿巖,難于爆破,則它們的硬度也比較大,概括的說就是比較堅(jiān)固。因此,人們就用巖石的堅(jiān)固

7、性這個(gè)概念來表示巖石在破碎時(shí)的難易程度。 堅(jiān)固性的大小用堅(jiān)固性系數(shù)來表示,〔許多書中硬度系數(shù),也叫普氏系數(shù)f值。 堅(jiān)固性系數(shù) 式中R——為巖石標(biāo)準(zhǔn)試樣的單向極限抗壓強(qiáng)度值。 通常用的普氏巖石分及法就是根據(jù)堅(jiān)固性系數(shù)來進(jìn)行巖石分級(jí)的。 如： ①極堅(jiān)固巖石 f=15～20〔堅(jiān)固的花崗巖,石灰?guī)r,石英巖等 ②堅(jiān)硬巖石 f=8 ～10〔如不堅(jiān)固的花崗巖,堅(jiān)固的砂巖等 ③中等堅(jiān)固巖石 f=4 ～6 〔如普通砂巖,鐵礦等 ④不堅(jiān)固巖石 f=0.8～3 〔如黃土、僅為0.3 礦巖的堅(jiān)固性也是一種抵抗外力的性質(zhì),但它與礦巖的強(qiáng)度卻是兩種不同

8、的概念。 強(qiáng)度是指礦巖抵抗壓縮,拉伸,彎曲及剪切等單向作用的性能。而堅(jiān)固性所抵抗的外力卻是一種綜合的外力?！踩绲挚规@,稿,機(jī)械碎破,炸藥的綜合作用力。 〔三礦巖的穩(wěn)固性 〔1礦巖穩(wěn)固性的概念： 穩(wěn)固性是指在一定暴露面積下和在一定時(shí)間內(nèi)不自行垮落的性能?；蛘哒f較固性是指礦巖在空間允許暴露的面積大小和允許暴露的時(shí)間長短的性能。 影響穩(wěn)固性的因素十分復(fù)雜,高于礦巖的成份,結(jié)構(gòu),構(gòu)造節(jié)理狀況,風(fēng)化程度,以及水高地質(zhì)條件都有關(guān)系,還與礦巖在開采過程中形成的實(shí)際情況有關(guān),〔如巷道的方向,開采深度等。 穩(wěn)固性對于采礦方法的選擇,及支護(hù)方法的選擇,掘進(jìn)方式等都有很大影響。 〔2穩(wěn)固性與堅(jiān)固性的關(guān)

9、系 二者既有聯(lián)系,又有區(qū)別。一般在節(jié)理發(fā)育,構(gòu)造破碎的地帶,礦巖的堅(jiān)固性雖然可能好,但穩(wěn)固性大為下降。因此,穩(wěn)固性與堅(jiān)固性不能混同起來,〔堅(jiān)固性不好的,不一定就不穩(wěn)固。 〔3礦巖穩(wěn)固性分類：大致可分為五類 ①極不穩(wěn)固的 不允許有暴露面積。要求在掘進(jìn)及開采中必須超前支護(hù)。否則會(huì)昌落?！卜墙饘俚V條件； ②不穩(wěn)固的 允許暴露的面積在50米2以內(nèi)。也即允許有較小的暴露面積,隨著回采,要立即進(jìn)行支護(hù)。 ③中等穩(wěn)固的 允許有一定的暴露面積,即50m2——200m2,一般不支護(hù),或作臨時(shí)支護(hù),即可安全地進(jìn)行生產(chǎn)。 ④較穩(wěn)固的 允許有較大的暴露面積,為200——500m2,一般不支護(hù)。

10、⑤極穩(wěn)固的 允許有很大的暴露面積,即800m2以上。不必支護(hù),可以長期時(shí)不垮落。 [注]穩(wěn)固性不僅與暴露面積和時(shí)間有關(guān),而且與地壓,大小,節(jié)理發(fā)育程度,節(jié)理方向,暴露面積形狀等有關(guān)。 〔四礦巖的碎脹性 礦巖的碎脹性是指礦石和圍巖破碎之后的面積比原體積增大性質(zhì)。碎脹性可用碎脹系數(shù)來表示〔又叫松散系數(shù) ＞1 對于一般堅(jiān)硬礦巖石松散系數(shù)為1.4——1.6〔或1.2——1.6。 松散系數(shù)的大小主要取決于破碎之后,礦巖的粒度組成和塊度的形狀。初裝入容器〔礦車、箕斗等內(nèi)的礦巖塊,因礦巖塊之間空隙較大,則松散系數(shù)值可達(dá)?1.8 ——2.0〔產(chǎn)生了二次松散。 〔五礦巖的結(jié)塊性 結(jié)塊性是指采下

11、的礦巖遇水受壓,經(jīng)過一定的時(shí)間,又結(jié)成整塊性質(zhì)。 我們通常見到的是粘土礦物、滑石、或高硫礦遇水受壓,經(jīng)過一段時(shí)間后,易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。結(jié)塊性對于放礦,裝卸,運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)造成困難,甚至于影響到某些采礦方法的順利使用。具有結(jié)塊性的礦石在采坊中,在鑿井中存放時(shí)間不宜過長。 〔六礦石的氧化性 礦石的氧化性是指硫化礦石在水和空氣的作用下,變成了氧化礦石的性質(zhì)。在硫化礦石中滲雜入氧化礦石后,降低了選礦的回收率。〔選礦用的藥劑不同。因而硫化礦與氧化礦石切記不要混在一起。 〔七礦巖的自燃性 自燃性是指高硫化礦石〔含硫量在18——20%以上,當(dāng)其透水性及透氣性良好的條件下,具有自燃發(fā)生的性能。 高硫

12、化礦在井下氧化時(shí),放出大量的熱,經(jīng)過一段時(shí)間,溫度升高,會(huì)引起井下火災(zāi),特別粉狀的高硫化礦與空氣接觸的面積大,更容易引起火災(zāi)。 由于上述原因,對于高硫化礦床必須要采取快采快處理的辦法來開采,以減少礦石的損失。 具有自燃性的礦石,在采礦方法選擇上有特別要求。〔例如：小餳林礦在文革中曾進(jìn)行過一次大炸破,由于礦石未能及時(shí)放出來,時(shí)間一長,溫度升高,產(chǎn)生了自燃,燒了很久而未滅,只好封閉起來,暫時(shí)不采。至今封閉未采。 〔八含水性 含水性是指礦巖裂縫和孔隙中含水的性質(zhì)。礦巖含水性直接影響到礦石的提升,運(yùn)輸,礦倉內(nèi)儲(chǔ)礦。礦巖含水過多,會(huì)使排水費(fèi)用增加。對于此方案寒冷地區(qū)的礦山,由于含水性會(huì)造成結(jié)冰河

13、。 〔九其他的 〔1容重——容重是指單位體積中原巖的重量。 一般巖石的容重為2.3——3.0 T/m3之間。 有色金屬礦石中金屬含量較少,其容重與巖石差不多或稍大些。黑色金屬礦石中金屬含量較高,容重可達(dá)3.5 T/m3左右?！不蚋? 〔2塊度——原所崩落后則形成礦塊,或巖石塊,其尺寸的大小稱為塊度。 塊度通常用三個(gè)相互垂直方向的平均尺寸來表示。〔或用最大方向的尺寸 即B、L、H的平填值。 〔一般按三度算,用方格法測定時(shí),用二度定,有時(shí)用二度時(shí)采用一個(gè)效正系數(shù)。 對于一定的裝運(yùn),破碎等設(shè)備,對礦巖的最大塊度有一定的要求。為了保證礦山持續(xù)生產(chǎn),必須使礦石的最大塊度與裝運(yùn)等設(shè)備的要

14、求相應(yīng)。 通常用合格塊度來表示限制采出礦石的塊度,礦石塊度超過合格塊度時(shí),則要求進(jìn)行二次破碎。 合格塊度——即允許的礦石最大塊度。通常合格塊度為250——500mm之間,也有600mm。它是根據(jù)開采及加工的工藝和設(shè)備要求來確定的。隨著機(jī)械化水平的提高,合格塊度有增大的趨勢。 〔3自然安息角——松散礦巖自燃燒堆積時(shí),其四周將形成傾斜的堆積坡面,我們把自然堆積坡面與水平面相交的最大角度,稱為該礦巖的自然安息角。 五、金屬礦床分類及其工業(yè)特征 〔一金屬礦床分類 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(gè)因

15、素進(jìn)行分類。〔此三個(gè)要素習(xí)慣上稱為礦體三要素。 〔1按礦體形狀分類 1層狀礦體——這種礦體是一層一層的。多源于沉積或變質(zhì)沉積礦床。 特點(diǎn)是：①層狀礦床的品位,傾角和厚度變化不大,比較穩(wěn)定。 ②礦床規(guī)模比較大。 ③多見于黑色金屬礦床?！瞾y礦多見 2脈狀礦體 這類礦床主要是由于熱液和氣化作用,將礦物充填于地殼的裂隙中生成的礦床。 特點(diǎn)是：①礦脈與圍巖接觸處有蝕變現(xiàn)象 ②礦床賦存條件不穩(wěn)定； ③有用成分含量不均勻；〔品位變化大。 〔有色金屬,稀有金屬及貴重金屬硫礦床多屬此類。 3塊狀礦床 這類礦床主要是充填,接觸高代分離和氧化作用形成的。 特點(diǎn)：①形狀很不規(guī)則。呈不規(guī)則的

16、透鏡狀,礦株等形； ②礦體大小不一； ③礦體與圍巖的界限不明顯； 某些金屬礦床〔銅、鉛、鋅等屬此類。我國的XX梅山鐵礦也屬此類礦床。 〔2按礦體、厚度分類 1礦體厚度的概念： 礦體厚度是指礦體的上盤與下盤之間的垂直距離或水平距離。前者稱為礦體的真厚度,后者稱為礦體的水平厚度。 b——為垂直厚度； a——為水平厚度； φ——a與b夾角；α——礦體傾角； 對于急傾斜礦體,常用水平厚度,對于緩傾斜礦體,水平或傾斜礦體常用垂直厚度?！惨布凑婧穸取Ｈ粑闹胁患诱f明時(shí),一般指真厚度。 2分類：可分五類 ①極薄礦脈 按傾角： 1水平礦體 礦體傾角小于5°〔包括微傾斜礦體。可

17、使用有軌或無軌運(yùn)搬設(shè)備直接進(jìn)入采坊運(yùn)搬礦石。 2緩傾斜礦體 礦體傾角在5°——30°之間。可采用人力或電力,運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備運(yùn)搬礦石。 3傾斜礦體 礦體傾角在30°——55°之間?？山柚诹锊?溜板或外力拋擲等方法,進(jìn)行自重運(yùn)搬礦石。 4急傾斜礦體 礦體傾角應(yīng)大于55°?？衫玫V石自重的重力運(yùn)搬方法。 [注]以上分類方法是相對的,隨著其他無軌機(jī)械設(shè)備的發(fā)展,分類界線將會(huì)變化。 〔二金屬礦床的特點(diǎn) 〔1礦床賦存條件不穩(wěn)定； 〔2礦石品位變化大； 〔3地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜； 〔4礦石和圍巖的硬度較大； 〔5礦床的含水性； 第二講 井田及其劃分原則 〔一井田礦田和礦區(qū)的概念

18、 實(shí)際在采礦企業(yè)中,在礦務(wù)局下面或在公司下面設(shè)一個(gè)或幾個(gè)礦山；而在礦山下面設(shè)一個(gè)或幾個(gè)坑口,而每一個(gè)坑口都是一個(gè)獨(dú)立的開采系統(tǒng),獨(dú)立的生產(chǎn)單位。 按照這種所屬關(guān)系來劃分井田,礦田和礦區(qū),則： 〔1劃歸一個(gè)坑口開采的礦體,叫井田； 〔2劃歸一個(gè)礦山企業(yè)開采的全部礦床或者是一部分叫礦田；〔如金嶺鐵礦、招遠(yuǎn)金礦等 〔3劃歸一個(gè)公司或礦務(wù)局開采的礦體,叫礦區(qū)?！参鞅眳^(qū),中央?yún)^(qū),東南區(qū)〔如楊杖子礦務(wù)局,中條山有色金屬公司等〔長嶺礦分為三個(gè)井田開采 一個(gè)礦田可以包括若干個(gè)井田,有時(shí)一個(gè)礦田就等于一個(gè)井田。 〔弓長嶺礦分兩層礦體,6條礦層三、三為下含鐵帶現(xiàn)未采。上含鐵帶二礦區(qū)又分為三個(gè)井田開采。

19、固上下含鐵帶之間相距80——200多米。西北采區(qū)為平洞淄井開拓,中央?yún)^(qū)為平洞豎井開拓,東南區(qū)未開采。一礦區(qū)用露天開采又分老空、獨(dú)木、高山三個(gè)礦區(qū)。 ※※※※ [參考內(nèi)容]關(guān)于礦巖的走向與傾向的概念。 〔1走向線——巖層的層面與水平面的交線叫該巖層的走向線。 〔對不規(guī)則的礦體來說,礦體的理想中心面與水平面的交線叫該礦體的走向線。 〔2走向——走向線的水平方位角叫走向 〔由于走向線是平面上的一條線,所以能用它與正北方向所夾的角度來表示它的方向。如某巖層露頭在地質(zhì)平面圖上的上向?yàn)楸睎|60o〔NE60,就表示該巖層是從正北算起向東數(shù)60o角。 〔3走向長——礦體沿走向的長度,稱為礦體的走

20、向長。 〔4傾斜線——在巖層平面內(nèi)垂直走向的線叫傾斜線。 〔5傾斜——傾斜線的方向叫傾斜〔或傾向。 〔傾斜也是用傾斜線在水平面上的投影與正北或正南的夾角來表示,走向和傾斜在平面內(nèi)的投影成垂直關(guān)系。 〔6傾角——傾斜線與水平面形成的夾角叫傾角。也就是巖層面與水 所形成的夾角,叫巖層的傾角。 H 0 -500 1 -50 〔7關(guān)于延深、埋進(jìn)深度和賦存深度的概念 a延深——是指礦體在深度上分布情況?？捎寐竦郎疃群唾x存深度來表示。 b埋道深度〔h——指礦體上部界線到地表的深度〔h。 c賦存深度〔HO——指礦體上部界限到下部界限的垂直距離或傾斜距離。

21、 ※※※※ 階段、礦塊和盤區(qū)采區(qū)的概念 〔一階段和礦塊的概念 〔1階段——階段就是在開采緩傾斜,傾斜和急傾斜礦床時(shí),在井田中每隔一定的垂直距離,掘進(jìn)與走向一致的主要運(yùn)輸巷道,將井田在垂直方向上劃分為礦段,把這個(gè)礦段叫做階段。 〔2階段高度——階段高度是指上、下兩個(gè)階段運(yùn)輸平巷之間的垂直距離。 階段高度變化范圍——階段高度變化范圍很大。 對于緩傾斜礦體,階段高度通常小于20——30米； 急傾斜礦體,階段高度通常為50——60米,個(gè)別也有達(dá)到80——120米左右的。 但是,對于不同的采礦方法,則所需求的階段高度是不同的。 〔3影響階段高度的主要因素 階段高度主要取決于影響的賦存

22、條件,采礦方法。 只要條件許可,適當(dāng)?shù)脑黾与A段高度,可以減少階段數(shù)目,降低開拓、采準(zhǔn)工程量,減少礦石損失和貧化。 因此,近年來有增加階段高度的趨勢?！彩荑弾r設(shè)備等限制條件 〔4礦塊 在階段中沿走向每隔一定距離,掘進(jìn)天井連通下、下兩個(gè)相鄰的階段運(yùn)輸平巷,將階段再劃分為獨(dú)立的回采單元,我們把這樣的回采單元叫做礦塊。 礦床的賦存條件不同,則開采礦塊的方法也不同。 〔二盤區(qū)和采區(qū)的概念 〔1盤區(qū) ①當(dāng)開采水平和微傾斜礦床時(shí),〔即礦體傾角<5°的礦床如果礦床的厚度不超過允許〔如某礦體厚度80多米,若選用淺水鑿礦法開采,則80米超過了鑿礦法常用的階段,高50米在長,此時(shí)應(yīng)分幾個(gè)階段開采,如

23、可分為30米階段開采。根據(jù)具體采礦方法而定的階段高度,此時(shí),在井田內(nèi)不再劃分為階段。 為了工作上的方便,將井田用盤區(qū)運(yùn)輸巷道劃分為長方形的礦段。我們把這礦段稱為盤區(qū)。 〔當(dāng)?shù)V體厚度很大時(shí),仍然劃分為階段來開采,如梅山鐵礦。 ②盤區(qū)的范圍——盤區(qū)是以井田邊界為其盤區(qū)的長度。而以兩個(gè)相鄰盤區(qū)運(yùn)輸巷道之間的距離為其盤區(qū)的寬度。 Ⅰ——開拓盤區(qū)；Ⅱ——采準(zhǔn)盤區(qū)；Ⅲ——回采盤區(qū)； 1——主井； 2----副井； 3——主運(yùn)輸巷道； 4——盤區(qū)運(yùn)輸巷道； 5——回采巷道； 6——采區(qū)； 7——切割巷道； B——礦床

24、的寬〔即井田寬 L——礦床的長〔井田的長 〔2采區(qū) 1在盤區(qū)中沿走向每隔一定距離,掘進(jìn)回采巷道連通相鄰兩個(gè)盤區(qū)運(yùn)輸巷道,將盤區(qū)再劃分為獨(dú)立的回采單元,把這個(gè)獨(dú)立的回采單元稱為采區(qū)。 2采區(qū)范圍——上、下以階段平巷為界,其高度為階段高度,長度以采區(qū)天井〔或上山為界。長度根據(jù)采礦方法不同,可變化在10——40為至30——60米之間。 3當(dāng)開采緩傾斜礦床時(shí),可有兩種情況 ①當(dāng)?shù)V體厚度不大時(shí),采區(qū)可沿走向布置； ②當(dāng)?shù)V體厚度很大時(shí),采區(qū)可沿上部走向布置； 礦床的開采順序 〔一井田階段的開采順序 階段的開采順序可有兩種方式 〔1下行式——即自上而下進(jìn)行開采。即先采上階段,而后開采

25、下階段。也可以同時(shí)開采幾個(gè)階段?！膊捎枚嚯A段開采,雖然可以增加工作線長度和提高礦井生產(chǎn)能力,但也造成生產(chǎn)管理分散,巷道維護(hù)工作量大,占用設(shè)備數(shù)量多,各種管線、軌道不能及時(shí)回收復(fù)用,污風(fēng)串聯(lián),經(jīng)營管理費(fèi)用增加等一系列的。一般同時(shí)回采的階段數(shù)目可保持為1——2年,不應(yīng)超過3——4個(gè)。 〔2上行式——與下行式相反。 上行式開采順序,僅在開采緩傾斜礦床時(shí)的某些特殊情況下使用。例如地表無廢石場〔存放廢石的場地,必須將上部的廢石充填于下部的采空區(qū),或者以深部采空區(qū)做為蓄水池用等。 在生產(chǎn)實(shí)際中,一般多采用下行式開采順序。下行式開采的優(yōu)點(diǎn)是：可以節(jié)省初期投資,縮短基定時(shí)間；在逐步向下的開采過程中,能進(jìn)

26、一步探清深部礦體,避免浪費(fèi)；生產(chǎn)安全條件好；適用的采礦方法范圍廣。 〔二階段中礦塊的開采順序 階段中礦塊的開采順序,按照回采工作對主要開拓巷道的位置關(guān)系,可分為三種。 〔主開拓巷道指——主井、主平面同及出礦巷道。 〔1前進(jìn)式回采——當(dāng)階段運(yùn)輸平巷掘進(jìn)一定距離后,從靠近主要開拓巷道的礦塊開始回采,向井田邊界依次推進(jìn)。 [優(yōu)點(diǎn)]礦井初期基建時(shí)間短,投產(chǎn)快。 [缺點(diǎn)]增加了采準(zhǔn)巷道的維護(hù)費(fèi)用。 ① 2 ③ 雙翼回采〔多用 單翼回采〔少用由主井先向左采完后,再由主井起向右采。 側(cè)翌回采〔當(dāng)?shù)匦问艿较拗茣r(shí)用。 前進(jìn)式回采順序的適用條件——當(dāng)?shù)V床滿足條件簡單,礦巖

27、穩(wěn)固,且要求較早在階段中開展回采工作時(shí)可以采用。 〔2后退式回采順序——階段運(yùn)輸巷道掘進(jìn)到井田邊界后,從井田邊界的礦塊開始,向主要開拓巷道方向依次回采。這種開采順序也可分為雙翌、單翌和側(cè)翌回采三種。 雙翌回采 ② 單翌回采 ③側(cè)翌回采 后退式回采[缺點(diǎn)]礦井初期基建時(shí)間長,投產(chǎn)慢。 [優(yōu)點(diǎn)]巷道維護(hù)費(fèi)用低?！仓挥性谥醒氩⒘惺介_拓時(shí)才具有中央對角式的就不行了 〔3混合式回采——混合式回采是指初期采用前進(jìn)式開采,當(dāng)階段運(yùn)輸平巷掘進(jìn)完畢后,再改為后退式開采,或既前進(jìn),又后退同時(shí)開采。 [優(yōu)點(diǎn)]兼顧了前兩種的優(yōu)點(diǎn) [缺點(diǎn)]生產(chǎn)管理比較復(fù)雜 〔三相鄰礦體的開采順序 一個(gè)礦床如果有

28、許多彼此相距很近的礦體,那么在開采其中一個(gè)礦體時(shí),將會(huì)影響鄰近的礦體。在這種情況下,確定合理的開采順序,對于生產(chǎn)的安全和資源的回收都有很重要的意義。 〔1當(dāng)?shù)V體傾角〔α小于或等于圍巖的崩落角〔或rβ時(shí),應(yīng)當(dāng)采取從上盤向下盤推進(jìn)的開采順序。這樣的開采順序是：先采礦體Ⅱ,〔后采礦體Ⅰ使采空區(qū)的下盤圍巖不會(huì)移動(dòng),固而不會(huì)影響下盤礦體Ⅰ的開采。若反之,就會(huì)影響礦脈Ⅱ的開采。 α≤β〔r 由上盤向下盤采先Ⅱ,后Ⅰ。 ※〔巖石移動(dòng)角,參閱講義P280,表10—1,上盤移動(dòng)角用β表示,下盤移動(dòng)角用r表示,走向端部移動(dòng)角用δ表示。 〔2當(dāng)?shù)V體傾角大于圍巖崩落角,兩礦體又相距很近時(shí),此時(shí)無論

29、先采那條礦脈,都會(huì)因采空區(qū)圍巖移動(dòng)而相互影響。 在這種情況下,相鄰礦體的開采順序,應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦體之間夾石層的厚度,礦石和圍巖的較固性,所選取的采礦方法和技術(shù)措施而定。一般是用先采上盤礦體,后采下盤礦體的開采順序。如果夾石層不大,采用充填結(jié)成鑿礦法時(shí),也可以采用由下盤向上盤的開采順序。 〔3當(dāng)圍巖不夠較固時(shí),為了加快回采強(qiáng)度,并且為了縮小采空區(qū)對圍巖的影響,則往往上盤礦體與下盤礦體同時(shí)回采。也即對礦脈群進(jìn)行平行開采的辦法。但這種方法僅適用于礦脈比較少的情況下。 〔四在同一個(gè)井田的數(shù)個(gè)礦體,往往有貧富不均,厚深不均,大小不一及開采條件難易不同復(fù)雜條件。在這種條件下,應(yīng)遵循以下原則未開采,即：

30、 貧富兼采,深厚兼采,大小兼采,難易兼采。若不以此原則開采,將會(huì)破壞合理的開采順序,將會(huì)造成嚴(yán)重的資源損失。 第三講 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 （1） 開拓工作意義——是指：從地面掘進(jìn)一系列巷道達(dá)到礦體,使礦體連通地面,形成人行、通風(fēng)、運(yùn)輸、排水、供電、供風(fēng)、供水等系統(tǒng)。 ①把井下將要采出的礦石廢石運(yùn)到地表 〔2開拓的目的——②把廢水和污濁的空氣排到地表 ③把人員、材料高級(jí)設(shè)備運(yùn)到井下進(jìn)行生產(chǎn) 〔3開拓巷道——為了達(dá)到上述開拓目的而掘進(jìn)的巷道,稱為開拓巷道。例如井筒〔豎井、斜井

31、、平硐、石門、井底車場、井下大的石日室,主要階段運(yùn)輸巷道、主淄礦井,充填井等,都屬于開拓巷道。 [井底車場]井底車場是井下井口附近一些硐室,巷道的總稱, 〔如：水倉、水泵房、井下變電站等。 [石門]由井筒通向各個(gè)需要開采的礦體所掘進(jìn)的巷道。 [井下主要硐室]指井下火藥庫,井下破碎硐室,翻礦硐室,搓揚(yáng)機(jī)房等。 [注意]1人行系統(tǒng)必須要保證至少有兩個(gè)安全出口,使人員可以安全進(jìn)入,上、下方便,有完好的人行設(shè)備。 2主、輔開拓巷道的區(qū)別,是提運(yùn)礦石的巷道都叫主開拓巷道。 〔二采準(zhǔn)工作 〔1采準(zhǔn)工作定義——它是指在已經(jīng)開拓完畢的礦床里,掘進(jìn)采準(zhǔn)巷道。將階段劃分成礦

32、塊作為獨(dú)立的回采單元。并在礦塊內(nèi)創(chuàng)造人行、鑿巖、放礦、通風(fēng)等條件。 〔2采準(zhǔn)工作的任務(wù)——它有兩個(gè)任務(wù)。即： ①劃分礦塊——即將階段再劃分成礦塊,作業(yè)獨(dú)立的回采單元。 ②創(chuàng)造條件——它為下一步回采工作創(chuàng)造條件〔行人、通風(fēng)、鑿巖、擊礦等條件。 〔3采準(zhǔn)工作的手段——指要開拓一系列巷道來實(shí)現(xiàn)的。采準(zhǔn)巷道如漏斗頸,淄礦小井、人行、通風(fēng)天井、聯(lián)絡(luò)邊等。 〔4采準(zhǔn)系數(shù)及采準(zhǔn)比 1采用采準(zhǔn)系數(shù)和采準(zhǔn)比這個(gè)指標(biāo)的目的： 由于礦床賦存條件和所用的采礦方法不同,所掘進(jìn)的采準(zhǔn)巷道類型,數(shù)量和位置都不同。而用什么東西來衡量采準(zhǔn)工作量的大小呢？為此,通常用采準(zhǔn)系數(shù)和采準(zhǔn)比重兩項(xiàng)指標(biāo)來表示。 2

33、采準(zhǔn)系數(shù)〔K1 K1是指每一千噸礦塊采出礦石總量所需要掘進(jìn)的采準(zhǔn)巷道切割巷道的米數(shù)。即 K1=×1000米/千噸 式中：ΣL——指一個(gè)礦塊中采切巷道的決長度〔米。 T——指一個(gè)礦塊的采出礦石總量〔即為T總出〔噸 T是已經(jīng)考慮了礦石損失貧化以后的礦石總量,而不是礦塊的礦石總重量?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)部門都改用T表示計(jì)算K1。 3采準(zhǔn)工作比重〔K2 K2是指礦塊中采,切巷道采出礦石量與礦塊采出礦石總量的比值。 ×100% 式中T’——礦塊中采切巷道的采出礦石量〔噸 T——礦塊中采出和礦石總量〔噸 4K1與K2的比較 ①采準(zhǔn)系數(shù)K1——它只反映了礦塊的采切巷道的長度,而未反映出

34、這些巷道的斷面大小〔即體積。 ②采準(zhǔn)工作比重K2——它只反映了脈內(nèi)采準(zhǔn)巷道和切割巷道,而未反映出脈外的采切巷道工作量。 因此,使用K1還是K2要根據(jù)具體情況而定,有時(shí)用其中之一表示,有時(shí)K1、K2同時(shí)用,互相補(bǔ)充,使之能會(huì)否反映出礦塊的采準(zhǔn)工作量。 5K1、K2是比較采礦方法優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo),但是,對于地質(zhì)條件比較復(fù)雜的礦床,尤其當(dāng)?shù)V體比較落,礦塊采準(zhǔn)出量比較小時(shí),采準(zhǔn)工作必須為回采工作創(chuàng)造良好的條件。因此,不能不加分析地誤入采準(zhǔn),工作量越小越好。 〔三切割工作 〔1切割工作定義：切割工作是指在已經(jīng)采準(zhǔn)完畢的礦塊里,為大規(guī)?；夭傻V石開辟自由面和自由空間的工作。 〔2切割工作內(nèi)容：

35、為了達(dá)到上述目的,就必須掘進(jìn)一系列巷道,有的還要在巷道基礎(chǔ)上,加以擴(kuò)大。 如：拉底巷道、開辟拉底空間、開掘切割天井,形成切割立槽,在漏斗頸基礎(chǔ)上把漏斗辟開等,這些工作都是為大規(guī)模采礦創(chuàng)造條件的。 切割工作包括開鑿切割巷道 拉底巷道〔切割平巷、橫巷等 切割天井〔或切割上山等 在切割巷道基礎(chǔ)上擴(kuò)大自由面工作拉底〔水平自由面 辟漏〔形成剌叭面 開立槽〔形成垂直自由面 ※[注意]①在計(jì)算采準(zhǔn)工作量時(shí),就將切割巷道算進(jìn)去。 ②各個(gè)地區(qū)和礦山為了統(tǒng)計(jì)上的方便往往有不同的劃分方式。 ③這里按講義中講的內(nèi)容來劃分。 〔四回采工作 1回采工作定義——當(dāng)切割工作完成以后,可以進(jìn)行大

36、量的采礦工作,通常把大量采礦工作叫做回采工作。 2回采工作的具體內(nèi)容 回采工作包括：落礦、運(yùn)搬和地壓管理三個(gè)主要工作。 ①落礦——落礦是以切割空間為外破自由面,用鑿巖炸破的方法崩落礦石。 ②落礦方式——一般是根據(jù)礦床的賦存條件,所采用的采礦方法及鑿巖設(shè)備,選用淺孔、中深孔、深孔及藥室等落礦方法。 1．淺孔落礦——孔深不大于3——5米,孔徑30——46mm, 2．中深孔落礦——孔深在15米以上,孔徑50——70mm, 3．深孔落礦——孔深在15米以上,但一般不超過25——30米, 孔徑90——110mm, 4．藥室落礦——它是在一定規(guī)格的硐室里,裝上炸藥,直接外破落礦的

37、方 法?！膊淮蚧夭膳诳?。由于這種落礦方法開鑿巷道工作固難,作業(yè)條件差, 易產(chǎn)生大塊。固而正式回采礦房和礦柱時(shí)應(yīng)用很久。〔弓長嶺鐵礦有時(shí)用 來采礦房,同時(shí)用它來回采礦柱。 〔4礦石運(yùn)搬工作 ①礦石運(yùn)搬工作的含意——是指在礦塊內(nèi),把外破崩下來的礦石運(yùn)到已經(jīng)運(yùn)輸巷道,并裝入礦車中的工作,運(yùn)搬工作僅僅限于礦塊內(nèi)〔即采場內(nèi),采場之外的叫運(yùn)輸。 ②礦石運(yùn)搬方式——有兩種方式 1．重力運(yùn)搬：例如用普通漏斗放礦的淺孔鑿礦法就是重力運(yùn)搬。〔弓長嶺礦叫直流漏斗放礦。 2．機(jī)械運(yùn)搬——如用電視、裝運(yùn)機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、汽車、皮帶動(dòng)輸機(jī)等設(shè)備運(yùn)搬礦石。 在礦塊回采中,采用那一種運(yùn)搬方式比較合適,這主要取決于

38、選用的采礦方法和礦床的賦存條件以及所選用的運(yùn)搬機(jī)械等。 〔5地壓管理工作 1地壓管理工作的概念 地壓管理工作在采礦工作中占有重要的地位。 地壓——是指礦石采出來以后,在地下形成采空區(qū),經(jīng)過一段時(shí)間后,礦柱和上、下盤圍巖就發(fā)生變形、破壞、崩落等現(xiàn)象。我們把這種現(xiàn)象叫地壓。 在回采過程中,必須要控制地壓和管理地壓,并且要清除地壓產(chǎn)生的不良影響,以保證生產(chǎn)的安全性,我們把這些工作算為地壓管理工作。 2地壓管理的方法：有三種方法 ①鑿礦柱支撐采空區(qū)； ②用充填料充填采空區(qū)； ③用崩落的圍巖來管理地壓； 〔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 即開拓要超前于采準(zhǔn),采準(zhǔn)

39、要超前于切割,切割超前于回采。而究竟超前多少,這是由三級(jí)礦量來決定的,一般礦山遵循的三級(jí)礦量是"316",即開拓三年,采切1年,待采礦量半年。 〔2三級(jí)礦量的含義 ①開拓礦量——是指開拓工作搞完以后所圈定的礦量。 〔也即開拓巷道水平以上所控制的礦量。開拓礦量的邊界是：由已開拓的巷道水平起,向上只能推算一個(gè)中段的高度,沿走向算至巷道揭露點(diǎn)上。開拓礦量要保證3——5年。 ②采準(zhǔn)礦量——采準(zhǔn)礦量是開拓礦量的一部分。 凡是在已開拓的礦體范圍內(nèi),按設(shè)計(jì)規(guī)定的采礦方法所需要開掘的采準(zhǔn)巷道已開掘完畢,形成了礦塊的外形尺寸,以此范圍圈定的礦量叫采準(zhǔn)礦量。采準(zhǔn)礦量應(yīng)保證1——3年。 ③待采礦量——待

40、采礦量是采準(zhǔn)礦量的一部分。它是做完輔助采準(zhǔn)工作以后,所圈定的礦量。也就是指切割工作全部完畢,可以立即進(jìn)行回采工作的礦量,叫待采礦量。待采礦量一般要保證0.5——1.0年的質(zhì)量。 第四講 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。凡用某一種主要開拓巷道開拓整個(gè)礦術(shù)的開拓方法,叫做單一開拓法；有的礦體埋藏較深,或礦體深部傾角發(fā)生變化,礦床的上部用某種主要開拓巷道開拓,而下部則根據(jù)需要改用另一種開拓巷道開拓,這種方法叫做聯(lián)合開拓法。常用的開拓方法見表7-1。除此之外,斜坡道開拓以及其相關(guān)的聯(lián)合開拓也逐漸增多。 1、 開拓方法 主要開拓巷道是決定一個(gè)礦床開拓方法的核心,

41、其選擇在礦山設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。主要開拓巷道類型的選擇由以下幾個(gè)條件來決定： 〔1地表地形條件。不僅要考慮礦石從井下〔或硐口運(yùn)出后,通往選礦廠或外運(yùn)裝車地點(diǎn)的運(yùn)輸距離和運(yùn)輸條件,同時(shí)要考慮附近是否有容積較充分的排廢石場地,勢必造成廢石的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,從而增加了礦石成本。此外,還需要考慮地表永久設(shè)施〔如鐵路、河流等影響因素。 〔2礦床賦存條件。它是礦山選擇開拓方法的主要依據(jù),如礦體的傾角、側(cè)伏角等產(chǎn)狀要素對決定開拓方法有重要意義。 〔3礦巖性質(zhì)。這里主要指的是礦體的圍巖的穩(wěn)固情況。為減少因礦巖穩(wěn)固程度差或成巷后地壓活動(dòng)的影響而增加的工程維護(hù)費(fèi)用,在選擇開拓方法時(shí),必須考慮礦巖性質(zhì)。 〔4生

42、產(chǎn)能力。就前節(jié)所介紹的開拓方法,因主要開拓巷道與巷道裝備不同,其生產(chǎn)能力〔提升或運(yùn)輸也不同。一般來說,平硐開拓方法的運(yùn)輸能力最大,豎井高于斜井。 另外,開拓巷道施工的難易程度、工程量、工程造價(jià)和工期長短等,雖然不能作為確定開拓方案的重要依據(jù),但決不可忽視。尤其是小型礦山,往往存在施工力量不足和技術(shù)素質(zhì)較差、施工管理跟不上等情況。因此,當(dāng)?shù)氐氖┕ちα亢吞攸c(diǎn),在巷道類型的選擇上也應(yīng)一并考慮。 下面介紹較常用的開拓方法。 一、平硐開拓法 以平硐為主要開拓巷道,是一種最方便、最安全、最經(jīng)濟(jì)的開拓方法。但只有在地形有利的情況下,才能發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn),即只有礦床賦予于山嶺地共,埋藏在周圍平地的地平面以上

43、才能使用。 采用平硐開拓水平,平硐以上各中段采下的礦石,一般用礦車中轉(zhuǎn),經(jīng)溜礦井〔或輔助盲豎井下放到平硐水平,再由礦車經(jīng)平硐運(yùn)出地表,如圖7-1所示。上部中段廢石可經(jīng)專設(shè)的廢石溜井再經(jīng)平硐運(yùn)出地表〔入廢石場,或平硐以上各中段均有地表出口時(shí),從各中段直接排往地表。 圖7-1中的154m中段為主要運(yùn)輸中段,主平硐1就設(shè)在這里。上部各生產(chǎn)中段廢石經(jīng)224m和194m巷道直接運(yùn)出地表,生產(chǎn)礦石經(jīng)由溜礦井2,放到154m水平,再經(jīng)主平硐1運(yùn)出硐口。 平硐開拓方法又有以下幾種方案： 1.與礦體相交的平硐開拓方案 這種開拓方案又有上盤平硐和下盤平硐兩種形式。圖7-1所示是下盤平硐開拓,上盤平硐圖7

44、-2所示,這種方案的礦石運(yùn)輸方式與圖7-1相同,只有因上部中段無地表出口〔如條件條例,也可直通地表,人員、設(shè)備、材料等由輔助盲豎井4提升到上部各中段。為通風(fēng)需要,在490m水平與地表相通。 在圖7-1和圖7-2中,如果各段通往礦體的平巷工程量不大,該方案的優(yōu)點(diǎn)是較為突出的,各中段可同時(shí)開工,特別是為上下中段的溜井等工程施工創(chuàng)造了有利條件〔如用吊罐法施工開井等工程,且可達(dá)到壓縮工期、縮短基建周期的目的。同時(shí),掘進(jìn)過程中通風(fēng)等作業(yè)條件也比較好。在選擇方案時(shí),平硐短的方案通常應(yīng)該是平硐與礦體走向正交,這無疑是最理想的。然而,現(xiàn)場條件往往不能如愿。如有以下情況者,就需要考慮平硐與礦體斜交的方案：①與

45、礦體走向正交時(shí),由于地勢不利而加長了平硐長度；②與礦體正交時(shí),平硐口與外界交通十分不便,尤其是沒有足夠的排廢石場地和外部運(yùn)輸條件；③欲使平硐與礦體走向正交,但需通過破碎帶。這種不得不采用平硐與礦體斜交的方案已成為一般通用的方案。 2、沿礦體走向的平硐開拓方案 當(dāng)?shù)V體的一端沿山坡露出或距山坡表面很近,工業(yè)場地也位于同一端,與礦體走向相交的平硐開拓方案又不合理時(shí),可采用這種開拓方案。該方案有兩種常見的形式。 〔1平硐在礦體下盤。只有礦體厚度很大且礦石不夠穩(wěn)固時(shí)才用這種方法。從礦床勘探類型來看,適用于走向較穩(wěn)定的礦體,即Ⅰ、Ⅱ勘探類型礦體；或者礦體勘探密,尤其是礦體產(chǎn)狀在走向方面摸得較清楚。否

46、則因礦體走向不太清楚。而造成穿脈工程過大。 圖7-3所表示的下盤沿脈平硐開拓方案,由上部中段采下的礦石經(jīng)溜井4放至主平硐1并由主平硐運(yùn)至地表,形成完整的運(yùn)輸系統(tǒng)。人員、設(shè)備、材料等由85m平巷、45m主平硐送至各工作地點(diǎn)。 〔2平硐在礦體內(nèi)。只有在圍巖很不穩(wěn)固的情況下才采用這種方法,否則將增加平巷和平硐的掘進(jìn)成本及巷道支護(hù)、管理等費(fèi)用。 三、斜井開拓法 斜井開拓法以斜井為主要開拓巷道,適用于開采緩傾斜礦體,特別適用于開采礦體埋藏不太深而且礦體傾角為20o～40o的礦床。這種方法的特點(diǎn)是施工簡便、中段石門短、基建少、基建期短、見效快,但斜井生產(chǎn)能力低。因此更適用于中小型金屬礦山,尤其是小

47、型礦山。 根據(jù)斜井與礦體的相對位置,可分為下盤斜井開拓方案〔圖7-10和脈內(nèi)斜井開拓方案〔圖7-11。 〔一下盤斜井開拓方案 這種方案是斜井布置在礦體下盤圍巖中,掘若干個(gè)石門使之與礦體相通,在礦體〔或沿礦巖接觸部位中掘進(jìn)中段平巷。這種開拓方法不需要保安礦柱,井簡維護(hù)條件也比較好。這是它的最大優(yōu)點(diǎn)。此方案在小型金屬礦山應(yīng)用較多,如在XX省招-掖裂帶和招-平斷裂帶的礦床,其生產(chǎn)能力在300t/d以下的十幾個(gè)金屬礦山大都采用這種方案。 〔二脈內(nèi)斜井開拓方案 采用脈內(nèi)斜井開拓方案〔圖7-11時(shí),斜井布置在礦體內(nèi),斜井靠近礦體下盤的位置,其傾角最好與礦體傾角相同〔或相接近。這種開拓方案的優(yōu)點(diǎn)是

48、：不需掘進(jìn)石門,開拓時(shí)間短,投產(chǎn)快；在整個(gè)開拓工程中,同時(shí)開采出副產(chǎn)礦石,這種副產(chǎn)礦石可以抵消部分掘進(jìn)費(fèi)用；脈內(nèi)斜井掘進(jìn)有助于進(jìn)一步探礦。其缺點(diǎn)是：礦體傾斜不規(guī)則,尤其是礦體下盤不規(guī)則,井筒難于保持平直,不利于提升和維護(hù)；為維護(hù)斜井安全,要留有保安礦柱。因此在有色金屬礦山和貴重金屬礦山,這種方案應(yīng)用不多。只有那些儲(chǔ)量豐富且礦石價(jià)值不高的礦山,才可考慮使用。 2、 主要開拓巷道比較 既然開拓方法是由主要開拓巷道形式?jīng)Q定的,那么為選擇一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的開拓方法,就必須了解各種主要開拓巷道的優(yōu)缺點(diǎn)。這里就各種主要開拓巷道從掘進(jìn)費(fèi)用、掘進(jìn)速度、投資額、生產(chǎn)能力、運(yùn)輸成本以及其他因素進(jìn)行比較。

49、 一、 平硐與豎井比較 〔1平硐掘進(jìn)費(fèi)用低。平硐每米工程掘進(jìn)費(fèi)用比豎井低得多,且維護(hù)費(fèi)用低。平硐內(nèi)安裝設(shè)施簡單,不像豎井那樣要設(shè)鋼〔木梁、罐道、聲光信號(hào)等設(shè)施,也不需要專設(shè)人行間以及相應(yīng)的行人生產(chǎn)能力相等的情況下,每米平硐總費(fèi)用〔包括掘、砌和安裝費(fèi)用還不一豎井的一半,用平硐開拓時(shí)的基建工程量少；平硐沒有像豎井那樣需要復(fù)雜的井底車場以及復(fù)雜的輔助設(shè)施〔如搖臺(tái)或托臺(tái)、上罐等；平硐口設(shè)置簡單,不需要井架和卷揚(yáng)機(jī)房；平硐不需要像豎井那么多的重型設(shè)備,所以投資費(fèi)用低。 〔2平硐設(shè)施管理方便,施工條件好。平硐掘砌速度要比豎井快得多。尤其在掘進(jìn)機(jī)械化水平進(jìn)步較快的今天,如使用鑿巖臺(tái)車、立抓式裝巖機(jī)等,

50、極大地改善了掘進(jìn)工作的施工條件和成巷速度,即使是大斷面的平巷掘進(jìn),其速度也是豎井所不能比的〔在同等條件下,平巷成巷速度是豎井建井速度的2～3倍。因此,用平硐開拓的礦山,基建時(shí)間短,可以做到早投產(chǎn),早見效。 〔3平硐排水費(fèi)用低。平硐排水靠平硐排水溝自流排出〔而豎井需要設(shè)專門的排水設(shè)施,大大地減少了礦井的排水費(fèi)用。 〔4平硐運(yùn)輸設(shè)備費(fèi)用低。就ф2000雙筒卷揚(yáng)機(jī)價(jià)格來說,其費(fèi)用為同等運(yùn)輸硐設(shè)備的2～3倍。 〔5平硐運(yùn)輸費(fèi)用低。在單位長度內(nèi)平硐噸礦石的運(yùn)輸費(fèi)用比豎井低得多,一般僅為提升費(fèi)用的1/3. 〔6平硐通風(fēng)容易〔如單一平硐開拓,在小型礦山,常以自然通風(fēng)便可以滿足生產(chǎn)需要,而且簡單。平硐

51、通風(fēng)費(fèi)用〔按每噸礦石分?jǐn)偟耐L(fēng)費(fèi)用比豎井開拓低。 〔7平硐生產(chǎn)安全可靠,運(yùn)輸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎井的運(yùn)輸能力,且方便管理,不像豎井提升常有墜罐、礦車墜井等事故。 由于平硐開拓具有較為顯著的優(yōu)點(diǎn)。因此在條件允許的情況下,應(yīng)盡量采用。 二、 豎井與斜井比較 〔1就基建來說,為開拓同樣深度,斜井比豎井長得多,但斜井開拓時(shí),一般傾角均小于礦體最終移動(dòng)角,因此斜井豎井的石門長度短得多。尤其是當(dāng)?shù)V體為緩傾斜時(shí),上述兩點(diǎn)更為突出。斜井開拓的井底車場比豎井開拓的車場簡單〔工程量少且輔助設(shè)施少。 〔2在提升方面,豎井提升速度快,提升能力大且提升費(fèi)用低。斜井不具備這種優(yōu)點(diǎn),同時(shí)提升鋼繩磨損較大。 〔3在地壓和工

52、程支護(hù)方面,斜井承受的地壓較大,尤其在巖石不夠穩(wěn)固,服務(wù)年限較長,或礦井較深的條件下,因地壓問題,常用豎井開拓,這時(shí)豎井?dāng)嗝娉Ｓ脠A形。在巷道管理和地壓管理方面,豎井有較大的優(yōu)越性。 〔4在施工方面,豎井較斜井容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,但施工設(shè)備和輔助設(shè)備較多,工作條件差,且要求技術(shù)平較高。斜井施工較簡單,需要的設(shè)備和裝備少,一般說來,斜井掘進(jìn)速度比豎井快。 〔5從井筒裝備來看,斜井較簡單,造價(jià)較低。 〔6在安全方面,豎井提升過程事故較少,而斜井事故較多,如礦車容易因脫軌、脫鉤而造成跑車事故。雖然斜井設(shè)有安全人道,一旦跑車,撞人等事故常常不可避免的。 由于斜井在安全、提升能力和機(jī)械化水平等方面的缺

53、點(diǎn),因此本來可以用斜井的開拓方案,也因此放棄斜井而采用豎井。如圖7-19所示的方案,以及膠東一些礦山的二期開拓工程,由于上述因素,都由斜井改為豎井。 3、 中段高度的確定 不管用什么方法對礦床進(jìn)行開拓,主要開拓巷道都是經(jīng)石門通過中段平巷來與礦體連通的,這就提出了階段高度問題。在選擇中段高度時(shí),應(yīng)考慮以下因素： 1.礦體勘探類型 勘探類型指礦體沿走向和傾向的連續(xù)程度和礦體厚度變化的復(fù)雜程序。一般說來,勘探類型越高,礦體越連續(xù)且產(chǎn)狀越穩(wěn)定,中段的高度可取高些。因?yàn)榈V量級(jí)別要求是由其相應(yīng)的工程網(wǎng)度所決定的〔如基建近期礦工程,中段高度應(yīng)考慮礦量級(jí)網(wǎng)度來酌定。對那些礦體不連續(xù)或礦體分支復(fù)合、厚度

54、變化復(fù)雜的礦體,則中段高度必須取低些,否則就會(huì)因控礦或采準(zhǔn)工程對礦體控制不準(zhǔn)而產(chǎn)生以下幾種后果： 〔1在回采中礦體突然尖滅,備采礦量比預(yù)計(jì)的減少,使回采工作中途停止,從而影響了采礦或供礦能力,以致影響生產(chǎn)。同時(shí),由于為整個(gè)礦房服務(wù)的采準(zhǔn)和切割已投入,備采礦量的減少使采準(zhǔn)切割比增加,從而增加了礦石成本。 〔2在回采過程中,礦體突然變薄〔如厚度小于0.8m,而上部中段控制一事實(shí)上的備采礦量,這樣就勢必要繼續(xù)上采,為保證合理采幅,就造成了礦石的大量貧化,降低了礦石品位,增加了金屬成本。 〔3在回采過程中,發(fā)現(xiàn)礦體局部傾角突然發(fā)生變化,使原來布置的底部漏斗負(fù)擔(dān)不了變化后的礦體情況,迫使回采工作停

55、止。如圖7-21所示,原設(shè)計(jì)留礦法,低部采用雙側(cè)漏斗。但上部礦體突然變緩變寬,這時(shí)必須采取補(bǔ)救措施。即另設(shè)采準(zhǔn)工程,另增加漏斗,然后進(jìn)行回采。但是礦體變得太厚,即使是另設(shè)采準(zhǔn)工程,也會(huì)因采場的暴露面積的增加甚至超過允許范圍,而給回采工作帶來不安全因素。 對于探礦類型礦體,中段太高有可能使一些中段盲礦體漏掉,因此使本來應(yīng)該利用的資源白白丟掉。 2、礦體厚度和傾角 如果因礦體薄且傾角較緩〔如30o～40o而選擇的是充填采礦法,則按礦體傾角架設(shè)的順路溜礦井將達(dá)不到溜礦的目的。若提高順路礦井的傾角,則溜礦蟛上部或下部只好越出礦體到上盤或下盤時(shí),才能達(dá)到要求。一般說來,礦體中等以上且礦體傾角在中等

56、傾斜以上時(shí),可采用高中段〔35～45m。如礦體不連續(xù),分支復(fù)合較多,礦體厚度較小,傾角較緩時(shí),通常采用低中段〔25～30m。 5、主要開拓巷道位置的確定 當(dāng)主要開拓巷道的形式確定之后,就要進(jìn)一步確定它的具體位置。主要開拓巷道是井下與地表連續(xù)運(yùn)輸?shù)臉屑~,主要開拓巷道位置是否合理,對礦山的基建施工和未來生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)的影響。就是說,主要道位置直接影響基建工程量和施工條件,從而影響了基建投資和基建時(shí)間,對未來生產(chǎn)的采礦成本也有影響。因此,正確地確定主要開拓巷位置是礦山企業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問題。 確定主要開拓巷道〔豎井或斜井位置,就是確定其在垂直礦體走向方向的位置和沿礦體走向方向的位置。只要將主要開

57、拓巷道選在礦體移動(dòng)范圍之外,就基本上確定了主要開拓巷首在垂直礦全走向方向的位置。根據(jù)礦石運(yùn)輸功最小的原則可以基本確定主要開拓巷道在沿礦體走向的位置,再考慮地表和地下的其他因素,便可以最終確定主要開拓巷道的合理位置。 一、 采空區(qū)引起的巖層移動(dòng)及其對主要開拓巷道的影響 當(dāng)?shù)V石被采出后,形成采空區(qū),這時(shí)原巖體的應(yīng)力平衡狀態(tài)受破壞,隨后便 有采空區(qū)部分及周圍地壓活動(dòng)的出現(xiàn)〔有時(shí)在采空區(qū)形成后一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間,才出現(xiàn)地壓活動(dòng),巖石逐漸變形、移動(dòng)直到陷落。根據(jù)采空區(qū)的大小以及離地面的深度不同,有的在采空區(qū)形成后不長時(shí)差,地壓活動(dòng)會(huì)出現(xiàn),迅速波及地表。有的在相隔很長一段時(shí)間后,才能影響地表。也有的因采

58、空區(qū)容積小,與地表距離較大,將一直不會(huì)影響地表。但不管上述的哪咱情況,都應(yīng)引起人們的注意。如一些老礦山,在礦山生產(chǎn)過程中并未出現(xiàn)陷落現(xiàn)象,但在礦山末期,就出現(xiàn)了問題。 XX省幾個(gè)中型礦山的末期,地表都曾出現(xiàn)了移動(dòng)和陷落。有的使礦山地表建筑受到了破壞。如華銅礦坑口原卷揚(yáng)機(jī)就受到了破壞。有的影響了公路和民用住房,甚至影響到井筒,使其受到破壞。因此,在礦山設(shè)計(jì)中,采空區(qū)巖層行動(dòng)移動(dòng)對主要開拓巷道位置的影響,必須予以足夠的重視。 采空區(qū)上部地表發(fā)生崩落和移動(dòng)的范圍,分別叫做崩落帶和移動(dòng)帶〔圖7-22。采空區(qū)邊界與地表崩落帶和移動(dòng)帶邊線的邊線和水平面之間的夾角,分別叫做崩落角和移動(dòng)角。 崩落角與移

59、動(dòng)角的大小,與采空區(qū)上部巖層的物理機(jī)械性質(zhì)、層理和節(jié)理的發(fā)育程度、水文地質(zhì)構(gòu)造、開采深度以及所采用的采礦方法等因素有直接關(guān)系,通常在30o～80o之間。每種巖層和地質(zhì)條件有其自己的崩落角和移動(dòng)角。一般說來,礦體上盤巖石移動(dòng)角上于下盤巖石移動(dòng)角,礦體走向兩端的移動(dòng)角最大。表7-6為常見的巖石移動(dòng)角。 地表移動(dòng)帶內(nèi)區(qū)域?yàn)槲ｋU(xiǎn)區(qū),在移動(dòng)地帶內(nèi)布置的開拓工程或地表永久性建〔構(gòu)筑物將受到破壞。為確保安全,避免因地表移動(dòng)而帶來的損失,應(yīng)將主要開拓巷道和其他需要保護(hù)的建〔構(gòu)筑物布置在移動(dòng)范圍之外,并與地表移動(dòng)帶邊界保持一定安全距離。安全距離與建〔構(gòu)筑物保護(hù)等級(jí)有關(guān),按規(guī)定I級(jí)保護(hù)建〔構(gòu)筑物的安全距離為20

60、m,II級(jí)保護(hù)建〔構(gòu)筑物的安全距離為10m。礦山各種建〔構(gòu)筑物的保護(hù)等級(jí)見表7-7. 表7-6 巖石移動(dòng)角 巖石名稱 垂直礦體走向的巖石移動(dòng)角 沿礦體走向的巖石移動(dòng)角δ 上盤β 下盤γ 第四紀(jì)表上、含水中等穩(wěn)固片巖 45° 45° 45° 45° 55° 65° 穩(wěn)固片巖 55° 60° 70° 中等穩(wěn)固致密巖石 60° 65° 75° 穩(wěn)固致密巖石 65° 70° 75° 表7-7 地表建〔構(gòu)筑物保護(hù)等級(jí) 保 護(hù) 等 級(jí) Ⅰ Ⅱ 設(shè)有提升裝置的礦井井筒、井架、卷場機(jī)房；中央變電所；中央空壓機(jī)房；索道裝載站；鍋爐

61、房發(fā)電廠；鐵路干線路基；車站建筑物；無法排除或泄水的天然水池和人工水池；多層住房；多層公用建筑物〔戲院、醫(yī)院、學(xué)校等 未設(shè)提升裝置的井筒〔充填井、通風(fēng)井等次要井筒；架空索道支架；高壓線塔；礦山專用線路；最重要的排水構(gòu)筑物、上下水道、水塔、小水池和小河底；礦山行政福利建筑；單層和雙層住宅及公用建筑；公路等 各種巖石移動(dòng)角的選取要綜合各種有關(guān)資料,同時(shí)又要參考與之毗鄰巖石的情況。在設(shè)計(jì)中,主要開拓巷道位置的選擇是以地質(zhì)探礦等資料作為主要依據(jù)?，F(xiàn)在一些小礦山的地質(zhì)資料,因工程不全,對地質(zhì)情況掌握得不那么準(zhǔn),這就要根據(jù)實(shí)際情況,尤其在地勢較平緩的地方,布置豎井工程。由于第四紀(jì)巖層較厚,工程

62、穿過的各種巖層的移動(dòng)角和地平安全距離均應(yīng)留有余地,否則就會(huì)產(chǎn)生預(yù)想不到的后果。 移動(dòng)帶的圈定,是根據(jù)基干個(gè)垂直于礦體走向的地質(zhì)橫剖面圖和沿走向的地質(zhì)縱剖面圖,從礦體開采的最低一個(gè)水平起〔當(dāng)?shù)V體不規(guī)則時(shí),從礦體上、下盤的突出部位起,按各層巖石的不同移動(dòng)角〔礦體的上盤、下盤和端部,分別做直線與地面相交,然后將礦體上、下盤和端部各交點(diǎn)逐一連線,在地形圖上形成一條閉合圈,這便是所要圈定的地表移動(dòng)帶。 如果由于某些條件限制,主要開拓巷道或重要建〔構(gòu)筑物只能布置在巖石移動(dòng)帶內(nèi),為安全起見,必須留有保安礦柱或采用接頂效果較好的膠結(jié)充填采礦法。 所謂保安礦柱,就是在主要開拓巷道的周圍和其他地表建〔構(gòu)筑物

63、之下,在服務(wù)年限內(nèi)不予開采的礦石,也就是保護(hù)主要開拓巷道和地表建〔構(gòu)筑物范圍內(nèi)的礦體。留保安礦柱可以在巖石移動(dòng)帶內(nèi)形成一個(gè)不發(fā)生移動(dòng)的安全保護(hù)帶,使位于其內(nèi)的構(gòu)筑物不受巖石移動(dòng)的影響。 在礦山設(shè)計(jì)中,主要開拓工程的布置〔位置,應(yīng)以開采所最深水平為基準(zhǔn)。若礦床采用聯(lián)合開拓或分期開采,而深部的地質(zhì)資料〔主要指礦體產(chǎn)狀要素了解得比較清楚,不管二期開拓采用何種方案,在確定上部開拓工程位置時(shí),要考慮深部〔或二期工程工程所帶來的影響。當(dāng)深部礦體未封閉,但是地質(zhì)情況了解得又比較少時(shí),就應(yīng)該進(jìn)行綜合分析和研究。即設(shè)計(jì)人員要廣泛調(diào)查財(cái)圍同一種類型礦床的賦存規(guī)模,研究其深部礦體產(chǎn)狀,根據(jù)可能延伸到的礦體,做出大

64、致的礦巖移動(dòng)角,劃出移動(dòng)界限,然后布置地表工程和上部開拓工程。只有這樣,才能使礦山在整個(gè)生產(chǎn)過程中不因巖石移動(dòng)而產(chǎn)生意外。 二、按最小運(yùn)輸功確定開拓巷道位置 在確定主要開拓巷道位置時(shí),應(yīng)使礦床開采過程中的礦石運(yùn)輸費(fèi)用最低。礦石的地下和地表運(yùn)輸費(fèi)用與運(yùn)輸量同運(yùn)輸距離的乘積成正比。我們把運(yùn)輸量同運(yùn)輸距離的乘積稱為運(yùn)輸功。運(yùn)輸費(fèi)用的計(jì)費(fèi)依據(jù)與運(yùn)輸距離有關(guān),也與井筒位置有關(guān)。合理的井筒位置應(yīng)在礦石的地下地表運(yùn)輸功為最小之處。 為減少運(yùn)輸功,應(yīng)盡可能使地下與地表之間無反向運(yùn)輸。此外,在使用運(yùn)輸設(shè)備而運(yùn)輸距離又相近的條件下,地表運(yùn)輸費(fèi)用往往低于井下運(yùn)輸費(fèi)用。最小運(yùn)輸功確定主要開拓巷道位置,一般不做定

65、量計(jì)算,而只做大概的定性分析即可。 三、主要開拓巷道位置確定方法 主要開拓巷道位置的選擇,在本章第二節(jié)已提到,此外僅述選擇主要巷道位置時(shí)的幾項(xiàng)要求： 1） 1有充足的工業(yè)場地,能容下有關(guān)建〔構(gòu)筑物； 2） 2有選廠距離較短且礦石運(yùn)輸方便,或有較好的外部運(yùn)輸條件； 3） 3有排廢石場地； 4） 4有防洪條件〔一般高出最大洪峰2m,且不受山嶺巖石崩塌的影響； 5） 5有較好的地質(zhì)條件,盡量避免主要開拓巷道穿過斷層、含水層等不利地層； 6） 6盡量減少開拓工程量。 總之,在選擇合理位置時(shí),不能將上述所有影響因素等價(jià)進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)者必須抓住其中的幾個(gè)主要矛盾進(jìn)行分析,然后方可得到合理

66、的位置。 圖7-23中,礦床的開拓方法已擬定為下盤豎井開拓。根據(jù)井下最小動(dòng)輸功的原則,位置1較合理,1與3處都有很好的排廢石場地,且有較理想的工業(yè)場地,但若豎井定為位置1則必須形成兩翼通風(fēng),即兩翼均需掘通風(fēng)井,這樣基建工程量大,工期長,同時(shí)利于管理。在確定豎井位置時(shí),這將成為主要矛盾。最后確定在掘主豎井,在位置3掘主風(fēng)井,形成了角式通風(fēng),大大減少了基建工程量和資金,縮短了基建周期。 考慮了上這條件后,主要開拓巷道的位置就確定了。為了解井筒將要穿過的巖層情況,檢查是否有利于井筒掘進(jìn)和維護(hù)的因素,一般需要先打得超過10～15m,并超深于井筒3～5m。當(dāng)主要開拓巷道為斜井時(shí),需要打彼此間距不大于50m,且與井筒垂直的鉆孔。在巖性較為復(fù)雜的礦田內(nèi),打的必要性是顯而易見的。如某石棉礦因事先未打工程鉆,豎井下掘時(shí)遇到一段較厚的破碎帶,結(jié)果不得不采取特殊辦法施工,這不僅拖延了工期,增加了掘進(jìn)費(fèi)用用,也突破了基建投資概算。 第二節(jié) 第二節(jié)中段平面開拓設(shè)計(jì) 中段平面開拓設(shè)計(jì)是礦床設(shè)計(jì)的一部分,其主要內(nèi)容是中段開拓平巷的布置,主要目的是滿足礦巖運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和探礦等要求。中段需要開拓一系列的運(yùn)輸