金属矿床地下开采解世俊配套PPT.ppt

1,金属矿床地下开采,2,绪 论,1采矿工程在国民经济中的重要地位 采矿工业是一切工业的基础，主要的开采对象均是不可再生资源。近年来，许多矿产资源即将达到临界线，面临枯竭，这些均为采矿工业的发展带来了新的课题。推动采矿工业向高产、高效、安全、优质、环保和矿产综合利用的方向转变是一项十分艰巨和紧迫的任务。2采矿工程的历史与现状 3采矿工程的未来 4采矿工程与其它课程的关系,3,4,5,6,7,第一章 金属矿床的工业特征 第一节 矿石与废石和金属矿石的种类,一、矿石与废石 1、矿石：凡是地壳中的矿物集合体，在现代技术经济条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必需的金属或非金属矿物产品，就叫矿石。矿石的聚集体叫矿体，矿床是矿体的总称。一个矿区，可由一个或若干个矿体组成。2、废石：矿体周围的岩石（围岩）以及夹在矿体中的岩石（夹石），不含有用成份或含量过少。当前不宜作为矿石开采的，则成为废石。矿石和废石的概念是相对的，是随着国民经济的发展、矿山开采和矿石加工技术水平的提高而变化。与开采的工业指标有关系，进而与产品价格有关系。,为什么工业品位会下降？,8,9,二、金属矿的种类（一）金属矿石:作为提取金属成分的矿石，称为金属矿石,1、按所含金属种类的不同分为：a.贵重金属矿石（金、银、铂等）；b.有色金属矿石（铜、铅、镍、锑、钨、锡、钼等）；c.黑色金属矿石（铁、锰、铬等）；d.稀有金属矿石（钽、铊等）；e.放射性矿石（铀、钍等）。2、按所含金属成分分单一金属矿石和多金属矿石。此处注意矿石名称的定义：如宜春钽铌矿，新庄铜铅锌矿。,10,3、按金属矿物性质、矿物组成和化学成分分为：a.自然金属矿石：金属以单一元素存在于矿床中的矿石，称为自然金属矿石，如金、银、铂等。b.氧化矿石：指矿石矿物的化学成分分为氧化物、碳酸盐及硫酸盐，如赤铁矿，红锌矿，铁锰矿，赤铜矿，白铅矿等。c.硫化矿石：即矿石矿物的化学成分为硫化物，如黄铜矿，方铅矿，辉钼矿等。d.混合矿石：矿石中含有前三种矿物中的两种以上的混合物。品位：矿石中有用成分的含量。常用百分数表示。黄金等贵重金属矿石用一吨（或一立方米）矿石中含若干克有用成分来表示。（g/t),富矿和贫矿,品位相对较高位富矿，品位相对较低位贫矿。以铁矿为例：磁铁矿：55%为平炉富矿，50%55%为高炉富矿，30%50%为贫矿。综合品位的概念：对于有夹层废石矿床。,11,品位=矿石有用成分重量/矿石重量 100%（或克/吨）一般金属品位是指矿石中该种金属元素含量的百分数。对于贵重金属（金铂等）矿石的品位是用克/吨表示。这是因为这些贵重金属在矿石中含量很少。,12,13,第二节 矿石和围岩的物理力学性质,1、坚固性系数：矿石的坚固性是一种抵抗外力的性能（综合外力）。国内用矿岩的极限抗压强度来表示，即（f=R/10,R的单位为MPa)式中：R矿岩的极限抗压强度，98.1kpa=1标准大气压或kg/m2。2、稳固性：是指矿石或矿岩在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。直接影响采矿方法选择及地压管理方法,坚固性好是不是岩石的稳固性就好呢？,14,15,根据矿岩或矿石的稳定程度，可分为五种情况：a、极不稳固的：不允许有暴露面积，掘巷道时采用超前支护的方法；b、不稳定的：允许不支护的暴露面积800m2。3、结块性：指采下的矿石遇水和受压并经过一段时间后又连结成整体的性质。对放矿、装车、运输不利，一般硫化矿常见。4、氧化性和自然性：指高硫矿石在水和空气的作用下，变为氧化矿石的性质。氧化后的矿石，选矿回收率降低。,16,含硫矿石（含硫1820%以上）具有自然性，即在空气中氧化、放热，导致火灾。不能用留矿法，不能做崩落法的覆盖层，充填料。5、含水性：矿石或岩石吸附和保持水分的特性叫含水性。含水率定义：m水/m干 6、碎涨性：岩石破碎后碎块之间有较大的空隙，其体积比原岩体积增大的性质称碎涨性。破碎后体积与原岩体积之比称碎涨系数（松散系数）。一般坚硬岩石1.21.5，矾土矿为软岩，1.952.088，铁矿石一般为1.6。,17,第三节 金属矿床分类,金属矿床的矿体形状、厚度及倾角，对于矿床开拓和采矿方法的选择，有直接的影响。因此，金属矿床的分类，一般按其矿体形状、倾角和厚度三个因素进行分类。矿体三个特征：走向、倾向、倾角 1、按矿体形状分类：a、层状矿床：规模较大，多见黑色金属。b、脉状矿床：有色金属、稀有金属及贵重金属。c、块状矿床：有色金属矿床（铜、铅、锌等）,18,2、矿体倾角分类：a、水平和微倾斜矿体 倾角小于5；b、缓倾斜矿床 倾角为530；c、倾斜矿体 倾角为3055；d、急倾斜矿体 倾角大于55。3、按矿体厚度分类：a、极薄矿体 厚度在0.8米以下；b、薄矿体 厚度在0.84米之间；c、中厚矿体 厚度在41015米之间；d、厚矿体 厚度为101540米之间；e、极厚矿体 厚度大于40米。,19,第四节 金属矿床特性,1、赋存条件不稳定2、矿石品位变化大3、地质构造复杂（工程地质条件）4、矿石和围岩坚固性（工程地质）5、矿床的含水性（开采困难、排水成本高、放矿影响）,20,21,第二章 矿床回采单元的划分及其开采顺序 第一节 矿田和井田,一、矿田：规划一个矿山企业开采的全部矿床或一部分。二、井田：规划一个矿井开采的全部矿床或其一部分。,实际在采矿企业中，在矿务局下面或在公司下面设一个或几个矿山；而在矿山下面设一个或几个坑口，而每一个坑口都是一个独立的开采系统，独立的生产单位。按照这种所属关系来划分井田，矿田和矿区，则：（1）划归一个坑口开采的矿体，叫井田；（2）划归一个矿山企业开采的全部矿床或者是一部分叫矿田；（如金岭铁矿、招远金矿等）（3）划归一个公司或矿务局开采的矿体，叫矿区。（西北区，中央区，东南区）（如杨杖子矿务局，中条山有色金属公司等）（长岭矿分为三个井田开采）一个矿田可以包括若干个井田，有时一个矿田就等于一个井田。,22,井田的大小是矿床开采中的重要参数。（1）对于倾斜和急倾斜矿床，井田尺寸一般用沿走向长度和沿倾斜长度或垂直深度H来表示。（2）对于水平和微倾斜矿床中，则用长度L和宽度B来表示。,23,24,（3）当矿床范围不大，矿体又比较集中时，为了生产管理方便，可以用一个井田开采。（4）当矿体范围很大，或矿体比较分散，如果仍然用一个井田开采全部矿床的话，则所开掘的巷道工程量大，生产地点过于分散，因而会造成经济上的不合理，此时可划分几个井田开采。,25,（5）划分井田时应当考虑几个方面的问题 照顾到自然赋存条件，及地表地形条件。往往以地面的河流、湖泊、铁路干线，水库等来划分，（或如杨杖子矿、大北岭和寺前矿是由于上部两矿体中间有一个无矿带，就依无矿带划分成两部分，松北矿单独划为一个井田，因距离远）（弓矿现分三个井田，主要的矿质量及一条沟分为，另外上含铁带和下含铁带也分不同井田开采，因上下距离大）。照顾到生产管理上的方便。要考虑到国民经济的需要。考虑技术经济的合理性。总之，要进行综合分析。,26,27,28,第二节 阶段和矿块,一 阶段：在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时，在井田中每隔一定的垂直距离，掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将井田在垂直方向上划分为矿段，这个矿段叫阶段。二 阶段高度：上下两个相邻阶段运输巷道底板之间的垂直距离，叫阶段高度。,对于缓倾斜矿体，阶段高度通常小于2030米；急倾斜矿体，阶段高度通常为5060米，个别也有达到80120米左右的。但是，对于不同的采矿方法，则所需求的阶段高度是不同的。,29,30,影响阶段高度的因素：a、矿体的倾角、厚度、沿走向的长度；b、矿岩的物理力学性质；c、采用的开拓方法和采矿方法（涉及采矿设备）；d、阶段开拓、采准、切割和回采时间；e、阶段矿柱的回采条件；f、每吨矿石所摊的基建开拓和采准费用；g、每吨矿石所摊的提升、排水及回采费用；h、地质勘探和生产探矿的要求，矿床勘探类型和矿体形态变化。只要条件许可，适当的增加阶段高度，可以减少阶段数目，降低开拓、采准工程量，减少矿石损失和贫化。因此，近年来有增加阶段高度的趋势。（受凿岩设备等限制条件，例如中深孔设备T100）,三、矿块：在阶段中沿走向每隔一定距离，掘进天井连通上下两个相邻运输巷道，将阶段再划分为独立的回采单元，称为矿块。,31,第三节 盘区和采区,（1）盘区 当开采水平和微倾斜矿床时，（即矿体倾角5的矿床）如果矿床的厚度不超过允许值（如某矿体厚度80多米，若选用浅孔凿矿法开采，则80米超过了凿矿法常用的阶段，此时应分几个阶段开采，如可分为30米阶段开采。根据具体采矿方法而定）的阶段高度，此时，在井田内不再划分为阶段。为了工作上的方便，将井田用盘区运输巷道划分为长方形的矿段。我们把这矿段称为盘区。（当矿体厚度很大时，仍然划分为阶段来开采，如梅山铁矿）。,32,盘区的范围盘区是以井田边界为其盘区的长度。而以两个相邻盘区运输巷道之间的距离为其盘区的宽度。开拓盘区；采准盘区；回采盘区；1主井；2副井；3主运输巷道；4盘区运输巷道；5回采巷道；6采区；7切割巷道；B矿床的宽（即井田宽）L矿床的长（井田的长）,33,34,（2）采区1）在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进回采巷道连通相邻两个盘区运输巷道，将盘区再划分为独立的回采单元，把这个独立的回采单元称为采区（采矿场）。2）采区范围上、下以阶段平巷为界，其高度为阶段高度，长度以采区天井（或上山）为界。长度根据采矿方法不同，可变化在1040为至3060米之间。3）当开采缓倾斜矿床时，可有两种情况 当矿体厚度不大时，采区可沿走向布置；当矿体厚度很大时，采区可沿上部走向布置；,35,36,第四节 矿床的开采顺序,一 井田中阶段的开采顺序：1 上行式：先采下部阶段，后采上部阶段，由下而上逐个阶段开采。2 下行式：先开采上部阶段，后开采下部阶段，由上而下逐个阶段开采。（重要的开采方式，指阶段或中段开采顺便，不包括中段内分段开采顺序）（采用多阶段开采，虽然可以增加工作线长度和提高矿井生产能力，但也造成生产管理分散，巷道维护工作量大，占用设备数量多，各种管线、轨道不能及时回收复用，污风串联，经营管理费用增加等一系列的。一般同时回采的阶段数目可保持为12年，不应超过34个。）,二、阶段中的矿块开采顺序 1、前进式；2、后退式；3、混合式。,37,（二）阶段中矿块的开采顺序阶段中矿块的开采顺序，按照回采工作对主要开拓巷道的位置关系，可分为三种。（主开拓巷道指中段运输巷道）。（1）前进式回采当阶段运输平巷掘进一定距离后，从靠近主要开拓巷道的矿块开始回采，向井田边界依次推进。【优点】矿井初期基建时间短，投产快。【缺点】增加了采准巷道的维护费用。,38,39,侧翼回采（当地形受到限制时用）。前进式回采顺序的适用条件当矿床满足条件简单，矿岩稳固，且要求较早在阶段中开展回采工作时可以采用。,40,（2）后退式回采顺序阶段运输巷道掘进到井田边界后，从井田边界的矿块开始，向主要开拓巷道方向依次回采。这种开采顺序也可分为双翼、单翼和侧翼回采三种。,41,42,后退式回采【缺点】矿井初期基建时间长，投产慢。【优点】巷道维护费用低。（只有在中央并列式开拓时才可行，中央对角式的就不行了）,侧翼回采（当地形受到限制时用）。前进式回采顺序的适用条件当矿床满足条件简单，矿岩稳固，且要求较早在阶段中开展回采工作时可以采用。三、相邻矿体 1 矿体倾角小于或等于围岩的移动角时，应采取从上盘向下盘推进的开采顺序。2 矿体倾角大于围岩的移动角时，一般采取先采上盘矿体后采下盘矿体 的开采顺序。,43,44,45,第三章 矿床开采步骤和三级储量 第一节 矿床开采步骤,金属矿山地下开采可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤。这些步骤反映了不同的工作阶段。一、矿床开拓 从地面掘进一系列巷道通达矿体，以便把地下将要采出的矿石运至地面，同时把新鲜空气送入地下并把地下污浊空气排出地表，把矿坑水排出地表，把人员、材料和设备等送入地下和运出地面，形成提升、运输、通风、排水以及动力供应等完整系统，称为矿床开拓。,46,二、矿块采准 采准是指在已开拓完毕的矿床里，掘进采准巷道，将阶段划分成矿块作为回采的独立单元，并在矿块内创造行人、凿岩、放矿、通风等条件。采准系数：是每一千吨采出矿石量所需掘进的采准、切割巷道米数，它可用下式计算：,47,三、切割工作 切割工作是旨在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间（拉底或切割槽），有的还要把漏斗颈扩大成漏斗形状（称为辟漏），以为大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。四、回采工作 切割工作完毕之后，就可以大量的采矿，称为回采工作。它包括落矿、运搬和地压管理三项主要工作。,48,第二节 三级储量,1、开拓储量：凡设计所包括的开拓巷道均开掘完毕，构成主要运输，通风系统。并可掘进采准巷道者，则在此开拓巷道水平以上的设计储量 2、采准储量：在已开拓的矿体范围内，按设计规定的采矿方法所需掘进的采准巷道均已完毕，则此矿块的储量，叫采准储量。3、备采储量：已做好采矿准备的矿块，完成了拉底空间或切割槽、辟漏等切割工程，可以立即进行采矿时，则此矿块内的储量称备采储量。此量与采矿的损失贫化有关 如储量100t，回收率60%贫化率20%则采出矿石量。若按一年75万t的采矿量则需准备100万t的储量。所以三级矿量的叫法不如三级储量更直接更明确。,49,第四章 矿石的损失和贫化 第一节 矿石贫化的概念,矿石损失：损失的工业储量与工业储量之比。矿石贫化：贫化率：矿石品位降低的百分比。废石混入率：采出矿石中的废石与采出的矿石重量百分比。损失贫化直接影响矿山的经济效益及国家有用资源的回收。,50,第二节 矿石损失和贫化的原因,一、矿石损失原因：1、开采损失 a、采下损失：遗留在采场充填料中，遗留在采场内放不出来，运输途中损失；b、未采下损失：设计应当开采而未采下的损失，留下各种矿柱而未采下的损失。2、非开采损失 a、由于地质条件及水文地质条件而产生的损失 b、留永久矿柱造成的损失 二、矿石贫化的原因：1、采矿过程中废石的混入 2、采矿过程中高品位粉矿的损失 3、采矿过程中有用成分氧化或被析出,51,第三节 矿石损失与贫化计算,矿石量平衡式 T=QQ。R 金属量平衡式 T=(Q Q。)+R”带入R=T+Q。-Q得 称为间接法（用于不能进入采场测量的的采矿方法）矿石损失率定义为：,52,Q。：损失储量，Q：工业储量，R：混入矿石的废石量 废石混入率:贫化率：按定义，工业品位与采出品位之差与原矿品位之百分比（品位降低的百分率）与不含品位时的废石混入率在数值上相等，但含义不一样，有的矿山就把矿石混入率当做贫化率 实际上 r。,矿石贫化率与废石混入率之间的区别和联系？,53,54,第五章 矿床开采强度、矿井生产能力 及对矿床开采的要求 第一节 矿床开采强度,矿床开采强度是指矿床开采的快慢程度。一、年下降深度 年下降速度是指由矿山测量人员按年初和年终测定的采场水平标高的差值。年下降深度可按下式计算:h=A(1-r)/SK年下降一般不要超过20m/a.二、开采系数 在某种情况下，用1立方米矿体的水平面积每年采掘吨数所表示的单位生产能力来评价矿床的开采强度。用下式来表示:(很少用）C K A/S,55,第二节 矿井生产能力,一、确定矿井生产能力的依据 矿井生产能力，是根据矿床地质条件、资源条件、技术经济条件，综合分析经济、技术、安全和时间因素决定的。二、矿山服务年限 矿床工业储量、矿井生产能力和矿山服务年限之间有下列关系：A Q S/T(1 r),露天规模计算：泰勒公式：（二）最佳寿命公式 Tsylor根据自己的经验，推导出一个求矿床最佳寿命n的公式：,56,57,58,露天矿的生产寿命,59,60,第三节 对矿床开采的要求,一、基本要求1确保矿床开采工作的安全及良好的劳动条件2提高劳动生产力3不断提高开采强度4矿石的损失贫化率要小5降低矿石成本,61,二、对环境保护的要求1保护大气、森林、水域和其他自然条件和地表建构筑物2消除生产废料对环境的有害影响3恢复因开采矿产资源而遭受破坏的农田和土地三、对开采技术水平的要求1实现或完善矿山基本生产过程的机械化和综合机械化2逐步实现工艺系统和主要生产环节的自动化3研究组织管理的自动化,62,第六章 矿床开拓方法 第一节 矿床开拓,一、矿床开拓：为了开采地下矿床，需从地面掘进一系列巷道通达矿体，使之形成完整的提升、运输、通风、排水和动力供应等系统，称为矿床开拓。为了开拓矿床而掘进的井巷，称为开拓井巷。主要开拓巷道：运送矿石的开拓巷道，称为主要开拓巷道。如：平硐、竖井、斜井、斜坡道。辅助开拓巷道：不运送矿石开拓巷道，称为辅助开拓巷道。如：通风井、溜矿井、充填井、副井。开拓方法分类：是依据主要开拓巷道的类型来划分的。,63,二、开拓方法分类 单一开拓法：用一种开拓井巷开拓矿床，主要有：1 平硐开拓方法；2 斜井开拓方法；3 竖井开拓方法；4 斜坡道开拓方法；联合开拓方法：用两种以上开拓方法开拓矿床 平硐与井筒联合：平硐与盲（明）竖井 平硐与盲（明）斜井 明井与盲井联合：明竖井与盲竖井 明竖井与盲斜井 明斜井与盲竖井 明斜井与盲竖井,64,第二节 平硐开拓方法,当矿体（或其大部分）赋存在地平面以上时，广泛使用平硐开拓法。一、垂直矿体走向下盘平硐开拓 当矿脉和山坡的倾斜方向相反时，则由下盘掘进平硐穿过矿脉开拓矿床，这种开拓方法叫做下盘平硐开拓方法。,65,二、垂直矿体走向上盘平硐开拓方法,当矿脉与山坡的倾斜方向相同时，则由上盘掘进平硐穿过矿脉开拓矿床，这种开拓方法叫做上盘平硐开拓方法。采用下盘平硐开拓法和上盘平硐开拓法时，平硐穿过矿脉，可对矿脉进行补充勘探。,66,三、沿矿体走向平硐开拓法,当矿脉侧翼沿山坡露出，平硐可沿走向前进，成为沿矿体走向平硐开拓法，平硐一般设在脉内。这种开拓方法的优点是能在短期开始采矿；各阶段平硐设在脉内。,67,第三节 斜井开拓,倾斜或缓倾斜矿体，即矿体的倾角为1520至45之间，矿体赋存在地平面以下，矿体埋藏又不太深的中小矿山，地表无过厚的表土，可采用斜井开拓法。一、脉内斜井开拓法 当矿体沿倾斜起伏不大，无褶皱和断层，可以采用脉内斜井开拓。具体应用条件：1、矿体范围大，厚度小，下盘围岩不稳固，矿石价值不高；2、矿井继续短期投产，争取早日见矿，并须作补充勘探；3、露天转为地下开采，斜井口至地表一段可利用露天矿的边坡，将边坡和斜井底板连成斜坡道。,68,69,二、下盘斜井开拓法,当矿体为缓倾斜、下盘围岩较稳固时可以采用下盘斜井开拓。斜井内所采用的提升方式主要取决于斜井的倾角：提升方式：为2530 采用箕斗或台车 为2530 采用串车提升 18 可用钢丝绳胶带输 送机输送,70,71,第四节 竖井开拓法,当矿体赋存在地平面以下，矿体倾角 45，或15而埋藏较深的矿体，常采用竖井开拓方法。竖井的生产能力比斜井大，且易于维护，故竖井开拓是金属矿山采用最广泛开拓方法。一、下盘竖井开拓法 在矿体的下盘岩石移动带以外开掘竖井，再掘阶段石门通达矿脉。这种开拓法在国内金属矿山中使用最广。优点：井筒保护条件好，不需留保安矿柱。缺点：石门长度随开采深度增加而加长，当矿体倾角变小时，下盘石门特别长。故本开拓方法适用于矿体倾角大于75的情况。,72,73,二、上盘竖井开拓法,在矿体上盘岩石移动开掘竖井，再掘阶段石门通达矿体。这种开拓方法与下盘竖井开拓比较存在严重的缺点。主要是上部阶段要掘进很长的石门，基建时间长，基建初期投资较大，只有在下列特殊条件下才考虑采用：1）根据地表地形条件，矿体下盘是高山时，而上盘地形平坦，采用上盘竖井开拓；2）根据矿区地表地形条件及矿区内部和外部运输联系，选矿厂和尾矿库只宜布置在矿体的上盘方向；3）下盘地质条件复杂，不能避开破碎带或流沙层和涌水量很大的含水层时。,74,三、侧翼竖井开拓法,井筒布置在矿体的侧翼。一般在下列条件下采用：上、下盘地形和岩层条件不利于布置井筒，矿体侧翼有合适的工业场地布置选厂；矿体倾角较缓，竖井布置在上、下盘时石门较长；矿体沿走向长度小，阶段巷道的掘进时间不长，运输费用也不大。,75,76,第五节 斜坡道开拓法,近十几年来，国内外许多矿山广泛采用采、转、运、卸等高度机械化的无轨设备，开拓方法也有相应的改变，其主要变化是要开掘可供无轨设备上下通行的斜坡道。仅用斜坡道来运输矿岩兼作通风、无轨设备出入、上下材料时称为斜坡道开拓。斜坡道有两种：一种是与地表相通的主要斜坡道。另一种是不通达地表只在阶段间开通或主要供无轨设备通行的辅助斜坡道。,77,一、斜坡道的类型,1螺旋式斜坡道 它的几何形状一般是圆柱螺旋线，可以设计成规则螺旋线或不规则螺旋线，螺旋线斜坡道的坡度一般为1030。断面为43m2，最小曲率半径为15m，平均坡度为21，总长1200m。由上而下开掘阶段巷道联通螺旋式斜坡道和 工作面，阶段巷道的断面为 43m2。,78,2、折返式斜坡道,是直线段和曲线段联合组成，直线段变换高程，曲线变换方向，直线段的坡度一般不大于15；,79,80,三 螺旋式斜坡道与折返式斜坡道的对比,1、螺旋式斜坡道的优点（1）由于没有折返式那么多的缓坡道，故在同等高程间，螺旋式较折返式的线路短，工程量小；（2）与溜井等垂直井巷配合施工时，通风和出渣较方便；（3）适合圆柱矿体的开拓。2螺旋式斜坡道的缺点（1）掘进施工要求高；（2）司机能见距离小，故安全性较差；（3）车辆轮胎和差速器磨损增加；（4）道路维护工作量大。,81,3折返式斜坡道的优点（1）施工较易；（2）司机能见距离大，行车较安全；（3）行车速度较螺旋式的大，排出有害气体量较少；（4）道路便于与矿体保持固定距离；（5）道路易于维护。4折返式斜坡道的缺点（1）较螺旋式开拓工程量大；（2）掘进时需要有通风和出渣用的垂直径向配合。（3）斜坡道布置的灵活性较螺旋式斜坡道差。,82,四、螺旋式斜坡道与折返式斜坡道的选择,斜坡道类型选择，主要考虑下列因素：1斜坡道的用途 如果主斜坡道用于运输矿岩，且运输量较大，则以折返式斜坡道为宜。辅助斜坡道可用螺旋式斜坡道。2使用年限 使用年限较长的以折返是斜坡道为好。3开拓工程量 除斜坡道本身的工作量外还应考虑掘进时的辅助井巷工程和各分段的联络巷道工程量。4通风条件 斜坡道一般都兼作通风井，螺旋式斜坡道的通风阻力较大，但其线路较短。5斜坡道与分段的开口位置 按具体条件进行考虑。,83,第六节 联合开拓法,一、平硐与盲竖井联合开拓法 适用条件：用平硐开拓的矿山，如果在平硐水平以下尚有矿体要开采时，则可采用盲竖井开拓，这种开拓方法即为平硐与盲竖井联合开拓法，（P38图6-15）二、明竖井与盲竖井联合开拓法 但开采深度超过500m以上时，可以采用联合开拓法，即矿体的上部用明竖井下部改用盲竖井开拓，采用明竖井：井筒石门长，井口安井架，工程量小 采用盲井：井筒石门短，掘地下调车场和卷扬机硐室。尽量使明竖井服务中段多。,84,85,第七节 主要开拓巷道评述,为了正确的选择开拓方法，必须了解各种主要开拓巷道的优缺点，各种主要开拓巷道的特点评述如下：一、平硐与井筒（竖井和斜井）的比较 平硐优点：（1）基建时间短，施工条件好、进度快；（2）基建投资少：平硐的单位长度掘进费用比井筒低的，洞口设施简单，不设井架，提升机房，所以投资费省；（3）排水费用低：一般自流排水；（4）矿石运输费用低：平硐可利用自溜运输；（5）通风容易：往往可自然通风，困难时期加扇风机；（6）生产安全可靠：平硐的运输能力达，运人、运货安全性好。平硐优点非常突出故埋藏在地平面以上的矿体或矿体的上部，应尽量采用平硐开拓。,86,二、竖井与斜井的比较,1.工程量：斜井的长度比竖井长；但斜井开拓比竖井开拓的石门长度短。2.井筒装备：竖井井筒装备复杂，而斜井内管道、电缆、提升钢丝绳比竖井长，即经营费用高。3.地压、支护：斜井承压大，维护费用高。4在提升方面；竖井的提升速度快，提升能力大，提升费用较低；斜井提升设备的修理费较大，钢丝绳磨损大。5.排水：斜井排水管道长，设备费，安装费，修理费较大，因管道阻力随管道长度而增加，故排水费用高。6.施工：竖井比斜井容易机械化，采用的施工设备和装备较多，要求技术管理水平较高。斜井施工较简便，需要的设备与装备少。7在安全方面：竖井井筒不易变形，提升过程中停工事故较少；斜井井筒承受的地压大，井筒易变形，提升容器容易发生脱轨、脱钩等事故。,87,第七章 主要开拓巷道类型和位置的选择 第一节 主要开拓巷道类型的选择,主要是根据矿山地形、地质条件和矿体赋存条件来选定。国内：赋存地平面以上的脉状矿床或矿床上部多采用平硐开拓。赋存地平面以下的脉状矿床多采用竖井、斜井开拓。对竖井、斜井：建国初期，技术水平和机械化程度较低，掘进斜井的施工技术要求较低，故中小型矿山多采用斜井开拓。随着技术水平的不断提高，又因为竖井提升能力大、安全性好，又多改用竖井。后来又发展了钢丝绳胶带输送机。竖井开拓有很多优点，有了一定的发展前途，但多配以斜坡道作为辅助开拓巷道。,88,总之，开拓巷道类型的选择，必须满足下列要求：（1）确保安全生产，创造良好的劳动卫生条件；（2）技术可行，经济合理；（3）不留或少留保安矿柱，以减少矿石损失；（5）地表总平面布置应不占或少占农田。,89,第二节 选择主要开拓巷道位置应考虑的因素,当主要开拓巷道类型确定以后，就要确定它的具体位置。主要开拓巷道是矿井生产的咽喉，是联系井下与地面运输的枢纽，是通风、排水、压气及其动力设施由地面导入地下的通路，井口附近也是其他各种生产和辅助设施的布置场地。因此，主要开拓巷道位置的选择是否合适，对矿山生产有着深远的影响。此外也影响基建投资和基建时间，因此，正确地解决主要开拓巷道位置问题是矿山设计中的一个关键问题。,90,选择主要开拓巷道位置的基本准则是：基建与生产费用最小，尽可能不保留保安矿柱，有方便和足够的工业场地，掘进条件良好等。在具体选择时应考虑以下因素：（1）矿区地形、地质构造和矿体埋藏条件；（2）矿井生产能力及井巷服务年限；（3）矿床的勘探程度、储量及远景；（4）矿石的岩石性质及水文地质条件。井巷位置应避免开凿溶发育的岩层和流沙层，井筒的位置一般应打一检查孔，查明地质情况。（5）井巷位置应考虑地表和地下运输联系方便。应使运输功最小，开拓工程量最小。如选厂和冶炼厂位于矿区内，选择井筒位置时，应选择最短最方便的线路向选厂或冶炼厂运输矿石。,91,（6）应保证井巷出口位置及有关构构筑物不受山坡滚石、山崩和雪崩的危害。这一点在高山地区非常重要；（7）井巷出口标高应在历年最高洪水位3米以上，以避免被洪水淹没，同时也要保证重车下坡运行。（8）井筒（或平硐）位置应避免压矿，尽量位于岩层移动带以外，距地面移动界线的最小距离应大于20M，否则应留保安矿柱；（9）井巷出口的位置应有足够的工业场地。（10）改建或扩建矿山应考虑原有井巷和有关建筑物，构筑物的充分利用。,92,第三节 主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择,主要开拓巷道位置选择，包括沿矿体走向位置的选择和垂直矿体走向位置的选择。矿体沿走向位置的选择，主要从地下运输费用来考虑，而运费的大小取决于运输功的大小，运输公司矿石重量与运输距离的乘积，用吨公里表示。若一吨公里费用为常数，则最有利的井筒位置，其运输费用应最小或运输功最小。矿石进入阶段运输平巷有两种情况：,93,一、矿石集中的情况,矿石集中在固定地点进入阶段运输巷道，如图7-1，各个矿块的矿石通过穿脉巷道运到下盘沿脉巷道。固定地点可视为穿脉巷道和下盘沿脉巷道的交叉点，各个矿块的矿石都由该点睛沿脉巷道运到石门，再运到井筒。二、矿石分散的情况 矿石由许多逐渐移动的点运到主运输巷道，这些点是自井田边界或由各个块段向井筒逐渐移动。第一种情况：将矿石总量集中点投到一条直线上，这条直线表示沿矿体走向的主要运输巷道，按最小运输功条件，井筒的位置应设在这样一个矿石集中出矿点上。即此点的矿量加其右边矿石量的总和，大于左边矿石量的总和，而加其左边矿石量的总和，则大于右边矿石量的总和。,94,在须选择井筒的位置时，不应只考虑地下运输功最小，费用最小，还必须考虑地面的运输功，使地面，地下的总运输费用最小，才是我们的所求的井筒最优井筒位置。（但首先是考虑井筒布置安全性）,95,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置的选择,在垂直矿体走向方向上，井筒位置布置在地表移动界以外20米远的地方，以保证井筒不受破坏。若井筒布置在移动界限以内时，必须留保安矿柱 一 地表移动带的圈定 地下采矿形成采空区以后，由于采空区周围岩层失去平衡，引起采空区周围岩层的变形和破坏，以至大规模移动，使地表发生变形和塌陷。,96,崩落带：地表出现裂缝的范围内称为崩落带。移动带：崩落带边界起至出现变形的地点，称为移动带。崩落角：从地表崩落带的边界至开采最低边界的连线和水平面所构成的夹角称为崩落角。移动角：从地表移动边界至开采最低边界的连线与水平面所构成的倾角。矿山设计中经常使用的使移动角和移动带。影响岩层移动角的因素很多，主要是岩石的性质、地质构造、矿体厚度、倾角与开采深度，以及使用的采矿方法等。一般地，上盘移动角小于下盘移动角，而走向端移动角最大。各种岩石的移动角见表71。,97,98,图7-5给出了矿体横剖面及沿走向剖面地崩落带和移动带，并标出了危险带，即在此范围布置井筒或其他建筑物，构筑物有危险。设计作图地方法和步骤如下：（见图）在沿脉纵剖面上，画出矿脉两端岩石移动界线与地表交点的坐标点位置，然后把各点连接起来，经修正后即得一闭合型表土岩层移动范围图。,99,三、井筒垂直矿体走向位置的选定,前边圈出了地表的移动范围，我们设计的井筒及井口周围的构筑物和建筑物，均需布置在地表移动界限之外。为确保安全，他们距地表移动界限还必须保持一定的安全距离，该安全距离又成为保护带。依据建筑物和构筑物的用途，服务年限及保护要求，保护带有分为两个保护等级：一级：凡因受到土岩移动破坏致使生产停止或可能发生重大人身伤亡事故，造成重大损失的构筑物和建筑物，列为一级：其余的列为二级。,100,第五节 保安矿柱的圈定,几种留保安矿柱的特殊情况：适用于建井部位的矿石品位较低，可不考虑回采矿柱。矿体边缘的地表相应部位的河流或湖沼沿岸，位于地表移动带内，河流改道或围截湖水，需加大投资而不合理的，则可留保安矿柱。（三下开采：铁路、高速路、河流、湖泊）保安矿柱的圈定，是根据构筑物、建筑物的保护等级所需求的安全距离，沿共同边界画出起点，按所选取的矿岩移动角向下画移动界线，此移动界线所载矿体范围就是保安矿柱，图7-7表示一个较规则的层状矿体保安矿柱的圈定方法。,101,102,第六节 副井和通风井位置的选定,进行矿体开拓设计时，除确定主要开拓巷道的位置外，还需要确定其他辅助开拓巷道的位置，按用途不同 当主井为箕斗井时，因箕斗在井口卸矿产生粉尘，故不能作入风井，应另设一提升副井，作为上下人员、设备、材料，并提升废石及兼作入风井，在另掘专为排风的通风井，它与提升副井构成一个完整的通风系统。当主井为罐笼井时，可兼作入风井，同时另掘专为排风的通风井，它与罐笼井也可构成一个完整的通风系统。,103,一、副井位置的选定,根据与主井位置的关系，有两种布置方式；1、集中布置：副井尽可能靠近主井，井距大于30米（强规要求）。2、分散布置：两井筒相距较远。集中布置有下列优点：1、工业场地布置集中，平场工程量小；2、井底车场布置集中，生产管理方便，基建工程量小；3、井筒相距近，开拓工程量少；4、井筒集中布置，有利于集中排水；5、井筒延深时施工方便，可采用反掘的施工方法。,104,集中布置有下列缺点：1、两井相距较近，发生火灾相互危及。2、主井为箕斗井时，卸矿时粉尘飞扬至副井，污染通风，需设隔尘措施。分散布置的优缺点，正好与集中布置相反，总的看来，集中布置的优点突出，只要地表地形条件和运输条件许可，应尽量采用。如条件不允许，需分散布置时，副井位置应根据工业场地、运输线路和废石场的位置进行选择。副井位置的选定原则与主井相同，但副井与选厂关系不大。,105,二、风井的布置方式,1、中央并列式：入风井和排风井均布置在矿体中央。主井为箕斗井时，主井为排风井；主井为罐笼井兼提矿石和运送人员时，则主井为入风井。两井相距大于30米，如井上建筑物采用防火材料也不得小于20米。这种布置方式称为中央并列式。中央边界式：2、中央对角式：（常用）（1）主井为罐笼井时，主井布置在矿体中央，可兼作入风井，而在矿体的两翼各布置一条排风井，形成中央对角式。（2）主井为箕斗井时，主井不能入风，在附近设副井，兼入风井，并在矿体的两翼各布置一条排风，形成中央对角式。3、侧翼对角式 入风井布置在矿体的一翼，排风井布置在矿井的另一翼，形成侧翼对角式。,106,三 中央式和对角式的对比,1 中央式的优点：（1）地面构筑物布置集中。（2）入风井和排风井布置在岩石移动带以内时，可共留一个保安矿柱。（3）入风井和排风掘完之后，可很快连通，可很快进行回采。（4）井筒延深方便，可先下掘排风井，然后自下而上反掘入风井。2 中央式的缺点：（1）采用中央式通风时，风路很长，扇风机所需负压大，而且负压随回采工作面的推进不断变化。（2）当用前进式回采时，风流容易短路，造成大量漏风；（3）如果其他地方无安全出口，当地下发生事故时，危险性大。,107,3 对角式的优点：（1）负压较小且稳定，漏风量较小，通风简单可靠而且费用较低。（2）当地下发生火灾、塌落事故时，地下工作人员较安全。（3）如果在井田两翼各布置一条风井，一条井发生事故时，可利用另一条维持通风。4 对角式的缺点：（1）井筒间的联络巷道很长，而且要在回采开始前掘好后回采时间较长（2）掘两条排风井时，掘进和维护费用较大。,108,四、中央和对角式的实际应用,在金属矿中，大型矿山可采用中央对角式布置。即在矿体中央布置主井和副井，此时副井兼作入风井，在矿体的两翼各布置一条排风井，以形成中央对角式通风系统。在小型金属矿山中，一般采用对角式通风系统。（规模小，风路短）,109,第七节 其他辅助开拓巷道的布置,一、溜井：1 溜井的应用：在我国许多地下金属矿山中，普遍采用溜井放矿，溜井的应用范围和溜矿系统大致可分为下列两种：（1）平硐溜井出矿系统。采用平硐开拓时，主平硐以上各阶段段采下的矿石均经溜井放至主平硐水平，然后再运至地面选厂，形成完整的开拓运输系统。（2）竖井箕斗提升、集中出矿系统。采用竖井开拓时，也可采用溜井放矿集中出矿的运输系统。如竖井采用箕斗提升时，常将几个阶段采下的矿石经溜井放至下面的某一阶段。有时还在这个阶段的竖井旁侧设置地下破碎站，矿石经破碎后，装入箕斗提至地面。,110,2 溜井位置的选择 在设计开拓运输系统时，如需采用溜井放矿，在选择位置时应注意以下基本原则：（1）使运输距离最短，开拓工程量小，施工方便，安全可靠，避免矿石反向运输；（与地表运输结合）（2）溜井应布置在岩层坚硬稳固，整体性好，岩层节理不发育的地带，尽量避开断层、破碎带、流沙层、岩溶及用水较大和构造发育的地带；（3）溜井一般布置在矿体下盘围岩中，有时可利用矿块端部天井放矿；（4）溜井装卸口位置，应尽量避免放在主要运输巷道内，以减少运输干扰和矿尘对空气的污染。思考：主要运输巷道是否与箕斗井相连？,111,3、溜井的形式：（1）垂直式溜井。从上至下呈垂直的溜井，各阶段的矿石由分支斜溜道放入溜井。（2）倾斜式溜井。从上至下呈倾斜的溜井。（3）分段垂直溜井。将各阶段的溜井的上下口错开一定的距离。（4）阶梯式溜井。这种溜井的特点是上段溜井与下段溜井相互距离较大，故中间需要转运，呈现阶梯式。,112,