采矿技术与安全管理

A、金属矿床开采技术B、不同采矿方法采矿安全规定C、采矿技术管理规定云南云宝铂钯矿业有限公司采矿培训内容肖建华A、金属矿床开采技术前言采矿自地壳内或地表开采矿产资源的技术和科学。一般指金属或非金属矿床的开采，广义的采矿还包括煤和石油的开采及选矿。其实质是一种物料的选择性采集和搬运过程。作为提取金属成分的矿石称金属矿石，主要有贵重金属矿石（金、银、铂等）有色金属矿石（铜、铅、锌、铝、镍、锑、钨、锡、钼等）黑色金属矿石（铁、锰、铬）稀有金属矿石（钽、铌等）一、采矿方法采矿方法可大致分为露天开采、地下开采和液体开采三种基本采矿方法。①露天开采：即在露天条件下，将埋藏较浅的矿石，从矿坑露天矿、山坡露天矿或剥离露天矿进行开采，包括挖掘一系列顺序的沟槽。采砂船采矿也属剥离露天矿的一种，它从平底船上进行挖掘。②地下开采：是将埋藏较深的矿石，在地下采用自然支护、人工支护及崩落采矿方法将矿石开采出来。③液体开采：又称特殊采矿法，是从天然卤水里、湖里、海洋里或地下水中提取有用的物质；大多数液体采矿是用钻井法进行的。二、矿业生产概论矿业生产过程矿产普查勘探阶段可行性研究阶段矿山设计施工阶段矿山生产阶段三、矿体和矿床（1）定义矿体：是指在地壳中矿石的天然集聚体。它是一个独立的地质体，具有一定的质量界限、一定的空间位置和几何形状。矿床：在一定的地质作用下,在地壳中形成的有用矿物聚积体,其质和量适合于工业利用,并在现有经济技术条件下能够被开采和利用。无论矿体的形状如何、数目多少，只要它们生成在一起就总称为矿床。围岩：矿体周围的岩石。矿体的上部围岩叫上盘围岩或顶盘；矿体的下部围岩叫下盘围岩或底盘。夹在矿体中的岩石称为夹石。围岩和夹石都不含有用成份或有用成份含量未达到利用的要求，故称为废石。（2）矿体形态1、层状矿床：这类矿床多为沉积或变质沉积矿床。其特点是矿床规模大，赋存条件稳定，有用矿物成分组成稳定，含量均匀。多见于黑色金属矿床。2、脉状矿床：这类矿床主要是由于热液和气成作用，矿物质充填于地壳的裂隙中生成的矿床。其特点是矿床与围岩接触处有蚀变现象，矿床赋存条件不稳定，有用成分含量不均匀。有色金属、稀有金属及贵重金属多属此类。3、块状矿床：这类矿床主要是充填、接触交代，分离和气化作用形成的矿床。它们的特点是：矿体大小不一，形状呈不规则的透镜状，矿巢，矿株等产出，矿体与围岩的界线不明显，某些有色金属矿床（铜、铅、锌等）属于此类。（2）矿体的形状蚀变片理化花岗岩蚀变片理化花岗岩，黑钨矿－石英条带沿片理充填，片理产状145°～155°∠25°～35°。矿石主要成分为钠长石、石英，少量白云母、黄铁矿。矿脉是指充填在各种岩石裂隙中的矿体复合状含矿石英脉系上述两种脉的复合，经常表现为中间为白色块状石英脉，两侧为条带状石英脉，并兼具上述两种脉的特点。条带状含矿石英脉------脉体外观灰白相间，具明显的流状构造，矿物定向明显，原岩被完全改造。矿脉形成较晚，主要见于裂隙中。条带状含矿石英脉矿区主要成矿期次大致有二期，早期为块状石英脉，晚期为条带状石英脉。块状含矿石英脉----脉体外观呈白色。未遭受后期脆、韧性变形，具明显的自形－半自形结构，块状构造；矿脉形成较早，见于各期次裂隙中。块状含矿石英脉四、矿体的埋藏要素走向：走向是矿体在空间的水平延伸方向，用走向线与正北方向的夹角来表示。所谓走向线是指矿体层面与任意一个水平面相交的线。矿体沿走向的长度称为走向长度。倾斜：倾斜或倾向是矿体向深部延伸的方向。用倾斜线的水平投影与正北方向的夹角来表示。矿体按倾角可分为：水平和微倾斜矿体——0°至5°；可在工作面直接搬运矿石。缓倾斜矿体——5°至30°；可采用机械或人力搬运矿石。倾斜矿体——30°至55°；可借助于溜槽等工具搬运矿石。急倾斜矿体——55°以上。可采用自重沿底板下溜矿石。厚度：厚度是指矿体的上盘接触面与下盘接触面间的、垂直距离或水平距离，分别称为垂直厚度和水平厚度。矿体按厚度可分为：极薄矿体——厚度小于0.8米；在掘进和采矿中均要采掘一部分围岩。薄矿体——厚度为0.8～4.0米；在缓倾斜条件下以单一分层回采。中厚矿体——厚度为4.0～10.0米；矿块沿走向布置，用浅孔采矿法开采。厚矿体——厚度为10.0至30米；采用深孔采矿法开采。矿块仍可沿矿体走向布置，但厚度大于30米，就垂直走向布置矿块。极厚矿体——厚度大于30米。开采这类矿床，应垂直矿体走向布置矿块，当矿体厚度大于50~60米时，回采时要分别在垂直走向和走向上留矿柱。延深矿体的埋藏深度是判断其在地下分布情况、研究地下深部构造及钻孔计算、勘探和开采设计不可缺少的资料，也是对矿体的储量、可利用程度评价的重要条件之一。矿体勘探在普查找矿以后，初步查明和肯定矿床远景的基础上，综合运用各种地质与技术方法对矿体进行直接或间接地揭露，进一步研究确定一个矿床的工业价值而进行的各种研究工作的总和。五、岩石稳固性分类指矿岩在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。它分为５种：（1）极不稳固的：是指掘进巷道或开辟采场时，不允许有暴露面积，否则可能产生片帮或冒落现象。一般须超前支护。（2）不稳固的：一般允许暴露面积在50m2以内。（3）中等稳固：指不支护的暴露面积为50~200m2。（4）稳固的：允许不支护的暴露面积在200~800m2。（5）极稳固的：不需支护的暴露面积在800m2以上。岩石的质量等级(RQD)RQD岩石质量0～25很差25～50差50～75较好75～90好90～100很好岩石完整程度KV＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0150.15完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎岩石的坚硬程度Rc（Mpa)6060～3030～1515～55坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩按RMR值划分的质量等级岩体分级ⅠⅡⅢⅣⅤ1岩石质量描述很好好中等差很差2总分（RMR）100～8180～6160～4140～21≤203自立时间15米跨距、10年8米跨距、6个月5米跨距、1周2.5米跨距、10h1米跨距、30min4内聚力(Mpa)43～42～31～215摩擦角45°35°～45°25°～35°15°～25°15°下盘γ第四纪表土45°含水中等稳固片岩55°稳固片岩60°中等稳固致密岩石65°稳固致密岩石70°各种岩石移动角的概略数据表岩石名称沿矿体走向的岩石移动角δ上盘β垂直矿体走向的岩石移动角65°45°65°70°75°75°45°45°55°60°六、露天开采在地面开掘露天坑道,将有益矿物采出叫露天开采。露天矿可分山坡露天矿和凹陷露天矿。露天开采方法分人工开采、机械开采、水力开采、特殊开采。露天矿开采步骤矿区地面的准备工作，矿床的疏干与防水工作、矿床的开拓工作、剥离和采矿工作。一）、露天矿生产工艺穿孔爆破工作采装工作运输工作排土工作露天采矿技术经济指标(矿石成本、矿石品位、矿石回采率、矿石贫化率、炸药、雷管、导火线、剥采比)二）、露天矿场基本要素1、工作平盘：即工作台阶上的水平面部分称为工作平盘，在此平盘上设置穿孔、采掘、运输、供电、供水等设备。2、露天矿场边帮：露天矿场的四周表面部分称为露天矿场边帮，也就是露天矿场所有平盘和台阶坡面的总体。下盘岩石内的边帮为底帮，上盘岩石内的边帮为顶帮，端部的边帮称端帮。3、露天矿场的底：露天矿场最下部的平面，一般不小于20~30米。4、露天矿场的工作帮：工作帮是由正在进行或将要进行采矿与剥岩工作的台阶所组成的边帮或其一部分，亦即露天矿场内工作台阶之总体。5、工作帮坡面：是通过露天矿场最上一个台阶和最下面一个工作台阶的坡底线的假想平面，如图中KG。6、工作帮坡面角(φ):是工作帮坡面与水平面的夹角。工作面的坡面角一般为8°~12°，最大不超过18°~15°。7、露天矿场的非工作帮：是由已经结束工作的台阶所组成的边帮或其一部分。8、平台：是非工作帮上的平盘。分运输平台和保安平台。9、露天矿场非工作帮坡面：如图中AB和DC。10、露天矿场最终边帮废止角：是非工作帮坡面与水平面的夹角。（βδ）三）、露天开采境界的确定确定合理的开采深度;确定露天矿最终边帮坡面角(或称废止角);确定露天矿平面周界。四）露天矿床开拓方法铁路运输法公路运输法平峒溜井开拓法斜坡卷扬和胶带运输法七、地下开采（1）矿区、矿田、井田矿山下设一个或几个坑口(矿井)，坑口是具有独立开采系统的生产单位。划归坑口开采的矿体或其一部分叫井田。划归公司(联合企业)开采的矿体叫矿区，划归矿山开采的矿体叫矿田。（2）阶段、采区（矿块）（3）矿床开采步骤开拓：在用地下方式开采矿床时，首先必须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行人、运输、排水、通风等系统。把进行这项工程施工叫做开拓。为了开拓所掘进的各类井巷叫做开拓巷道。（放在后面重点讲解）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、横巷和天井等叫做采准。这些巷道可统称为采准巷道。回采：在已做好采准工程的采区里，·进行大量采掘矿石的工作叫做回采。主要生产工艺有崩矿、落矿、矿石运搬与地压管理三项。1）落矿又称崩矿，是以切割空间为自由面，借助凿岩爆破方法来崩落矿石。一般根据矿床的赋存条件、所采用的采矿方法及凿岩设备，选用浅孔、中深孔、深孔及药室等落矿方法。评价落矿效果的主要指标是凿岩工劳动生产率、实际落矿范围与设计范围的差距、矿石的破碎质量。而矿石的破碎质量主要是用大块产出率表示。大块（又称不合格大块）是指大于合格块度尺寸的矿石块。矿石合格块度，是指爆破崩矿时，矿石破碎到适合放矿和运输条件的最大允许块度。块度不大于400～500mm时，才可能采用箕斗提升。2）矿石运搬是指在矿块内把崩下的矿石，运搬到阶段运输巷道，并装入矿车。运搬与运输的概念不同，运输是指在阶段运输平巷中的矿石运输。矿石的运搬方法有：重力、爆力、机械、人力以及联合运搬等。3）地压管理是指矿石采出后在地下形成的采空区,经过一段时间，矿柱和上下盘围岩就发生变形、破坏、移动等地压现象，为保证开采工作安全，针对这种地压现象，所采取的必要的技术措施，以控制地压和消除地压所产生的不良影响。地压管理方法有三种：留矿柱支撑采空区、充填采空区和崩落采空区（4）三级矿量为了保持矿山的均衡生产，开拓、采准、回采必须保持一定的超前关系，即开拓超前于采准，采准超前于回采。其超前关系是以掘进开拓、采准、回采巷道所提供的开拓矿量、采准矿量、备采矿量所需的时间来表示。一般矿山都应备有三年以上的开拓矿量，一年左右的采准矿量，半年左右的备采矿量，这三种矿量称为三级矿量。矿山建设和生产实践证明，保持合理的三级矿量是实现正常持续生产的重要条件。在采矿工业中，要先掘进巷道，才能回采矿石，只有掘进超前，才能保有一定的三级矿量，做为正常生产所必需的矿石储备量。因此，“采掘并举、掘进先行”，是矿山建设和生产所必须遵循的重要方针。（5）矿石损失和贫化的基本概念矿石损失矿石损失在矿床开采过程中，使矿体中一部分矿石未采下或虽已采下而还有一些矿石丢在采场或巷道中，这些不能运到地面上的矿石就叫做损失。矿石的损失是用损失率（百分数）来表示。它是开采时损失的矿石量与工业储量之比。引起矿石损失的原因较多，但主要因素有两个方面：（1）由于矿床地质构造，水文地质条件的影响和破坏，矿体埋藏条件复杂，在当前技术条件下难以采出而造成的矿石损失；（2）为了保护井筒或地表重要设施所留的保安矿柱或在采区中所留的矿柱，由于回采条件困难，这些矿柱不能全部采出而造成的损失。在开采金属矿床时，无论那一种采矿方法都不可避免的要有3一5％的矿石损失率，有的损失率还要大。矿柱回采时损失率竟达到40-50％以上。矿石的贫化矿石的贫化在矿床开采过程中，采下的矿石由于废石混入或由于矿石中有用矿物形成粉末而损失，致使采出矿石的品位低于地质品位，叫做贫化，贫化的程度是用贫化率“百分数”来表示，是混入