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追求卓越勇于跨越采矿基本知识第一部分采矿基础知识第二部分地下开采第三部分露天开采第四部分采煤方法第一部分采矿基础知识•采矿学研究的内容是矿床的开采问题。•矿床由矿体组成，矿体是独立的地质体，具有一定的空间位置几何形状产状质量界限第一部分采矿基础知识1.矿床的工业特征1）矿体的空间分布特征•矿体形态可分为以下三类。（1）板状两个方向延伸较大。板状矿体可分为矿脉（包括层状矿脉和切割矿脉）和矿层两种。（2）等轴状习惯叫块状，三度空间大致均衡延伸。按块度大小可分别称作矿瘤、矿巢、矿囊等。（3）柱状一个方向延伸很大，另外两个方向延伸较小。有柱状、筒状、管状等几种。●金属矿床以脉状及透镜状矿体较多，煤体一般为层状。第一部分采矿基础知识1）矿体的空间分布特征•矿体埋藏要素：反映矿体的空间位置及尺寸的量。主要有走向、倾向、倾角、厚度、延深。厚度垂直厚度水平厚度延伸埋藏深度赋存深度垂高斜高第一部分采矿基础知识2）矿体分类（1）矿体按倾角划分可分为以下4①水平和微倾斜矿体倾角为00～50②缓倾斜矿体倾角为50～300③倾斜矿体倾角为300～550④急倾斜矿体倾角为550以上。煤层按倾角分类①近水平煤层倾角8º②缓倾斜≤25º③25º倾斜≤45º④急倾斜45º第一部分采矿基础知识（2）矿体按厚度划分可分为以下5种：①极薄矿体厚度小于0.8m，②薄矿体厚度为0.8～5m③中厚矿体厚度为5～15m④厚矿体厚度为15～50m；⑤极厚矿体厚度在50m以上。煤层厚度①极薄煤层0.8m，②薄煤层≤1.3m,③1.3中厚煤层≤3.5m，④厚煤层3.5m，⑤特厚煤层6m。第一部分采矿基础知识（3）矿岩按稳固性一般分为5级：①极不稳固的在没有支架或超前支架的支护情况下，顶板和侧帮都不能有暴露面；②不稳固的允许有不大的暴露面（50m2以内），但要随回采工作的推进立即支护；③中等稳固的允许有一定暴露面（50～200m2），随回采工作的推进可以不立即进行支护；④稳固的允许有较大暴露面（200～800m2），一般不用支护，在个别的地方要支护；⑤极稳固的允许有很大的暴露面（800m2以上），不须支护，长期不垮。煤层：①稳定②较稳定③不稳定④极不稳定第一部分采矿基础知识•3）开采工艺有较大影响的矿岩物理力学性质：容重、块度、碎胀性、含水性、结块性、稳固性以及强度、坚固性等。•容重:一般岩石的容重约在2.3～3.0t∕M3之间黑色金属矿石中金属含量较高，可达3.5t/M3•块度:一般矿石的合格块度在200～250mm之间随着机械化水平的提高，合格块度有增大趋势•结块性:给放矿、装矿和运矿（运输、搬运）等带来困难•含水性：巷道支护、采矿、放矿、运输、提升有较大影响。•碎胀性：给爆破补偿空间带来影响。一般坚硬矿岩的碎胀系数为1.2～1.5。第一部分采矿基础知识•3）开采工艺有较大影响的矿岩物理力学性质：容重、块度、碎胀性、含水性、结块性、稳固性以及强度、坚固性等。•强度:矿岩有三种强度抗压强度、抗剪强度、抗拉强度抗压强度最大。抗剪强度只有抗压强度的1∕8～1∕12抗拉强度只有抗压强度的1∕10～1∕50第一部分采矿基础知识•2.生产能力概念与计算•1）矿井生产能力与服务年限•矿井生产能力正常生产时期，单位时间内（年或月）矿井采出的矿石量。一般按年产矿石量计算，即矿井设计的年产量。●矿井实际产量可以低于或高于矿井生产能力。矿井生产初期和末期实际产量小于矿井生产能力矿井生产正常期矿井实际产量可能大于矿井生产能力第一部分采矿基础知识•矿井生产能力，是矿床开采的主要技术经济指标之一，它决定矿井•基建工程量•主要生产设备的类型•技术构筑物的规模和类型•辅助车间和选冶车间的规模、职工人数等，•从而影响基本建设投资和投资效果、企业的产品成本和生产经营效果。•露天矿生产能力，用矿石生产能力（即每年采出的矿石量）和矿岩生产能力（即每年采剥总量）两种指标来表示。矿岩生产能力是露天矿生产能力的重要指标。第一部分采矿基础知识•确定矿井生产能力的基本条件–矿床地质条件–工业储量的大小–技术经济因素–市场需求量第一部分采矿基础知识•矿井服务年限•矿井服务年限和矿井生产能力应相适应，它们之间保持一个技术、经济上都比较合理的关系。•①矿山生产能力大，服务年限长•②实际服务年限＞计算服务年限•考虑露天矿正常服务年限的基本原则是：露天矿的合理服务年限应与其主要设备的磨损时间相适应。第一部分采矿基础知识•2）计算（均为生产能力和服务年限的关系）•A地下开采1）煤矿2）金属矿和非金属矿式中：A—矿井生产能力，Mt/a；ZK—矿床可采储量，Mt；T—矿井服务年限，a；K—储量备用系数，一般取1.4；Q—矿床工业储量，Mt；Hk—矿石总回采率，%；y—废石总混入率，%。TKZAk)1(yTQHAk第一部分采矿基础知识•3）井型分类（大、中、小）煤矿井型：大型≥120万t/a，30万t/a中型120万t/a，小型≤30万t/a;唯有煤矿是具有标准井型的第一部分采矿基础知识•4）井型与服务年限、井田、投资、经营费的关系●大型矿井要有较长的服务年限，以减少分摊到每吨矿上的投资折旧费。●大型矿井需要有足够的可采储量，即井田的范围要大●井型增大，基本建设投资增多，分摊到采出每吨矿的投资费用将相应增加；●井型的增大，分摊到采出每吨矿的生产经营费用会减少。◆大型矿井机械化程度高，生产集中，效率高，成本低。但大型矿井要求较高的技术和复杂的设备，建设的时间较长，投入的资金较多。第一部分采矿基础知识•3.矿石损失、贫化的概念与计算•1）概念矿石损失――矿石在数量上的减少矿石贫化――矿石在质量上的降低矿石损失率――开采过程中损失工业储量与总工业储量之比。矿石回采率――采出的纯矿石量与总工业储量之比率。废石混入率――混入矿石中的废石量与采出矿石量之比矿石贫化率――矿石品位降低的百分数。矿石损失率+矿石回采率=1废石混入率≥矿石贫化率第一部分采矿基础知识◆废石的混入和高品位粉矿的流失等都将造成矿石贫化，但废石混入是矿石贫化主要原因。◆矿石损失与贫化是评价矿床开采的主要指标，分别表示地下资源的利用情况和采出矿石的质量情况。属于矿产资源利用指标的有矿石回收率、矿石损失率、废石混入率、矿石贫化率第一部分采矿基础知识•4.矿石质量与品位矿石的质量：指矿石中有用成份的多少，常用品位来表示。品位：矿石中有用组份的百分含量，一般用重量百分比来表示。工业品位：是工业上对可采矿段所要求的最低平均品位，是采与不采的界限是采矿利润率为零的品位第一部分采矿基础知识•★★★4.矿石质量与品位边界品位：可采矿石有用成份含量的最低界限，是划分矿石和围岩、圈定矿体的标准。即矿与非矿的界限。–是可采矿石有用成分含量的最低界线–是矿体边界上矿石质量的最低品位–是划分矿石和废石、圈定矿体边界的标准–是矿与非矿的界线边界品位＜工业品位品级：考虑矿产中有益和有害元素的含量或有用矿物的物理性质。◆矿石品位是衡量矿石质量好坏的主要标志。工业品位是随着经济技术条件的发展和需求程度而不断变化的。第二部分地下开采•地下开采：又称井工开采，是通过地表向地下掘进一系列通达矿体的井巷来开采矿石的方法。•1.开采单元的划分和开采步骤•1)矿田、井田、阶段、矿块、盘区和采区的概念（三组概念）矿田与井田•矿田――划归一个矿山企业开采的全部矿床或矿床的一部分叫矿田。•井田――在一个矿山企业中划归一个矿井开采的全部矿床或矿床的一部分叫井田。矿田≥井田第二部分地下开采阶段与矿块（缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体）•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，以上下两个阶段运输平巷为界，沿走向以井田边境为界，划分出来的矿段称为阶段。阶段垂向上以上下两个阶段运输平巷为界阶段沿走向以井田边境为界急倾斜矿体的阶段高度通常为50～60m缓倾斜矿体的阶段高度通常小于20～30m在阶段的基础上划分矿块第二部分地下开采阶段与矿块（缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体）•矿块――在一个阶段内，每隔一定水平距离，用两条天井划分出来的独立回采单元称为矿块。▲矿块长度多为40～60m。矿块是最小的回采单元。第二部分地下开采盘区与采区（水平矿体或微倾斜矿体）•盘区――开采水平矿体或微倾斜矿体时，在矿体平面上用运输巷道划分为长方形的矿段，称为盘区。•采区――在盘区内沿走向每隔一定的距离，掘进垂直于走向的运输巷道，把盘区划分为独立的回采单元，称为采区。第二部分地下开采•2）开采顺序•①井田的开采顺序当矿床划分为几个井田开采时，一般应优先开采矿石品位可选性好，基建工程量少，运输、供水、供电等条件好的井田。•②井田中阶段的开采顺序井田中阶段的开采顺序有两种，即下行式和上行式。在生产实践中，一般多用下行式开采。因为下行式投资少，投产快，便于探矿，安全性好等。第二部分地下开采•③阶段中矿块（间）的回采顺序阶段中矿块的回采顺序，按回采工作相对主要开拓巷道(主井，主平峒)的位置，可分为三种：（1）前进式阶段平巷掘进一定的距离后，从靠主井的矿块起，向井田边界依次回采。优点:能早日采矿缺点:巷道的维护费用高；掘进与采矿常相互干扰，造成生产被动。第二部分地下开采（2）后退式阶段平巷掘进到井田边界以后，从井田边界的矿块开始，向主井方向后退，依次回采。优缺点:前进式相反。▲在生产实践中，后退式用的较多。（3）混合式开始用前进式，待阶段平巷掘完后，改为后退式。优点：具有前进式和后退式回采顺序的优点缺点：但生产管理较复杂。※双翼开采(图a)※单翼开采(图b)※侧翼开采(图c)阶段中矿块的开采顺序Ⅰ—前进式开采；Ⅱ—后退式开采；第二部分地下开采•3)矿床开采的步骤•①概念•矿床开采分开拓、采准、切割、回采四个主要步骤。矿床的开拓从地表开掘一系列通到矿体的井巷，以形成从地面到阶段水平的掘进巷道,到达矿体,建立联系,形成八大系统（提升、运输、通风、供水、供电、排水、供压、行人等）。为了开拓所掘进的各类井巷叫做开拓井巷（平硐、竖井、斜井、斜坡道、井底车场、石门、阶段运输巷、溜井、充填井、风井）。（即形成阶段）•矿块的采准在已开拓好的阶段里，为了回采矿石需根据采矿方法的要求在采区内掘进平巷、横巷和天井等巷道，将阶段划分为矿块叫做采准。为采准目的掘进的巷道称为采准巷道（即形成矿块）第二部分地下开采•矿块的切割工作切割工作是指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)，为以后大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。•矿块回采工作切割工作完成之后，就可以进行大量的采矿(有时切割工作和大量采矿同时进行)，称为回采工作。它包括落矿、采场运搬、出矿和采场地压管理三项主要作业。•Ⅰ—已采完阶段；Ⅱ—正开采阶段；Ⅲ—开拓、采准阶段；•Ⅳ—开拓阶段H—矿体垂直埋藏深度；h—阶段高度•L—矿体走向长度1—主井；2—石门；3—天井•4—排风井；5—阶段运输平巷；6—矿块第二部分地下开采•矿山井巷按服务范围分为开拓巷道、采准巷道和回采巷道三类。•开拓巷道是为全井田或一个或多个第一级划分单元服务的巷道，•回采巷道是直接为一个或多个回采单元服务的巷道•在这两类巷道之间的巷道为采准巷道。•②矿床开采步骤间的关系开拓超前于采准采准超前于切割切割超前于回采第二部分地下开采•4）三级矿量（又称生产矿量）•①三级矿量概念开拓矿量通过掘进开拓巷道，形成了完整的运输、通风、排水系统，在这种开拓巷道范围内的矿床储量叫做开拓矿量。采准矿量是开拓矿量的一部分。在已开拓的矿体范围内，掘完了采准巷道，形成了采区外形，在这些采区范围内的矿量称采准矿量。第二部分地下开采备采矿量是采准矿量的一部分。凡是已做好采矿准备的采区内，完成了切割工作，可以立即进行回采，在这些采区范围内的矿量称为备采矿量。***三级矿量是保证矿山正常生产的一项重要指标•②三级矿量的一般期限（315）三级矿量保有期限定额三级矿量类别黑色金属矿山有色金属矿山开拓矿量3～5年3年采准矿量1.5～2年1年左右备采矿量6～12个月6个月左右第二部分地下开采•2.