采矿学基础

钱烨[e-mail]采矿学2012年矿业权评估师考试考前辅导Contents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4种：①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≤25º（缓倾斜煤层储量约占70%）③25º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5～15m；④厚矿体厚度为15～50m；⑤极厚矿体厚度在50m以上。•所有带数字的都容易出单选题煤层厚度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、坚固性度、碎胀性、含水性、结块性、稳固性以及强度、坚固性等。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•试题●单项选择题与填空题为同一题型，多项选择题与判断题为同一题型（01）15.反映矿体的空间位置及尺寸的量称为矿体（）。A.厚度和延深B.埋藏要素C.储量D.走向与倾向（02）22.矿体埋藏要素主要有（）。A.走向B．垂高C．斜高；D．倾向E.厚度F．延深（02）27.中等稳固矿岩的允许最大的暴露面积为（）。A．50m2以内B．50～200m2C．200～800m2D．800m2以上极稳固、稳固、极不稳固、不稳固各自的暴露面积（01）5.二向延伸较大，但第三方向延伸较小的矿体，称为（）。A.等轴状矿体B.板状矿体C.柱状矿体D.浸染状矿体（01）11.从下列选出对矿床开采有较大影响的围岩的性质。（）A.容重B.块度C.倾角D.厚度（01）12.从下列选出对矿床开采有较大影响的围岩的性质。（）A.碎胀性B.稳固性C.走向D.倾角（02）21.围岩的性质中对开采影响较大的因素有（）。A．容重、块度和碎涨性B．结块C．强度及坚固性D．可崩性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•矿石量是黑色金属矿山产量的主要指标•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，–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第一部分采矿基础知识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。•合理的服务年限常用来验证露天矿合理生产能力•生产能力和服务年限的正确关系是：生产能力大，服务年限长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•B露天开采Ak＝P（1＋）/T式中：Ak－矿石生产能力，t/a；P－露天矿境界内矿石的工业储量，t；－矿石回收率，%；－矿石混入率，%；T－露天矿正常服务年限，a。第一部分采矿基础知识•3）井型分类（大、中、小）煤矿井型（唯有煤矿有标准井型）大型≥120万t/a，30万t/a中型120万t/a，小型≤30万t/a;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。•试题（01）10、正常生产时期，单位时间内矿井采出的矿石量的能力，叫（矿井生产能力）。（01）13.矿井生产能力，是矿床开采的主要技术经济指标之一，它决定矿井的()。A.基建工程量B.主要生产设备的类型C.辅助车间和选冶车间的规模D.产品成本和生产经营效果。（02）17.矿井的生产能力按其设计可以分成（大、中、小）三种井型。（02）32.建设矿井的规模主要受投资多少影响，即投资规模越大，矿井生产能力就越大。（×）（05）16.建设矿井的规模主要受投资多少影响，即投资规模越大，矿井生产能力就越大。（×）（02）24.矿井的服务年限应与矿井能力相适应，使其保持一个技术上可行经济上合理的关系。关于井型增大的说法正确的有（）。A.井型增大，投资就增大，分摊到每吨煤上的投资费用就增加B.井型增加生产水平提高，分摊到每吨煤上的生产经营费用反而会减少C.增加的单位投资费用与减少的生产经营费用相互抵消，所以对井型没有太大影响D.井型增大，投资就增大，生产能力就提高，所分摊到每吨煤上的基建投资费用减少（02）3．某地下铁矿山其矿床工业储量100000000t,矿山的服务年限为60年,要求矿石总回采率为85%，废石混入率10%,试确定该矿的生产能力,并判断是何种类型的矿（01）3.某金属矿山的井田范围已定的条件下，矿床工业储量是300万吨的，矿井设计生产能力34万吨/年、矿石总回采率68%、废石总混入率8%。请计算矿井服务年限。)1(yTQHAk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◆废石混入率和矿石贫化率是矿石贫化的两种表示方法。◆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•2）计算（教材p10）第一部分采矿基础知识◆矿石损失与贫化计算矿体采出的矿石开采过程QCQhChQsCsQcCc=C+-第一部分采矿基础知识•矿石量平衡式•金属量平衡式•金属量是有色金属矿山产量的主要指标•矿石损失率•矿石回采率hscQQQQhhsCQCQQCQ）（cc%100QQSs%100QQQHSC第一部分采矿基础知识•废石混入率•矿石贫化率%100chQQH%100CCCPC%100hCCCCHC•由上面几个公式可推出第一部分采矿基础知识废石混入率Vs矿石贫化率•废石混入率----反映回采过程中废石混入的程度；•矿石贫化率----反映回采过程中矿石品位变化。•二者在数量上的关系：––①Ch＝0P＝H但这仅仅是在数值关系上，而在概念上二者不得混淆。–②Ch﹥0P＜H废石混入率和矿石贫化率是表示在开采过程中矿石质量降低的两个不同概念的指标，应当分别进行计算，而不应误将废石混入率作为矿石贫化率进行计算。%100CCCPC%100hCCCCHC•试题(01)9、在开采过程中损失的工业储量与工业储量之比率，叫做（矿石损失率）。（05）6.某金属矿山，其中某一工业矿体（矿块）的平均品位为1%，采出矿石的平均品位为0.8%，混入废石的平均品位为0.07%，计算矿石贫化率和废石混入率。P=(c-cc)/cH=(c-cc)/(c-cy)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。•试题(01)4.工业品位是工业上对可采矿段所要求的