1、2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,1,第一节,第二节,第三节,开采强度和生产能力,开采步骤和三级矿量,开采单元划分及开采顺序,第二章 矿床地下开采基本概念,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,2,本章基本内容,主要介绍矿床回采单元划分方法， 确定回采顺序和开采步骤，确定开采强 度及矿井生产能力和三级矿量计算方 法。,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,3,矿床的开采强度、开采系数及矿井生产能力 的计算方法。,重 点,1、熟悉矿田、井田、阶段、矿块、盘区、采区的概念。 2、掌握阶段的确定方法和影响因素。 3、掌握矿床的开采顺序和步骤。 3、熟悉三级矿量的概念与计算方法。
2、 4、掌握矿床的开采强度和开采系数的概念与计算方法。 5、掌握矿井生产能力的计算方法。,难 点,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,4,第一节 开采单元的划分及开采顺序,井田的划分及其范围，应根据国民经济的需要，矿床 的自然条件以及技术经济的合理性综合分析来确定。,一、矿田和井田,矿田：指划归一个矿山企业开采的全部矿床或矿床的 一部分。,2 井田：指在一个矿山企业中，划归一个矿井(坑口)开 采的全部矿床或矿床的一部分。,开采单元划分及开采顺序,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,5,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,6, 阶段在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床时，在井田中
3、每 隔一定的垂直距离，掘进一条或几条与走向一致的主要 运输巷道，将井田在垂直方向上划分为若干矿段。,二、阶段和矿块,开采单元划分及开采顺序,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,7,阶段高度： 上下两个相邻阶段 运输巷道底板之间 的垂直距离 (图中的h)。,阶段和矿块的划分,已采完阶段；正开采阶段；开拓、采准阶段；开拓阶段H矿体垂直埋藏深度；h阶段高度L 矿体走向长度1主井；2石门；3天井4排风井；5阶段运输平巷；6矿块,影响阶段高度的因素：,开采单元划分及开采顺序,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,8, 矿块矿块：指在阶段中沿 走向每隔一定距离将矿 体再划分为独立的开采 单元
4、(图中6)。,阶段高度的确定。阶段的合理高度应符合下列条件：, 吨备采矿量分摊的基建费和经营费最小；, 能及时准备新阶段；, 作业的安全性高；, 与采用的采矿方法相适应；, 兼顾原有探矿巷道的利用。,开采单元划分及开采顺序,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,9, 盘区在开采水平和微倾斜矿床时，如果矿床的厚度不超过 允许的阶段高度，则在井田内不再划分阶段。每隔一定 距离用运输巷道划分井田的开采范围 ，如图所示。,盘区和采区划分,开拓盘区；采准盘 区；回采盘区1主井； 2副井；3主要运输巷道； 4盘区运输道；5采区运输 巷道；6采区；7切割巷道,三、盘区和采区,开采单元划分及开采顺序,2
5、019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,10,下行式的开采顺序：是由上而下逐个阶段(或几个阶段)开采。上行式则相反。, 前进式开采 后退式开采 混合式开采,四、矿床的开采顺序, 井田中阶段的开采顺序, 阶段中矿块的开采顺序,按开采工作相对于主要开拓巷道(主井、主平硐)的推 进方向，阶段中矿块的开采顺序可分为三种：,开采单元划分及开采顺序,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,11,双翼开采(图a) 单翼开采(图b) 侧翼开采(图c),阶段中矿块的开采顺序 前进式开采；后退式开采；, 相邻矿体的开采顺序 矿体倾角小于或等干围岩的移动角时，应从上盘向下盘开采(图a)。,开采单元划分及开采顺
6、序,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,12, 矿体倾角大于围岩移动角、两矿体相距很近时，无论 先采那个矿体，都因采空区围岩移动而相互影响(图c)。,相邻矿体的开采顺序a 、b矿体倾角小于或等于岩石移动角；c矿体倾角大于岩石移动角矿体倾角；上盘岩石移动角；下盘岩石移动角、相邻两条矿脉,开采单元划分及开采顺序,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,13,第二节 矿床的开采步骤和三级矿量,从地面掘进一系列巷道通达矿体，使地面与地下形成完整的提升、运输、通风、排水以及动力供应等系统，以便把人员、材料、设备、动力和新鲜空气送入地下，同时把矿石、废石、矿坑水、污浊空气等送到地面。,一、矿床
7、开采步骤,可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤。, 矿床开拓,为此目的而掘进的巷道，称为开拓巷道。,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,14,平硐开拓,竖井开拓,斜井开拓,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,15, 矿块采准和切割, 矿块的采准工作: 在已完成开拓的矿块中，掘进采准 和切割巷道，将阶段划分成矿块，并在矿块内创造行 人、凿岩、放矿、通风等条件的工作。,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,16, 矿块切割工作: 在进行或已完成了采准工作的矿块 里，开辟自由面和自由空间，为大规模回采矿石创
8、造良 好的爆破和放矿条件并把漏斗颈扩大成漏斗等工作。, 回采工作 在进行或已完成切 割工作的矿块中，进行 的大量采矿工作。, 常用采切系数和采切工作比重两项指标衡量采切 工程量的大小。 采切工作量是比较采矿方法优劣的一个重要指标。,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,17,地压管理：对采矿形成的采 空区，引起矿柱和上下盘围岩 发生变形、破坏、移动等地压 现象，采取技术措施控制地压 和管理地压，消除地压产生的 不良影响。,落矿：以切割空间为自由面，借助凿岩爆破方法来崩 落矿石。,矿石运搬：指在矿块内把崩下的矿 石，运搬到阶段运输巷道，并装入矿车。,矿床开采步骤和三
9、级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,18,二、三级矿量,将生产矿量按开采准备程度划分为开拓矿量、采准矿 量和备采矿量三级，称为三级储量。, 开拓矿量,指凡开掘完成设计规定的开拓系统中的井巷，形成 完整的提升、运输、通风、排水系统和采准以前需进 行的生产探矿工程，在此范围内所控制的矿量。,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,19,指在开拓矿量的基础上，全部完成采矿方法所规定的 采准巷道工程，在此范围内的矿量。, 三级矿量是保证矿山正常生产的一项重要指标。, 采准矿量, 备采矿量,指在采准矿量的基础上，全部完成采矿方法所规定的 切割工程，可以立即进行
10、回采的矿量。,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,20, 三级矿量的计算,我国现行规定三级矿量用生产保有期限来表示。,三级矿量保有期限定额三级矿量类别 黑色金属矿山 有色金属矿山 开 拓 矿 量 35年 3年 采 准 矿 量 1.52年 1年左右 备 采 矿 量 612个月 6个月左右,根据上表所列三级矿量保有期限，可以算出各级矿 量。,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,21,式中 A矿井年产量(选厂年处理原矿石能力)，t/a；tk开拓矿量的保有期限， a；r 废石混入率(混入采出矿石中的废石量与采出矿石量之比率K 矿石回收率(
11、采出的纯矿石量与工业储量之比率)，%。, 开拓矿量Qk,Qk=,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,22,QB=, 采准矿量Qz,Qz=,式中 tz 采准矿量的保有期限， 年。, 备采矿量QB,式中 tB 备采矿量的保有期限，月。,矿床开采步骤和三级矿量,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,23,第三节 开采强度与矿井生产能力,矿床开采强度: 指矿床开采的快慢程度。 常用的矿床开采强度指标为回采工作年下降深度和 开采系数。,地下金属矿山矿床开采年下降深度查表。 根据采矿技术水平、矿床自然条件和矿床可采的技术 经济条件，合理地选取矿床开采年下降深度指标。,
12、一、矿床开采强度, 年下降深度,开采强度和生产能力,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,24,式中 h 年下降深度，m；A 矿井生产能力，taS 矿体水平面积，m2； 矿石体重，tm；r 废石总混入率，%；K 矿石总回采率，%；KH 矿体厚度修正系数，查表；Kq 矿体倾角修正系数，查表；E 地质影响系数，0.71.0。,在设计阶段，该指标可作为验证计算矿山生产能 力的方法之一。年下降深度的计算公式如下：,h=,开采强度和生产能力,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,25, 开采系数 用每l m2 矿体的水平面积每年(或月)采掘吨数。,矿山年下降深度随矿体厚度的减小、倾角的增大及
13、同 时开采阶段数增加而增大的。,CK=,开采强度和生产能力,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,26,指在正常生产时期，单位时间内采出的矿石量。 矿井生产能力，是矿床开采的主要技术经济指标之一。,矿井生产能力，是根据矿床地质条件、资源条件、技 术经济条件，综合分析经济、技术、安全和时间因素等 确定的。它应该具体地体现国家的技术经济政策和最大限度地 满足国民经济发展的需要。,二、矿井生产能力, 确定矿井生产能力的依据,开采强度和生产能力,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,27,式中 A 矿井生产能力，ta；Q 矿床工业储量， t；T 矿井服务年限，a；K 矿石总回收率，；r 废
14、石总混入率，。我国金属矿山经济上合理的矿井生产能力和服务年 限可查阅资料。, 矿井服务年限,矿床工业储量，矿井生产能力和矿井服务年限之 间，有下列关系：,A=,开采强度和生产能力,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,28,经济上合理的矿井生产能力和服务年限,开采强度和生产能力,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,29,第二节 矿石损失和贫化,矿石损失率：指在开采过程中损失的工业储量与原工 业储量之比率。 矿石回收率：指采出的纯矿石量与工业储量之比率。 损失率和回收率均用百分数(%)表示。,一、矿石损失和贫化的概念, 矿石损失与损失率, 矿石损失指在开采过程中造成矿石在数量上的减
15、少。, 矿石损失和表示方法,矿石损失与贫化,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,30,废石混入率：混入采出矿石中的废石量与采出矿石量 之比率，用百分数(%)表示； 矿石贫化率：采出矿石品位比原矿石品位降低的百分 率。, 矿石损失与贫化是评价矿床开采的主要指标，它反 映了资源的利用情况和采出矿石的质量情况。,2矿石贫化与贫化率, 矿石贫化指在开采过程中，由于各种原因造成矿石质量的降低。, 矿石贫化和表示方法,矿石损失与贫化,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,31, 由于地质条件和水文地质条件等引起的矿石损失。 需留保安矿柱而不能回采的损失。, 采下损失：主要包括采下后残留在采场
16、内不能运出的 矿石损失和运输过程中的损失。 未采下损失：主要包括设计应当开采而未采下的损 失、矿块内留下的永久性矿柱不能采出的矿石损失。,二、矿石损失与贫化的原因,1矿石损失的原因, 非开采损失, 开采损失,矿石损失与贫化,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,32, 有用成分氧化或被析出。,1矿石损失与贫化计算公式 设 Q矿体(矿块)工业储量， t；Q0开采过程中损失的工业储量， t；R 混入采出矿石中的废石量， t；T采出矿石量， t；, 矿石贫化的原因, 因矿体边界控制不好、夹石未剔出或在覆岩下放矿等 原因混入了废石；, 高品位粉矿流失；,三、矿石损失与贫化计算,矿石损失与贫化,2
17、019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,33, 矿石量平衡式： T=QQ0+R (12) 金属量平衡式： T=(QQ0)+R (13)由式(12)得：R=TQ+ Q0，代入式(13)，得矿石 损失率q的计算公式：, 工业储量矿石的品位，%； 采出矿石(包含混入的废石)的品位， 混入废石的品位，。,根据矿体(矿块)开采结果，可列出如下矿石量和金属量 各自平衡的方程式,(14),矿石损失与贫化,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,34, 废石混入率与矿石贫化率是表示在开采过程中矿石 质量降低的两个不同概念的指标，应当分别进行计算。,由式(12)得：Q0=Q+RT，代入式(14)，得废石混
18、 入率的计算公式,矿石贫化率是指工业储量矿石品位与采出矿石品位之 差对工业储量矿石品位之比。,矿石贫化率的计算式为：,矿石损失与贫化,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,35, 间接法：地质测量人员不能进入采场进行实地观测， 则只能用间接法计算 。, 选择合理的开拓方法，尽可能少留或不留保安矿柱。, 矿石损失与贫化的计算程序, 直接法：地质测量人员进入采场进行实地观测，可用直接法计算矿石损失率与废石混入率。,四、降低矿石损失与贫化的措施, 加强地质测量工作，为采矿设计和生产提供可靠的 地质资料，以便正确确定采掘范围，减少废石混入量 和矿石损失量。,矿石损失与贫化,2019/2/6,矿物资源工程专业主干课程,36, 加强生产管理，建立健全质量监测、管理和控制体系，减少矿石贫化与损失。, 选择合理的开采顺序，及时回采矿柱和处理采空区。, 选择合理的采矿方法及其结构参数，改进采矿工艺， 减少回采的损失与贫化。, 选择合理的底部出矿结构，推广无轨出矿设备和振动 出矿设备，加强放矿管理，提高矿石回收率，降低矿石 贫化率。, 选择适宜的提升、运输方式和容器，避免多次转运 矿石，减少粉矿损失。,矿石损失与贫化,
