1、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、堅固性、穩(wěn)固性、碎脹性、結塊性、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、關于延深、埋進深度和

2、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、切割與回采四個步驟，這些步驟反映了不同的工作階段。 （一）開拓工作 （二）采準工作 （三）切割工作 （四）四采工作 回采工作包括：落礦、運搬和地壓管理三個主要工作。 （1）礦床開拓、采準、切割、回采的關系是彼此超前的關系 （2）三級礦

3、量的含意 開拓礦量 采準礦量 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

4、盲斜井開拓,第二章：礦床開拓,第二節(jié)：開拓方法,主要開拓巷道是決定一個礦床開拓方法的核心，其選擇在礦山設計中是至關重要的。主要開拓巷道類型的選擇由以下幾個條件來決定： （1）地表地形條件 （2）礦床賦存條件 （3）礦巖性質(zhì) （4）生產(chǎn)能力 另外，開拓巷道施工的難易程度、工程量、工程造價和工期長短等，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素質(zhì)較差、施工管理跟不上等情況。因此，當?shù)氐氖┕ちα亢吞攸c，在巷道類型的選擇上也應一并考慮。,第二章：礦床開拓,第二節(jié)：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)濟的開拓方法。

5、但只有在地形有利的情況下，才能發(fā)揮其優(yōu)點，即只有礦床賦予于山嶺地帶，埋藏在周圍平地的地平面以上才能使用。,第二章：礦床開拓,第二節(jié)：開拓方法,二、豎井開拓法 豎井開拓法以豎井為主要開拓巷道。它主要用來開采急傾斜礦體（一般礦體傾角大于45）和埋藏較深的水平和緩傾斜礦體（傾角小于20）。這種方法便于管理，生產(chǎn)能力較高，在金屬礦山使用較普遍 。 1.穿過礦體的豎井開拓方案,2.下盤豎井開拓方案,3.側翼豎井開拓方案,第二章：礦床開拓,第二節(jié)：開拓方法,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2040的礦床。這種方法的特點是施工簡

6、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，尤其是小型礦山。,第二章：礦床開拓,第二節(jié)：開拓方法,四、聯(lián)合開拓法 由兩種或兩種以上主要開拓巷道來開拓一個礦床的方法稱為聯(lián)合開拓法。其實質(zhì)是因礦床深部開采或礦體深部產(chǎn)狀（尤其是傾角）發(fā)生變化而采用的兩種以上單一開拓法的聯(lián)合使用，即礦床上部用一種主要開拓巷道，而深部用另一種主要開拓巷道補充開拓，成為一個統(tǒng)一的開拓系統(tǒng)。 由于地形條件、礦床賦存情況、埋藏深度等情況的多變性，聯(lián)合開拓法所包括的方案很多，這里介紹常用的幾種聯(lián)合開拓方案。 （一）上部平硐下部盲豎井開拓方案,（二）上部平硐下部盲斜井開拓方案 適用條件

7、：地表地形為山嶺地區(qū)，礦體上方無理想的工業(yè)場地；礦體傾角為中等（傾角在4555之間），為盲礦體且賦存于地平面以下；如地平面以上有礦體，且形成許多老硐者。,（三）上部豎井下部盲豎井開拓方案 這種開拓方案一般適用于礦體或礦體群傾角較陡，礦體一直向深部延伸，地質(zhì)儲量較豐富的礦山。另外，因豎井或盲豎井的生產(chǎn)能力較大，所以中型或偏大型礦山多用這種方法。,（四）上部豎井下部盲斜井開拓方案 當上部地質(zhì)資料清楚且礦體產(chǎn)狀為急傾斜，上部采用豎井開拓是合理的，一旦得到深部較完善的地質(zhì)資料，且深部礦體傾角變緩，則深部可采用盲斜井開拓方案，如圖7-18所示。,（五）上部斜井下部盲豎井開拓方案 這種開拓方案一般適用于礦

8、體傾角較緩，且沿傾斜方向延 伸較長，或地質(zhì)儲量不大以及生產(chǎn)能力也不大的小礦山。,第二章：礦床開拓,第三節(jié)：中段高度的確定,不管用什么方法對礦床進行開拓，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，應考慮以下因素： 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。 2、礦體厚度和傾角,第二章：礦床開拓,第四節(jié)：主要開拓巷道位置的確定,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。 一、 采空區(qū)引起的巖層

9、移動及其對主要開拓巷道的影響 二、按最小運輸功確定開拓巷道位置 三、選擇主要巷道位置時的幾項要求： 1）有充足的工業(yè)場地，能容下有關建（構）筑物； 2）有選廠距離較短且礦石運輸方便，或有較好的外部運輸條件； 3）有排廢石場地； 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）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）盡量減少開拓工程量。,第二章：礦床開拓,第五節(jié)：中段平面開拓設計,中段運輸平巷一般有單軌、雙軌和環(huán)形等形式。 一、影響中段運輸平巷布置的因素 1、中段運輸能力 2、礦體和礦石圍巖的穩(wěn)固程度 3、采礦方法 4、通風系統(tǒng) 二、中段運

10、輸平巷的布置形式 1、單一沿脈平巷布置 這種布置又可分為脈內(nèi)布置和脈外布置，其軌道布置形式分為單軌會讓式（加局部雙軌會車段）和雙軌軌過渡式兩種。 2、沿脈平巷加穿脈布置,第二章：礦床開拓,第六節(jié)：礦床開拓方案選擇,一、選擇開拓方案的基本要求 （1）確保工作安全，創(chuàng)造良好的地面與地下勞動衛(wèi)生條件，具有良好的提升、運輸、通風、排水等功能： （2）技術上可靠，并有足夠的生產(chǎn)能力，以保證礦山企業(yè)均衡地生產(chǎn)； （3）基建工程量最少，盡量減少基本建設投資和生產(chǎn)經(jīng)營費用； （4）確保在規(guī)定時間內(nèi)投產(chǎn)，在生產(chǎn)期間能及時準備出新水平； （5）不留和少留保安礦柱，以減少礦石損失； （6）與開拓方案密切關聯(lián)的地面總

11、布置，應不占或少占農(nóng)田。,二、影響礦床開拓方案選擇的因素 （1）地形地質(zhì)條件、礦體賦存條件，如礦體的厚度、偏角、走向長度和埋藏深度等； （2）地質(zhì)構造破壞，如斷層、破裂帶等； （3）礦石和圍巖的物理力學性質(zhì)，如堅固性、穩(wěn)固性等； （4）礦區(qū)水文地質(zhì)條件，如地表水（河流、湖泊等），地下水、溶洞的分布情況； （5）地表地形條件，如地面運輸條件、地面工業(yè)場地布置、地面巖體崩落和移動范圍，外部交通條件、農(nóng)田分布情況等； （6）礦石工業(yè)儲量、礦石工業(yè)價值、礦床勘探程度及遠景儲量等； （7）選用的采礦方法； （8）水、電供應條件； （9）原有井巷工程存在狀態(tài)； （10）選場和尾礦庫可能建設的地點。,第三章

12、：采礦方法,第一節(jié)：概述,一、采礦方法定義 采礦方法是研究礦塊開采方法，它包括礦塊的采準，切割和回采工作。也就是說，為了回采礦塊中的礦石，在礦塊中和在圍巖中所進行的采準，切割、回采工作的總和，稱為采礦方法。 二、采礦方法的分類 按回采時地壓管理方法分分類法，共分成三大類。即： 1、空場采礦法 2、充填采礦法 3、崩落采礦法,第三章：采礦方法,第二節(jié)：空場采礦法,一、定義： 在礦體中形成的采空區(qū)主要依靠圍巖自身的穩(wěn)固性和留下的礦柱來支撐的采礦方法稱為空場采礦法。 二、空場采礦法的特點 空場法在回采過程中，它是把礦塊劃分為礦房和礦柱兩部分來開采。 在回采礦房時，采場以空場形式存在。 它是用礦柱和圍

13、巖體的穩(wěn)固性來維護采空區(qū)。 礦房采完以后，要及時回采礦柱，并及時處理采空區(qū)。 一般情況下，回采礦柱與采空區(qū)處理是同時進行的。有時為了改善礦柱回采條件，事先對礦房進行充填，然后用其他方法回采礦柱。 在回采過程中，采場主要依靠暫留的礦柱或永久礦柱進行自然支撐，有時輔以人工礦柱支撐 。,三、空場采礦法的適用條件 （1）適用于開采礦石和圍巖都很穩(wěn)固的礦床。 （2）采空區(qū)在一定時間內(nèi)，允許有較大的暴露面積。 四、空場采礦法分類 空場采礦法目前應用比較廣泛的幾種方法是： （1）房柱法（包括全面法） （2）淺孔留礦法 （3）分段法（贊比亞方案） （4）階段礦房法（包括薄礦，水平薄礦的各方案） （5）其他采礦

14、方法及其變形方案,第三章：采礦方法,第三節(jié)：充填采礦法,一、充填采礦法定義： 隨著回采工作面的推進，逐步用充填料充填采空區(qū)的方法叫做充填采礦法。二、充填的目的 （一）進行地壓管理 （二）杜絕內(nèi)因火災 （三）為回采礦柱創(chuàng)造了條件 （四）為深部、水下開采創(chuàng)造條件。 三、充填材料及其充填料的輸送方法。 （一）充填材料來源 地表堆積的廢石；掘進坑邊的廢石；選礦廠的尾砂；冶煉廠的爐渣；碎石、砂卵石、山砂、河砂等；露天采石場采掘的廢石。 （二）充填材料的輸送方法 可以通過礦車或其他機械運輸，也可用風力、水力輸送。目前水力輸送應用比較廣泛。,六、充填采礦法的適用條件 （一）開采品位較高的富礦，并且要求有比較

15、高的回采率和比較低的貧化率；或開采稀貴金屬。 （二）賦有條件件和開采技術條件比較復雜的礦床，如： 水文地質(zhì)條件、礦體形狀比較復雜； 礦體埋藏較深而且地壓較大； 礦石或圍巖有自燃發(fā)火的危險； 地表或圍巖不允許有大面積沉陷或劇烈移動而需要特殊保護； 露天和地下同時進行開采。 （三）適用于礦石穩(wěn)固，圍巖不穩(wěn)固的礦床 如果能采用特殊的支護方法或下向分層充填法，也可以用來開采礦石不穩(wěn)固的礦體。 （四）適用于開采急傾斜礦體 因為急傾斜礦體便于向采場輸送充填料，并且可以減少充填不到的空間及充填料接頂?shù)拿娣e。,1-階段運輸平巷； 8-底板； 2-回風巷道； 9-電耙膠車； 3-充填天井； 10-頂柱； 4-放

16、礦溜井 11-底柱 5-人行通風天井 12-充填料 6-聯(lián)絡道（間距46m） 13-崩下礦石 7-隔墻； 14-炮孔 ,第三章：采礦方法,第四節(jié)：崩落采礦法,一、崩落采礦法的概念 崩落采礦法就是以崩落圍巖來實現(xiàn)地壓管理的采礦方法。即在崩落礦石的同時強制或自然崩落圍巖，充填空區(qū)，用以控制和管理地壓。 二、崩落采礦法特點 (1) 崩落法不再把礦塊劃分為礦房和礦柱，而是以整個礦塊作為一個回采單元，按一定的回采順序，連續(xù)進行單步驟回采。 (2) 在回采過程中，圍巖要自然或強制崩落，礦石是在復蓋巖石的直接接觸下放礦。因此，這種采礦方法對放礦進行科學管理是十分必要的。 (3) 崩落法的開采是在一個階段內(nèi)從

17、上而下進行的。與空場采礦法不同。,三、崩落采礦法分類,四、崩落采礦法的適用條件 一般地講，崩落法對礦體賦存條件，礦巖的物理力學性質(zhì)等都具有比較廣泛的適應范圍。理想的適用條件是上盤圍巖能呈塊狀自然崩落，礦石中等以上穩(wěn)固的急傾斜原礦體。地表允許塌落是使用這種方法的必要前提。由于這種方法在開采時礦石損失貧化大，因而它不用于開采高價、高品位的礦床。,第三章：采礦方法,第五節(jié)：采礦方法選擇,一、 對選擇采礦方法的基本要求 （一) 工作安全 (二) 最大限度的回收國家資源 (三) 生產(chǎn)能力大，勞動生率高，材料消耗少，生產(chǎn)成本低 二、影響采礦方法選擇的因素。 (一) 地質(zhì)因素,(二)開采技術經(jīng)濟因素：,第四

18、章：露天開采,第一節(jié)：概述,一、露天開采的定義 露天開采就是從地表直接采出有用礦物的開采方法，有機械開采和水力開采兩種。,圖1露天礦場全貌,二、露天開采名次術語,圖2 臺階構成要素,三、露天開采從一般程序 1、地面準備 2、礦床疏干和防排水 3、礦山基建工作 4、剝離和采礦 5、地表的恢復,第四章：露天開采,第二節(jié)：露天礦生產(chǎn)工藝過程,一、穿孔工作 穿孔工作是開采堅硬礦巖的露天礦必不可少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是露天礦采掘作業(yè)的直接準備。目前世界各國露天開采使用的穿孔設備，主要是牙輪鉆機、潛孔鉆機和回轉式鉆機，一些小露天礦也有采用鑿巖臺車。 二、爆破工作 三 、采裝工作 1、單斗挖掘機采裝 2、前端式裝載機采裝 3、輪斗式挖掘機采裝 四、運輸工作 目前我國大中型金屬露天礦，主要采用鐵道運輸、汽車運輸，也有采用膠帶和箕斗運輸。 五、排土工作,圖3工作平盤配線方式,圖 4：汽車在工作平盤上的運行方式 a回返行車；b折返行車；c同向行車,