矿床开拓方法课件

采矿工程采矿工程采矿工程采矿简介采矿是一种生产过程和作业，把有用矿物开采出来，并运送到选矿厂或其它使用地点。采矿工程是应用工程学知识和科学方法，来圈定、设计、开拓和回采有用矿物的矿床，它是运用多学科的理论、技术和方法，来系统研究和解决有关采矿方面的问题。采矿工业是开采有用矿物的原材料工业，其活动是从赋存于地壳的矿床中进行矿物原料的初级生产，提供社会进步的物质财富，满足人们对各种矿物的需求。采矿简介采矿是一种生产过程和作业，把有用矿物开采出来，并运送采矿的开采对象矿床 矿床是含有一种或多种有用矿物的集合体，并具有开采价值，即该矿床所含有用矿物很富，或者是比其他矿床易于开发，或者是该矿床的地理位置有利，或者是大量需要这种矿产品。因此，矿床的价值不是固定不变的，而是根据人们对它的需要而变化。采矿的开采对象矿床 矿床是含有一种或多种有采矿的开采对象矿床矿床一般分三类：金属矿床、非金属矿床和燃料矿物。金属矿床又分为铁金属、贱金属、贵金属和放射性金属。非金属矿床为工业矿物，如石灰石、粘土、石膏、石墨、大理石等。燃料矿物有煤、石油、天然气。采矿的开采对象矿床矿床一般分三类：金属矿床、非金属矿床和矿山开采 矿山开采是指用人工或机械对有利用价值的天然矿物资源的开采。根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求，矿山开采分为露天开采和地下开采两种方式。接近地表和埋藏较浅的部分采用露天开采，深部采用地下开采。对于一个矿体，是用露天开采还是用地下开采，取决于矿体的赋存状态。若用露天开采，则应该采用多深合理，这里存在一个深度界线问题，深度界线的确定主要取决于经济效益。一般来说，境界剥采比如少于或等于经济合理剥采比的，可采用露天开采，否则就采用地下开采方法。矿山开采 矿山开采是指用人工或机械对有利用价值地下矿山开采地下矿山开采地下矿山开采地下开采 当矿床埋藏地表以下很深，采用露天开采会使剥离系数过高，经过技术经济比较认为，采用地下开采合理时，则采用地下开采方式。由于矿体埋藏较深，要将矿石采出来，必须开凿由地表通往矿体的巷道，如竖井、斜井、斜坡道、平巷等。地下矿山基本建设的重点就是开凿这些井巷工程。地下开采 当矿床埋藏地表以下很深，采用露天开采地下开采步骤 地下开采主要包括开拓、采准、切割和回采四个步骤。开拓是为了由地表通达矿体而开凿的竖井、斜井、斜坡道、平巷等井巷掘进工程。采准是在开拓工程的基础上，为回采矿石所做的准备工作，包括掘进阶段平巷、横巷和天井等采矿准备巷道。切割是在开拓与采准工程的基础上按采矿方法所规定在回采作业前必须完成的井巷工程，如切割天井、切割平巷、拉底巷道、切割堑沟、放矿漏斗、凿岩硐室等。回采是在采场内进行采矿，包括凿岩和崩落矿石、运搬矿石和支护采场等作业。这四个步骤，开始是依次进行，当矿山投产以后，为能保持持续正常生产，仍需继续开凿各种井巷。如延伸开拓巷道，开凿各种探矿、采准、回采巷道等。在时间上必须遵循“开拓超前于采准、采准超前于回采、确保各级生产准备矿量达到合理保有期”的生产规律。这是通过长期的生产实践总结出来的比较符合矿山生产实践的科学规律。地下开采步骤 地下开采主要包括开拓、采准、切割地下开采 地下矿床开采时，一般是先采上阶段，后采下阶段。在阶段中，沿矿床走向划分为矿块（矿块高度一般是4060米，国外一般为60120米，甚至可达到200米），一般以矿块为基本单位或将矿块再划分为矿房和矿柱进行回采。地下开采 地下矿床开采时，一般是先采上阶段，后地下开采 地下开采，不论是开拓、采准还是回采，一般都要经过凿岩、爆破、通风、装载、支护和运输提升等工序。目前，我国重点地下矿山采用的设备，凿岩主要是采用凿岩机、凿岩台车和采场用的中深孔和深孔钻机。装载主要是采用装载机、铲运机、电耙等。平巷运输提升一般用电机车牵引成列的矿车至竖井、斜井、提升井和场地，再用罐笼将矿车提升至地面，大型地下矿山均将矿车中的矿石卸入矿仓，再装入箕斗提升至地面。地下开采 地下开采，不论是开拓、采准还是回采，地下开采基本概念矿物、矿石、矿体、矿床、围岩、夹石、废石矿石品位的概念、边界品位、最低工业品位硬度、坚固性、稳固性、碎胀性、结块性、氧化性、自燃性及含水性等地下开采基本概念矿物、矿石、矿体、矿床、围岩、夹石、废石地下开采井田、矿田和矿区地下开采井田、矿田和矿区地下开采走向、倾向、倾角地下开采走向、倾向、倾角地下开采一、井田阶段开采顺序：下行式自上而下进行开采上行式与下行式相反二、阶段中矿块开采顺序：前进式后退式混合式地下开采一、井田阶段开采顺序：矿床开拓方法课件三级矿量三级矿量开拓矿量：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为采准矿量。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。三级矿量开拓矿量：通过掘进开拓巷道，形成了完整的运输、通风、三级矿量 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，作为正常生产所必需的矿石储备量。矿山建设和生产所需遵循的重要方针：“采掘并举，掘进先行”。三级矿量 在采矿工业中，要先掘进巷道，才能回采地下开采矿石的损失、贫化和矿山年产量：矿石的损失、贫化和矿山年产量：1、矿石的损失 矿石损失量与矿石的工业储量的百分比，叫做矿石的损失率2、矿石的贫化 混采下来的废石量与采出矿石量的百分比，叫做矿石的贫化率3、矿山年产量 矿山年产量是矿山每年生产的产品量。地下开采矿石的损失、贫化和矿山年产量：矿床开拓 矿床开拓方式：矿床开拓方式：矿床开拓方法：矿床开拓方法：中央并列式 平硐开拓 中央对角式 竖井开拓 侧翼式 斜井开拓 斜坡道开拓 联合开拓矿床开拓 矿床开拓方式：矿床开拓 地下矿床的开采，首先必须从地表开掘一系列通达矿体的井巷，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。矿床开拓 地下矿床的开采，首先必须从地表开掘一矿床开拓方法矿床开拓方法一、平硐开拓法 以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在地形有利的情况下，才能发挥其优点，即只有矿床赋予于山岭地带，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。矿床开拓方法一、平硐开拓法矿床开拓方法矿床开拓方法二、竖井开拓法 竖井开拓法以竖井为主要开拓巷道。它主要用来开采急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45o）和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（倾角小于20o）。这种方法便于管理，生产能力较高，在金属矿山使用较普遍。1.穿过矿体的竖井开拓方案 2.下盘竖井开拓方案 3.侧翼竖井开拓方案矿床开拓方法二、竖井开拓法矿床开拓方法矿床开拓方法三、斜井开拓法 斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，适用于开采缓倾Tf0 Tr 斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20o40o的矿床。这种方法的特点是施工简便、中段石门短、基建少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中小型金属矿山，尤其是小型矿山。矿床开拓方法三、斜井开拓法矿床开拓方法矿床开拓方法四、联合开拓法 由两种或两种以上主要开拓巷道来开拓一个矿床的方法称为联合开拓法。其实质是因矿床深部开采或矿体深部产状（尤其是倾角）发生变化而采用的两种以上单一开拓法的联合使用，即矿床上部用一种主要开拓巷道，而深部用另一种主要开拓巷道补充开拓，成为一个统一的开拓系统。由于地形条件、矿床赋存情况、埋藏深度等情况的多变性，联合开拓法所包括的方案很多。矿床开拓方法四、联合开拓法矿山开拓示意图1矿山开拓示意图1矿山开拓示意图2矿山开拓示意图2开拓巷道主要开拓巷道是决定一个矿床开拓方法的核心，其选择在矿山设计中是至关重要的。主要开拓巷道类型的选择由以下几个条件来决定：（1）地表地形条件 （2）矿床赋存条件 （3）矿岩性质 （4）生产能力另外，开拓巷道施工的难易程度、工程量、工程造价和工期长短等，虽然不能作为确定开拓方案的重要依据，但决不可忽视。尤其是小型矿山，往往存在施工力量不足和技术素质较差、施工管理跟不上等情况。因此，当地的施工力量和特点，在巷道类型的选择上也应一并考虑。开拓巷道主要开拓巷道是决定一个矿床开拓方法的核心，其选择在矿中段高度的确定 不管用什么方法对矿床进行开拓，主要开拓巷道都是经石门通过中段平巷来与矿体连通的，这就提出了阶段高度问题。在选择中段高度时，应考虑以下因素：1.矿体勘探类型 勘探类型指矿体沿走向和倾向的连续程度和矿体厚度变化的复杂程序。一般说来，勘探类型越高，矿体越连续且产状越稳定，中段的高度可取高些。2、矿体厚度和倾角中段高度的确定 不管用什么方法对矿床进行开拓，主要开拓巷道位置的确定确定主要开拓巷道（竖井或斜井）位置，就是确定其在垂直矿体走向方向的位置和沿矿体走向方向的位置。一、采空区引起的岩层移动及其对主要开拓巷道的影响二、按最小运输功确定开拓巷道位置三、选择主要巷道位置时的几项要求：(1)有充足的工业场地，能容下有关建（构）筑物；(2)有选厂距离较短且矿石运输方便，或有较好的外部运输条件；(3)有排废石场地；(4)有防洪条件（一般高出最大洪峰2m），且不受山岭岩石崩塌的影响；(5)有较好的地质条件，尽量避免主要开拓巷道穿过断层、含水层等不利地层；(6)尽量减少开拓工程量。主要开拓巷道位置的确定确定主要开拓巷道（竖井或斜井）位置，就中段平面开拓设计中段运输平巷一般有单轨、双轨和环形等形式。一、影响中段运输平巷布置的因素 1、中段运输能力 2、矿体和矿石围岩的稳固程度 3、采矿方法 4、通风系统二、中段运输平巷的布置形式 1、单一沿脉平巷布置 这种布置又可分为脉内布置和脉外布置，其轨道布置形式分为单轨会让式（加局部双轨会车段）和双轨轨过渡式两种。2、沿脉平巷加穿脉布置中段平面开拓设计中段运输平巷一般有单轨、双轨和环形等形式。矿床开拓方案选择1一、选择开拓方案的基本要求 （1）确保工作安全，创造良好的地面与地下劳动卫生条件，具有良好的提升、运输、通风、排水等功能：（2）技术上可靠，并有足够的生产能力，以保证矿山企业均衡地生产；（3）基建工程量最少，尽量减少基本建设投资和生产经营费用；（4）确保在规定时间内投产，在生产期间能及时准备出新水平；（5）不留和少留保安矿柱，以减少矿石损失；（6）与开拓方案密切关联的地面总布置，应不占或少占农田。矿床开拓方案选择1一、选择开拓方案的基本要求矿床开拓方案选择2二、影响矿床开拓方案选择的因素 （1）地形地质条件、矿体赋存条件，如矿体的厚度、偏角、走向长度和埋藏深度等；（2）地质构造破坏，如断层、破裂带等；（3）矿石和围岩的物理力学性质，如坚固性、稳固性等；（4）矿区水文地质条件，如地表水（河流、湖泊等），地下水、溶洞的分布情况；（5）地表地形条件，如地面运输条件、地面工业场地布置、地面岩体崩落和移动范围，外部交通条件、农田分布情况等；（6）矿石工业储量、矿石工业价值、矿床勘探程度及远景储量等；（7）选用的采矿方法；（8）水、电供应条件；（9）原有井巷工程存在状态；（10）选场和尾矿库可能建设的地点。矿床开拓方案选择2二、影响矿床开拓方案选择的因素采矿方法一、采矿方法定义 采矿方法是研究矿块开采方法，它包括矿块的采准，切割和回采工作。也就是说，为了回采矿块中的矿石，在矿块中和在围岩中所进行的采准，切割、回采工作的总和，称为采矿方法。二、采矿方法的分类 按回采时地压管理方法分分类法，共分成三大类。即：1、空场采矿法 2、充填采矿法 3、崩落采矿法采矿方法一、采矿方法定义空场采矿法1一、定义：在矿体中形成的采空区主要依靠围岩自身的稳固性和留下的矿柱来支撑的采矿方法称为空场采矿法。二、空场采矿法的特点 空场法在回采过程中，它是把矿块划分为矿房和矿柱两部分来开采。在回采矿房时，采场以空场形式存在。它是用矿柱和围岩体的稳固性来维护采空区。矿房采完以后，要及时回采矿柱，并及时处理采空区。一般情况下，回采矿柱与采空区处理是同时进行的。有时为了改善矿柱回采条件，事先对矿房进行充填，然后用其他方法回采矿柱。在回采过程中，采场主要依靠暂留的矿柱或永久矿柱进行自然支撑，有时辅以人工矿柱支撑。空场采矿法1一、定义：空场采矿法2三、空场采矿法的适用条件 （1）适用于开采矿石和围岩都很稳固的矿床。（2）采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。四、空场采矿法分类 空场采矿法目前应用比较广泛的几种方法是：（1）房柱法（包括全面法）（2）浅孔留矿法 （3）分段法（赞比亚方案）（4）阶段矿房法（包括薄矿，水平薄矿的各方案）（5）其他采矿方法及其变形方案空场采矿法2三、空场采矿法的适用条件充填采矿法1一、充填采矿法定义：随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的方法叫做充填采矿法。二、充填的目的 （1）进行地压管理 （2）杜绝内因火灾 （3）为回采矿柱创造了条件 （4）为深部、水下开采创造条件。充填采矿法1一、充填采矿法定义：充填采矿法2三、充填材料及其充填料的输送方法。（一）充填材料来源 地表堆积的废石；掘进坑边的废石；选矿厂的尾砂；冶炼厂的炉渣；碎石、砂卵石、山砂、河砂等；露天采石场采掘的废石。（二）充填材料的输送方法 可以通过矿车或其他机械运输，也可用风力、水力输送。目前水力输送应用比较广泛。充填采矿法2三、充填材料及其充填料的输送方法。充填采矿法3六、充填采矿法的适用条件（一）开采品位较高的富矿，并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率；或开采稀贵金属。（二）赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床，如：水文地质条件、矿体形状比较复杂；矿体埋藏较深而且地压较大；矿石或围岩有自燃发火的危险；地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护；露天和地下同时进行开采。（三）适用于矿石稳固，围岩不稳固的矿床 如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法，也可以用来开采矿石不稳固的矿体。（四）适用于开采急倾斜矿体 因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料，并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的面积。充填采矿法3六、充填采矿法的适用条件崩落采矿法1一、崩落采矿法的概念 崩落采矿法就是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法。即在崩落矿石的同时强制或自然崩落围岩，充填空区，用以控制和管理地压。二、崩落采矿法特点 (1)崩落法不再把矿块划分为矿房和矿柱，而是以整个矿块作为一个回采单元，按一定的回采顺序，连续进行单步骤回采。(2)在回采过程中，围岩要自然或强制崩落，矿石是在复盖岩石的直接接触下放矿。因此，这种采矿方法对放矿进行科学管理是十分必要的。(3)崩落法的开采是在一个阶段内从上而下进行的。与空场采矿法不同。三、崩落采矿法分类崩落采矿法1一、崩落采矿法的概念崩落采矿法2四、崩落采矿法的适用条件 一般地讲，崩落法对矿体赋存条件，矿岩的物理力学性质等都具有比较广泛的适应范围。理想的适用条件是上盘围岩能呈块状自然崩落，矿石中等以上稳固的急倾斜原矿体。地表允许塌落是使用这种方法的必要前提。由于这种方法在开采时矿石损失贫化大，因而它不用于开采高价、高品位的矿床。崩落采矿法2四、崩落采矿法的适用条件采矿方法选择1一、对选择采矿方法的基本要求(1)工作安全(2)最大限度的回收国家资源(3)生产能力大，劳动生率高，材料消耗少，生产成本低二、影响采矿方法选择的因素 (1)地质因素采矿方法选择1一、对选择采矿方法的基本要求地质因素的影响地质因素的影响采矿方法选择2(二)开采技术经济因素：采矿方法选择2(二)开采技术经济因素：露天矿山开采露天矿山开采露天矿山开采露天开采1 露天开采是采用采掘设备在敞露的条件下，以山坡露天或凹陷露天的方式，一个阶段一个阶段地向下剥离岩石和采出有用矿物的一种采矿方法。露天开采与地下开采相比有很多优点，如建设速度快，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，工作安全，矿石回收率高，贫化损失小等等。尤其是随着大型高效露天采矿及运输设备的发展，露天开采将会得到更加广泛的应用。建设一个露天开采矿山的整个过程，一般包括：矿区的地面设施建设；矿床的疏干和防排水；露天采场基本建设以及投入生产的一系列准备工作。露天开采1 露天开采是采用采掘设备在敞露的条件露天开采2 露天采场基建工程主要是开掘入车沟、出车沟和开段沟，铺设运输线路，建设排土场，剥离岩石以及修建供排水、供电设施等。出入沟是建立地面通往工作水平以及各工作水平之间的倾斜运输道路。开段沟是在每个水平上为开辟开采工作线而掘进的水平沟道，也就是开辟阶段的最初工作线。掘沟、剥离和采矿是露天矿生产过程中的三个重要环节。露天矿下降速度的快慢、新水平准备时间的长短，主要决定于掘沟速度。为保证露天矿持续正常的生产，掘沟、剥离和采矿三者之间，在空间和时间上必须保持一定的超前关系。遵循“采剥并举，剥离先行”的原则组织生产。露天矿生产过程中，不论是剥离还是回采矿石，工艺流程一般都要经过穿孔、爆破、装载和运输。目前我国黑色冶金矿山所使用的设备，穿孔主要是牙轮钻和潜孔钻，冲击钻已被淘汰。装载设备大都使用34.6米3电铲，6米3以上电铲也开始使用。运输设备大都使用20吨以上载重汽车和80150吨电机车，100吨电动轮汽车也在部分特大型矿山推广使用。露天开采2 露天采场基建工程主要是开掘入车沟、露天开采3露天开采的定义 露天开采就是从地表直接采出有用矿物的开采方法，有机械开采和水力开采两种。露天开采一般程序 1、地面准备 2、矿床疏干和防排水 3、矿山基建工作 4、剥离和采矿 5、地表的恢复露天开采3露天开采的定义露天开采4露天矿生产工艺过程穿孔爆破采装运输排土 1、穿孔工作 穿孔工作是开采坚硬矿岩的露天矿必不可少的生产环节，是露天矿采掘作业的直接准备。目前世界各国露天开采使用的穿孔设备，主要是牙轮钻机、潜孔钻机和回转式钻机，一些小露天矿也有采用凿岩台车。2、爆破工作 3、采装工作 (1)单斗挖掘机采装 (2)前端式装载机采装 (3)轮斗式挖掘机采装 4、运输工作 目前我国大中型金属露天矿，主要采用铁道运输、汽车运输，也有采用胶带和箕斗运输。5、排土工作露天开采4露天矿生产工艺过程露天开采5露天矿床开拓 一、露天矿床开拓 露天矿床开拓就是指按照一定的方式和程序，建立地面与采矿场各工作水平之间的运输通道，一保证露天矿场正常生产的运输联系，并借助这些通道，及时准备出新的生产水平。二、露天矿床开拓分类 1、铁路运输开拓 2、公路运输开拓 3、平峒溜井开拓露天开采5露天矿床开拓露天开采6露天采场境界：由露天采场的底面和边帮限定的可采空间的边界露天采场地表境界线：露天采场边帮与地表的交线底部境界线：露天采场边帮与露天采场底平面的交线开采高度(山坡露天矿)：最上部地表高程与最下部开采高程之差开采高度(凹陷露天矿)：最上部地表高程与最下部开采高程之差露天开采6露天采场境界：由露天采场的底面和边帮限定的可采空间露天开采7台阶：露天采场内的矿岩，通常划分为一定高度的分层，以进行剥离和采矿作业。也称阶段台阶高度：开采阶段的上、下水平面高差台阶坡面：连接上、下平台的斜面台阶坡面角：台阶坡面与水平面的夹角台阶坡顶线：台阶坡面与上部平台的交线台阶坡底线：台阶坡面与下部平台的交线台阶稳定坡面角：台阶稳定坡面与水平面的夹角露天开采7台阶：露天采场内的矿岩，通常划分为一定高度的分层，露天开采8工作帮：由若干工作台阶组成的边帮工作帮坡面：通过工作帮最上台阶坡底线与最下台阶破底线构成的假象斜面工作帮坡角：工作帮坡面与水平面的夹角最终帮坡面：已结束开采工作的台阶所组成的帮坡面最终边坡角：最终帮坡面与水平面的夹角非工作帮：不进行采剥作业的露天矿边帮露天开采8工作帮：由若干工作台阶组成的边帮露天开采9分区开采：沿矿体走向把露天采场划分为若干个区段，按一定顺序进行开采分期开采：露天矿在开采期间以开采深度或范围划分为不同的区段，按一定顺序进行开采倾斜分层采矿法走向推进采矿法倾向推进采矿法扇形推进采矿法陡帮采矿法组合台阶采矿法横采掘带采矿法露天开采9分区开采：沿矿体走向把露天采场划分为若干个区段，按崩落带、移动带崩落带、移动带其它采矿方法1砂矿床露天开采 1、机械开采 2、水力机械化开采 3、采砂船开采 (1)链斗式采砂船开采 (2)抓扬式采砂船开采 (3)吸扬式采砂船开采其它采矿方法1砂矿床露天开采其它采矿方法2细菌化学采矿浸出方法 1、废石堆浸出 2、废矿坑就地浸出 3、未开采矿床就地浸出其它采矿方法2细菌化学采矿浸出方法