1、第九章 矿床开采过程 与采矿方法概述,一、矿床分类二、矿床开采步骤三、采矿方法分类四、采场运搬五、底部结构六、向矿车装矿,矿床开采过程与采矿方法概述,基本概念矿床：在地壳内由地质作用而形成的自然聚集体。分类：按矿床的有用成分和被利用方式，矿床大致可 分为金属矿床、燃料矿床与非金属矿床 。金属矿床分类方法及矿块布置方式按矿体形状分类：层状矿床脉状矿床块状矿床,一、矿床分类,按矿体倾角分类水平和微倾斜矿床，倾角小于50； 缓倾斜矿床，倾角为50300； 倾斜矿床，倾角为 300550； 急倾斜矿床，倾角大于550；,一、矿床分类,按矿体的厚度分类-矿体上盘与下盘之间的垂直距离或水平距离。-前者叫垂
2、直厚度或真厚度后者叫水平厚度。-如图（9-1）所示两者之间的关系a = b sin a (9-1)式中：a矿体的垂直厚度，m；b矿体的水平厚度，m； a 矿体的倾角，度。,一、矿床分类,按矿体厚度通常划分为5类：极薄矿体，厚度在0.8m以下。 薄矿体，厚度在0.8m4m之间。 中厚矿体，厚度为410-15m。 厚矿体，厚度1015-40m。 极厚矿体，厚度大于40m。,一、矿床分类,矿块布置方式开采极薄矿体时，掘进巷道和采矿需开掘部分围岩；开采薄矿体时，可用单分层进行回采；在倾斜和急倾斜条件下，回采时不需采掘围岩；开采中厚矿体时，可沿矿体走向布置矿块（如图9-2中a所示） ；开采厚矿体时，垂直
3、走向布置矿块（如图9-2中b所示） ；,一、矿床分类,图9-2a 矿块沿走向布置 1-矿房，2-矿柱,图9-2b 矿块垂直走向布置 1-矿房，2-矿柱,开采极厚矿体时，矿块垂直走向布置且往往需留走向矿柱（如图9-2中c所示）。,一、矿床分类,图9-2c 矿块垂直走向且留走向矿柱1-矿房，2-矿柱,开采步骤：开拓，采准，切割和回采。矿床开拓：-从地面掘进一系列巷道通达矿体，以便把将要采出的矿石运至地面，同时把新鲜空气送入地下，并把地下污浊空气排出地表，把矿坑水排出地表，把人员，材料和设备等送入地下和运出地面，形成提升，运输，通风，排水以及动力供应等完整系统。为此目的而掘进的巷道，叫开拓巷道。,二
4、、矿床开采步骤,矿块采准采 准：在已开拓完毕的矿床里，掘进采准巷道，将阶段划分成矿块作为回采的独立单元，并在矿块内创造行人，凿岩，放矿，通风等条件。用采准系数和采准工作比重衡量采准工程量。,二、矿床开采步骤,采准系数K：是指每一千吨采出矿石量所需掘进的采准，切割巷道米数，它用下式计算： (9-2)式中：L 一个矿块中采准巷道和切割巷道的总长度，米；T矿块的采出矿石量，kt吨。,二、矿床开采步骤,采准工作比重K2 : - 是矿块中采准，切割巷道的采出矿石量T 与矿块采出矿石总量T的比值，即 (9-2)采准系数只反映矿块的采准切割巷道的长度，而不反映这些巷道的断面大小（即体积大小）；采准工作比重只
5、反映脉内采准切割巷道，而未包括脉外的采准切割巷道。所以一般要综合这两项指标考虑，才能全面反映矿块的采准工作量。,二、矿床开采步骤,切割工作-在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石，而开辟自由面和自由空间（拉底或切割槽），有的还要把漏斗颈扩大成漏斗形状（称为劈漏），为以后大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。回采工作回采：切割工作完成后，就可以进行大量的采矿（有时切割工作和大量采矿同时进行）。回采工作包括：落矿、运搬和地压管理三项主要作业工作。,二、矿床开采步骤,落矿：以切割空间为自由面，借助凿岩爆破方法来崩落矿石。 采场运搬：在矿块内把崩下的矿石运搬到底部结构。 出矿：把集中于底部结构或出矿巷道
6、内的矿石，转运到阶段运输巷道，并装入矿车。 地压管理：采取措施来消除地下采空区所产生的地压现象（矿柱和上下盘围岩出现的变形、破坏、移动等现象）。 地压管理方法：留矿柱支撑采空区、充填采空区和崩落采空区。,二、矿床开采步骤,矿床开采步骤之间的关系为保证矿山持续均衡的进行生产，避免出现生产停顿或产量下降等现象，应保证开拓超前于采准，采准超前于切割，切割超前于回采。即通常所说的“采掘并举，掘进先行”。,二、矿床开采步骤,在金属矿山地下开采时，把井田（矿田）划分为阶段（盘区），然后再把阶段划分为矿块（采区）。矿块（采区）即为独立的回采单元（如图9-3所示） 。采矿方法就是研究矿块的开采方法。它包括采准
7、，切割和回采三项工作。采矿：为了很好地回采矿石而在矿块中进行的采准、切割、与回采工作的总和。,三、采矿方法分类,根据地压管理方法对采矿方法进行分类。共分三大类空场采矿法：此法将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房后采矿柱（分两步开采）。 充填采矿法：本类采矿方法也分两步骤进行回采。回采矿房时，随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区，防止围岩崩落，管理地压。 崩落采矿法：本类采矿方法为一步回采，并且随回采工作面的推进，同时崩落围岩充满采空区，达到管理和控制地压的目的。具体分类如表9-1所示。,三、采矿方法分类,表91 金属矿床地下采矿方法分类,表91 金属矿床地下采矿方法分类,三、采矿方法分类,采
8、场运搬-将回采崩落的矿石，从工作面运搬到运搬水平的过程。运搬方法重力运搬 机械运搬（电耙，铲运机，振动给矿机等） 爆力运搬（装药爆破抛掷矿石） 水力运搬等,四、采场运搬,重力运搬重力运搬：回采崩落的矿石在重力的作用下，沿采场地板（或下盘）溜至矿块底部放矿巷道，直接装入运输水平的矿车中。适用条件：空场条件下，倾角为550以上的矿床；在有岩石或碎石覆盖条件下，倾角为600800的矿床。适用范围：在空场采矿法和崩落采矿法中应用非常的广泛。,四、采场运搬,机械运搬机械运搬：机械设备（电耙、输送机、自行设备等）直接进入工作面，将采场里崩落的矿石及时运走。适用条件：矿体倾角不充足时，它作为重力运搬的补助措
9、施；倾角小于250300的矿床。适用范围：采用全面法、房柱法、水平分层充填法、无底柱分段崩落法等开采的矿床。下面将几种机械设备运搬矿石的使用条件、优缺点进行比较，请参照表92所示：,四、采场运搬,表92 机械设备运搬矿石比较表,表92 机械设备运搬矿石比较表,四、采场运搬,爆力运搬爆力运搬：利用深孔爆破时产生的动能，使崩下的矿石沿采场底板移运，抛到受矿巷道中。适用条件：矿体倾角在3050度之间，矿石既不能用重力运搬，用机械运搬又有困难时（如图97所示） 。,四、采场运搬,水力运搬水力运搬：在工作面上部设置蓄水池，从工作面下部开始，分段用水枪喷出的压力水运搬矿石。适用条件：主要是用于薄和中厚倾斜
10、矿体，可采用冲洗重力运搬，机械运搬或爆力运搬底板残留的矿石或矿粉（如图98所示）。,四、采场运搬,组成：由受矿巷道、二次破碎巷道与出矿巷道组成。作用：接受崩落的矿石，进行矿石的二次破碎以及将矿石放出采场并装入运输水平的矿车中。底部结构形式重力放矿、闸门装车的底部结构； 电耙出矿的底部结构； 自行设备出矿的底部结构； 振动放矿机出矿的底部结构； 掩护支架放矿、矿石由振动放矿机装入运输机的底部结构；,五、底部结构,重力放矿、闸门装车的底部结构结构形式：普通放矿漏斗放矿（如图99中a所示） ， 人工底部结构放矿（如图99中b所示） ， 有格筛破碎硐室的重力放矿结构（如图910所示）。,五、底部结构,
11、图9-9a 普通放矿漏斗放矿,图9-9b 人工底部结构放矿,图9-10 有格筛破碎硐室的重力放矿结构,将上述三种结构形式从特点、适用条件和优缺点进行比较，如表9-3所示。,五、底部结构,表9-3 重力放矿底部结构比较,电耙出矿底部结构结构组成：由受矿巷道、电耙巷道和溜矿井（或装车平台）组成（如图911所示）。,五、底部结构,图9-11a 电耙运搬直接装车,图9-11b 电耙运搬至溜井后装车,受矿巷道底部结构形式：漏斗式受矿巷道底部结构（如图912所示）堑沟式受矿巷道底部结构（如图914所示）平底式受矿巷道底部结构（如图915所示）,五、底部结构,图9-14 堑沟式受矿巷道底部结构,图9-15
12、平底式受矿巷道底部结构a-两条电耙道；b-一条电耙道 1-溜井；2-电耙绞车硐室；3-电耙巷道；4-放矿口；5-拉底巷道,表9-4 电耙出底部结构比较,自行设备出矿的底部结构结构组成：由装矿巷道和运矿巷道组成。 结构特点：矿石经堑沟或平底的放矿口溜到装矿巷道的端部，由自行设备装车（或铲装）后，经运矿巷道运走（如图9-16、17所示）。优点：生产能力大；结构简单，采切工作量小，底柱高度小；设备费用低。 缺点：二次破碎污染运输水平风流；装卸设备时间长。,五、底部结构,图9-16 装矿机出矿的装矿巷道 1-装矿巷道；2-矿车；3-装矿机,图9-17 装矿机出矿的装矿巷道1-运输巷道；2-装矿巷道,振
13、动放矿机出矿的底部结构结构组成：由运输巷道和装矿巷道组成。 结构特点：矿石借重力下落到运输平巷水平，用振动放矿机装入矿车，二次破碎就在装载地点进行（如图9-18所示） 。,五、底部结构,图9-18 振动出矿机1-振动出矿机；2-电动机；3-固定钢绳；4-用输送机皮带做的弹性联轴节,掩护支架、振动放矿机、运输机出矿底部结构结构组成：由掩护支架、振动放矿机、运输机组成。结构特点：掩护支架是一拱形装配式结构，下部装有振动放矿机，崩下的矿石直接落在掩护支架底部结构上，通过振动放矿机将矿石装入运输机。适用条件：矿岩很不稳固，底部结构地压根大，支护非常困难且费用很高的矿脉。,五、底部结构,矿石溜放到运输水
14、平时，需向矿车装矿。常用的装矿方式是从放矿溜井通过漏斗闸门或振动出矿机，有时电耙运搬通过装车平台（缓倾斜矿体或耙矿巷道直接位于运输巷道顶板）装车。装矿形式：漏口闸门装矿 漏口给矿机装矿,六、向矿车装矿,多数底部结构是通过漏斗闸门进行装矿，放矿漏斗闸门结构应满足下列要求：闸门动作可靠，关闭和启动迅速，关闭后不漏粉矿，不飞矿块； 闸门的主要构件简单可靠，维修方便； 漏口规格需与矿车尺寸相适应； 漏口装置必须保证装矿工作的安全。,六、向矿车装矿,漏口闸门的形式：木板漏口闸门（图9-21） 扇型漏口闸门（图9-22） 指状漏口闸门（图9-23） 链式漏口闸门（图9-24）,六、向矿车装矿,图9-22
15、扇形漏口闸门,图9-23 指状漏口闸门 1-钢轨；2-链子；3-钢丝绳；4-汽缸,图9-24 链式漏口闸门 1-铁链；2-汽缸；3-钢丝绳；4-滑轮；5-重锤,影响漏斗闸门选择因素：通过漏口的放矿数量及使用时间 放矿强度 矿石块度及其形状将上述四种结构形式从特点、适用条件和优缺点进行比较，如表9-5所示。,六、向矿车装矿,表9-5 漏口闸门四种形式比较,漏口给矿机装矿-目前应用较多的是振动式给矿机，前苏联研制的振动机AJI，用于任何硬度和易结块的矿石（如图9-25所示）。,六、向矿车装矿,图9-25a AJ给矿机 1-给矿机；2-组合式框架；3-侧面钢板；5-混凝土,图9-25b 带闸板的给矿机 1-溜槽；2-缓冲器；3-闸门的风动气缸；4-闸板,
