金属矿山地下开采.docx
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金属矿山地下开采
金属矿山地下开采
走向布置矿块。
开采极疗矿体时矿块垂直走向布置往往需留走向矿柱图1-0
C图1一7筋籀褒麓真毒。
&矿块沿走向布置矿块垂直走向布置矿块垂直走向布置且留走向矿柱。
1-矿房-矿柱。
三、金属矿床的特性金属矿床的地质条件较为复杂对矿床开采有较大影响的因素有以下儿个方面。
矿体赋存条件不稳定矿体的厚度、倾角及形状均不稳定。
在同一个矿体内在走向上或倾向上其厚度、倾角常有较大的变化且常常出现尖灭再现分枝复合等现象。
这就要求有多种采矿矿法并且采矿法本身要有一定灵活性以适应复杂的地质条件。
矿石品位变化大在金属矿床中矿石品位在矿体的走向上及倾向上也经常有较大的变化。
这种变化有时有一定的规律如随深度的增加矿石的品位变贫或变富。
在矿体中还经常10存在夹石。
有些硫化矿床的上部有氧化矿使同一矿体产生分带现象。
这些都对采矿提出特殊的要求如按不同类型、不同品级进行分采中和品位剔除夹石等。
构造复杂在有些矿体中存在断层、褶皱、岩脉或断层破碎带等地质构造。
这些都给采矿工作带来很大的困难。
矿岩的坚固性大多数金属矿体均有此特点。
因此一般釆用凿岩爆破方法来采矿这给实现综合机械化开采造成一定困难。
矿床含水性某些金属矿床含水对开采有很大的影响。
矿床含水不仅增加了排水设备及设施而且对开采工作造成很大困难如含水的碎矿石容易结块堵塞漏斗也可能在放矿时发生跑矿大量的含水会降低矿岩的稳固性等。
第二章矿床开采单元的划分及其开采顺序第一节矿床开采单元的划分一、矿田和井田划归一个矿山企业开采的全部矿床或其一部分称为矿田在一个矿山企业中划归一个矿井坑口开采的全部矿床或其一部分称为井田。
矿田有时等于井田有时包括数个井田。
井田的大小是矿床开采中的重要参数。
在倾斜和急倾斜矿床中井田尺寸一般用沿走向长度和沿倾斜深度或垂直深度表示在水平和微倾斜矿体中则用长度和宽度表示。
二、阶段和矿块1阶段和阶段高度在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床时在井田中每隔一定的垂直距离沿走向掘进一条或儿条与走向一致的主要运输巷道上下相邻两个主要运输巷道之间的开采范围称为阶段图2-。
阶段高度是指相邻上下两个阶段运输巷道底板之间的垂直距离图2-1中。
影响阶段高度的主要因素有矿体的倾角、厚度、走向长度矿岩的物理力学性质采用的开拓方法和采矿法阶段开拓、釆准、切割和回采时间每吨矿石所摊的基建和经营、开拓和采准矿床的勘探类型等。
增大阶段高度可减少阶段的数口节省开拓、采切工程量及12图2-1阶段和矿块的划分I-已采完阶段?
一正回采阶段?
一开拓、采准阶段?
一开拓阶段-矿体垂直埋藏深度-阶段高度-矿体走向度-主井一石门3-天井-排风井-阶段运输平巷-矿块。
费用降低每吨采出矿石所摊的开拓、釆准和切割费用。
增大阶段高度可以减少阶段矿柱矿量因而可使回釆阶段矿柱所造成的损失和贫化相对减少。
但是增加阶段高度会使釆矿准备和回采工作中产生许多技术上的困难。
如掘进很长的天井较困难在矿岩不稳固时回采工作不安全而且会使天井掘进费用、材料和设备运到采场的费用等增加。
2阶段高度的确定选择合理的阶段高度应符合的条件是阶段高度的基建费和经营费摊到一吨备釆矿量的数额应是最小能及时准备新阶段能保证安全作业。
阶段高度的值变化较大一般根据矿床的埋藏条件矿岩的稳固性和采矿法的要求等主要因素确定。
当开采缓倾斜矿体时阶段高度一般为20-当开采倾斜、急倾斜矿体
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1
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25m
60m
时阶段高度常为40-禳至达80-120mo3矿块将阶段中的矿体沿走向每隔一
定距离划分的矿13第二节井田中的开采顺序一、井田中阶段的开采顺序井田中阶段的开采顺序有上行式和下行式两种。
下行式的开采顺序是先开采上部阶段后开采下部阶段上行式则相反。
在生产实际中一般多采用下行式开采顺序。
因为这种开采顺序有很多优点节省初期投资缩短基建时间在逐步向下的开采过程中能进一步探清深部矿体生产安全条件好适用的采矿法多。
上行式开采顺序仅在某些特殊条件下如下部有国家急需的富矿采用需经国家主管部门批准。
二、阶段中矿块的开采顺序按开采工作相对于主要开拓巷道主井、主平嗣的推进方向阶段中的矿块开采顺序可分为三种。
1前进式开采当阶段运输平巷掘进结束后从靠近主要开拓巷道的矿块先开始开采向井田边界依次推进图2-3中。
2后退式开采在阶段运输巷道掘进到井田边界后从井田的边界矿块开始向主要开拓巷道方向依次开采图2-3中？
。
3混合式开采初期用前进式开采后期为后退式开采以往教材中询进式开采的定义为当阶段运输平巷掘进一定距离后从靠近主要开拓巷道的矿块先开始釆矿?
?
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”。
在阶段开拓系统尚未形成便进行采矿是违反正常开采步骤的。
15或同时用前进式与后退式混合开采。
混合式开采生产管理比较复杂只有在特殊条件下开采过程中发现新矿体使用。
双翼开采图2-3中d可以形成较长的回采工作线获得较高的产量从而可以缩短阶段开采的时间有利于地压控制在生产实际中使用最广泛。
单翼开采图2-3中b使用很少。
侧翼开采图2-3中只有在受地形条件限制井田走向长度不大等情况下使用。
萨零浮翔伊圈孑确占暖弦刃Z墨玄弦瞇cc图2-3阶段中矿块的开采顺序I-前进式开釆-后退式开采a双翼开采单翼开采侧翼开采。
1-主井-风扑。
阶段中相邻矿体的开采顺序阶段中若有多个彼此相距很近的矿体当开采其中某一矿体时将影响邻近的矿体。
这时确定各矿体间合理开采顺序对生产的安全和资源的充分回收都有重要意义。
其开采顺序主要有矿体倾角小于或等于围岩的移动角时应选用从上盘向下盘逐一开采的顺序图2-即先采位于上盘的矿体162咖22?
其采空区的下盘围岩不会移动因此不会影响下盘矿体I的开采。
如采用相反的顺序将会使矿体?
处在矿体工采空区的上盘岩石移动带之内影响矿体？
的开采图2-4bo2矿体倾角大于围岩移动角两矿体乂相近时无论先釆那个矿体都会因采空区围岩移动而相互影响图2-4co这时相邻矿体的开采顺序应根据矿体之间夹石层的压度矿岩的稳固性所选用的采矿法和技术措施而定。
一般选用先采上盘矿体后采下盘矿体的开采顺序。
如夹石层厚度不大乂采用充填法时也可采用曲下盘向上盘的开采顺序。
图2-4相邻矿体的开采顺序a、b矿体倾角小于或等于岩石移动角矿体倾角大于岩石转移角。
r一矿体倾角下盘岩石移动角一上盘岩石移动角。
I、？
一相邻两条矿脉。
必须指出在同一个井田中的数个矿体往往有品位不均、厚薄不均大小不一及开采条件难易不同等许多复杂情况。
在这种情况下确定矿体的开采顺序时要注意贯彻贫富兼采、厚薄兼采、大小兼采、难易兼釆的原则。
否则将破坏合理的开采顺序和选矿流程的稳定并造成资源的损失。
17第三节井田的开采步骤一、井田的开采步骤井田开采可分为开拓、采切和回采三个步骤这些步骤反映了不同的生产阶段见图2-图2-。
1井田的开拓在井田内从地表掘进一系列的井巷通达矿体使地面与矿体构成一个完整的提升、运
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输、通风、排水、供水和动力输送等系统以便把人员、动力、设备、材料和新鲜空气送到井下并将井下的矿石、废石、水和污浊空气等送到地面这项工作称为井田开拓。
为开拓井田而掘进的巷道称为开拓巷道。
2矿块的采切在已完成开拓的阶段中掘进巷道将阶段矿体划分成矿块并解决矿块的人行、通风、运输等问题这项工作称为采切工作0。
采切工作量的大小常用采切比表示。
采切比指从矿块中每采出一千吨或一万吨矿石所需掘进的采切巷道米数它可以用下式进行计算至?
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100m/kt2-式中？
L-矿块中采切巷道的总长度丁一一矿块中釆出的矿石量。
3矿块的回采在做好采切工作的矿块中所进行的大量的采矿称为回采工作。
它一般包括崩矿出矿和地压控制等三项主要作业。
0采切工作包括采准与切割两项工作其区别详见第三篇“采矿方法”。
18二、三级矿量为了保证矿山持续、均衡地进行生产按照我国矿山历年所积累的经验在矿山生产管理中各个开釆步骤互为超前的关系是用获得一定的矿量来实现的。
因此将生产矿量按开采准备程度划分为开拓矿量、采切矿量和备采矿量三级称为三级矿量。
1开拓矿量开拓矿量是设计可采工业储量的一部分凡按设讣所规定开拓系统中的井巷已开凿完毕形成了完整的开拓系统和采准工作以前所需进行的生产探矿工程在此范围内所控制的矿量称为开拓矿量。
2采准矿量采准矿量是开拓矿量的一部分。
在开拓矿量的基础上全部完成采矿法所规定的采准井巷工程的矿量称为采准矿量。
3备采矿量备采矿量是采准矿量的一部分在采准矿量基础上全部完成了采矿法所规定的切割巷道的矿量称备采矿量。
三、开采步骤之间的关系开拓、采切和回采三者之间的正常关系应该是以保证矿山持续、均衡生产避免出现生产停顿产量下降等现象为原则。
矿山在基建时期上述三个步骤是依次进行的在投产后的正常生产时期应贯彻“采掘并举掘进先行”的方针按照国家规定的标准必须保证开拓超前于采切采切超前于回采使矿山达到持续正常生产的H的。
超前的值一般用保有的三级犷量指标来保证。
根据我国现有规定有色金属矿山三级矿量的保有期限定额按年产量计为开拓矿量三年以上采准矿量12个月以上备采矿量6个月以上。
在特殊情况下可灵活应用这一规定但必须采取切实有效的措施并报请上级主管部门批准以保证矿山连续而均衡地生产。
19第三章矿石的损失贫化和对矿床开采的要求第一节矿石损失和贫化的概念一、矿石损失和贫化的槪念在矿床开采过程中由于某些原因造成一部分工业储量的矿石来采出或采下的矿石未能完全运出地表而丢失。
凡在开采过程中造成矿石在数量上的减少叫矿石损失。
矿石损失分为非开采损失与开采损失。
非开采损失是指与开采无关的损失即由于地质构造与水文地质条件等引起的矿石损失以及为保护井筒和地表建筑物笫五章第三节所留的保安矿柱的损失。
开采损失指与开采有关的或开采过程中发生的矿石损失。
开采损失乂分为未采下损失与采下损失。
未采下损失是指在开采范围内无法开采或开采不经济的边缘矿体、平行矿脉和矿块内永久性矿柱所造成的损失以及崩矿时未崩下的矿石损失。
采下损失是指已采下而残留在采场中不能放出的矿石损失和运输过程中的矿石损失。
在开采过程中损失的工业储量与原工业储量之比率称为矿石损失率。
而采出的纯矿石量工业储量与原工业储量之比率叫做矿石回收率。
损失率和回收率都用百分数表示。
在开采过程中还有矿石贫化。
矿石贫化是指采出矿石的品位比原矿石品位降低。
它有两种表示方法凡混入采出矿石中的废
20石量与采出矿石量之比率叫废石混人率凡因混入废石和高品位粉矿的流失而造成矿石品位降低的白分率叫做矿石贫化率。
矿石损失与贫化是评价矿床开采的主要指标。
它不仅反映对国家资源的利用程度还反映采出矿石质量的好坏。
在金属矿床开采中降低矿石损失与贫化具有重大意义。
如开采一个储量为一亿吨的金属矿床矿石损失率从15降低到就可以为国家多回收500万吨矿石。
这对充分利用国家地下资源延长矿山寿命都具有重大意义。
矿石损失必然使采出矿石量减少因而使分摊到每吨矿石的基建费用增加引起矿石成本提高。
如果开采含硫高的矿床损失在地下的矿石还可能引起地下火灾。
矿石贫化率的增加导致矿石运输、提升和加工费的增加并使选矿流程的金属回收率和最终产品质量降低造成巨大的经济损失。
另一方面资源损失还对矿山环境及矿区外围带来污染。
损失在地下的矿石其中大量金属被溶析于矿坑水中然后排出地表地表废石中少量金属被雨水冲洗溶析以及进入选矿厂尾矿水直接威胁周围农田作物和河、湖、池塘鱼类的生长污染工业与民用水源所以降低矿石损失与贫化是提高矿山及社会效益的重要环节。
二、矿石损失和贫化的原因1造成矿百损失的原因是多方面的但主要是地质矿床和开采技术方面的原因。
前者因地质破坏或矿床产状复杂致使开采时无法全部釆出后者则因崩矿不完全或因留下的矿柱无法回采而造成部分工业矿石的损失或在出矿时残留在下盘的碎矿和粉矿放不干净在覆盖岩石下放矿时因混入废石过多品位太低已无工业价值不得不将其抛弃形成矿石损失等。
2造成矿石贫化的主要原因是在采矿过程中混入了废21石或高品位的粉矿被丢失使采出矿石品位下降也有矿床在开采过程中有用成分氧化或被析出等。
第二节矿石损失和贫化的计算一、矿石损失与贫化计算公式设Q-矿体矿块工业储量-开采过程中损失的工业储量-混入采出矿石中的废石量丁一一采出矿石量-工业储量矿石的品位
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-采出矿石包含混入的废石的品位一一混入废石的品位。
根据矿体矿块开采结果可列出如下矿石量和金储量各自平衡的方程式矿石量平衡式丁Q-QoR3-1金属量平衡式-QoaRa"3-2由式3-1R-丁-代入式3-得矿石损失率爹?
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舌-522Y-X1003-6矿石贫化率是指工业储量矿石品位与采出矿石品位之差对采出工业储量矿石品位之比用白分数表示则矿石贫化率为X1003-7为了区分废石混入率与矿石贫化率的概念需将这两个指标作进一步解释。
确切地说废石混入率是反映回采过程中废石混入时的程度而矿石贫化率是反映回采过程中矿石品位降低的程度。
当混入废品不含品位口”-时二者在数值上相等即Py。
当混入废石含有品位时则矿石贫化率小于废石混入率即PltYo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分别进行计算而不应误将废石混入率作为矿石贫化率来进行计算。
二、矿石损失与贫化的计算程序1直接法凡采用的采矿方法允许地质测量人员进入采场进行实地观测时可用直接法计算矿石损失率与废石混入率。
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矿石损失率按公式q詈?
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废石混入率按y争?
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100进行计算。
2间接法凡釆用的采矿方法地质和测量人员不能进入采场进行实地观测则只能用间接法计算其计算项LI和讣算程序
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计算矿石回收率矿石回收率是矿体
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计算矿石贫化率按公式f3—进行汁算。
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计算金属回收率金属回收率是采出矿石中的金属量对原工业储量中所含金属之比率。
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对于单个矿块只需计算废石混入率、矿石回收率、矿石贫化率等三项指标金属回收率一般可以不计算。
讣算多个矿块总的损失贫化时除讣算上述三项指标外还要讣算金属回收率。
三、降低矿石损失与贫化的措施为r充分利用地下资源减少因矿石损失与贫化所-起的经济损失提高矿产原料的数量和质量应该针对产生矿石损失与贫化的原因采取有效的措施。
1加强地质测量工作为采矿设计和生产提供可靠的地质资料以便正确确定采掘范用减少废石混入量和矿石损失量。
2选择合理的开拓方法尽可能不留或少留保安矿柱。
3选择合理的开采顺序及时回采矿柱和处理采空区。
4选择合理的采矿法及其结构参数改进采矿工艺。
5改进釆场底部结构推广振动出矿没备和无轨岀矿没备如强出矿管理以提高矿石回收率降低矿石贫化率。
6选择合理的提升运输方式和容器避免多次转运矿石以减少粉矿流失。
24笫三节对矿床开采的要求在社会主义市场经济条件下对矿床开采的要求有以下儿个方面一、基本要求1安全确保矿床开采工作的安全及良好的劳动条件防止地表建筑物和构筑物遭受破坏防止地下地压、火灾、水灾及其他灾害的发生保证坑内作业工人、设备、设施以及整个矿井的安全确保工作的良好环境。
开采工作是否安全是评价矿床开采好坏的重要原则。
2合理的开采速度开采速度大能保证如期完成和超额完成生产任务降低巷道维修费和管理费。
同时加快开釆速度也是保证安全生产的重要措施之一。
3最大的经济效益采矿的经济效益体现在矿石成本低、劳动生产率高、矿石的损失与贫化小等方面?
降低矿石成本矿石成本是评价矿山开采工作的一项重要综合性指标。
在采矿生产中提高机械化水平减少材料和动力消耗提高采出矿石品位加强生产管理提高劳动生产率等是降低矿石成本的重要途径。
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提高劳动生产率由于采矿生产的复杂性和繁重性生产一吨矿石的劳动消耗很大因此釆用高效率的采矿法釆用先进的生产技术和工艺提高矿山生产的机械化程度强化管理以提高劳动生产率就显得非常重要。
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减少矿石损失与贫化矿石损失不仅浪费地下资涿而且还使矿石的成本增加。
矿石贫化增大会使矿石的运输提升和加工费用增加并使企业的金属产量降低选矿回收率和最终产品25的质量也会降低。
二、对开采技术装备的要求现在矿山生产过程的机械化和自动化程度远远落后于工厂而且生产技术水平和管理水平也落后因此矿山企业应大力提倡采用先进的开采工艺和设备提高开采技术水平和管理水平从而提高生产能力改善劳动条件。
对提高开采技术水平有以下儿点要求实现或完善矿山基本生产过程机械化或综合机械化。
矿床开采的主要工作是井巷掘进和回采。
实现井巷掘进的综合机械化能提高掘进速度、降低掘进成本改善劳动条件。
实现回采崩矿、出矿和地压控制过程的全部机械化对提高矿山生产能力减轻工人劳动强度保证安全生产具有重要作用。
2逐步实现工艺系统和主要生产环节的自动化。
H前国内外有些矿山在提升、运输、通风、供风、排水和破碎等设备方面的自动化程度已达到了相当高的水平国内部分矿山也部分实现了自动
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今后应积极推广国内外矿山实现自动化的经验逐步实现开采工艺系统及主要生产环节的自动化。
3组织管理更科学化。
在矿山企业中除逐步实现生产工艺设备自动化运行外还应积极研究组织管理的科学化。
组织管理科学化是用技术手段收集和传递信息使用电子计算机和系统工程进行处理和决策其中包括实旎矿山采掘计划、调度管理、矿山供应和产品销售等的全部自动计算与决策。
还包括矿山领导办公室的自动化与生产技术科室的计算机辅助设计。
三、对环境保护的要求1保护森林、水域和其他自然环境条件以及永久性重要建筑物和构筑物不因开采矿产资源而引起.
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