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12第一章概论第一节地下金属矿床分类金属矿床的矿体形状、厚度、倾角和赋存深度，对于矿床开拓和采矿方法的选择，有直接的影响。金属矿床可按上述几个特征进行分类。一、按矿体形状分类1．层状矿床2．脉状矿床3．块状矿床二、按矿体倾角分类1．水平和微倾斜矿床，倾角小于5°。2．缓倾斜矿床，倾角为5°～30°。3．倾斜矿床，倾角为30°～55°。4．急倾斜矿床，倾角大于55°。三、按矿体厚度分类1．极薄矿体，厚度小于0.8m。2．薄矿体，厚度为0.8～4m。3．中厚矿体，厚度为4～10－15m之间。34．厚矿体，厚度为10－15～40m之间。5．极厚矿体，厚度大于40m。四、按赋存深度分类1．浅埋矿体，一般小于500～600m2．深埋矿体，一般大于500m第二节矿石和围岩的物理力学性质矿石和围岩的物理力学性质，影响到对矿床的开采和生产安全。主要的物理力学性质包括坚固性、稳固性、结块性、氧化性和自燃性、含水性、碎胀性等。一、坚固性坚固性是矿石抵抗外力的性能，这种外力是一种综合的外力，如锹、镐、机械破碎、爆炸等的作用力。与强度的概念不一样。坚固性大小常用坚固性系数f来表示，它反映岩石的极限抗压强度、凿岩速度、炸药消耗量等的平均值。100Rf（1）式中R为岩石的极限抗压强度，公斤/厘米2。二、稳固性稳固性是指岩石在空间允许暴露面积的大小和暴露时间的长短的性能。影响因素较多，包括岩性、地质结构、开采方式、地下水…等。稳固性对采矿方法的选择和地压管理有重要影响。稳固性一般分为五类。1．极不稳固的随掘随冒，不允许有暴露面积，要开挖时必须超前支护。2．不稳固的允许有较小的不支护暴露面积，一般不大于50m2。3．中等稳固的不支护暴露面积为50～200～800m2。4．稳固的不支护暴露面积为200～800m2。5．极稳固的不支护暴露面积大于800m2。三、结块性高含硫和黏土的矿石在有水时产生的粘结特性。四、氧化性和自燃性氧化性是指硫化矿石在水和空气的作用下，变为氧化矿物的性质。高硫化矿物（含硫20%以上）在空气中氧化，产生大量的热量，升温引起火灾。五、含水性含水性是指岩石吸收和保持水分的性能。六、碎胀性岩石破碎后，其体积比原岩体积增大的这种性质称为碎胀性。破碎后4的体积与破碎前的体积之比被称为碎胀系数，一般坚硬矿岩的碎胀系数为1.2～1.5。第三节几个基本概念一、矿田和井田划归一个矿山企业开采的全部矿床或其一部分叫矿田，在一个矿山企业中划归一个矿井（坑口）开采的全部矿床或一部分叫井田。矿田有时等于井田，有时包括数个井田，见图1所示。图1矿田和井田二、阶段和矿块1．阶段在井田中，在垂直方向上每隔一定的距离，掘进一条或几条与矿体走向一致的主要运输巷道，将井田在垂直方向上划A矿田等于井田B矿田包括两个井田井田井田5分为矿段，这样的矿段叫阶段。两相邻阶段间的高度称为阶段高度。2．矿块在阶段中沿矿体走向每隔一定距离，将阶段矿体划分为独立的回采单元，称为矿块。三、盘区和采区1．盘区在开采水平或微倾斜矿床时，若矿体的厚度不超过允许的阶段高度时，在井田内不再划分阶段。为采矿工作的方便，将井田用盘区运输巷道划分成方形的矿段，此矿段称为盘区。根据开拓、采准和回采工作的不同，盘区又分为开拓盘区、采准盘区和回采盘区。2．采区在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进采区巷道连通相邻两个盘区运输巷道，将盘区再划分成独立的回采单元，这个单元称为采区。见图2所示。图2盘区和采区的划分Ⅰ－开拓盘区；Ⅱ－采准盘区；Ⅲ－回采盘区1－主井；2－副井；3－主要运输巷道；4－盘区运输巷道；5－采区巷道；6－采区；7－切割巷道四、矿床开采顺序1．阶段开采顺序井田中阶段开采顺序可分为上向开采和下向开采两类。2．矿块开采顺序阶段中矿块开采顺序包括前进式开采、后退式开采和混合式开采。五、矿床开采步骤金属矿床地下开采可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤。61．矿床开拓从地表开始，向地下掘进一系列巷道通达矿体，形成提升、运输、通风、排水以及动力供应等完整系统，称为开拓。为此目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。2．矿块采准在形成开拓系统的矿床中，掘进采准巷道，将阶段划分为矿块作为回采的独立单元，并在矿块内形成行人、凿岩、放矿、通风等条件，此项工作就称为采准。3．切割在完成采准工作后的矿块内，为回采开辟自由面和自由空间，就称为切割。4．回采完成切割工作后，进行采矿的过程就是回采，包括落矿、运搬和地压管理三项主要工作。第二章矿床开拓第一节矿床开拓方法一、开拓方法分类综合国内外金属矿山采用的开拓方法，可概括为单一开拓方法和联合开拓方法两大类。凡用一种主要开拓井巷开拓矿床，就叫单一开拓；由两种主要开拓井巷组合开拓矿床，就叫联合开拓。开拓方法分类见下表1。表1开拓方法分类表开拓方法分类主要开拓井巷类型典型的开拓方法单一开拓法平硐开拓法平硐（1）垂直矿体走向下盘平硐开拓法（2）垂直矿体走向上盘平硐开拓法（3）沿矿体走向（侧翼）平硐开拓法7斜井开拓法斜井（1）脉内斜井开拓（2）下盘斜井开拓竖井开拓法竖井（1）下盘竖井开拓（2）上盘竖井开拓（3）侧翼竖井开拓斜坡道开拓法斜坡道（1）直线式斜坡道开拓（2）螺旋式斜坡道开拓（3）折返式斜坡道开拓联合开拓法平硐与井筒联合开拓法平硐与竖井或斜井（1）平硐与盲（明）竖井联合开拓（2）平硐与盲（明）斜井联合开拓明井与盲井联合开拓法明竖（斜）井与盲竖（斜）井（1）明竖井与盲竖井联合开拓（2）明竖井与盲斜井联合开拓（3）明斜井与盲竖井联合开拓（4）明斜井与盲斜井联合开拓平硐或井筒与斜坡道联合开拓法平硐，竖井，斜井与斜坡道（1）平硐与盲斜坡道开拓（2）竖井与盲斜坡道开拓（3）斜井与盲斜坡道开拓二、矿床开拓方法的选择81．选择矿床开拓方法的基本要求（1）确保工作安全，创造良好的地表与地下劳动卫生条件；（2）技术上可靠，并有足够的生产能力，以保证矿山生产企业均衡地生产；（3）基建工程量最少，尽量减少基本建设投资和生产经营费用；（4）确保在规定时间内投产，在生产期间能及时准备出新水平；（5）不留和少留保安矿柱，以减少矿石损失；（6）与开拓方案密切关联的地面总布置，应不占或少占农田。2．影响矿床开拓方案选择的因素（1）地形地质条件、矿床赋存条件；（2）地质构造破坏，如断层、破碎带；（3）矿石和围岩的物理力学性质，如坚固性、稳固性等；（4）矿区水文地质条件，如地表水（河流、湖泊等）、地下水、溶洞的分布等；（5）地表地形条件，如地面运输条件、地面工业场地布置、地面岩层崩落和移动范围，外部交通条件、农田分布情况等；（6）矿石工业储量、矿石工业价值、矿床勘探程度及远景储量等；（7）选用的采矿方法；（8）水电供应条件；（9）选场和尾矿库可能建设的地点。三、矿床开拓的几个典型实例1．平硐开拓当矿床处于山坡地形时，在采用平硐开拓较为有利时采用平硐开拓。根据矿脉倾向与山体倾向的不同，又可分为下盘平硐开拓和上盘平硐开拓，典型的平硐开拓见图3所示。图392．斜井开拓斜井开拓是当矿体倾角在150～450之间，矿体沿倾斜起伏不大时采用，斜井开拓包括脉内斜井开拓和下盘脉外斜井开拓，典型的斜井开拓见图4所示。3．竖井开拓当矿体赋存在地平线以下，倾角大于450，或150而埋藏较深的矿体时，常采用竖井开拓法。按竖井与矿体的相对位置分，有下盘竖井开拓法、上盘竖井开拓法和侧翼竖井开拓法三种方式。竖井开拓方式是大中型矿山应用中使用最多的，其中的下盘竖井开拓方式应用最广，上盘开拓方式是在不适合下盘开拓方式时才采用，在矿体比较集中而又不适合上、下盘竖井开拓时就采用侧翼竖井开拓。典型的开拓方法图见图5所示。图4（a）脉内斜井开拓图4（b）下盘斜井开拓104．斜坡道开拓在开采大型矿山、大量使用高度机械化的无轨设备时采用斜坡道开拓法，按照斜坡道的类型分为螺旋式斜坡道开拓和折返式斜坡道开拓，斜坡道一般布置在下盘的岩层中典型的开拓方法图见图6所示。5．联合开拓根据地形和矿体赋存条件，有时需要将平硐、竖井、斜井或斜坡道中的两种或以上的主要开拓井巷组合起来开拓一个或几个矿体，就称为联合开拓法，例如平硐与盲竖井联合开拓、图5（a）下盘竖井开拓法图5（b）上盘竖井开拓法图11明竖井与与盲竖井联合开拓等。典型的开拓方法图见图7所示。第二节主要开拓巷道的位置一、地表移动的概念1.由于地下开采，导致采空区周围岩层失去平衡，引起岩体的变形和破坏，这种大规模的破坏和移动，就会使地表发生变形和塌陷。按照地表出现变形和塌陷状态，分为崩落带和移动带。在地表出现裂缝的范围内称为崩落带，崩落带的外围到出现变形的地点为止，称为移动带。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倾角，称为崩落角；从地表移动带边界至开采最低边界的连线和水平面所构成的倾角，称为移动角。各种不同岩层的崩落与移动角可按照经验选取。图7(a)图7(b)122.主要开拓巷道的位置各种主要开拓建（构）筑物（主、副井等）的位置必须建立在移动带以外，根据建（构）筑物的用途、服务年限的不同，其与移动带外边界的距离也不同（这个距离称为建（构）筑物的安全距离）。建（构）筑物的保护级别与安全保护距离见下表2。表2建、构筑物的安全等级与安全距离保护级别建、构筑物的名称安全距离（m）Ⅰ提升井筒、井架、卷扬机房、多层永久公用建筑、住宅、发电厂、变电所、公路、铁道、储水池、主扇风机房20河流、湖泊50Ⅱ未设提升装备的井筒――通风井、充填井、其它次要井筒、简易构筑物10二、保安矿柱的圈定1．保安矿柱的概念在受客观条件限制时，一些井筒或建（构）图813筑物必须布置在地表移动带以内时，为保证这些设施的安全，必须留足够的矿柱来加以保护，此矿柱称为保安矿柱。2．保安矿柱的圈定方法该方法是圈定地表崩落与移动方法的逆方法，即从地表建筑物的安全边界开始向地表以上的矿体推算保安矿体的留设，见图9所示。第三节通风井的位置与通风方式一、风井的位置通风井的位置一般在矿体的下盘或矿体的两端，通风井由承担人员、材料和设备通道的副井与专用风井组成。二、井的通风方式矿井的通风方式包括中央并列式、中央对角式和侧翼对角式。1．中央并列式图9142．中央对角式3．侧翼对角式图10图11图1215第三章采矿方法第一节采矿方法分类采矿方法就是矿块的采准、切割和回采三项主要工作的总和。目前，国内对金属矿山采矿方法的分类主要是依据回采过程中的地压管理，主要分为空场采矿方法、充填采矿方法和崩落采矿方法三大类，见表3所示。表3采矿方法分类表类别组别典型采矿方法空场采矿方法1.全面采矿法2.房柱采矿法3.留矿采矿法4.分段矿房法5.阶段矿房法（1）全面采矿法（2）房柱采矿法（3）留矿采矿法（4）分段矿房法（5）水平深孔落矿阶段矿房法（6）垂直深孔落矿阶段矿房法（7）垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法充填采矿法1．单层充填采矿法2．分层充填采矿法（1）壁式充填采矿法（2）上向水平分层充填采矿法（3）上向倾斜分层充填采矿法（4）下向分层充填采矿法（5）分采充填采矿法（6）方框支架充填采矿法图13163．分采充填采矿法4．支架充填采矿法崩落采矿法1．单层崩落法2．分层崩落法3．分段崩落法4．阶段崩落法（1）长壁式崩落法（2）短壁式崩落法（3）进路式崩落法（4）分层崩落法（5）有底柱分段崩落法（6）无底柱分段崩落法（7）阶段强制崩落法（8）阶段自然崩落法第二节空场采矿法在空场采矿法中，主要介绍中小矿山使用得比较多的几种采矿方法，包括全面法、房柱法和留矿法等。一、全面采矿法1．实用条件和特点薄和中厚矿体（小于5～7m），矿石和围岩稳固，缓倾斜（小于300）。其特点是只以夹石和贫矿体作为不规则的矿柱，以维护采场顶板的稳定，进行全面的回采。2．实例典型的采矿方法图见下图14所示。17二、房柱采矿法1．实用条件和特点薄、中厚和极厚矿体，矿石和围岩稳固，缓倾斜和水平矿体，实用范围比全面法要广泛。其特点是在采场内留下规则的连续或间断的矿柱，以维护采场顶板的稳定。2．实例典型的采矿方法图见下图15所示。三、留矿法1．实用条件和特点薄和中厚以下的矿体，矿石和围岩稳固，急倾斜，矿石无自燃、结块等现象