非煤矿床开采资料

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资源描述

矿产资源是指岩石圈内由地质作用形成,技术上可行、经济上有利用价值的自然资源。矿产资源特点:1、矿产资源的不可再生性;2、不可再生资源分布的不均衡性。3、矿产资源赋存状态的复杂多样性;4、矿产资源具有多组份共生的特点。非煤矿床主要特点(1)规模小,价值高,井型一般较小(2)产状多变;采矿方法多而灵活;(3)矿岩稳固,硬度大,一般用凿岩爆破法采矿(回采),机械化程度较低,仅在中硬以下矿层用机械采矿。(4)破、装、运、支、处五个工序。其中,前三项工序比较难,后二项工序较简单。矿产资源分类成矿作用:内生矿床、外生矿床、变质矿床;矿物性质和工业利用情况:金属矿床、非金属矿床、能源矿床面对我国矿产资源紧缺问题:充分利用国际市场,加强国际合作;加大基础地质工作和资源勘查力度;提高关系国家安全资源的战略储备。矿产资源特点:1)地质条件复杂,矿种齐全,储量丰富2)矿产资源地区分布广泛,但相对集中;3)部分矿产贫矿多,富矿少,某些重要矿产资源短缺;4)伴生矿多,分选冶炼困难,综合利用水平低。我国矿产资源短缺原因分析(1)快速经济发展对资源消费需求与储量增速很小之间不平(2)过去20年矿产资源开发蓬勃发展,造成无序与毁灭性开采,导致资源浪费及大量死矿、呆矿,不仅对资源安全构成威胁,同时也造成了严重的环境问题;(3)资源潜力远未查明,特别是西部地区;(4)公众资源危机意识淡漠,珍惜资源、保护资源和合理开发利用资源意识不强。解决我国资源短缺问题(1)研究开发更先进的采矿方法、更有效的回采工艺,让已开发利用的矿产资源利用率更高、成本更省、生产更安全;(2)加大对尚未得到开发利用的资源的综合开发利用力度,变废为宝,极大限度发挥各种特殊矿产资源的使用价值。特殊矿产资源:①传统采矿业产生的副产品,仍含有一定比例可以利用的有用成分的废石、尾矿;②有用矿物成分品位低的境外矿、表外矿;③传统方法难采难选的矿产资源;④矿体本身形成条件、物理化学性质特殊的矿床;⑤赋存条件特殊的矿产资源,如海底、极地、太空矿产资源。特殊矿产资源开发利用技术方法:化学采矿;微生物采矿;水溶、热熔、溶浸采矿;其他特殊采矿非煤矿产资源开采:①对象:除煤、石油和天然气以外的所有金属和非金属矿床。②开采方式:露天开采、地下坑道开采、特殊开采。③地下坑道开采:矿床开拓、矿块采准、工作面回采。④矿床特点:多数矿床形成与岩浆活动有关、规模小;成因的不同,导致矿床赋存(急倾斜)及其物理、化学、力学特性的不同。⑤矿床开拓:竖井或平硐多,斜井少。⑥矿床回采:凿岩爆破法(矿石硬度高);机械法(锰、钾盐、天然碱低硬度矿石);水溶法(盐类矿床);热熔法(硫矿);溶浸法(铜、铀、金、银等)。⑦采场维护:强制或自然崩落围岩、充填采空区、自然稳固。矿产:在各种地质作用下,形成于地壳内部、埋藏于地下(或分布于地表)可供人类利用的天然矿物或岩石资源。包括:金属矿产、非金属矿产及可燃有机岩矿产。矿石:在现代技术经济条件下,在质和量方面都能为国民经济所利用的矿物的自然集合体。分金属矿石、非金属矿石;富矿、贫矿;氧化矿、硫化矿;等。矿石品位:矿石中有用成分(元素、化合物或矿物)的单位含量。表示方法有%,g/t,kg/m3;工业品位:当前技术条件下可开采利用矿石中有用成分的最低品均含量。矿体:具有一定形状和产状的矿石集合体。围岩:矿体周围(尚)无开采价值的岩石。废石:围岩与夹石统称废石。矿床:矿体及其围岩的集合体。可分为:内生矿床、外生矿床和变质矿床;同生矿床、后生矿床;工业矿床、非工业矿床;金属矿床、非金属矿床和可燃有机矿床。同生矿床:矿体与围岩在同一地质条件、同一地质时期形成的矿床。工业矿床:是目前技术经济条件下可开采利用的矿床。成矿作用:把地壳中有用成分分离出来集中富集而形成矿床的地质作用。内生成矿作用:矿产形成依赖于地球内部热源,包括岩浆热能、放射性元素蜕变能、地球重力场内物质调整过程释放的位能、生物质转化能。外生成矿作用:地壳表层裸露原岩或原矿床,在太阳能等外力作用发生风化、剥蚀、搬运、沉积,有用成分富集而成为矿床的地质作用。变质成矿作用:区域地质环境改变,温度、压力作用下,原生矿物发生组成、成分、结构、构造、物性等的变化而形成新的矿床岩浆矿床的主要特点:(1)矿体的围岩都是岩浆岩;(2)矿体与围岩之间的界线,有些明显、有些呈浸染关系;(3)形状复杂风化矿床特点:埋藏浅、品位高,适于露天开采;沉积矿床特点:矿体与围岩形成于同一地质时期,矿体赋存稳定,与围岩界限清晰,产状一致,矿体呈层状,规模大受变质矿床指原生矿床经受变质作用后,矿石的成分、结构构造、矿体的形态和产状等均发生了变化,但其工业用途并未改变的矿床变成矿床指岩石中某些组份经变质作用后,变成为某种有工业价值的矿床,或由于变质作用改变工业用途的矿床。分接触变质与区域变质。矿体形状指矿体在空间的产出形态;常见层状、脉状、巢状和柱状矿石与围岩力学、物理化学性质:①硬度:矿岩抵抗工具侵入和爆破破碎能力。分为:软矿岩(f<4);中硬矿岩(f=4~10);硬矿岩(f>10)。②稳固性:矿岩允许暴露面积大小和时间长短的性能。分为:极不稳固、不稳固、中等稳固、稳固、极稳固③结块性:采下的矿石遇水和受压之后再次联结在一起的性质。④氧化性:矿石在空气和水作用下,转变为氧化矿石的性质。⑤自燃性:硫化矿石中的硫与空气中的氧发生氧化作用并放出热量,严重会导致井下火灾。含硫量18~20%以上矿石易自燃。开拓:从地表开掘一系列巷道通达矿体,形成提升、运输、通风、排水和动力供应等完整的生产系统。开拓巷道:为开拓矿床掘进的巷道。分为主要开拓巷道、辅助开拓巷道开拓主要问题:合理划分井田、阶段和矿块(或盘区),确定合理开采顺序;确定主要开拓巷道类型、数目和位置;确定辅助开拓巷道类型、数目和位置;确定矿床开拓其他问题。地下开采基本问题:井田划分与矿井生产能力;回采单元划分与开采顺序;矿床开采步骤;矿石损失与贫化;矿井生产能力:正常生产期间,单位时间(年或日)内采出的矿石量。确定生产能力的原则和方法:综合考虑井田储量、矿体赋存条件、开采技术条件及矿山外部因素,按技术可能性和经济合理性确定。非煤矿产储量也分为A、B、C、D四级,其中A+B+C级储量为工业储量,D级为远景储量。回采单元划分:⑴开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时:按井田→阶段→矿块顺序划分。⑵开采水平和微倾斜矿体:井田→盘区→矿壁。阶段开采顺序:一般为下行式;矿块开采顺序:以主要开拓巷道位置为参照,分为前进式、后退式和混合式。广泛采用后退式,或初期前进式,阶段巷道掘完后改为后退式;矿床开采步骤:矿床开拓、矿块采准切割、回采开拓:从地表开掘一系列巷道通达矿体,形成提升、运输、通风、排水和动力供应等完整的生产系统。采准:在已经开拓的阶段掘进一系列巷道,将阶段划分为矿块,并在矿块内为行人、通风、运料、凿岩和放矿等创造条件的采矿准备工作。切割:在已经采准完毕的矿块中开辟自由面和自由空间,为回采创造爆破和放矿条件的工作。回采:在已经采切完毕的矿块中采出矿石的过程。采掘关系:开拓超前于采准切割、采准切割超前于回采。矿石损失:开采过程中,由于地质或技术原因造成矿石量减少的现象。矿石贫化:采出矿石品位低于工业储量平均品位的现象。原因:开采过程中废石混入、高品位矿石损失或粉矿流失。损失与贫化不仅造成资源损失,影响企业效益,缩短矿井寿命,而且损失资源还会污染矿山环境。开采高硫矿床时,地下损失矿石可能自燃,引起矿井火灾。矿床开拓方法是指矿床(井田)范围内主要开拓巷道的形式,且以主要开拓巷道来命名。分为平硐开拓、斜井开拓、竖井开拓、联合开拓。平硐开拓法以平硐为主要开拓巷道进行矿床开拓的方法,称为平硐开拓。适用条件:矿体或矿体的大部分赋存在地平面以上。斜井开拓法以斜井作为主要开拓巷道开拓矿床的方法。适用条件:赋存在地平面以下,表土层不厚,埋藏不深且倾角为15~45°缓倾斜、倾斜矿体。竖井开拓法以竖井作为主要开拓巷道开拓矿床的方法。适用条件:矿体埋深较深,倾角大于45°或小于15°斜坡道:无轨自行设备(凿岩台车、运矿汽车、铲运机等)运行的倾斜巷道。分主斜坡道、辅助斜坡道以斜坡道作为主要开拓巷道开拓矿床的方法,称为(无轨)斜坡道开拓法,简称“无轨开拓”。常见形式:折返式和螺旋式两种。斜坡道开拓法⑴优点①井筒位置选择灵活;②斜坡道兼主副井功能,开拓快、投产早;③无轨自行设备机动、灵活、使用方便;④矿井生产系统简单、灵活、使用方便;⑤不需提升设备和相应地面构筑物,井口布置简单;⑥便于实现掘、采、装、运、卸综合机械化,劳动生产率高。⑵缺点①斜坡工程量大;②开拓深度受掘进技术和经济因素的制约;③无轨自行设备初期投资多,维修工作量大;④机车尾气造成井下空气污染,需要加强通风。⑶适用条件:矿床埋深较浅(<300m)的中、小型矿山。深度加大,长距离独头掘进在技术上很困难。非煤矿床开拓井筒布置主要特点:①不穿越矿体,布置在下盘、上盘或侧翼岩层移动范围以外,不留保安矿柱;②副井可靠近主井集中布置,也可远离主井分散布置;③风井布置多采用对角式。阶段运输巷道布置影响因素:矿体数目、厚度、间距、矿岩稳固性及矿体赋存稳定程度。通常有:沿脉单巷、沿脉双巷、下盘沿脉加穿脉及环形运输四种布置方式。沿脉单巷(脉内和脉外):一般用于薄及中厚矿体,并兼探矿需要;沿脉双巷:其一脉内装车,另一脉外行车,每隔100~200m联络相通。多用于中厚矿体和厚矿体。下盘沿脉穿巷:阶段运输巷位于矿体下盘脉外,穿脉进行矿块采准。穿脉巷道位置根据矿块布置方式确定:矿体薄、沿矿体走向布置矿块时,穿脉位于矿块边界;垂直矿体走向布置矿块时,穿脉位于矿块一侧或中央。环形运输布置特点:矿体上下盘均布置阶段运输巷,并通过穿脉巷道连通,形成环形运输线路。阶段运输能力大,但工程量也大。适用于厚、极厚矿体或平行矿脉群井底车场⑴定义:联结井筒和主要运输大巷的一组巷道和硐室的总称。⑵组成:空、重车线、调车线和硐室。⑶根据井筒形式分为:竖井井底车场、斜井井底车场。⑷根据矿车运行特点分为:折返式车场和环形车场。⑸与煤矿井底车场相比:线路简单、结构简化,主要由矿井生产能力决定。非煤矿斜井井底车场有:甩车场、平车场、吊桥车场。开拓系统构成特点⑴溜井与破碎硐室是非煤矿床开拓系统的两个主要组成部分。⑵在非煤矿床中,除不允许矿石过粉碎或者对矿石有特殊要求(如保护矿物纤维或晶体)而不宜用溜井放矿外,只要出矿系统需要,且矿石不易结块,都可采用溜井放矿溜井位置一般位于矿体下盘或侧翼稳固围岩中,一般不能布置于进风巷。溜井的形式有垂直式和倾斜(>60°)式两类:垂直式可单段溜井或分段溜井;直溜井以圆形和矩形为主,斜溜井以拱形和矩形居多。溜井直径为岩块最大块度的4-8倍,介于2.5-3m之间。地下破碎硐室⑴功能:对初次破落的大矿块进行二次破碎,达到提升设备对矿石块度的要求。⑵形式:集中旁侧式和分散旁侧式。集中旁侧式初期工程量大,但开拓总工程量小,适合多阶段同时出矿,应用广泛。⑶设置条件:由于地下破碎硐室工程量大、工期长、造价高,地下破碎硐室设置除技术需要外,还要考虑经济合理性。一般阶段储量大的大型以上矿山、采用箕斗提升或胶带输运、矿石坚硬且采用崩落采矿方法的情况下,需设置破碎硐室。非煤矿床回采作业包括:矿石破落、运出采场、地压管理。具体作业:矿石坚硬普遍采用凿岩爆破法落矿;采用耙运设备或无轨搬运设备将矿石从工作面搬运到运输水平;利用矿石和围岩自身强度及稳固性进行地压管理,或采用充填或崩落围岩卸压措施。将矿石从矿体上分离下来,并破碎成一定块度的过程称为落矿。合理的落矿方法要满足:作业安全;在设计的崩矿范围内崩矿完全,对设计崩矿范围外的矿岩破坏最小;大块少且矿石块度均匀,能够满足矿块生产能力的要求且费用最低。落矿方法:人工落矿(用于开采水晶、宝石、冰洲石等)、机械落矿(软矿石)、凿岩爆破、溶浸采矿等特殊采矿浅孔落矿:深度不大于3~5m,孔径一般为30~46mm的炮孔。炮孔布置:在一次采全厚的缓倾斜薄矿体中,炮孔一般采用水平布置。开采缓倾斜中厚矿体,需采用上向或下向阶段分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