采矿学－主要开拓巷道类型和位置的选择

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,采,矿,学,I,主讲教师：,xxx,专 业：采矿工程,华北理工大学矿业工程学院,第七章 主要开拓巷道类型和位置的选择,第四节,主要开拓巷道垂直矿体走向位置的选择,第二节,主要开拓巷道位置应考虑的因素,第一节,主要开拓巷道类型的选择,第五节,保安矿柱的圈定,第三节,主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择,第六节,副井和通风井位置的选定,第七节 其他辅助开拓巷道的布置,第七章 主要开拓巷道类型和位置的选择,【,目的要求,】,了解主要开拓巷道类型和位置的选择的要点；,掌握地表崩落带和移动带的圈定；,掌握保安矿柱的圈定方法；,掌握副井和通风井位置的确定方法；,了解其它开拓巷道的布置方式。,【,重 点,】,掌握地表崩落带和移动带的圈定；,掌握保安矿柱的圈定方法。,【,难 点,】,掌握地表崩落带和移动带的圈定；,掌握保安矿柱的圈定方法。,第一节 主要开拓巷道类型的选择,一、主要开拓巷道类型的选择依据,主要是根据：,矿山地形、地质条件,矿体赋存条件,国内金属矿山：,赋存地平面以上的脉状矿床或矿床上部多采用平硐；,赋存地平面以下的脉状矿床多采用竖井、斜井。,国内外，把斜坡道作为主要的开拓巷道的为数甚少，多做辅助开拓巷道。,第一节 主要开拓巷道类型的选择,二、,开拓巷道类型的选择，必须满足下列要求：,（,1,）确保安全生产，创造良好的劳动卫生条件，建立完善的通风、提升、运输、排水、充填等矿山服务系统。,（,2,）技术可靠：满足矿山生产能力的要求，以保证矿山企业的均衡生产并顾及到矿山发展远景。,（,3,）基建工程少，投资省，经济效益好。,（,4,）不留或少留保安矿柱，以减少矿石损失。,（,5,）地表总平面布置应不占或少占农田。,一、,选择主要开拓巷道位置的基本准则是：,基建与生产费用应最小；,尽可能不留保安矿柱；,有方便和足够的工业场地；,掘进条件良好等。,第二节 选择主要开拓巷道位置应考虑的因素,二、在具体选择时应考虑以下因素：,（,1,）矿区地形、地质构造和矿体埋藏条件；,（,2,）矿井生产能力及井巷服务年限；,（,3,）矿床的勘探程度、储量及远景；,（,4,）矿石的岩石性质及水文地质条件；,井巷位置应避免开凿熔岩发育的岩层和流沙层，井筒的位置一般打工程钻孔，查明地质情况。平硐位置要做剖面图，查明地质构造，以确定位置，方向和支护形式。,（,5,）井巷位置应考虑地表和地下运输联系方便。,应使运输功最小，开拓工程量最小。,如选厂和冶炼厂位于矿区内，选择井筒位置时，应选择最短最方便的路线向选厂或冶炼厂运输矿石,。,第二节 选择主要开拓巷道位置应考虑的因素,井筒保安矿柱,第二节 选择主要开拓巷道位置应考虑的因素,（,6,）应保证井巷出口位置及有关构筑物不受山坡滚石，山崩，雪崩的危害，这在高山地区非常重要。,（,7,）井巷出口标高应在,历年最高洪水位,1,米以上,，以免被洪水淹没，同时也应根据运输的要求稍高于选厂贮矿仓卸矿的地面水平，保证重车下坡运行。,（,8,）井筒（或平硐）位置应避免压矿，尽量位于岩层移动带以外，距地面移动界限最小距离应大于,20m,，否则应留保安矿柱。,第二节 选择主要开拓巷道位置应考虑的因素,（,9,）井巷出口位置应有足够的工业场地，以便布置各种建筑物，构筑物，调车场。,（,10,）改建或扩建矿山应考虑原有井巷和有关建筑物，构筑物的充分利用。,第三节 主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择,一、主要开拓巷道位置选择,：,沿矿体走向位置的选择,:,在地形允许的情况下，主要从地下运输费用来考虑，而运输费用的大小决定于运输功的大小。,最小运输功,：矿石重量（,t,）与运输距离（,km,）的乘积，用“,吨,公里,”表示。若,1,吨,公里费用为常数，则最有利的井筒位置，其运输费用应最小或运输功最小。,矿体沿走向位置的选择,垂直矿体走向位置的选择,第三节 主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择,二、矿石进入阶段运输平巷有两种情况,1,、,矿石集中的情况,固定地点可视为穿脉巷道和下盘沿脉巷道的交点，矿石集中在固定地点进入阶段运输巷道。,各矿块矿石,穿脉巷道,沿脉巷道,石门,井筒,图,7-1,用下盘沿脉巷道和穿脉巷道进行段开拓,1,石门；,2,下盘沿脉巷道；,3,穿脉巷道,第三节 主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择,2,、矿石分散的情况,矿石由许多逐渐移动的点运到主运输巷道。这些点是自井田边界或由各个矿段向井筒逐渐移动。,第一种情况,：,将矿石总量集中到一条直线上，这条直线表示沿矿体走向的主要运输巷道。如图,7-2,。,第三节 主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择,出矿点,n,就是最有利的井筒位置，符合最小运输功的的要求。,按最小运输功的条件，井筒应设在这样一个矿石集中出矿点上,：即此点的矿量,Q,n,加其右边矿石量的总和 ，大于左边矿石量的总和 ，而加其左边矿量的总和 ，则大于右边矿石量的总和 ，即：,第三节 主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择,第二种情况,矿石是从许多逐渐移动的点运至主要运输巷道（例沿走向推进的长壁式采矿法）。在这种情况下，依据上述原理不难知道，运输功最小的井筒位置应在矿量的等分线上。,第三节 主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择,注：,按地下最小运输功所求的井筒位置，同时符合运输材料、巷道维护、通风费用最小的要求。为使总运输费用最小，还必须,考虑地面的运输功,，使,地面、地下的总运输费用最小,，才是我们的所求的井筒最优位置（也适用于平硐位置的选择）。,例：,选厂在矿体一翼，从地面、地下二者总的运输费用考虑，当井筒设在靠选厂的矿体一侧时，可能使总体费用最小。,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置的选择,一、地表移动带的圈定,地下采矿形成采空区以后，由于采空区周围岩层失去平衡，引起采空区周围岩层的变形和破坏，以致大规模移动，使地表发生变形和塌陷。,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置的选择,崩落带：地表出现裂缝的范围内称为崩落带。,移动带：崩落带边界起至出现变形的地点止，称为移动带。,崩落角：从地表崩落带的边界至开采最低边界的联线和水平面所构成的倾角，称为崩落角。,1,、概念,移动角：从地表移动边带界至开采最低边界的联线与水平面所构成的倾角。,【,注,】,矿山设计中经常使用的使移动角和移动带。,影响岩层移动角的主要因素很多，是岩石性质、地质构造、矿体厚度、倾角与开采深度以及采矿方法等，设计时可参照类似的矿山数据选取。,一般地，上盘移动角,小于下盘移动角,，而走向端移动角,最大。各种岩石移动角概略数据如下表。,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置的选择,岩石名称,垂直矿体走向的岩石移动角（度）,走向端部移动角（度）,第四纪表土,含水中等稳固岩片,稳固岩片,中等稳固致密岩石,稳固致密岩石,45,45,55,60,65,45,55,60,65,70,45,65,70,75,75,岩石移动角 表,7-1,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置的选择,岩石崩落角大于岩石移动角，故设计时只需按岩石移动角画出矿体上、下盘及沿矿体走向两端的岩石移动界线，就可圈出岩石移动范围。井筒或其它建筑物，构筑物必须布置在危险带以外才安全。,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置的选择,2,、岩石移动界线圈定,参照条件类似矿山选取上盘移动角、下盘移动角、端部移动角、表土移动角；,在各,勘探线剖面,上，从设计最低开采水平的矿体边界或矿体最突出位置，按所选取的上、下盘移动角往上画移动界线，直到移动界线与地表线相交为止；,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置选择,在,矿体纵剖面图,上，从设计最低开采水平的矿体边界或突出位置，按所选取的端部移动角往上画移动界线，直至移动界线与地表线相交为止；,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置选择,将各剖面移动界线与地表线的,交点,转绘到地形地质图上，并用均滑曲线或折线联成,闭合曲线,，此闭合曲线内的范围即是地表岩土移动带。,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置选择,二、井筒垂直矿体走向位置的选定：,地表移动范围内，土岩可能发生塌陷或移动。设计的井筒及井口周围的构筑物和建筑物，均需布置在地表移动界线之外。为确保安全，它们距地表移动界线还须保持一定的安全距离，该安全地带又称为保护带。,依据建筑物和构筑物的用途，服务年限及保护要求，保护带有分为两个保护等级：,一级：,凡因受到土岩移动破坏致使生产停止或可能发生重大人身伤亡事故，造成重大损失的构筑物和建筑物。,二级：,其余的列为二级。,第四节 主要开拓巷道垂直矿体走向位置选择,保护等级,构筑物和建筑物的名称,安全距离（,m,）,I,提升井筒、井架、卷扬机房,发电厂、中央变电所、中央机修厂、中央空压机站、主扇风机房站、铁路干线路基、索道装载站,储水池、水塔、烟窗、永久多层公用建筑物、住宅,20,河流、湖泊,50,II,未设装备的井筒,通风井、充填井、其它次要井筒,架空索道支架、高压线塔、矿区专用铁路线、公路、水道干线、简易建筑物,10,表,7-2,建筑物和构筑物的保护等级及安全距离,第五节,保安矿柱的圈定,一、保安矿柱,1,、,井筒、构筑物和建筑物需布置在地表移动带以外，但当受具体条件所限，需布置在地表移动带以内时，必须留足够的矿柱加以保护，此矿柱称为,保安矿柱,。,2,、,几种留保安矿柱的特殊情况：,(1),适用于建井部位的矿石品位较低，可以不考虑回采矿柱。,(2),缓倾斜矿柱脉，为减少开拓工程量，提前投产，必要时将井筒布置在地表移动带内。,(3),矿体边缘的地表相应部位的河流或湖沼沿岸，位于地表移动带内，河流改道或围截湖水，需加大投资而不合理的，则可留保安矿柱。,第五节,保安矿柱的圈定,二、保安矿柱的圈定,保安矿柱的圈定是根据构筑物、建筑物的保护等级所需求的安全距离，沿其周边界画出保护区范围，再以保护区为起点，按所选取的矿岩移动角向下画移动界线，此移动界线所截矿体范围就是保安矿柱。,(1),在井口平面上画出安全区范围,井筒一侧自井筒边起距,20m,，另一侧自卷扬机起距,20m,。,(2),在此平面上，沿井筒中心线作垂直走向剖面,II,，在这剖面井筒左侧，依下盘岩石移动角,画移动线，井筒右侧依上盘岩石移动角,画移动线。井筒左侧和右侧移动线所截矿层顶板和底板的点，就是井筒保安矿柱沿矿层倾斜方向在此剖面上的边界点，即点,1,、,1,、,1,、,1,。,第五节,保安矿柱的圈定,第五节,保安矿柱的圈定,(3),根据剖面,II,所画岩层移动线所截矿层的顶板界点,1,、,1,、底板界点,1,、,1,，投影在平面图,II,剖面线上得,1,、,1,、,1,、,1,各点，即得到保安矿柱在,II,剖面倾斜方向上的边界点。,第五节 保安矿柱的圈定,(4),根据平行走向剖面,IIII,的岩层移动线，得所截矿体的顶板界点,c,1,、,c,1,、底板界点,d,1,、,d,1,，将这些点转绘在平面图的,IIII,剖面线上得,d,1,、,c,1,、,c,1,、,d,1,各点，便得到保安矿柱在这个剖面上走向方向的边界点。,第五节 保安矿柱的圈定,将倾斜方向矿柱顶底板界线和走向方向矿柱顶底板界线延长，相交；或在垂直走向方向和平行走向方向多作几个剖面，照上法求得顶底板界点和界线，连接起来，便得到整个保安矿柱的界线。,第六节,副井和通风井位置的选定,一、副井位置的选定：,1,、根据与主井位置的关系分为：,集中布置：副井尽可能靠近主井，井距不小于,30,米。,分散布置：两井筒相距较远。,第六节,副井和通风井位置的选定,2,、,集中布置有下列优点：,优点：,(1),工业场地集中，可减少平整工业场地的土方石量。,(2),井底车场布置集中，生产管理方便，可减少基建工程量。,(3),井筒相距较近，开拓工程量少，基建时间较短。,(4),井筒集中布置，有利于集中排水。,(5),井筒延深时施工方便，可利用一条井筒先下掘到设计延深阶段，则延深另一井筒时可才用反掘的施工方法。,缺点：,(1)