采礦工程教學(xué)課件(一)

1、采 礦 學(xué) 多 媒 體 教 學(xué) 軟 件礦 床 開 采 單元52436107981礦 床 開 拓礦 床 開 采 單 元礦 山 井 巷井 巷 掘 進 及 落 礦自 然 支 撐 采 礦 法留 礦 采 礦 法礦 塊 底 部 結(jié) 構(gòu)充 填 采 礦 法崩 落 采 礦 法露 天 礦 開 采 方 法礦 床 開 采 單 元階段及礦塊 階段參數(shù)階段參數(shù)確定依據(jù)階 段 高階 段 斜 長相關(guān)工程： 在礦床開采過程中，首先將礦體沿垂直方向上，用水平巷 道將其劃分若干個分段（中段；階段），再在每個分段中沿 礦體走向每隔一定距離劃分出若干個 ，礦塊是礦床開采的最基本單元。 礦床開采技術(shù)條件地質(zhì)堪探的要求各階段的服務(wù)年限巖礦

2、的穩(wěn)固性經(jīng)濟指標(biāo)安全指標(biāo)主井石門階段平巷礦塊階 段 及 礦 塊三 級 儲 量礦 床 開 采 步 驟礦 床 開 采 單 元階段及礦塊礦 塊 結(jié) 構(gòu) 礦 房 采礦對象礦柱 支護上、下階段運輸平巷 行人、通風(fēng)、運輸頂柱 支護 支護、出礦天井 出礦、行人聯(lián)絡(luò)道 聯(lián)通礦房與天井底柱（結(jié)構(gòu)）階段及礦塊開采順序上行后退式開采下行前進式開采優(yōu)點：計劃性強，巷道維護費用 底，安全性高；缺點：投產(chǎn)慢，礦井基建時間長優(yōu)點：節(jié)省初期投資，礦井基建 時間短，投產(chǎn)早；缺點：巷道維護費用高 礦床開拓 從地表掘進一系列巷道通達礦體，形成礦井生產(chǎn)所必需的通風(fēng)、提升、運輸、排水、供電、供水等系統(tǒng)，以便將采下礦石，廢石及污風(fēng)、污水

3、運（排）到地表，將采礦的設(shè)備、人員、動力及新鮮空氣輸送到井下。 采準(zhǔn)切割 在完成開拓工程的基礎(chǔ)上，將階段劃分為礦塊，并在礦塊內(nèi)掘進行人、通風(fēng)、鑿巖及放礦巷道，開拓采礦自由面，為大面積采礦作最后的準(zhǔn)備工程。 回采工作 在完成采準(zhǔn)切割工程基礎(chǔ)上，進行大面積采礦的過程。 落 礦 礦 石 搬 運 地 壓 管 理 開拓巷道（工程） 豎 井 及 石 門 、階 段 運 輸 平 巷 風(fēng) 井 及 留 礦 井 、充 填 井 平 硐 及 井 底 車 場 采切比（采準(zhǔn)系數(shù)K）K = V T 100cm3/kt礦 床 開 采 單 元礦床開采步驟礦 床 開 采 單 元三級儲量三 級 儲 量開拓儲量：開掘巷道所控制范圍內(nèi)礦

4、床儲量，包括該范圍內(nèi)的采準(zhǔn)礦量和備采礦量。采準(zhǔn)儲量：開拓礦量的一部分，進一步完成采準(zhǔn)工程所控制的礦量。備采儲量：采準(zhǔn)礦量的一部分，進一步完成切割工程所控制的儲量。礦 床 開 拓礦井類型箕 斗 井罐 籠 井斜 井斜坡道 礦井是礦床開拓巷道中最重要的工程，是人員、材料、采礦機械設(shè)備進入地下的通道，也是新鮮空氣、動力送入地下的入口； 礦井名稱主要依據(jù)礦井提升設(shè)備類型、礦井傾角及其它特點決定的。礦井類型選擇礦體規(guī)模礦體傾角礦床埋藏深度其它因素礦 床 開 拓礦井類型箕 斗 井 ： 僅可作為主井使用（提升礦石）適用于日產(chǎn)量大于1000噸，井深大于300米的礦井 井筒規(guī)模依日產(chǎn)量及提升容器大小而確定箕斗井井

5、筒結(jié)構(gòu)：井架-提升設(shè)備場地井頸-井筒通過表土層區(qū)段井身-井筒主體，位于基巖中箕斗-提升容器礦倉-地下儲礦硐室地面礦倉礦 床 開 拓礦井類型箕斗井的裝載 箕斗井一般通過箕斗裝載硐室與卸礦平硐聯(lián)通， 礦車在卸礦平硐將礦石倒入格篩給礦機，合格礦石落入礦倉，篩上大塊經(jīng)破碎后送入礦倉， 礦石經(jīng)裝載硐室將礦石裝入箕斗，再將箕斗提升至地表到入地表礦倉，箕斗裝載設(shè)施翻籠室 格篩給礦機破碎機量斗風(fēng)動閘門礦 床 開 拓礦井類型罐 籠 井 使用罐籠作為提升設(shè)備，連同礦車一起運載，適用于礦石日產(chǎn)量700噸，井深300米的礦山 除可用于提礦外，也可運載人員、設(shè)備，電纜、水管、充填管也由該井送入井下?？杉孀魅腼L(fēng)井使用。井

6、筒斷面形狀、尺寸確定依據(jù)井筒用途、服務(wù)年限提升容器的大小及數(shù)量支護材料類型井筒布置及安全間隙要求符合通風(fēng)要求礦 床 開 拓礦井類型斜 井 斜井適用于表土層不厚、緩傾斜、礦體埋藏不深的中小型礦山，采用串車或抬車提升 可用于出礦、運送人員、設(shè)備、配送水電，兼入風(fēng)井斜井與豎井比較主要缺點斜井提升能力??；速度慢斜井承受地壓大，井筒長，易變形，維護費用高提升和排水費用高斜井與豎井比較主要優(yōu)點石門較短，井底車場較簡單斜井施工技術(shù)較簡單礦 床 開 拓礦床開拓方法礦 山 井 巷礦井位置的確定礦井位置的確定風(fēng)井的布置方式階 段 運 輸 平 巷井 底 車 場 地形對井位的影響井口附近應(yīng)有足夠的工業(yè)場地， 井口應(yīng)不

7、受洪水、滾石、山崩威脅； 井筒應(yīng)避免穿過不穩(wěn)定巖層。 巖層位移對井位的影響礦井應(yīng)位于地表巖石崩落帶和移動帶之外，如必須建于移動帶內(nèi)，則必須留保安礦柱礦 山 井 巷風(fēng)井的布置方式 中央對角式 入風(fēng)井位于礦田中央，兩個回風(fēng)井位于礦田兩側(cè)。主井為箕斗井時，另開副井為進風(fēng)井。 中央并列式 入風(fēng)井和出風(fēng)井位于礦體中央 主井為箕斗井時，由主井回風(fēng)，主井為罐籠井時，由主井進風(fēng)副井回風(fēng)。優(yōu) 點優(yōu) 點風(fēng)壓較小且穩(wěn)定，漏風(fēng)量小，通風(fēng)費用低；安全性高主副井集中，易于管理，占地小； 可共用同一井底車場，共用一個保安礦柱礦 山 井 巷井底車場 盡頭式井底車場 折返式井底車場 豎井井底車場形式之一，用于罐籠提升，井筒單側(cè)

8、進、出車，空車和重車的儲車線及調(diào)車場均設(shè)在井筒一側(cè)， 車場通過能力小，適用于小型礦山使用。 井筒兩側(cè)均設(shè)線路，一側(cè)進重車，另一側(cè)出空車，重車入罐利用自重溜放或推車器，罐籠中的空車由重車頂出。 車場通過能力大，適用于大中型礦山使用。礦 山 井 巷階段運輸平巷 單一沿脈巷道布置穿脈環(huán)形巷道布置 適用于中、小型礦山，可適應(yīng)年產(chǎn)礦石20 30萬噸的礦井要求。 礦體規(guī)則的薄礦脈采用脈內(nèi)布置，而礦體變化大時可采用脈外布置。 確適用于中厚礦體的大中型礦山，年生產(chǎn)能力可達100萬噸以上。 當(dāng)?shù)V體不規(guī)則時，使用穿脈巷道利于探礦。 礦 山 井 巷階段運輸平巷 脈外環(huán)型布置 適合于傾角不大的中厚礦體開采時使用，環(huán)形

9、巷道全部布置于礦脈外。 兩條沿脈巷道之間的聯(lián)道可采用環(huán)形或折返連接，兩條沿脈平巷一為裝車巷道，另一為行車巷道。 階段運輸巷道布置形式的選擇應(yīng)考慮道利于裝礦，探礦，同時應(yīng)依據(jù)礦體厚度、礦體變化特點，礦山生產(chǎn)能力等綜合因素考慮選擇適用的方案。井 巷 掘 進 及 落 礦巷道形狀和支護鑿 巖 與 爆 破落 礦 方 法井 巷 掘 進梯形木支護平巷 適用于巖礦穩(wěn)固，巷道服務(wù)年限不長的中、小斷面巷道。 應(yīng)用最早、最廣泛。 直墻梯形混凝土支護平巷 適合于圍巖破碎，巷道服務(wù)年限長的大、中斷面巷道。具有支護強度大，整體性強，不透水的優(yōu)點，也可添加鋼筋骨架。加大支護強度。 直墻拱形混凝土支護平巷 與上述兩方案相比，

10、具有更強的支護效果，可提供更大的斷面面積。巷道形狀和支護方案選擇依據(jù) # 巷道穿過巖礦性質(zhì)件。 # 巷道的用途及服務(wù)年限，服 年限在十年以上的主巷道最 好選擇拱形、混凝土支護方 案。 # 對于巖礦穩(wěn)固，服務(wù)年限不 長采準(zhǔn)巷道可采用梯形木支 護或不支護 。# 巷道斷面形狀和大小是否合 適，最后還要通過風(fēng)速驗校。巷道形狀和支護井 巷 掘 進 及 落 礦巷道形狀和支護金 屬 臨 時 支 架 支 護錨桿支護及噴射混凝土支護 適用于巖礦中等穩(wěn)固的拱形巷道，用于巷道掘進與砌漩之間這一段時間內(nèi)的臨時支護，亦可做為永久性支護。 其施工簡單，機械化程度高，安全性好，支架可重復(fù)使用。 拱形臨時支架多用鋼軌制成，用

11、鋼軌撅子固定于巷道巖（礦）壁之上。 錨桿是一種錨固定在巖體內(nèi)部，對圍巖起到加固作用，在巷道周圍形成一個穩(wěn)定的巖石帶。 施工時先向巷道圍巖鉆孔，然后在孔內(nèi)安放由金屬制成的錨桿，最后向鉆孔內(nèi)充填泥漿固錨，套上墊板，擰緊螺帽，在巖壁表面噴射混凝土。 井 巷 掘 進 及 落 礦鑿巖與爆破 掏槽眼、輔助眼及周邊眼 ，它們的爆破順序依次為先爆掏槽眼，其次爆輔助眼，最后爆破周變眼。 爆破效果與最小抵抗線關(guān)系密切，依藥包深度不同，爆破可分為震動爆破、松動爆破、拋擲爆破。最小抵抗線 ：藥包至自由面的垂直距離。自 由 面 ：巖礦與空氣（空間）的接觸面。 井巷掘進爆破中炮孔按其作用可分為井 巷 掘 進 及 落 礦鑿

12、巖與爆破井 巷 掘 進 及 落 礦井巷掘進 天井是礦山井下聯(lián)系上下兩個中段的垂直或傾斜巷道，用途廣泛、數(shù)量眾多，也是采準(zhǔn)的主要工程。 天井掘進工序包括：鑿巖、裝藥、爆破、通風(fēng)、裝巖及支護。 天井段面大小依用途選擇,行人天井中還應(yīng)設(shè)置梯子、平臺及各重管線。 吊罐法掘進天井按天井傾角分為直吊罐和斜吊罐。 吊罐法掘進天井勞動強度低，消耗材料少，工序簡單，通風(fēng)好，掘進速度快。 吊罐法的主要缺點是不適用于破碎巖層及傾角小于65的斜天井。井 巷 掘 進 及 落 礦井巷掘進 鉆進法掘進天井是用天井鉆機在預(yù)掘的天井?dāng)嗝鎯?nèi)沿全深鉆一個直徑200300mm的導(dǎo)向孔，然后用擴孔刀具擴大到所需斷面大小。 該方法全面機

13、械化掘進，安全性高，缺點是工程成本較高，對中硬以上巖石不宜使用。 擴孔可選擇上擴法或下擴法。 爬罐法掘進天井采用一個沿軌道運行的可驅(qū)動的機械平臺做為鑿巖、裝藥平臺，爆破時先將機械平臺驅(qū)往避炮洞室，再次驅(qū)升平臺前將導(dǎo)軌延伸。 爬罐法可掘進高天井及盲天井。 該法缺點是設(shè)備投資大，設(shè)備維修困難，工作面通風(fēng)困難。井 巷 掘 進 及 落 礦落礦方法 落礦是指將礦石從礦體分離下來并破碎成一定塊度的過程。 金屬礦山采用鑿巖爆破法落礦。 鑿巖爆破法落礦不可避免地要產(chǎn) 生一定數(shù)量的不合格的大塊，為了方便般運和放礦，應(yīng)將不合格的大塊進行二次破碎，達到合格塊度的大小。淺 孔 落 礦 淺孔落礦可采用水平淺孔或上向淺孔

14、，使用輕型風(fēng)動鑿巖機鑿孔主要爆破參數(shù)是： 釬頭直徑3046mm 炮孔深度小于5m 最小抵抗線按釬頭直徑的2530倍確定。井 巷 掘 進 及 落 礦落礦方法評價落礦經(jīng)濟技術(shù)效果指標(biāo)：鑿巖勞動生產(chǎn)率（T / 班 ） 每米炮孔崩礦量（T /M ） 單位炸藥消耗量（kg / T ) 不合格大塊產(chǎn)出率（ % ）單位炸藥消耗量：爆落每立方米礦石所需最少炸藥量。水 平 深 孔 落 礦 深孔落礦的炮孔布置形式分為水平扇形、水平平行孔，亦可才用垂直或傾斜布孔。 平行布置炮孔能充分利用深孔長度，炸藥分布均勻，礦石破碎質(zhì)量好，但工程量較大， 最小抵抗線一般為釬頭直徑的30倍。 井 巷 掘 進 及 落 礦落礦方法 影

15、響崩礦指標(biāo)的因素巖礦的堅固性 影響鑿巖速度，炸藥單位消耗量。巖礦的裂隙性 影響 大塊產(chǎn)出率。礦體厚度與工作面寬度礦體厚度小于5M時應(yīng)采用淺孔落礦；厚度為58M則采用中深孔落礦；厚度為1015M時最好采用藥室落礦。自由面數(shù)目 落礦效果的好壞與自由面數(shù)目呈正比。炸藥性能爆破技術(shù) 中 深 孔 落 礦炮孔布置形式有：上向及水平扇形布置最小抵抗線一般為釬頭直徑的2530倍，使用高性能炸藥時可適度放大?？椎拙嘁话銥椋?.8 1.2）W礦 塊 底 部 結(jié) 構(gòu)重力運搬、閘門放礦結(jié)構(gòu)重力運搬、閘門放礦結(jié)構(gòu)裝 載 設(shè) 備 出 礦 底 部 結(jié) 構(gòu)電 耙 巷 道 底 部 結(jié) 構(gòu)格 篩 巷 道 底 部 結(jié) 構(gòu) 崩落礦石

16、借自重直接下落到礦房底部漏斗之中，再經(jīng)漏斗口閘門將礦石裝入礦車。 適用于礦體傾角大于55 的極傾斜薄礦體，要求礦石破碎質(zhì)量好，無須二次破碎。 礦石運搬：礦石從落礦地點運送到階段運輸平巷裝載處。礦 塊 底 部 結(jié) 構(gòu)格篩巷道底部結(jié)構(gòu) 運 搬 過 程 崩落礦石借自重經(jīng)受礦喇叭口到達二次破碎水平的格篩上，合格塊度的礦石經(jīng)格篩漏下，進入溜礦井，然后通過閘門裝入礦車；不合格大塊留在篩面上，可直接在篩面上進行二次破碎，也可移到格篩巷道內(nèi)破碎。 格篩巷道有單側(cè)和雙側(cè)兩種，前者適用于礦體厚度不大或礦巖穩(wěn)固性較差時。 格篩巷道底部結(jié)構(gòu)可用于極傾斜，礦石須要二次破碎的礦體。 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù)相鄰受礦喇叭口中心距為5

17、 7M ； 每個喇叭口的受礦面積為30 50M2； 喇叭口斜面傾角為40 55 ，最大為60 70 ； 漏斗頸的斷面尺寸應(yīng)大于礦石最大塊度的2 5倍。礦 塊 底 部 結(jié) 構(gòu)電耙巷道底部結(jié)構(gòu) 電耙巷道底部結(jié)構(gòu)類型喇 叭 口 受 礦 V 型 塹 溝 受 礦平 底 結(jié) 構(gòu)每種結(jié)構(gòu)類型又有單側(cè)電耙巷道和雙側(cè)電耙巷道之分，電耙道的方向與運輸平巷的方向之間可以平行，也可以垂直。 電耙道與運輸平巷的布置 電耙巷道的底板通常高于運輸巷道的頂板， 并要求溜礦井內(nèi)儲存的礦石量能滿足一列車的需求，避免耙礦與運輸相互影響；也可將電耙巷道底板與運輸平巷頂板置與同一水平將礦石直接耙入礦車之中，相對降低了底柱的高度。礦 塊

18、 底 部 結(jié) 構(gòu)電耙巷道底部結(jié)構(gòu) 電耙巷道底部結(jié)構(gòu)參數(shù)底 柱 高 ： 喇叭口受礦時為5 7M；塹溝受礦時為5 7M。斗 穿 間 距： 一般為5 7M。 電耙道規(guī)格：斷面2 x 2 M ，長度為25 30 M，并與電耙有效運距相適應(yīng) 斗穿的規(guī)格：一般為2 x 2M，適當(dāng)加大斗穿規(guī)格可提高礦石流動性，提高出礦速度。電耙巷道優(yōu)點：采切工程量較格篩巷道小20%，通風(fēng)條件好；平底結(jié)構(gòu)優(yōu)點：在鑿巷道內(nèi)鑿巖，施工安全，底柱形狀簡單、規(guī)則，利于回采，放礦口尺寸大，放礦條件好、效率高。平底結(jié)構(gòu)缺點：底柱穩(wěn)定性變低，平底中殘留礦堆需在下階段回收。礦 塊 底 部 結(jié) 構(gòu)裝載設(shè)備出礦底部結(jié)構(gòu)裝載過程：礦石直接從采場進

19、入裝礦巷道，用裝運機或鏟運機裝礦。對應(yīng)底部結(jié)構(gòu)：V 型溝或平底結(jié)構(gòu)居多，該出礦結(jié)構(gòu)缺點是設(shè)備費用大。采礦方案自 然 支 撐 采 礦 法采 礦 方 法 分 類崩 落 采 礦 法充 填 采 礦 法留 礦 采 礦 法自然支撐采礦法房 柱 采 礦 法階 段 礦 房 采 礦 法分 段 采 礦 法 自然支撐采礦法（空場采礦法） 將礦塊劃分為礦房和礦柱，先采礦房，再采礦柱。在回采礦房時，開采空間以敞空形式存在，僅靠礦柱和圍巖的自身強度來維護采空區(qū)，礦房采完后，應(yīng)及時回采礦柱和處理采空區(qū)。 自然支撐采礦法（空場采礦法）應(yīng)用的基本條件是礦巖穩(wěn)固，采空區(qū)在一定時間內(nèi)，允許有較大的暴露面積。 房柱采礦法自 然 支 撐 采 礦 法 適 用 條 件 層狀水平和緩傾斜礦床（礦體傾角小于30 ）。 礦巖及圍巖為中等穩(wěn)固以上。 礦體與圍巖界線明顯平整最好