非煤開(kāi)采技術(shù)

1、非煤開(kāi)采技術(shù)一、名詞解釋?zhuān)?礦產(chǎn)：形成于地殼內(nèi)部的能被國(guó)民經(jīng)濟(jì)利用的礦物資源，它們是人類(lèi)社會(huì)重要的生產(chǎn)資料和勞動(dòng)對(duì)象。2邊界品味：是劃分礦石與廢石的有用成分最低含量標(biāo)準(zhǔn)。3內(nèi)生礦作用：熱源主要來(lái)自地球內(nèi)部物質(zhì)產(chǎn)生的熱能，包括巖漿熱能、放射性元素的蛻變能、地球重力場(chǎng)內(nèi)物質(zhì)調(diào)整過(guò)程中釋放出來(lái)的位能，以及地表表生物質(zhì)轉(zhuǎn)入地球內(nèi)部后在高壓下發(fā)生脫水、礦物變化和物質(zhì)變相過(guò)程中釋放出來(lái)的能量等等，上述作用即為內(nèi)生礦作用。4采準(zhǔn)：在已經(jīng)開(kāi)拓的階段掘進(jìn)一系列巷道，將階段劃分為礦塊，并在礦塊內(nèi)為行人、通風(fēng)、運(yùn)料、鑿巖、放礦等創(chuàng)造條件的采礦準(zhǔn)備工作。5礦石貧化：指采出礦石品位低于工業(yè)儲(chǔ)量平均品位的現(xiàn)象。6礦塊底部

2、結(jié)構(gòu)：為接受回采工作面崩落的礦石，并將其轉(zhuǎn)運(yùn)至運(yùn)輸水平，在礦塊的底部一般都設(shè)受礦巷道、二次破碎巷道、放礦巷道。7采礦方法：在礦塊中進(jìn)行采準(zhǔn)、切割、回采工作的總和。8空?qǐng)霾傻V法：將礦塊劃分為礦房和礦柱，分兩步驟回采-先采礦房，后采礦柱，礦房回采過(guò)程中形成采空區(qū)靠礦巖自身的穩(wěn)固性和礦柱維護(hù)，采場(chǎng)一般無(wú)需采取采互措施。9放出漏斗：在松動(dòng)范圍內(nèi)，各水平層的對(duì)稱(chēng)漏斗狀凹坑。10原地浸出法：將化學(xué)溶劑注入天然埋藏的礦層，浸出礦石中的有用成分并通過(guò)鉆孔提取反應(yīng)生成物的特殊采礦方法。11礦石品位：是指礦石中的有用成分（元素、化合物、礦石）的單位含量。12放出體：放出礦石在采場(chǎng)原礦石堆中占據(jù)的空間位置所構(gòu)成的形

3、體稱(chēng)為放出體。13補(bǔ)償空間；礦石自礦體上崩落后，其體積將會(huì)由于碎脹而增大，所以崩落后的礦石所需占據(jù)的空間要大于礦石原始體積占據(jù)的空間，二者之差為容納碎脹礦石而需開(kāi)鑿的空間，稱(chēng)為補(bǔ)償空間。二、填空：1根據(jù)變質(zhì)礦床成礦組分的不同變化，變質(zhì)礦床可分為受變質(zhì)礦床和變成礦床兩種。2礦石的三性指結(jié)塊性、氧化性、自燃性。3開(kāi)采緩傾斜、傾斜和急傾斜礦體時(shí)，回采單元采用井田-階段-礦塊的劃分方式。4按階段運(yùn)輸巷道的數(shù)目及與礦體的相對(duì)位置關(guān)系，階段運(yùn)輸巷道可以分為：沿脈單巷，沿脈雙巷，下盤(pán)沿脈加穿脈，環(huán)形運(yùn)輸四種基本布置方式。5常用的鑿巖爆破落礦方法有：淺孔落礦、中孔落礦、深孔落礦。6采空區(qū)處理有崩落圍巖、充填采

4、空區(qū)、封閉采空區(qū)等多種辦法。7根據(jù)主豎井與礦體的相對(duì)位置，豎井開(kāi)拓法分為：下盤(pán)豎井開(kāi)拓法，上盤(pán)豎井開(kāi)拓法，側(cè)翼豎井開(kāi)拓法三種方式。8合理的落礦方法應(yīng)當(dāng)是作業(yè)安全和礦石塊度均勻。9采準(zhǔn)工作量可以用采準(zhǔn)系數(shù)和采準(zhǔn)工作比重兩種方式表示。10礦柱回采與采空區(qū)處理應(yīng)遵循統(tǒng)一性原則，正常采序原則和時(shí)間性原則。三、簡(jiǎn)述：1非煤礦床的賦存和開(kāi)采特點(diǎn)有哪些？答：（1）礦體中有用成分的構(gòu)成比較復(fù)雜，分布不均勻；（2）礦床規(guī)模一般較??；（3）礦體傾角多為急傾斜，開(kāi)拓方法主要為豎井和平胴開(kāi)拓。（4）井工開(kāi)采機(jī)械化程度不高，規(guī)模較??；（5）回采工藝普遍采用鑿巖爆破法落礦，利用自身穩(wěn)固性維護(hù)采場(chǎng)；（6）采礦方法種類(lèi)多，主

5、要與賦存條件有關(guān)；（7）部分礦體可用化工技術(shù)采礦。2非煤礦床廣泛采用礦塊后退式開(kāi)采順序的原因？答：非煤礦床賦存條件一般比較復(fù)雜，礦體產(chǎn)狀變化大，常常需要通過(guò)掘進(jìn)巷道對(duì)礦床進(jìn)行補(bǔ)充勘探；非煤井田尺寸一般比較小，后退式開(kāi)采初期工程量大，基建時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)不突出。3深孔擠壓爆破落礦法的主要優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)是減少或取消了補(bǔ)償空間，不進(jìn)降低了礦塊的切割工程量，也有利于礦體的穩(wěn)定。擠壓爆破的效果好，既降低了大塊產(chǎn)出率，也提高了放礦和運(yùn)搬礦石的速度。缺點(diǎn)是當(dāng)發(fā)生爆破過(guò)擠壓時(shí)，壓實(shí)后的礦石易造成漏斗阻塞而使放礦困難。此外，崩落的礦石易拋入鑿巖巷道而增加輔助工作量。但總得來(lái)說(shuō)擠壓爆破的優(yōu)點(diǎn)是主要的。4為什么深孔擠

6、壓爆破法比自由空間爆破效果好？答：擠壓爆破時(shí)，在爆破的第一階段，自由面前方是松散的礦巖，其密度比空氣大，應(yīng)力波傳至自由面時(shí)，有一部分作為透射波傳入礦巖，使反射波能量減弱而不利于礦石的破碎。另一方面，工作面前方松散的礦巖擠壓在工作面上，延緩了礦體內(nèi)裂隙的形成，意味著延長(zhǎng)了爆破應(yīng)力波的作用時(shí)間，使爆破能力得以充分發(fā)揮，并使礦石得到均勻破碎。爆破的第二階段，膨脹的氣體使裂隙破壞，并將破碎的礦石向松散礦巖推移和擠壓，在這個(gè)過(guò)程中礦石獲得兩次破碎。5膠結(jié)充填的充填料制備與輸送系統(tǒng)與水砂充填相比，有哪些重要區(qū)別？答：膠結(jié)充填料由膠凝劑、骨料和水組成，按照充填料成分的不同又分為混凝土膠結(jié)填充料和尾砂膠結(jié)充填

7、料兩種。膠結(jié)充填料的制備方法必須與輸送方式密切配合，不同的制備與輸送方式就構(gòu)成了不同的制備系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)目前采用的混凝土制備系統(tǒng)有間歇攪拌式、連續(xù)攪拌式、半分離制備系統(tǒng)三種。尾砂膠結(jié)充填料制備系統(tǒng)有砂漿中加水泥粉的制備系統(tǒng)和尾砂漿中加水泥漿的制備系統(tǒng)兩種。6無(wú)底柱分段崩落采礦法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件？答：優(yōu)點(diǎn)是：取消了底部結(jié)構(gòu)，礦塊結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化；由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，便于使用高效率的無(wú)軌自行設(shè)備，機(jī)械化程度高；回采巷遭掘進(jìn)、采礦鑿巖、出礦等工作可以在同一礦塊的不同分段或不同線路同時(shí)進(jìn)行，生產(chǎn)集中，礦塊生產(chǎn)能力大，效率高；工人在巷道中完成各項(xiàng)回采作業(yè)，安全性好；在回采巷道中以崩礦步距為單元回采，便于分采、分運(yùn)、

8、剔除夾石。缺點(diǎn)是：回采工作面為獨(dú)頭巷道，不能形成貫穿風(fēng)流，通風(fēng)條件差；在覆蓋廢石層下放礦，每次放礦都要在損失部分礦石的同時(shí)放出部分廢石，礦石損失與貧化大。適用條件：地表允許塌陷；急傾斜厚礦體和緩傾斜、傾斜極厚礦體；礦石和下盤(pán)圍巖中等穩(wěn)固以上，上盤(pán)圍巖穩(wěn)固性不限；礦石價(jià)值不高，圍巖含品味。7有底柱分段崩落法的基本特征和適用條件？答：基本特征：將礦塊沿傾斜方向劃分為分段，每個(gè)分段下部都設(shè)出礦底部結(jié)構(gòu)（有底柱），采下的礦石自崩落廢石層下從分段底部結(jié)構(gòu)放出，廢石隨礦石放出而充填采空區(qū)。適用條件：（1）地表允許塌陷；（2）礦體厚度與傾角：急傾斜礦體厚不小于5m,傾斜礦體不小于10m,厚20m以上的礦體傾

9、角不限；（3）礦巖穩(wěn)定性：礦石及下盤(pán)圍巖中等穩(wěn)定以上，上盤(pán)圍巖穩(wěn)固性不限；（4）礦石價(jià)值：一般情況下礦石價(jià)值不高；（5）其他條件：礦石無(wú)自燃性、結(jié)塊性、礦體中不含厚度較大的夾石層。8橢球體放礦理論中放出體的性質(zhì)。答：性質(zhì)一：放出體為下部被漏口所截的旋轉(zhuǎn)橢球體，可以簡(jiǎn)化為完整橢球體計(jì)算；性質(zhì)二：放出體在放出過(guò)程中，其表面顆粒點(diǎn)始終保持橢球狀不斷收縮變化，最后同時(shí)從漏口放出；性質(zhì)三：放出體在放出過(guò)程中，其表面顆粒點(diǎn)的高度相關(guān)系數(shù)保持不變。9試分析放出橢球體與松動(dòng)橢球體的關(guān)系？答：不受邊界條件約束時(shí)，底部放礦的放出體為下部被漏口所截的旋轉(zhuǎn)橢球體，通常稱(chēng)之為放出橢球體。由于放出橢球體內(nèi)的礦石被放出，其

10、周?chē)欢ǚ秶鷥?nèi)的礦巖將隨之發(fā)生二次松散，向放出橢球體移動(dòng)并占據(jù)放出礦石原來(lái)占用的空間，而松散范圍以外的礦巖依然保持靜止?fàn)顟B(tài)。采場(chǎng)礦巖堆中，由于礦石放出產(chǎn)生松動(dòng)（移動(dòng)）的部分構(gòu)成的形體稱(chēng)為松動(dòng)橢球體。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，松動(dòng)體與放出體的關(guān)系為：Hs=（2-2.5）Hf和Qs=（10-15）Qf（式中Hs和Hf分別為松動(dòng)橢球體和放出橢球體高度，Qs和Qf分別為松動(dòng)橢球體和放出橢球體體積）四、論述：1什么是斜坡道開(kāi)拓，斜坡道開(kāi)拓法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件？答：用斜坡道作為主要開(kāi)拓巷道開(kāi)拓礦床的方法，稱(chēng)為斜坡道開(kāi)拓法。優(yōu)點(diǎn)是：（1）受地形、工業(yè)場(chǎng)地、工程地質(zhì)條件等制約井筒位置的因素影響較?。唬?）斜坡道兼有主井和副井

11、的功能，利用無(wú)軌自行設(shè)備將斜坡道掘到礦體后即可投入生產(chǎn)，礦床開(kāi)拓快，礦井投產(chǎn)早；（3）無(wú)軌自行設(shè)備機(jī)動(dòng)靈活使用方便；（4）礦井生產(chǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、環(huán)節(jié)少；（5）不需要提升設(shè)備和相應(yīng)的地面構(gòu)筑物，井口布置大大簡(jiǎn)化；（6）有利于實(shí)現(xiàn)“掘采裝運(yùn)卸”綜合機(jī)械化，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；（7）不需要軌道，節(jié)約鋼材。缺點(diǎn)是：（1）斜坡道工程量大（比同樣深度的豎井工程量大3-6倍）；（2）開(kāi)拓深度受掘進(jìn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素的制約；（3）無(wú)軌自行設(shè)備初期投資多，維修工作量大，技術(shù)水平要求高；（4）無(wú)軌自行設(shè)備目前主要以柴油為動(dòng)力，造成井下空氣污染，要求加強(qiáng)通風(fēng)，使通風(fēng)費(fèi)用增加。斜坡道開(kāi)拓法適用于礦床埋藏不深的中小型礦山。2論述單層

12、長(zhǎng)壁式崩落采礦法與單一薄及中厚煤層走向長(zhǎng)壁全部垮落采煤法的異同點(diǎn)？答：沿階段傾斜全長(zhǎng)布置的工作面為長(zhǎng)壁工作面，將階段沿傾斜劃分為分段（相當(dāng)于煤礦床劃分的區(qū)段），在分段范圍內(nèi)布置的工作面為短壁工作面。長(zhǎng)壁式崩落法的工作面長(zhǎng)度一般為30-60m,短壁式崩落法的工作面長(zhǎng)度為15-30m。單層長(zhǎng)壁式崩落法用于開(kāi)采頂板不穩(wěn)固的緩傾斜層狀薄礦體，將階段劃分為礦塊，沿階段傾斜全長(zhǎng)布置工作面，沿走向推進(jìn)，一次采全厚，隨工作面推進(jìn)，有計(jì)劃地回柱放頂，崩落頂板充填采空區(qū)。長(zhǎng)壁式崩落法的回采工作主要有落礦、礦石運(yùn)搬、采場(chǎng)頂板管理。3試分析重力運(yùn)搬、電鋸運(yùn)搬及無(wú)軌自行設(shè)備運(yùn)搬的優(yōu)、缺點(diǎn)？答：（1）重力運(yùn)搬最簡(jiǎn)單，礦柱

13、礦量少，費(fèi)用低。因此，在開(kāi)采急傾斜薄及極薄礦脈并采用淺孔落礦時(shí)被廣泛應(yīng)用。其主要缺點(diǎn)是放礦能力小，閘門(mén)易損壞。（2）電鋸運(yùn)搬構(gòu)造簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，移動(dòng)靈活，易于維修，雖有礦石易破碎、牽引繩磨損大、運(yùn)搬能力隨運(yùn)距的增加而迅速減小等缺點(diǎn)，但由于其適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣，因而在國(guó)內(nèi)非煤礦山獲2-3萬(wàn)t至得了非常廣泛的應(yīng)用。電鋁運(yùn)搬的生產(chǎn)能力，隨耙斗容積、絞車(chē)功率、耙運(yùn)條件而改變，年生產(chǎn)能力約在3-5萬(wàn)t之間。(3)無(wú)軌自行設(shè)備運(yùn)搬與其他運(yùn)搬方法相比的優(yōu)點(diǎn)是，同一設(shè)備既可用于回采，有可用于掘進(jìn)，鏟運(yùn)機(jī)還可用來(lái)清除路障和運(yùn)輸材料。這種設(shè)備既可在同一階段內(nèi)的幾個(gè)工作面間運(yùn)搬，又可在幾個(gè)階段內(nèi)的工作面間互相調(diào)度

14、，機(jī)動(dòng)靈活。此外，這種運(yùn)搬設(shè)備的主要缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴、維修工作量大、操作技術(shù)水平要求高，以及裝運(yùn)機(jī)帶有風(fēng)繩，運(yùn)距受限制，而柴油驅(qū)動(dòng)的鏟運(yùn)機(jī)井下通風(fēng)費(fèi)用高等。但由于無(wú)軌設(shè)備運(yùn)搬的優(yōu)點(diǎn)比較突出，所以國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用日益廣泛。五、計(jì)算：1某礦開(kāi)采鐵礦床，已知礦塊的工業(yè)儲(chǔ)量為100kt,工業(yè)儲(chǔ)量平均品味為60%,該礦塊踩出礦石量90kt,采出礦石品位為56%,若混入的廢石品位為15%,試計(jì)算以下指標(biāo)：(1)礦石損失率：1-90*(56%-15%)/100*(60%-15%)=18%(2)礦石貧化率：(60%-56%)/60%=6.67%(3)廢石混入率：(60%-56%)/(60%-15%)=8.89%(4

15、)金屬回收率：90*56%/100*60%=84%六、分析：2下圖為某礦采礦方法圖，試根據(jù)圖示內(nèi)容：(1)寫(xiě)出圖中所示何種采礦方法？答：分段礦房法(2)寫(xiě)出圖中數(shù)字序號(hào)所代表的名稱(chēng)？答：1分段運(yùn)輸平巷2裝運(yùn)橫巷3塹溝平巷4鑿巖平巷5頂柱回采鑿巖平巷6切割橫巷7間柱鑿巖胴室8斜頂柱回采鑿巖胴室9切割天井10斜頂柱(3)簡(jiǎn)要評(píng)價(jià)該采礦方法并說(shuō)明其適用條件？答：分段礦房法采用高效率的無(wú)軌自行設(shè)備，而且可以多分段同時(shí)回采，所以生產(chǎn)能力比較大，效率也比較高?；夭蓵r(shí)的鑿巖是在巷道中進(jìn)行，比較安全。此外，頂柱傾斜布置，與下盤(pán)共同形成受礦塹溝，從而大大簡(jiǎn)化了底部結(jié)構(gòu)。分段礦房法的主要缺點(diǎn)是每個(gè)分段都要開(kāi)掘分段

16、運(yùn)輸平巷、鑿巖平巷、塹溝巷道、斜坡道、切割巷道等，所以采準(zhǔn)工作量比較大?，F(xiàn)尚不普遍，但隨著無(wú)軌自行設(shè)備的推廣，將是開(kāi)采礦巖均穩(wěn)固的中厚以上傾斜礦體的有效辦法。3磷礦采礦方法圖，根據(jù)圖示內(nèi)容：(1)說(shuō)明該采礦方法名稱(chēng)？答：房柱采礦法或空?qǐng)霾傻V法(2)分析該礦塊的結(jié)構(gòu)參數(shù)？答：礦房的長(zhǎng)軸沿傾斜方向布置，長(zhǎng)約50m；房間礦柱為長(zhǎng)方形，最下一排尺寸為8*5m,其余為6*5m,礦塊的寬度為100m,垂高為30m。(3)分析其采準(zhǔn)與切割過(guò)程？答：沿脈外運(yùn)輸平巷分別向每個(gè)礦房的邊界掘放礦小井5,同時(shí)掘出聯(lián)絡(luò)巷2,在上盤(pán)脈內(nèi)沿礦塊底部掘聯(lián)絡(luò)平巷3;在每個(gè)礦房的兩側(cè)邊界由下向上拉底0.8-1.1m開(kāi)掘鑿巖上山6

17、至上部邊界，通過(guò)人形平巷7與階段回風(fēng)平巷溝通；在礦房下部邊界處開(kāi)鑿切割平巷，由此拉開(kāi)回采工作面。4斜坡道不僅可用于開(kāi)拓巷道，也可用采準(zhǔn)工程，下圖即為此種情形：(1)說(shuō)明該采礦方法名稱(chēng)？答：上向水平分層充填采礦法或充填采礦法。(2)分析其采準(zhǔn)與切割過(guò)程？答：沿直進(jìn)斜坡道2分別向每個(gè)分層掘聯(lián)絡(luò)巷3,然后掘出脈內(nèi)人行進(jìn)風(fēng)平巷；開(kāi)鑿切割平巷連接回風(fēng)平巷，與通風(fēng)充填井溝通，由此拉開(kāi)回采工作面，形成生產(chǎn)系統(tǒng)。(3)分析其回采與充填工程？答：回采工作主要有落礦、礦石運(yùn)搬、采場(chǎng)頂板管理?；夭晒ぷ鲝奈挥诘V塊一側(cè)的切割巷開(kāi)始，向礦塊另一側(cè)推進(jìn)。一般采用淺孔落礦，電耙運(yùn)搬礦石，木支柱或木棚支護(hù)頂板，有排柱放頂。落礦一般采用鑿巖爆破法，淺孔落礦，孔深1.2-1.8m。礦石運(yùn)搬方法一般采用電耙運(yùn)搬，部分開(kāi)采松軟礦層的礦山也采用刮板輸送機(jī)運(yùn)搬。回采時(shí)利用充填材料支撐采場(chǎng)兩幫的圍巖，并作為繼續(xù)向上回采的作業(yè)平臺(tái)，因此每個(gè)分層充填時(shí)必須留出高為2-2.5m左右的回采作業(yè)空間。采落的礦石落在充填體的表面上，用電耙、裝運(yùn)機(jī)等運(yùn)搬機(jī)搬運(yùn)至礦房的溜井中。礦房回采到最后一個(gè)分層時(shí)，進(jìn)行接頂充填。5下圖為單層長(zhǎng)壁崩落采礦法的一個(gè)典型案例。(1)比較其與走向長(zhǎng)壁采煤法的異同？答：?jiǎn)螌娱L(zhǎng)壁式崩落法用于開(kāi)采頂板不穩(wěn)固的緩傾斜層