第六章礦床開拓方法

第十一章礦床開辟方法為了開采地下礦床，需從地面掘進(jìn)一系列巷道通達(dá)礦體，使之構(gòu)成完好的開采系統(tǒng)：包括〔1〕提升系統(tǒng)〔2〕運輸系統(tǒng)〔3〕通風(fēng)系統(tǒng)〔4〕排水系統(tǒng)〔5〕供水系統(tǒng)〔6〕動力供應(yīng)等系統(tǒng)。所掘進(jìn)的巷道工程稱為開辟巷道。這些掘進(jìn)工程就叫礦床開辟。第一節(jié)礦床開辟及開辟巷道shaftLevel120Level60Level0Level-60surfaceOrebodyTypicaldevelopment第二節(jié)開辟方法分類單一開辟方法用一種主要開辟巷道開辟地下礦床。結(jié)合開辟方法礦床上部用一種主要開辟巷道，而其下部用另一種主要開辟巷道；或用兩種主要開辟巷道組合起來開辟一個或幾個礦體。

開辟方法分類表

單一開辟方法平硐開辟豎井開辟斜井開辟，斜坡道開辟結(jié)合開辟方法平硐盲豎井開辟平硐盲斜井開辟豎井硐盲豎井開辟豎井硐盲斜井開辟斜井盲豎井開辟斜井盲斜井開辟開辟方法開辟方法選擇的根據(jù)主要有：地表地形條件：如山地外形、工業(yè)廣場布置、礦石運輸條件、廢石場布置。(2)礦床賦存條件：如礦體傾角、走向長度、埋藏深度等。(3)礦巖性質(zhì)：礦石和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)。(4)消費才干：不同的開辟方法所具有的消費才干不同，普通來說，平硐開辟方法的運輸才干最大，豎井高于斜井。第三節(jié)平硐開辟法平硐開辟是一種最方便、最平安、最經(jīng)濟(jì)的開辟方法。但只需礦床賦存在山嶺地域，埋藏在周圍平地的地平面以上時，才干采用平硐開辟。當(dāng)?shù)V體或其大部分賦存在地平面以上時，廣泛采用平硐開辟法。根據(jù)礦體在山坡的賦存方式不同可分為：〔1〕垂直礦體走向的上盤平硐開辟〔2〕垂直礦體走向的下盤平硐開辟〔3〕沿礦體走向的側(cè)翼平硐開辟oreMainhaulage一·垂直礦體走向下盤平硐開辟法

當(dāng)?shù)V脈和山坡的傾斜方向相反時，那么由下盤掘進(jìn)平硐穿過礦脈開辟礦床，這種開辟方法叫做下盤平硐開辟法。VentilationshaftpassAAA-A剖面圖hillGroundlevelventventMainhaulagepassOrebody出礦：平硐以上各中段采下的礦石，普通用礦車中轉(zhuǎn)，經(jīng)溜礦井〔或輔助盲豎井〕下放到平硐程度，再由礦車經(jīng)主運輸平硐運出地表。

出廢石：上部中段的廢石可經(jīng)專設(shè)的廢石溜井下放至主運輸平硐運出地面,或平硐以上各中段均有地表出口時，從各中段直接排往地表。二.垂直礦體走向上盤平硐開辟法當(dāng)?shù)V脈和山坡的傾斜方向一樣時，那么由上盤掘進(jìn)平硐穿過礦脈開辟礦床，這種開辟方法叫做下盤平硐開辟法。如圖6-3所示。oreMainhaulageVentilationshaftpass三·沿礦體走向平硐開辟法當(dāng)?shù)V體側(cè)翼沿山坡顯露，平硐可沿礦脈走向掘進(jìn)，成為沿脈平硐開辟法。如圖6-4。oreGroundlevelVentilationshaftHaulagedrift下盤巖石好，平硐在礦體下盤；反之，平硐在礦體內(nèi)。第四節(jié)斜井開辟法inclinedshaft根本條件：傾斜或緩傾斜礦體〔150~450〕,礦體賦存在地平面以下，礦體埋藏不深的中小型礦山，地表無過厚的表土層，可采用斜井開辟。一·脈內(nèi)斜井開辟法斜井布置在礦體內(nèi)，斜井接近礦體下盤的位置，其傾角最好與礦體傾角一樣〔或接近〕。如圖2-5。TopsoiloreInclinedshaft優(yōu)點：不需求掘進(jìn)石門，開辟時間短，投產(chǎn)快；在開辟工程中，同時開采出部分礦石，有助于進(jìn)一步探礦。缺陷：當(dāng)?shù)V體傾斜不規(guī)那么，斜井難以堅持平直，不利于提升和維護(hù)，需求留保安礦柱。多用于礦石價值不高的礦床。適用條件；(1)礦體范圍大，厚度小，下盤巖石不穩(wěn)定，礦石穩(wěn)定，礦石價值不高；(2)礦井急需短期投產(chǎn)，爭取早日見礦，并需作補(bǔ)充勘探。二·下盤斜井開辟法斜井布置在礦脈的下盤開辟法。如圖2-6。TopsoiloreInclinedshaft缺陷：需求掘進(jìn)石門，不作探礦。掘進(jìn)斜井不能出礦。優(yōu)點：不需求留保安礦柱,井筒平直，維護(hù)條件好。當(dāng)?shù)V體傾角較大〔350~420〕，斜井可采用偽斜井。

βa偽斜井的傾角普通為r=250~280。當(dāng)?shù)V體傾角為a=350~420那么有斜井的程度投影與礦體走向夾角為：β當(dāng)斜井傾角大于250~300時，普通用箕斗提升；當(dāng)斜井傾角小于或等于250~300時，用串車提升；當(dāng)斜井傾角小于180時，可采用鋼絲繩膠帶保送機(jī)運輸。第五節(jié)豎井開辟法

當(dāng)?shù)V體賦存在地平面以下，礦體傾角大于450度，或小于150度，而埋藏較深的礦體，常采用豎井開辟法。豎井提升才干大，為普通礦山所采用。根據(jù)豎井與礦體的相對位置關(guān)系,可分為(1)下盤豎井開辟(2)上盤豎井開辟(3)側(cè)翼豎井開辟(4)穿過礦體的豎井開辟一·下盤豎井開辟法在礦體下盤巖石挪動帶以外開掘豎井，再掘階段石門通達(dá)礦脈。這種開辟方法在國內(nèi)金屬礦山運用最廣,如圖2-9。oreshaft優(yōu)點：井筒維護(hù)條件好，不需求保安礦柱。下盤豎井開辟是開辟急傾斜礦體常用的方法。豎井布置在礦體下盤挪動界限以外。從豎井掘進(jìn)假設(shè)干石門與礦體連通。缺陷：深部石門較長，尤其是礦體傾角較小時，石門長度激增。二·上盤豎井開辟法；在礦體上盤巖石挪動帶以外開掘豎井，再掘階段石門通達(dá)礦脈。如圖2-10。oreshaftHaulagedrift上盤豎井開辟剖面圖這種開辟方法與下盤豎井開辟法比較，存在嚴(yán)重缺陷。在以下條件運用：(1)根據(jù)地面地形條件，礦體下盤時高山，而上盤地形平坦，采用上盤豎井，井筒的長度較小。(2)根據(jù)礦區(qū)地面地形條件及礦區(qū)內(nèi)部和外部的運輸聯(lián)絡(luò)，選廠和尾礦庫只宜布置在礦體上盤方向。(3)下盤地質(zhì)條件復(fù)雜，不能避開破碎帶或流沙層和涌水量很大的含水層。三·側(cè)翼豎井開辟法在礦體側(cè)翼巖石挪動帶以外開掘豎井，再掘階段石門通達(dá)礦脈。如圖2-11。HaulagedriftoreshaftHaulagedriftHaulagedrift順應(yīng)條件：〔1〕礦體走向長度較短，有利于對角式通風(fēng)；當(dāng)?shù)V體長度為500米左右，選用此種開辟方式比較合理?！?〕上，下盤地形和巖層不利于布置井筒，礦體側(cè)翼有適宜的工業(yè)場地；采用這種開辟方法時，巷道掘進(jìn)和井下運輸只能是單向的掘進(jìn)速度受限制?！?〕礦體傾角較緩，豎井布置在下盤或上盤時石門都很長；一·斜坡道的類型第六節(jié)斜坡道開辟法1.螺旋式斜坡道：它的幾何外形是園柱螺旋線或圓錐螺旋線。螺旋線坡度普通為10%~30%。2.折返式斜坡道；它有直線段和曲線段組成。直線段變換高度，曲線段變化方向。折返式斜坡道螺旋式斜坡道10%~30%15%oreore兩種斜坡道比較：螺旋斜坡道沒有緩坡段，故在同等高度內(nèi)，螺旋線比折返線短，其開辟工程量也小。但螺旋式斜坡道掘進(jìn)困難，行車時司機(jī)視距小，平安線差，車輛輪胎磨損大，路面維護(hù)困難，因此，在實踐運用中仍以折返式斜坡道居多。第七節(jié)結(jié)合開辟法根據(jù)地形和礦體的賦存條件，有時需用平硐，豎井或斜井，斜坡道開辟法中的兩種主要開辟巷道組合起來開辟一個或幾個礦體，就稱結(jié)合開辟法。以下引見兩種結(jié)合開辟法。一·平硐與盲豎井結(jié)合開辟法礦體的一部分賦存在地平面以上，而其下部分延伸至地平面以下；此時，上部用平硐開辟，而下部那么用豎井開辟。如圖2-13。GroundlevelorehillMainhaulagedriftHoistingshaft當(dāng)?shù)V體開采深度超越500m以上時，上部用明豎井，而下部采用盲豎井。如圖2-14。二·明豎井與盲豎井結(jié)合開辟法surfaceshaftore當(dāng)?shù)V體開采深度超越500m以上時，或上部礦體傾角大，下部礦體傾角小，上部用明豎井，而下部采用盲斜井。如圖2-15。三·明豎井與盲斜井結(jié)合開辟法surfaceshaftore第八節(jié)中段高度確實定中段高度是指上下兩程度運輸巷道底板之間的垂直間隔。影響中段高度思索以下要素：1.礦體勘探類型勘探類型越高，礦體越延續(xù)且產(chǎn)狀越穩(wěn)定，中段高度可取高些。否那么，呵斥基建損失或。2.礦體厚度和傾角礦體厚度較小或礦體傾角大，那么可采用較高的中段高度，反之，那么采用較低的中段高度。第八節(jié)主要開辟巷道評述一·平硐與豎井的比較平硐開辟的優(yōu)點(1)基建時間短。(2)基建投資少。(3)排水費低。(4)礦石運輸費用低。(5)通風(fēng)容易，通風(fēng)費用低。(6)消費平安可靠。由于平硐開辟具有較多的優(yōu)點，因此，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用。二·豎井與斜井的比較2.在井筒配備方面：豎井井筒配備比斜井復(fù)雜，斜井內(nèi)的管道，電纜，提升鋼絲繩比豎井要長。1.在基建工程量方面：斜井的長度比豎井長；但斜井開辟比豎井開辟的石門長度更短。斜井的井底車場普通比豎井的井底車場簡單。3.在地壓和支付方面：斜井接受的地壓大。4.在提升方面：豎井的提升速度快，提升才干大，提升費用低。斜井提升設(shè)備的維修費用和鋼絲繩磨損較大。5.在排水方面：斜井的管道長，其排水費用大。6.在施工方面：豎井比斜井容易實現(xiàn)機(jī)械化。7.平安方面：豎井井筒不易變形，停工事故少。三·斜坡道與其他主要開辟巷道的比較與豎井，斜井相比，斜坡道有許多優(yōu)點：1.礦體開辟快，投產(chǎn)早。2.斜坡道可替代主井或付井3.節(jié)省大量鋼材4.產(chǎn)量大，效率高缺陷：無軌設(shè)備采用柴油為動力，排除廢氣污染井下空氣，需添加通風(fēng)費用。投資大，維修任務(wù)量大。

當(dāng)前國內(nèi)外礦山采用單一斜坡道開辟作為主要開辟巷道的為數(shù)較少，多以斜坡道作為輔助開辟巷道，配合其他主要開辟巷道進(jìn)展開辟。第九節(jié)主要開辟巷道類型和位置的選擇一.主要開辟巷道類型的選擇主要開辟巷道的類型是根據(jù)礦山地形，地質(zhì)條件和礦體賦存條件來選擇。二.選擇主要開辟巷道位應(yīng)思索的要素選擇主要開辟巷道位置的根本準(zhǔn)那么是：基建與消費費用最小，盡能夠不留保安礦柱，有方便和足夠的工業(yè)場地，掘進(jìn)條件良好等在詳細(xì)選擇時應(yīng)思索以下要素：(1)礦區(qū)地形，地質(zhì)構(gòu)造和礦體埋藏條件；(2)礦井消費才干及井巷效力年限；(3)礦床的勘探程度；(4)礦山巖石性質(zhì)及水文地質(zhì)條件；(5)井巷位置應(yīng)思索地表和地下運輸聯(lián)絡(luò)方便，應(yīng)使運輸功最小，開辟工程量最小。(6)應(yīng)保證井巷出口位置及有關(guān)構(gòu)筑物不受山坡滑石，山崩和雪崩等危害；(7)井巷出口的標(biāo)高應(yīng)在歷年最高洪水位以上3m，以免被洪水淹沒；(8)井筒〔或平硐〕位置應(yīng)防止壓礦，盡量位于巖層挪動帶以外，距地面挪動界限的最小間隔應(yīng)大于20m,否那么應(yīng)留保安礦柱。(9)井巷出口應(yīng)有足夠的工業(yè)場地，以便布置各種建筑物，調(diào)車場，堆放場等；(10)改良或擴(kuò)建礦山應(yīng)思索原有井巷和有關(guān)建筑物，構(gòu)筑物等的充分利用。三.主要開辟巷道沿礦體走向位置的選擇礦石進(jìn)入階段運輸平巷有兩種情況(一)礦石集中在固定點進(jìn)入運輸巷道的情況如圖7-1所示。固定點為穿脈與沿脈的交會點。oreshaft左右oreshaft123n將礦石量(Q1,Q2,…..Qn)集中點投在一條直線上這條直線表示礦體走向的主要運輸巷道。井筒位置應(yīng)設(shè)在第n個出礦點,當(dāng)滿足下式時,ΣQ右+ΣQn>ΣQ左ΣQ左+ΣQn>ΣQ右〔7–1〕出礦點n就是最有利的井筒位置，符合最小運輸功要求。左右2.第二種情況：礦石分散情況在這種情況下，根據(jù)上述原理可知，運輸功最小的井筒位置應(yīng)在礦量的等分線上。Q左Q右Q左=Q右上述按最小功原理來求合理的井筒位置的方法，也適宜于平硐開辟的情況。

在選擇井筒沿走向位置時，還應(yīng)思索地面運輸方向，總之，應(yīng)按地面運輸費與地下運輸費用總費用最小的原那么來確定井筒的位置。四.主要開辟巷道垂直礦體走向位置的選擇在垂直礦體走向方向上，井筒應(yīng)布置在地表地動界限以外20m以遠(yuǎn)的地方，以保證井筒不受破壞。假設(shè)井筒布置在挪動界限內(nèi)時，必需留保安礦柱。

〔一〕地表挪動帶的圈定

按照地表出現(xiàn)變形和塌陷情況分為崩落帶和挪動帶。在地表出現(xiàn)裂隙的范圍內(nèi)稱為崩落帶，崩落帶的外圍即由崩落帶邊境起至出現(xiàn)變形的地點止，稱為挪動帶。挪動帶挪動帶崩落帶ABCDC1D1ABC1D1A1B1C1D1A2B2C2D2A3B3C3D3A4B4C4D4地表挪動帶圈定法地表挪動曲線的圈定：(1)在勘探線剖面圖上按設(shè)計開采的最低程度畫出礦體下盤和上盤的巖石挪動界限；(2)在地形地質(zhì)平面圖上畫出勘探線剖面圖巖石挪動界限與地表交點的坐標(biāo)位置；(3)將相鄰二勘探線的各點連成直線，二礦脈兩端的二點那么分別與臨近勘探線的下，上盤二點連成直線，經(jīng)修整后得一閉合型地表土巖層挪動范圍圖。估計在地表挪動帶內(nèi)的中央能夠發(fā)生巖土塌陷,在其外圍那么產(chǎn)生土巖挪動。從地表崩落帶的邊境至開采最低邊境的連線和程度面所構(gòu)成的傾角，稱為崩落角∠EAC1。從地表挪動帶的邊境至開采最低邊境的連線和程度面所構(gòu)成的傾角，稱為挪動角∠CAC1。挪動帶崩落帶ABCDD1EFC1影響巖層挪動角的要素很多；主要是巖石性質(zhì)，地質(zhì)構(gòu)造，礦體厚度，傾角，與開采深度。以及運用的采礦方法。

ABCDF表土層〔二〕井筒垂直礦體走向位置的選定

為確保平安，地表建筑物距地表挪動界限還需堅持一定得平安間隔，該平安地帶稱為維護(hù)帶。受土巖挪動破壞致使消費停頓或能夠發(fā)生艱苦人身傷亡事故，呵斥艱苦損失的構(gòu)筑物，列為一級維護(hù),其他為二級維護(hù)。各種建筑物和構(gòu)筑物的維護(hù)等級及平安間隔。一級建筑物的維護(hù)間隔為20米或50米,二級建筑物的維護(hù)間隔為10米.

ABCDF表土層平安間隔主井ore保安礦柱主井五.保安礦柱的圈定六副井和通風(fēng)井位置的選定一·副井位置的選定如地表地形允許，副井應(yīng)盡量能夠和主井接近布置，但二井筒間距不應(yīng)小于30m，這種布置叫集中布置。如地表地形條件不允許副井和主井集中布置，兩井筒相距較遠(yuǎn)，這種布置叫分分布置。工業(yè)廣場主井副井選廠辦公室壓氣機(jī)修壓氣集中布置的優(yōu)點：(1)工業(yè)場地布置集中，可減小平整工業(yè)場地的土石方；(2)井底車場布置集中，消費管理方便，可減少基建工程量；(3)井筒相距較近，開辟任務(wù)量少，基建時間短；(4)井筒集中布置，有利于集中排水；(5)井筒延伸時施工方便。集中布置存在的缺陷：(1)兩井相距較近，發(fā)生火災(zāi)時，危及另一個井筒；(2)主井為箕斗井，在井口卸礦時，粉塵揚起至副井〔當(dāng)副井作為入風(fēng)井時〕，能夠隨風(fēng)流進(jìn)地下。分分布置的優(yōu)缺陷正好與之相反?！捕筹L(fēng)井的布置方式1.中央并列式：入風(fēng)井與排風(fēng)井均布置在礦體中央〔主井為箕斗井時，主井為排風(fēng)井；主井為罐籠井兼提升礦石和運送人員時，那么主井為入風(fēng)井〕,如圖7-8所示。2.中央對角式：按主井提升容器不同又分為兩種情況：(1)主井為罐籠井時，主井布置在礦體中央，可兼作入風(fēng)井，而在礦體兩翼各布置一條排風(fēng)井,如圖7-9所示。(2)主井為箕斗井時，箕斗井不能作入風(fēng)井，故主井布置在礦體中央，應(yīng)在主井附近另布置一條罐籠井，作為提升兼入風(fēng)井，并在兩翼布置排風(fēng)井。如圖7-10所示.

3.側(cè)翼對角式：入風(fēng)井〔罐籠井〕布置在礦體的一翼，排風(fēng)井布置在礦體的另一翼，構(gòu)成側(cè)翼對角式。如圖7-11所示.三·中央式和對角式的比較1.中央式的優(yōu)點：(1)地面建筑物集中布置；(2)入風(fēng)井和排風(fēng)井布置在巖石挪動帶以內(nèi)時可共留一個保安礦柱；(3)入風(fēng)井和排風(fēng)井掘進(jìn)完之后，可很快連通，因此，可很快地開場回采；(4)井筒延伸方便，可先下掘排風(fēng)井，然后反掘入風(fēng)井。2.中央式的缺陷：(1)采用中央式通風(fēng)時，風(fēng)路很長，耗電量大。(2)當(dāng)用前進(jìn)式回采時，風(fēng)流容易短路，呵斥大量漏風(fēng)；(3)假設(shè)無其他平安出口，在發(fā)惹事故時，危險性大。

3.對角式的優(yōu)點(1)負(fù)壓較小且穩(wěn)定，漏風(fēng)量較小，通風(fēng)簡單可靠且費用低；(2)當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等事故時，地下任務(wù)人員較平安；(3)假設(shè)在井田兩翼各布置一條排風(fēng)井，一條井發(fā)生缺點時，可利用另一條維持通風(fēng)；

4.對角式的缺陷(1)井筒間的聯(lián)絡(luò)巷道很長，而且要在回采之前掘好，故回采時間較遲；(2)掘兩條排風(fēng)井時，掘進(jìn)和維護(hù)費用較大。四·中央式和對角式的實踐運用大型礦石普通采用中央對角式布置。即在礦體中央布置主井和副井，此時，副井兼作入風(fēng)井，另在礦體兩翼各布置一條排風(fēng)井，以構(gòu)成對角式通風(fēng)。小型礦山普通用對角式。礦體走向不長，對角式的缺陷顯得不嚴(yán)重。而對角式通風(fēng)對消費有利.第七節(jié)其他輔助開辟巷道的布置輔助巷道除副井和風(fēng)井外，還有溜礦井，充填井等。一·溜井1.溜井的運用：采用溜井放礦。(1)平硐溜井出礦系統(tǒng)。采用平硐開辟時，主平硐以上各個階段采下的礦石，均經(jīng)溜井放至主平硐程度，然后再云至地面選廠。(2)豎井箕斗提升，集中出礦系統(tǒng)。采用豎井開辟時，也可采用溜井放礦集中出礦的運輸系統(tǒng)。2.溜井位置的選擇:在選擇溜井位置時應(yīng)留意以