1、礦山設計原理,（地下開采部分2）,礦山企業(yè)設計是以采礦專業(yè)為主體，與有關專業(yè)配合，對礦山進行全面規(guī)劃、設計，既有很強的各專業(yè)技術問題，又是一項綜合性的互相配合的工作。我們在講授這門課時，不能按照實際過程去講，僅講述設計的基本原理和與采礦專業(yè)有關的主要技術問題的確定方法。 在內容上，一般開采技術問題在有關課程（如地下開采工藝、井巷工程、通風、提升運輸?shù)龋┲兄v授，本課中主要講方案性問題的決策，如年產量確定，開拓方案、采礦方法的選擇等問題，以及其它課程未包括的而又是采礦專業(yè)必須獲得的部分設計知識，如井底車場、進度計劃等問題。,2.礦山生產能力的確定和驗證,礦山生產能力，是指礦山企業(yè)在正常時期可能達到

2、的單位時間（年或日）內生產的產品數(shù)量。一般用年產量表示，也有用日產量表示的。 生產能力是礦山最主要的指標之一，是礦山企業(yè)設計中非常重要的問題，它是建設的依據(jù)，它決定設備數(shù)量、職工定員、基建工程量大小以及投資多少、投產時間和投產后的經濟效果；它還是許多技術方案確定的 重要影響因素。 礦山規(guī)模的分類：為便于對企業(yè)的管理，按年產量的大小，將礦山企業(yè)劃分為大、中、小幾種規(guī)模。劃分的標準因開采方式（露天、地下）和礦種不同而不同。 礦山規(guī)模的劃分標準由國土資源部發(fā)文頒布。例如2004年調整后的部分礦種礦山生產建設規(guī)模規(guī)定： 礦種類別 計量單位/年 大型 中型 小型 煤（地下開采） 原煤萬噸 120 120

3、-45 45 煤（露天開采） 原煤萬噸 400 400-100 100 鐵（地下開采） 礦石萬噸 100 100-30 30 鐵（露天開采） 礦石萬噸 200 200-60 60 石膏 礦石萬噸 30 30-10 10 石棉 石棉萬噸 2 2-1 1,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.1礦山生產能力的確定要考慮的主要因素 礦山企業(yè)生產能力，是根據(jù)礦床的地質條件、資源條件、技術經濟條件，綜合分析政治、經濟、技術、安全和時間因素確定的。 （不是拍腦袋隨便確定的) 在確定礦山生產能力時要考慮的主要因素有： 1.礦床開采自然條件：儲量、品位、礦床產狀及分布等； 2.國民經濟對該種礦產原料的需求情況；

4、3.礦區(qū)開采技術經濟條件：投資，水、電、設備供應，外 部運輸?shù)取?最后確定的礦山企業(yè)生產能力應該在以上幾個條件同時允許的范圍內。 顯然，在以上三個方面的主要影響因素中，后兩個方面不是礦山設計者能確定的（實際上是兩個限制條件），而根據(jù)礦床開采自然條件來確定或者驗證礦山企業(yè)可能的生產能力是礦山設計者的任務。,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 在礦山企業(yè)設計中，確定礦山生產能力時，設計者可能遇到兩種情況：上級主管部門在下達的設計任務書中已規(guī)定出礦山生產能力；設計單位受上級主管部門委托確定生產能力，然后呈報上級主管部門批準，再下達設計單位。 在前一種情況下，設計者的任務是，效

5、驗設計任務書規(guī)定的礦山生產能力在技術上的可能性和經濟上的合理性。在后一種情況下，設計者的任務是，根據(jù)國家技術經濟政策，按技術上的可能性和經濟上的合理性，確定礦山企業(yè)的生產能力。而兩種情況確定生產能力的方法則是相同的，即，從技術和經濟兩個方面，保證礦山生產能力在技術上是可能的，同時在經濟上是合理的。 2.2.1技術上可能的礦山企業(yè)生產能力 按技術可能性確定生產能力的方法有三種：按同時回采礦塊數(shù)、按年下降速度和按新水平準備。,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.1技術上可能的礦山企業(yè)生產能力 1.按合理開采順序同時回采礦塊數(shù)確定礦山生產能力 原理：一個礦山可同時回采

6、的礦塊是有限的，最多可同時回采礦塊同時生產時所達到的總生產能力即為礦山所可能達到的最大生產能力。 合理開采順序：一個階段回采為最合理。 同時回采礦塊數(shù)：占一個階段可布置礦塊數(shù)一定比例。 qtN 計算公式 A= Kk 式中： A礦山生產能力， 噸/年； q 礦房生產能力， 噸/日； t 年工作日數(shù)； N單階段可布置的有效礦塊數(shù)， 個； 同時回采礦塊的有效利用系數(shù)； Kk由礦房采出的礦石量占礦塊采出礦石量的比重，%。,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.1技術上可能的礦山企業(yè)生產能力 1.按合理開采順序同時回采礦塊數(shù)確定礦山生產能力 式中有關參數(shù)的選取： q 礦房生

7、產能力， 通過采礦方法設計計算，初步驗證可參照類似礦山選定； t 年工作日數(shù)，設計中礦山工作制度部分確定； N單階段可布置的有效礦塊數(shù)，根據(jù)階段礦體賦存參數(shù)和礦塊尺寸布置確定； 同時回采礦塊的有效利用系數(shù)，從設計參考資料參照類似礦山選定，一般為0.30.5； Kk由礦房采出的礦石量占礦塊采出礦石量的比重，通過采礦方法設計計算，初步驗證可參照類似礦山估算。,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.1技術上可能的礦山企業(yè)生產能力 2.按礦床開采年下降速度確定礦山生產能力 原理：根據(jù)采礦技術條件類似礦山的開采強度經驗指標，即用類似礦山的礦床開采每年下降的深度，折算到所設計

8、礦山中去，概略地求出年產量。 礦床開采年下降深度：在當前的開采技術水平和管理水平條件下，在礦山實際生產中年開采下降深度是有限的。 VSK 計算公式 A= 1 式中： A礦山生產能力， 噸/年； V 礦床開采年下降速度， 米/年； S 礦體水平可采面積，米2； 礦石體重，噸/米3； K工業(yè)礦石回收率，%； 廢石混入率（貧化率），%。,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.1技術上可能的礦山企業(yè)生產能力 2.按礦床開采年下降速度確定礦山生產能力 式中有關參數(shù)的選取： S 礦體水平可采面積，從所設計礦山階段平面圖上計算（量?。嶋H 值； 礦石體重，取地質報告中給出值；

9、K工業(yè)礦石回收率，通過采礦設計計算，注意！不是礦塊工業(yè)礦石回收 率，是全礦工業(yè)礦石綜合回收率； 廢石混入率（貧化率），通過采礦方法設計計算出，初步驗證可取類 似礦山值； V 礦床開采年下降速度，根據(jù)所設計礦山的礦體賦存條件和開采方式，從設計參考資料中選取基本數(shù)值，然后乘以礦體厚度修正系數(shù)k1和礦體傾角修正系數(shù)k2，得出實用值。具體數(shù)值見下表。 年下降速度是一項來自實踐的綜合性指標，是礦山綜合水平的反映，包含有管理水平和經濟合理性因素，具有一定程度的可靠性。,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.1技術上可能的礦山企業(yè)生產能力 2.按礦床開采年下降速度確定礦山生產能

10、力,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.1技術上可能的礦山企業(yè)生產能力 3.按新階段準備時間確定礦山生產能力 原理：為保證礦山能持續(xù)生產，必須使新階段開拓、采準等準備時間小于開采一個階段所需的時間，因此，礦山開采的強度（礦山生產能力）受到新階段準備時間的限制。 驗證判別式 Tk Tj Tk= Qj K/A (1) QjK 按新階段準備時間確定生產能力計算式 A= Tj (1) 式中： A礦山生產能力， 噸/年； Qj階段中可采礦石工業(yè)儲量，噸； Tj 新階段開拓、采準等準備時間，年； 階段回采超前開拓、采準系數(shù)； K工業(yè)礦石回收率，%； 廢石混入率（貧化率），%

11、; Tk 階段開采時間，年。,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.1技術上可能的礦山企業(yè)生產能力 3.按新階段準備時間確定礦山生產能力 式中有關參數(shù)的選取： Qj階段中可采礦石工業(yè)儲量 在開拓系統(tǒng)設計劃定階段范圍后，依據(jù)地質儲量分布計算出各階段 內的可采工業(yè)儲量。 Tj 新階段開拓、采準等準備時間 通過排采掘進度計劃得出。 階段回采超前開拓、采準系數(shù) 超前系數(shù)值視礦床埋藏要素穩(wěn)定情況而定。礦床埋藏要素穩(wěn)定，有 用礦物分布均勻，=1.11.2；礦床埋藏要素不穩(wěn)定，有用礦物分 布不均勻，=1.21.5；礦床埋藏要素極不穩(wěn)定，有用礦物分布極 不均勻，=1.52.0。

12、如果不能滿足Tk Tj 的要求，應采取措施，加快新水平的準備；若經過采取綜合措施仍不能滿足Tk Tj 的要求，則按新階段準備時間確定礦山生產能力。,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.2經濟上合理的礦山企業(yè)生產能力 通過礦山開采經濟分析可知，對一定儲量的礦山，當生產能力不同時，其開采礦石的成本不同。如，礦山生產能力大了，投資大，均攤礦石成本高；礦山生產能力小了，服務年限長，固定運營費高（如排水費），均攤礦石成本也高。因此，對一定儲量的礦山，存在一個經濟上合理的礦山生產能力。 在礦山企業(yè)設計中，通常用經濟合理的礦山服務年限來驗證礦山生產能力的經濟合理性。 礦山生產

13、能力與計算服務年限之間有如下關系： QKz QKz A= 或 Tj = Tj (1z) A (1z) 式中： A礦山生產能力， 噸/年； Q礦床工業(yè)儲量，噸； Tj 礦山企業(yè)計算服務年限，年； Kz工業(yè)礦石總回收率，%； z礦石總貧化率，%;,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.2經濟上合理的礦山企業(yè)生產能力 由此可知，對于一個特定礦山，礦山生產能力和計算服務年限之間有一個對應關系。 （礦山服務年限也是礦山一項重要指標） 經濟合理的礦山服務年限是指在儲量有限的條件下，當?shù)V山年產量與為一定時，采出的礦石成本最低，盈利最高，此時的年產量及服務年限即為經濟合理的。 經過經濟分析和總結我國礦山多年實際經驗，確定了經濟合理服務年限如下： 礦山規(guī)模 服務年限(a) 大型 2530 中型 20 小型 1520,2.礦山生產能力的確定和驗證,2.2礦山生產能力的確定方法 2.2.2經濟上合理的礦山企業(yè)生產能力 驗證礦山生產能力在經濟上是否合理，一般采用根據(jù)給定的生產能力計算礦山服務年限，再與相應礦山規(guī)模的經濟合理服務年限比較的方法。 需要指出的是，經濟合理服務年限雖然給出的是下限值，但也不是越長越好。 對一些特殊情