武漢理工大學采礦工程地采第二礦床開拓

1、第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 一、礦床開拓的意義一、礦床開拓的意義 安全與否影響大對今后生產(chǎn)的經(jīng)濟方便很大很難變更，如變更代價投資大第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 二、主要開拓巷道和輔助開拓巷道二、主要開拓巷道和輔助開拓巷道 主要開拓巷道主要開拓巷道：在地表有直接出口，在地表有直接出口，并主要用于提運礦巖和人員的開拓巷道。并主要用于提運礦巖和人員的開拓巷道。輔助開拓巷道輔助開拓巷道： 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 三、礦床開拓方法三、礦床開拓方法： 根據(jù)主要開拓巷道的類型和他們與根據(jù)主要開拓巷道的類型和他們與礦體的相對位置，礦床開拓的方法可以礦體的相對位置，礦床開拓的方法可以分為以下幾種：

2、（分為以下幾種：（P2627） 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 （一）平硐開拓法（一）平硐開拓法：1 1、含義：直接從地表掘水平巷道（平硐）、含義：直接從地表掘水平巷道（平硐）至礦床，并用之作為主要開拓巷道。至礦床，并用之作為主要開拓巷道。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 2 2、分類、分類 很近。礦體側(cè)翼出露或離山坡沿走向平垌開拓法。主要開拓巷道長度較長礦體傾向與山坡相反，法下盤垂直走向平垌開拓主要開拓巷道長度較短順序。不適宜采用前進式開采礦體傾向與山坡一致，法上盤垂直走向平垌開拓第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 3、 適用條件：適用條件：適于開拓埋藏于地表平面以上的礦體?？碢1819圖后提問

3、：主平峒為何通常布置在最下一個階段？出口有平地，便于其上階段的礦石運輸，有利于通風。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 （二）斜井開拓法（二）斜井開拓法 1、含義：直接從地表掘傾斜巷道（斜井）至礦床，并以它作為主要開拓巷道。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 2 2、分類：、分類： 開拓法？何辦法仍使用下盤斜井要求不符時，有問：若礦體傾角與提升傾斜或緩傾斜埋藏深度不大，傾角為下盤斜井開拓法用不多?？碧阶饔茫谏a(chǎn)中使小，能起到補充基建期可出礦，工程量，且變化小，礦體傾角符合提升要求脈內(nèi)斜井開拓基建時間長程量大，礦體傾角較小，初期工上盤斜井開拓法第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 3 3、適用條件、適用

4、條件 302535253245201串車提升箕斗式臺車提升的提升容器相適應、斜井傾角應與所選擇、生產(chǎn)規(guī)模小度之間的層狀礦體較小，傾角在、礦體埋深和賦存深度第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 （三）、豎井開拓法（三）、豎井開拓法 1 1、含義：、含義：直接從地表掘進垂直井筒至礦床，并直接從地表掘進垂直井筒至礦床，并以它作為主要開拓巷道。以它作為主要開拓巷道。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 2 2、分類、分類 理，運量最大件下使用地下運輸不合井開拓都不使用的條表面長度小，上下盤豎而又需豎井開拓，使用很少，僅在傾角小側(cè)翼豎井開拓傾角緩，面積大價格便宜的礦床，礦體采資源比較豐富，損失大，因此僅適合開保安

5、礦柱，礦石為保護井筒，需留大量穿進礦體豎井開拓不斷增加的延伸石門的長度傾角較小時，隨著開采中使用最多，礦體井筒保護條件好，生產(chǎn)下盤豎井開拓差投資大，石門防護條件初期掘石門較長限制等情況下才考慮，及地表地形條件條件復雜，涌水量大，圍巖破碎，地質(zhì)使用較少，只有在下盤上盤豎井開拓第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 3 3、適用條件：、適用條件：生產(chǎn)規(guī)模大，礦體埋藏較深，礦體傾生產(chǎn)規(guī)模大，礦體埋藏較深，礦體傾角大于角大于45 或小于或小于20 。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 （四）、斜坡道開拓（四）、斜坡道開拓 1、 含義含義：直接從地表掘彎曲傾斜巷道直接從地表掘彎曲傾斜巷道（斜坡道）到礦床，并以之作

6、為主要開（斜坡道）到礦床，并以之作為主要開拓巷道。拓巷道。2、 分類分類：直線式折反式螺旋式第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 3、 特點特點：使用無軌車輛（電動汽車），：使用無軌車輛（電動汽車），斷面大，運輸能力大，運用范圍大，巷斷面大，運輸能力大，運用范圍大，巷道長。道長。4、 斜坡道的生產(chǎn)和發(fā)展概況斜坡道的生產(chǎn)和發(fā)展概況斜坡道開拓是近十幾年來新出現(xiàn)的一斜坡道開拓是近十幾年來新出現(xiàn)的一種開拓方式。種開拓方式。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 隨著現(xiàn)代設備制造業(yè)的發(fā)展，為礦山開采提供隨著現(xiàn)代設備制造業(yè)的發(fā)展，為礦山開采提供了越來越現(xiàn)代化的設備，諸如各種大、中、小了越來越現(xiàn)代化的設備，諸如各種大、

7、中、小型鏟運機，履帶裝載機，裝藥車，液壓多孔鑿型鏟運機，履帶裝載機，裝藥車，液壓多孔鑿巖臺車等，這些設備的特點是無軌自行，輕型巖臺車等，這些設備的特點是無軌自行，輕型高效，機動靈活，功能專一的優(yōu)點，簡化了采高效，機動靈活，功能專一的優(yōu)點，簡化了采礦工藝，提高了勞動生產(chǎn)率。這些設備的出現(xiàn)礦工藝，提高了勞動生產(chǎn)率。這些設備的出現(xiàn)向傳統(tǒng)的開拓方法提出問題：如何能解決這些向傳統(tǒng)的開拓方法提出問題：如何能解決這些設備的地下調(diào)用，檢修，如何將這些設備開采設備的地下調(diào)用，檢修，如何將這些設備開采下來的礦石及時大量的運出地表？下來的礦石及時大量的運出地表？ 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 在傳統(tǒng)開采系統(tǒng)中，只

8、有將它們拆卸開，分批在傳統(tǒng)開采系統(tǒng)中，只有將它們拆卸開，分批搬運，費工費時不方便，使人們覺得還不如在搬運，費工費時不方便，使人們覺得還不如在階段間掘一些短的，坡度小的斜巷，并進行設階段間掘一些短的，坡度小的斜巷，并進行設備的調(diào)用，并進而想到將這種巷道掘出地表，備的調(diào)用，并進而想到將這種巷道掘出地表，同時由于社會的發(fā)展，對工業(yè)原料的需求日益同時由于社會的發(fā)展，對工業(yè)原料的需求日益增加，對礦物資源的開采規(guī)模越來越大，而豎增加，對礦物資源的開采規(guī)模越來越大，而豎井斜井的提升能力滿足這種要求較吃力，客觀井斜井的提升能力滿足這種要求較吃力，客觀上要求有一種運輸能力大，設備能在各階段調(diào)上要求有一種運輸能力

9、大，設備能在各階段調(diào)動的開拓方法。動的開拓方法。第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 另一方面，由于巷道（隧道）掘進技術(shù)另一方面，由于巷道（隧道）掘進技術(shù)的發(fā)展（鑿巖技術(shù)：全液壓鑿巖技術(shù)；的發(fā)展（鑿巖技術(shù)：全液壓鑿巖技術(shù)；支護技術(shù)；大爆破技術(shù)）使得掘進大斷支護技術(shù)；大爆破技術(shù)）使得掘進大斷面的斜坡道不是很困難的事，在技術(shù)上面的斜坡道不是很困難的事，在技術(shù)上不存在障礙，使得對斜坡道的客觀需要不存在障礙，使得對斜坡道的客觀需要迅速變?yōu)楝F(xiàn)實行動。迅速變?yōu)楝F(xiàn)實行動。P34實例。實例。（五）（五） 聯(lián)合開拓（見聯(lián)合開拓（見P2732實例）實例）第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 四、主要開拓巷道的評價四、主要開拓

10、巷道的評價（一）（一） 平硐和井筒（豎井、斜井）的比平硐和井筒（豎井、斜井）的比較較1、 施工條件好，掘進速度快，基建時施工條件好，掘進速度快，基建時間短。間短。2 2、 基建投資少基建投資少 地的布置簡單井下裝備。垌口工業(yè)場機房井架、提升設備、卷揚設有井底車場，不需要用少單位長度巷道的掘進費第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 3、 運輸費用、排水費用、通風費用較運輸費用、排水費用、通風費用較低，通風條件好。低，通風條件好。4、 平硐運輸設備的安全可靠性較好。平硐運輸設備的安全可靠性較好。5、 運輸能力大。運輸能力大。6、 適用的礦體范圍窄。適用的礦體范圍窄。由于平硐的優(yōu)越性很明顯，只要礦體賦由于

11、平硐的優(yōu)越性很明顯，只要礦體賦存于地表平面上，一般都采用平硐開拓。存于地表平面上，一般都采用平硐開拓。第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 （二）（二） 豎井和斜井的比較豎井和斜井的比較1、 豎井提升速度快，提升能力大，提升費用豎井提升速度快，提升能力大，提升費用低。低。2、 豎井排水費用低。豎井排水費用低。3、 豎井承受地壓的能力強，井筒不易變形，豎井承受地壓的能力強，井筒不易變形，維護費用低。維護費用低。4、 斜井井筒裝備比豎井簡單，施工條件比豎斜井井筒裝備比豎井簡單，施工條件比豎井好，成井速度較快。井好，成井速度較快。5、 斜井石門總長度比豎井短。斜井石門總長度比豎井短。第二章第二章 礦床開拓

12、礦床開拓 五、開拓系統(tǒng)五、開拓系統(tǒng) 礦床開采除了需要主要巷道以外，礦床開采除了需要主要巷道以外，還需要與之配套的用于通風、安全、運還需要與之配套的用于通風、安全、運送人員等的輔助開拓巷道，兩種開拓巷送人員等的輔助開拓巷道，兩種開拓巷道結(jié)合在一起構(gòu)成開拓系統(tǒng)。道結(jié)合在一起構(gòu)成開拓系統(tǒng)。我們將主要開拓巷道中的井筒稱為我們將主要開拓巷道中的井筒稱為主主井井。 我們將輔助開拓巷道中的井筒稱為我們將輔助開拓巷道中的井筒稱為副副井井。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 按照主井和副井及礦體之間的相對位置，可按照主井和副井及礦體之間的相對位置，可以有幾種基本的開拓系統(tǒng)。以有幾種基本的開拓系統(tǒng)。小。井在勘探方面

13、的作用很距很近，安全性差，副個安全出口相快。通風困難。由于兩能加快基建速度，投產(chǎn)井筒延伸方便，工業(yè)場地，便于管理；地面建筑物集中于一個中央并列式大，投產(chǎn)慢。筒聯(lián)絡巷長，基建工程勘探作用，井筒多，井補充安全性較好，副井可起通風條件好，費用低，中央對角式線路長，噸公里大。最大缺點是：井下運輸?shù)暮椭醒雽鞘街g，它全性等介于中央并列式通風條件、工程量、安側(cè)翼對角式第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 六、主要開拓巷道位置的選擇六、主要開拓巷道位置的選擇 1 1、選擇原則、選擇原則： 礦床總的開采費用少（基建和生產(chǎn)的總礦床總的開采費用少（基建和生產(chǎn)的總費用；資金的時間價值），費用；資金的時間價值）， 安全，

14、資源安全，資源損失少，技術(shù)上可行。損失少，技術(shù)上可行。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 2 2、選擇要求：、選擇要求： 出口位置應保證不受巖石滾落、滑出口位置應保證不受巖石滾落、滑坡、雪崩等的威脅。出口標高應在當?shù)仄?、雪崩等的威脅。出口標高應在當?shù)刈罡吆樗罡吆樗?米以上。在地勢允許條件下，米以上。在地勢允許條件下，應高于選廠或外運點標高。應高于選廠或外運點標高。 井巷應避免通過流沙層，溶洞、破井巷應避免通過流沙層，溶洞、破碎帶、軟弱夾層等地帶?？上却驒z查孔，碎帶、軟弱夾層等地帶?？上却驒z查孔，對取出的巖樣進行分析，制出鉆孔圖。對取出的巖樣進行分析，制出鉆孔圖。第二章第二章 礦床開拓礦床開拓

15、出口處有足夠的工業(yè)場地。出口處有足夠的工業(yè)場地。 井巷應處在危險區(qū)井巷應處在危險區(qū)1020米以外，避米以外，避免壓礦，如處在危險區(qū)內(nèi)，須留保安礦免壓礦，如處在危險區(qū)內(nèi)，須留保安礦柱。柱。 應使地下運輸和地面運輸達到較優(yōu)應使地下運輸和地面運輸達到較優(yōu)組合，使到選廠的總費用最少。（應使組合，使到選廠的總費用最少。（應使地下地表運輸費盡可能的少，開拓工程地下地表運輸費盡可能的少，開拓工程量盡可能的少）量盡可能的少） 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 3、 沿礦體走向位置的選擇（僅考慮地沿礦體走向位置的選擇（僅考慮地下運費）下運費）礦石分散連續(xù)運出礦石分散連續(xù)運出xylL)(11xfy )(22xfy

16、第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 礦石容重第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 設地下總運費為S，單位礦石運送單位距離的運費為q例例1某礦井如圖：平均厚度m，平均容重r，走向長度L，試確定沿走向的主井位置。第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 解：解： 令 得 即當 時，地下總運費最小為 222202220)()()(eellmrqbellxelxelxelxmrqbdxlxdxxlmrqbeele02ebmrqbdedl2le 2le 4.42minlqQlmrbS第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 礦石集中逐點運出礦石集中逐點運出： 令 qlllQqlllQqllllQqlllQqllQlqQlSnnmmm

17、m).(.).()()()()(1111121213121 nmmnmmQQQQQQQQQQqdldS.0.121121第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 4、 垂直礦體走向位置的確定：為了減垂直礦體走向位置的確定：為了減少石門長度，井筒應越靠近礦體越好，少石門長度，井筒應越靠近礦體越好，同時為了保證井筒安全，井筒必須布置同時為了保證井筒安全，井筒必須布置在危險區(qū)以外，并且在設計規(guī)范中規(guī)定，在危險區(qū)以外，并且在設計規(guī)范中規(guī)定，必須布置在距危險區(qū)邊界必須布置在距危險區(qū)邊界10米或米或20米之米之外外。第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 例例2某礦體如圖：選廠位置已定，該礦某礦體如圖：選廠位置已定，該礦擬

18、采用下盤豎井開拓，豎井口至選廠的擬采用下盤豎井開拓，豎井口至選廠的運輸線路確定為平行走向的直線，按相運輸線路確定為平行走向的直線，按相同的采礦方法，礦石沿走向為分散連續(xù)同的采礦方法，礦石沿走向為分散連續(xù)運出，試按總運費最小確定豎井位置，運出，試按總運費最小確定豎井位置，地下噸公里運費為地下噸公里運費為q下下，地表噸公里運費，地表噸公里運費為為q上上，礦石容重為，礦石容重為。第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 解解： 先確定井筒垂直走向位置先確定井筒垂直走向位置 再確定井筒沿走向位置再確定井筒沿走向位置。 第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 2)1)(2(2) 1(612)1)(2(113112)(11

19、202021)21)()()()(022120032220010000LLeLqrmHLLeeLLLLqrmHLLeLqrmHLLLLxLLelxLLxeLeLexeLxexeexqrmHqLLrmHeLqdxLLxLHrmexrmHlxdxrmHxeSLLlee上下上下上下（第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 令令得：得： 顯然：顯然： 021)212(00LLqrmHqrmHLLedlde上下下上下qqqLLe41241lqqqLLo下上下第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 思考題例思考題例3. 若例若例2有工業(yè)礦石回收率為有工業(yè)礦石回收率為，則結(jié)果如何？，則結(jié)果如何？ 若例若例2中選廠移動帶邊界

20、的水平距離為中選廠移動帶邊界的水平距離為L3+20，則結(jié)果如何？，則結(jié)果如何？ 若例若例2中地表地勢沿走向逐漸升高，坡度為中地表地勢沿走向逐漸升高，坡度為10o，且豎井每單位噸公里的提升費為，且豎井每單位噸公里的提升費為q提提，礦，礦體分體分4個階段開采，則結(jié)果如何？個階段開采，則結(jié)果如何？ 上面結(jié)果中為何上面結(jié)果中為何e與與L2無關(guān)？無關(guān)？第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 5、 安全開采深度安全開采深度： 開采深度：從地表到采空區(qū)最低水平開采深度：從地表到采空區(qū)最低水平的距離。等于埋藏深度與賦存深度之和。的距離。等于埋藏深度與賦存深度之和。 安全開采深度：可使開采活動引起，安全開采深度：可使開采活動引起，位移下沉發(fā)展到地表的最小開采深度。位移下沉發(fā)展到地表的最小開采深度。 安全開采深度的推導：崩落區(qū)圍巖的安全開采深度的推導：崩落區(qū)圍巖的體積，近似地認為崩落圍研的原始體積如體積，近似地認為崩落圍研的原始體積如圖，則圖，則第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 則則 cossin)sincos(cos21cos210100mHhmHmHV原cossin)sincos(cos21cos210100mHhmHmHKLV原第二章第二章 礦床開拓礦床開拓 崩落區(qū)和采空區(qū)的體積和為崩落區(qū)和采空區(qū)的體積和為： LmHLK