非煤矿开采讲稿.ppt

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一、平硐开拓法平硐开拓法用平硐作为主要开拓巷道开拓矿床的方法。

当矿体或矿体的大部分赋存在地平面以上时，采用平硐开拓法。

主平硐可以垂直矿体走向布置（位于矿体下盘或上盘）或沿矿体走向布置。

第三节矿床开拓方法,1、主平硐垂直矿体走向布置图27所示为垂直矿体走向（下盘）平硐开拓法的典型示例。

由于主平硐水平以上矿体高度过大，划分为若干个阶段开采。

设阶段平硐4是为了方便行人、改善通风条件和简化废石运输系统。

2、主平硐沿矿体走向布置

（1）平硐在矿体下盘矿体厚度很大且矿石不够稳固时用这种方法。

从矿床勘探类型来看，适用于走向较稳定的矿体，或者矿体勘探密，尤其是矿体产状在走向方面清楚。

否则造成穿脉工程过大。

（2）平硐在矿体内在围岩很不稳固的情况下才采用这种方法，否则将增加平巷和平硐的掘进成本及巷道支护、管理等费用。

二、斜井开拓法斜井开拓法以斜井作为主要开拓巷道开拓矿床的方法。

通常，赋存在地平面以下，表土层不厚，埋藏不深且倾角为15450的缓倾斜和倾斜矿体，适用于斜井开拓法。

按主斜井与矿体的相对位置不同，斜井开拓法可以分为脉内斜井开拓法和下盘斜井开拓法。

当条件适于用斜井开拓法时，一般都采用下盘斜井开拓，脉内斜井开拓很少采用。

仅当矿石价值不高、矿体厚度不大、倾角沿倾斜方向变化小且其他条件也适合时，有可能采用脉内斜井开拓。

注意：

采用下盘斜井，当矿体倾角较大时，多半采用斜井倾角为2528的下盘伪斜井方案。

非煤矿山的斜井提升方式与煤矿相同，有串车、箕斗和胶带输送机三种。

绝大部分用串车和箕斗提升。

三、竖井开拓法竖井开拓法以竖井作为主要开拓巷道开拓矿床的方法。

当矿体赋存在地面以下且埋藏较深，倾角大于45度或小于15度时，适合用竖井开拓法。

根据主要竖井与矿体的相对位置，这种方法又可分为下盘竖井开拓、上盘竖井开拓、侧翼竖井开拓和穿过矿体的竖井开拓四种开拓方案。

1、下盘竖井开拓法下盘竖井开拓是开拓急倾斜矿体常用的方法。

竖井布置在矿体下盘的移动界线以外（同时要保留安全距离），从竖井掘若干石门与矿体连通。

此方案的优点是井筒维护条件好，又不需要留保安矿柱；缺点是深部石门较长，尤其是矿体倾角变小时，石门长度随开采深度的增加而急剧增加。

一般说来，矿体倾角60以上采用该方案最为有利。

2、上盘竖井开拓法这种开拓方案的适用条件是：

1）从技术上看，不可能在矿体下盘掘进竖井（如下盘岩层含水或较破碎，地表有其他永久性建筑物等）。

2）上盘开拓比下盘开拓在经济上更合理时（矿床下盘为高山，无工业场地，地面运输困难且费用高）。

与下盘竖井开拓相比，有明显的缺点：

上部中段的石门较长，初期的工程量大，基建时间长，初期基建投资也必须增加等。

3、侧翼竖井开拓法这种开拓方案通常的适用条件如下：

1）走向长度较短；2）矿体上下盘的围岩条件不利于布置井筒，且矿体侧翼有较合适的工业场地，这时的选厂布置在同侧为宜，这样可使矿石的地下运输方向与地表方向一致。

这种方案存在以下缺点：

1）由于竖井布置在矿体侧翼，井下运输只能是单向的，因而运输效率低；2）掘进与回采顺序也是单向的，掘进速度和回采强度受到限制。

4、穿过矿体的竖井开拓法竖井穿过矿体的开拓方案如图所示。

优点：

石门长度都较短，基建时三级矿量提交较快；缺点：

维护竖井，必须留有保安矿柱。

这种方案在稀有金属和贵重金属矿床中应用较少，因为井筒保安矿柱往往是相当可观的。

方案的应用受到限制，只在矿体倾角较小（一般在20左右），厚度不大且分布较广或矿石价值较低时方可使用。

四、斜坡道开拓法

（一）基本概念（无轨）斜坡道供无轨自行设备运行的倾斜巷道。

按在矿床开采中所起的作用不同，斜坡道可以分为主斜坡道和辅助斜坡道，并分别归属于相应类别的开拓巷道。

主斜坡道是指直通地表的用于运输矿石的斜坡道，同时也可供无轨设备出入井下，用于运送人员、材料设备和通风。

辅助斜坡道是用于矿井辅助运输或仅供无轨自行设备在井下各阶段间转移的斜坡道。

（无轨）斜坡道开拓法用斜坡道作为主要开拓巷道开拓矿床的方法，简称“无轨开拓”。

（二）斜坡道形式斜坡道形式常见的有折返式和螺旋式两种，如右图折返式斜坡道由直线段和曲线段两部分组成，螺旋式斜坡道可以是规则或不规则的圆柱螺旋线或圆锥螺旋线。

与螺旋式斜坡道相比，折返式斜坡道虽然线路长、工程量大，但施工简单、司机能见距离大、行车安全，故在生产实践中应用较为广泛。

螺旋式斜坡道最适合用于开拓柱状矿体，如金刚石矿。

（三）斜坡道参数与路面结构斜坡道参数主要包括断面尺寸、曲率半径和坡度。

常用斜坡道坡度（%）：

运输矿石与废石的斜坡道以及大型无轨矿山911通过大量无轨设备的长距离斜坡道911运送人员、材料和设备的一般辅助斜坡道917阶段与分段之间的辅助斜坡道1625胶带输送机和无轨自行设备共用的斜坡道2527,一般斜坡道宽为46m，高3.65m。

若使用大型无轨设备，曲率半径应大于20m；使用中、小型无轨设备，不应小于10m。

表25国内外部分矿山斜坡道参数,（四）斜坡道开拓法示例1、折返式斜坡道开拓主斜坡道1位于矿体下盘岩层移动范围之外，每个（或几个）阶段均折返，在折返处掘阶段石门2与阶段运输巷3相通。

2、螺旋式斜坡道开拓（日本神岗矿五号矿体）,（五）评价及适用条件与竖井和斜井开拓相比，斜坡道开拓法的优点是：

（1）受地形、工业场地和工程地质条件等制约井筒位置的因素影响较小；

（2）斜坡道兼有主井和副井的功能，利用无轨自行设备将斜坡道掘到矿体后即可投入生产，矿床开拓快，矿井投产早；（3）无轨自行设备机动、灵活、使用方便；（4）矿井生产系统简单、环节少；（5）不需要提升设备和相应的地面构筑物，井口布置大大简化；（6）有利于实现掘、采、装、运、卸综合机械化，劳动生产率高；（7）不需要轨道，节约钢材。

与竖井开拓和斜井开拓相比，斜坡道开拓法的缺点是：

（1）斜坡道工程量大（比同样深度的竖井工程量大36倍）；

（2）开拓深度受掘进技术和经济因素的制约；（3）无轨自行设备初期投资多，维修工作量大，技术水平要求高；（4）无轨自行设备目前主要以柴油为动力，造成井下空气污染，要求加强通风，通风费用增加。

目前，斜坡道开拓法适用于矿床埋藏不深（200300m）的中、小型矿山（生产能力20100万t/a）。

目前国内外非煤矿山采用斜坡道作主要开拓巷道的很少，主要用于作为辅助开拓巷道，配合其它主要开拓巷道开拓矿床。

斜坡道作为辅助开拓巷道，最常见的有两种情况：

（1）竖井开拓，斜坡道只用于无轨自行设备出入井下，运送人员、材料、设备并兼作通风通道，

（2）采用无轨自行设备的矿山，在阶段间设辅助斜坡道，供无轨设备转移工作地点和作为行人、运料和通风巷道。

五、联合开拓法开拓矿床浅部与深部的主要开拓巷道可以有多种可能的组合形式，如浅部用平硐、斜井或竖井开拓，深部用盲竖井或盲斜井开拓，这取决于矿区地形、矿体埋藏深度以及浅部与深部的矿体赋存特征等因素。

（一）上部平硐下部盲竖井开拓方案,

（二）上部平硐下部盲斜井开拓方案,（三）上部竖井下部盲竖井开拓方案,（四）上部竖井下部盲斜井开拓方案,（五）上部斜井下部盲竖井开拓方案,第四节非煤矿床开拓的主要特点一、井筒布置特点主井、副井、风井二、阶段平面布置及其特点阶段划分、阶段运输巷道布置、井底车场特点、主运输阶段和副阶段三、开拓系统构成特点溜井、地下破碎硐室,一、井筒布置特点非煤矿床开拓时，确定井筒（硐）位置应遵循的原则是：

使井筒硐）掘进和使用安全可靠，使工业场地布置合理，对井下开采有利和尽可能不留保安矿柱。

确定井筒（硐）位置主要影响因素：

矿区地形、工程地质与水文条件、地质构造和矿体赋存特征等。

（一）主井

（1）非煤矿床开拓一般选择井筒不穿过矿体且不留保安矿柱的方案主要原因是：

1）非煤矿井田尺寸较小；2）非煤矿产价值高；3）非煤矿体以急倾斜居多。

注：

开采少数井田尺寸大、矿石价值低和倾角平缓的非煤矿床（如沉积石膏矿床）时，井筒也可以穿过矿体，留保安矿柱。

（2）井筒位置确定1）沿矿体走向的井筒位置按矿井运输费最小或运输工作量最小确定。

非煤矿山，运输工作量最小是指井上下运输工作量之和最小。

只要条件允许，井筒均应布置在井田储量中央。

2）垂直矿体走向的井筒位置一般均布置在下盘。

只有受地形或工程地质条件限制，井筒位于矿体下盘有困难时，才考虑布置在矿体上盘。

3）设计程序a）井筒穿过矿体（煤层）时确定井筒位置圈定保安矿（煤）柱,b）井筒不穿过矿体不留保安矿柱先圈定地表移动范围根据保护等级确定保护带宽度在保护带以外布置井筒。

（二）副井

（1）副井可以远离主井单独布置副井的位置在很大程度上受辅助运输和废石场位置的影响，与选矿厂位置的关系不大。

当条件不允许（如工业场地附近无足够的废石场地）时，副井可以远离主井单独布置。

分散布置方式的主井和副井都有各自的井底车场甚至有自己的工业场地。

（2）非煤矿床开拓，有时也不设副井在下列情况下：

1）矿井生产能力小（30万t/a）且采深不大（300m），只装备一个罐笼井就能满足主、副提升要求；2）虽然开采深度大，提升要求设主、副井但地质条件特别复杂，施工困难，为了减少井筒数目，可以只掘一个井筒，装备箕斗提升矿石，装备罐笼作辅助提升（此井称为混合井）。

（三）风井

（1）一般应设专用风井

（2）风井布置方式的影响因素主要根据井田的走向长度、矿井的生产能力、安全条件以及是否有可以利用的探井等因素确定。

是否有可供利用的探井，有时可能成为非煤矿床风井布置方式的决定因素。

（3）风井布置方式中央并列式、中央对角式和侧翼对角式。

广泛采用对角式（中央对角式或侧翼对角式）布置方式。

（四）非煤矿床开拓的井筒布置3个主要特点

（1）井筒一般不穿过矿体布置在下盘、上盘或侧翼岩层移动范围以外，不留保安矿柱；

（2）副井可以靠近主井集中布置，受条件限制时，也可以远离主井分散布置，有时不设副井；（3）风井布置方式多采用对角式。

二、阶段平面开拓及其特点阶段平面开拓包含阶段运输巷道布置、井底车场方式选择以及阶段平面内的各种硐室布置。

（一）阶段划分

（1）考虑的原则因素1）地质条件因素影响阶段高度的矿床地质条件主要是矿体倾角与厚度、矿岩稳固性以及矿床勘探类型等。

2）技术方面因素除了应满足阶段正常接替的要求以外，还应考虑所采用的采矿方法、生产探矿的需要和天井的施工技术。

3）经济方面因素增大阶段高度有利于减少矿井的基建费用，但是矿井生产经营费（运输、提升、排水、通风、维护）增加，因此，存在着使二者之和（一般用吨矿成本表示）最小的经济合理的阶段高度。

阶段垂高,随着开采技术水平的不断提高，阶段高度有增大的趋势。

近年来，国内有的非煤矿山已将阶段高度加大到120m，国外已达到200m。

表26国内部分非煤矿山的阶段高度,

（二）阶段运输巷道布置

（1）影响阶段运输巷道布置的因素1）矿体数目、厚度、间距、矿岩稳固性以及矿体赋存稳定程度等地质条件；2）运输要求和通风要求；3）探矿的需要；4）采矿方法。

（2）阶段运输巷道布置方式复习煤矿开采阶段运输大巷布置方式：

1）分煤层大巷；2）集中大巷；3）分组集中大巷。

非煤矿山阶段运输巷道布置方式1）沿脉单巷布置沿脉运输巷可以位于脉内或脉外，铺设单轨或双轨。

脉内布置比较适合于矿体规则且勘探程度不足的条件。

适应条件：

薄及中厚矿体,2）沿脉双巷布置布置两条阶段运输巷，其中一条在脉内（装车巷道，具有探矿作用），另一条位于下盘脉外（行车巷道，可以按运输要求设计），分别作为装车巷道和行车巷道，并每隔一定距离（50100m）用联络道相通，如图。

评价：

既能满足探矿的需要又有利于运输，但工程量较大。

适应条件：

中厚矿体和厚矿体。

3）下盘沿脉加穿脉阶段运输巷位于矿体下盘脉外，通过穿脉进行矿块采准。

穿脉巷道在非煤矿山中，从脉外平巷通达或穿过矿体并与矿体垂直的水平巷道。

评价：

利用穿脉巷道探矿，对矿体厚度变化适应性强，穿脉装车安全可靠，对阶段运输有利，运输能力大（可达60150万t/a），缺点是巷道工程量大。

适应条件：

厚矿体。

4）环形运输布置矿体上、下盘都布置阶段运输巷，并用穿脉巷道连通，形成环形运输线路。

评价：

环形运输布置的阶段运输能力大（可达150300万t/a），穿脉装车安全，有利于探矿，但工程量很大。

适应条件：

厚、极厚矿体或平行矿脉群。

实例,注意：

开采含有天然放射性元素铀、镭、钍的放射性矿床时为了减少放射性危害，一般应将阶段运输巷布置在脉外，不穿过或尽可能少穿过矿体。

（三）井底车场特点与国有重点煤矿相比，非煤矿的井底车场线路般比较简单，结构大为简化。

非煤矿竖井井底车场形式：

尽头式、折返式、环形式非煤矿斜井井底车场形式：

甩车场、平车场及吊桥车场（矿体倾角大于200）,（四）主运输阶段和副阶段主运输阶段（主运输水平）将两个及两个以上阶段采下的矿石集中提升到地面的阶段。

副阶段一般不与井筒相通，只掘部分阶段运输巷道，并用天井和（矿石、废石）溜井与主运输阶段相通。

在煤矿除因地质方面的原因造成阶段斜长过大，使得开采有困难或不安全的情况以外，煤矿一般不设辅助水平。

非煤矿山设主运输阶段较多，目前，国内外有关矿山一般每24个阶段设一个主运输阶段。

三、开拓系统构成特点

（一）溜井在有溜井组成的多种多样的开拓方案中，最常见的有平硐溜井出矿系统和竖井箕斗提升溜井集中出矿系统。

平硐溜井出矿系统可参见图27，主平硐水平以上各阶段采下的矿石，经溜井下放到主平硐，然后装车外运。

竖井箕斗提升溜井集中出矿系统（图220）常见于设主运输阶段的矿山，副阶段采下的矿石经溜井下放到主运输阶段，用竖井箕斗集中提升到地面。

溜井的通过能力很大，单一溜井一般即可满足大、中型矿井的产量要求。

因此，溜井数目通常只需要根据溜放的矿石种类和矿体分散程度就能确定。

溜井位置的确定原则与主要开拓巷道相同。

垂直式：

单段直溜井、分段直溜井溜井形式倾斜式（倾角大于600）,地下破碎硐室二次破碎可以在采场进行，也可以集中在地下破碎硐室进行。

在采场进行二次破碎通常采用爆破法，不仅影响采场生产能力，而且产生大量矿尘和有害气体，污染工作环境。

在井下设破碎硐室，用破碎机集中进行二次破碎，有利于提高矿并的劳动生产率和改善工作环境，经破碎机破碎后的矿石块度一般为100300mm，满足提升设备（箕斗和胶带输送机）对矿石块度的要求。

地下破碎硐室有集中旁侧式和分散旁侧式两种布置形式一般认为，下列条件适合设地下破碎硐室

（1）阶段储量大的大型、特大型矿山

（2）井筒用箕斗提升或胶带输送机运输的矿山；（3）采用大量崩矿的采矿方法或矿石坚固因而大块产出量大的矿山。

作业2，6

（2）p35,