地下矿山开采技术

第二章金属矿地下开采的原则制作：陈国山吉林电子信息职业技术学院2.1金属矿地下开采的基本要求1．具有良好的工作条件,确保开采工作的安全.2．具有良好的环境保护条件.3．具有高效的开采手段.a．劳动生产率要高b.开采成本要低c.开采强度要大d.机械化程度高4.具有可持续发展的能力a.损失贫化要小b.提高回收率c.提高资源利用率2.2金属矿地下开采单元的划分2.2.1开采矿区的划分1.矿田:划归一个矿山企业开采的矿床或其一部分2.井田:划归一个矿井开采的矿床或其一部分矿井：具有独立完整开采系统的坑口3.划分因素:是一种人为划分因素与地质因素的结合2.2.2开采分段的划分1.阶段:在开采倾斜矿体时,在井田中每隔一定的垂直距离掘进沿走向阶段运输巷道,将井田划分为一个个的长条形的矿段称阶段或中段。阶段高:两巷道的垂直距离。2.矿块:在阶段范围内,沿走向,每隔一定的距离.掘进垂直的天井,将阶段划分为更小的块段称矿块。矿块是地下开采最基本的单元。3.划分因素:根据采矿方法划分。H-矿体垂直延伸深度h-阶段高度L-矿体的走向长度I-已采完阶段Ⅱ-正在回采阶段Ⅲ-开拓、采准阶段Ⅳ-开拓阶段1-主井2-石门3-天井4-排风井5-阶段运输巷道6-矿块示意图2.2.3水平矿体矿区的划分1.盘区:开采微倾斜矿体时,在井田内沿走向掘进阶段运输巷,将井田划分为长条形矿段称盘区。2.采区:在盘区内,垂直走向掘进运输巷道,将盘区划分为更小的矿段叫采区。1-主井2-风井3-主要运输平巷4-盘区上山5-采区运输平巷6-区段7-切割上山8-主要回风平巷9-盘区下山L一矿体走向长H一矿体倾,斜长Ⅰ一盘区Ⅱ一采准盘区Ⅲ一回采盘区示意图2.3金属矿床地下开采的顺序2.3.1井田间的开采顺序1.先浅后深2.先易后难3.先富后贫4.先近后远2.3.2阶段间的开采顺序1.下行式:由浅到深,依次开采2.上行式:由深到浅反向开采(a)下行式开采(b)上行式开采1-主井2-石门3-平巷4-天井5-副井6-矿体Α-矿体倾角Ⅰ-采完阶段Ⅱ-回采阶段Ⅲ-采准阶段Ⅳ-开拓阶段示意图2.3.3矿块间的开采顺序1.前进式:从主井向边界方向开采。2.后退式:由边界向主井方向回采。3.混合式开采:前进式与后退式结合。I-前进式开采Ⅱ-后退式开采(a)双翼回采(b)逐翼回采(c)侧翼回采1-主井2-风井示意图2.3.4相邻矿体间的开采顺序1.移动带、崩落带的形成。2.矿体倾角小于围岩移动角,不影响。3.矿体倾角大于围岩移动角,相互影响。(a)、(b)矿体倾角小于或等于围岩移动角;(c)矿体倾角大于围岩移动角α-矿体倾角γ-下盘围岩移动角;β-上盘围岩移动角I、Ⅱ一相邻的两条近距矿脉示意图1.开拓:从地表掘进一系列巷道到达矿体,建立地表与矿体的通路,建立提升、运输、通风、排水、供电、供水、供风、行人等系统。2.采准：在完成开拓工作的阶段内,掘进采准巷道,将阶段划分为矿块,并在矿块内形成行人、通风、凿岩、出矿等系统。3.切割:在完成采准工作的矿块内,掘进切割、拉底巷道,开辟切割空间,为大规模回采开辟自由面和补偿空间、为出矿创造条件。4.回采:在完成切割工作的矿块内,大量的回收矿石,包括落矿、运搬、地压管理。落矿:通过爆破的方法崩落矿石。运搬:将矿石从矿块内移动到阶段运输巷道。地压管理:通过各种方法处理采矿留下的采空区。2.4金属矿地下开采的步骤1－主井2－石门3－阶段运输巷道4－天井5－副井6－切割7－矿块8－矿体示意图一.开拓矿量:是指在井田中,形成完整的开拓系统.位于阶段运输巷以上的矿量叫开拓矿量。二.采准矿量：是开拓矿量的一部分,凡是矿块中完成采矿方法所规定的采准工程,该矿块的矿量叫采准矿量。三.备采矿量：是采准矿量的一部分,凡是矿块中完成采矿方法规定的切割工作此矿块的矿量叫备采矿量。四.三级矿量的保有期为了制约矿山企业有计划，按规律生产。符合“采掘并举掘进先行”的方针。规定各级矿量应保有一定的时间，称三级矿量的保有期。2.5三级矿量有色黑色开拓33-5采准11.5-2备采0.50.5-1五.三级矿量之间的关系1.时间方面：三级矿量在时间上处于渐变的关系。由地质固定的储量，根据工程控制程度分为A、B、C、D四级储量。这是从储量级别而言的。如果从三级矿量来说，一定储量的矿量，由于完成了开拓工程，其性质由地质储量转变为开拓储量。在开拓工程的基础上进一步完成采准工程。其矿量的性质由开拓矿量变成了采准矿量，当然，少部分的付产矿量被提升到地表，通过更进一步的切割工程，其采准矿量的性质又成了备采矿量，当然也有部分付产矿石采出。也就是说从时间上开拓矿量超前采准矿量，采准矿量超前备采矿量。从数量上来说，开拓矿量大于采准矿量，或者说备采矿量是采准矿量的一部分，采准矿量又是开拓矿量的一部分。从空间上来说，开拓矿量范围最大，采准矿量次之，备采矿量范围最小。除开拓、采准、切割付产的矿石以外，全部的开拓矿量的矿石最终都要转变为备采矿量的矿石。不考虑损失贫化都要被采出。2.空间方面⑴.开拓矿量的控制工程开拓系统的主要开拓巷道、通风井、主充填井、石门、井底车场、主要阶段运输段专用回风巷、井下中央变电所、水仓水泵房、井下机修硐室、炸药库、机电库等辅助硐室。⑵.采准矿量的控制工程人行通风天井、沿脉或穿脉阶段运输巷。通风运输平巷、材料设备井、充填井、电耙巷道、拉底巷道、切割天井，进路、小溜井等。⑶.备采矿量的控制工程①补充切割：采场切割上山、切割天井、切割平巷、斗穿、斗颈、凿岩硐室。②切割：拉底、辟漏、切割槽、堑沟。3.数量方面a、开拓矿量计算•式中：A——矿井年产量,t/ak——开拓矿量的保有期,ar——废石混入率,%k——矿石回收率,%b、采准矿量计算式中：tz——采准矿量保有期,ac、备采矿量计算式中：a——备采矿量保有期kratqkk1kratqzz1kratqbb12.6.1概述2.6.1.1定义1.损失:在矿床开采过程中，不可能将地质部门圈定的工业矿石全部开采出来，必有一部分工业矿石永久的损失在地下，此现象叫损失，其损失的程度用损失率来表示。2.贫化：在矿床开采过程中，由于围岩或夹石混入造成采出矿石品位的下降，此现象称贫化。其贫化的程度用贫化率来表示。3.岩石混入：在矿床开采过程中，必有一部分围岩或夹石混入到采出矿石中来，反映混入岩石的程度用岩石混入率来表示。2.6.1.2损失贫化的原因1.损失的原因：未爆下来，运输运搬中丢失。2.贫化的原因：将围岩爆下，高品位矿石丢失。2.6矿床开采的损失贫化2.6.2矿石开采过程Q：工业储量A：工业矿石品位R：混入岩石量a″：混入岩石品位QS：损失工业矿石量Q′：采出矿石量a′：采出矿石品位Q″：采出工业矿石（采出纯）量示意图2.6.3计算1.损失率2.回收率3.贫化率4.岩石混入率公式推导：根据矿床开采过程中矿石量平衡根据矿床开采过程中金属量平衡将以上两式联立整理得代入整理得上式中左侧恰好为废石混入率%100%100QQQQQqS%100QQP%100%100QRSQRQQSQRQQRQQQSRQQQs)(QR2.6.4例题1．某铜矿的一个矿块，有工业储量20000吨，其品位为0.7%，采出矿石量为18000吨，其品位0.5%，沉入围岩品位为0.1%，求损失率、贫化率、岩石混入率？2．某矿山原矿石品位为45%，围岩品位为5%，岩石混入率为4%，求采出矿石品位？3．某矿块储量为12000吨，品位55%，采出矿石12500吨品位49%，混入围岩品位5%，求贫化率、损失率、岩石混入率。2.6.5减少矿石损失贫化的意义（自学）2.6.6降低矿石损失贫化的措施（自学）