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1、37第三章第三章 矿床开拓矿床开拓第一节 开拓方法一、开拓方法分类矿床的赋存条件复杂，地表地形多种多样，矿山企业规模大小不一，故矿床的开拓方法和开拓巷道的种类也较多。矿床开拓方法大致可分为单一开拓和联合开拓两大类。凡用某一种主要开拓巷道开拓整个矿床的开拓方法，叫做单一开拓法；有的矿体埋藏较深，或矿体深部倾角发生变化，矿床的上部用某种主要开拓巷道开拓，而下部则根据需要改用另一种开拓巷道开拓，这种方法叫做联合开拓法。常用的开拓方法见表 3-1。除此之外，斜坡道开拓以及与其相关的联合开拓也逐渐增多。表 3-1 开拓方法分类表开拓方法主要开拓巷道的型式和位置单一开拓法平硐开拓竖井开拓斜井开拓1.平硐沿
2、矿体走向；2.平硐与矿体走向相交1.竖井穿过矿体；2.竖井在矿体上盘；3.竖井在矿体下盘；4.竖井在矿体侧翼1.斜井在矿体下盘；2.斜井在矿体中联合开拓法平硐盲竖井开拓平硐盲斜井开拓竖井盲竖井开拓竖井盲斜井开拓斜井盲竖井开拓斜井盲斜井开拓矿体上部为平硐、深部为盲竖井矿体上部为平硐、深部为盲斜井矿体上部为竖井、深部为盲竖井矿体上部为竖井、深部为盲斜井矿体上部为斜井、深部为盲竖井矿体上部为斜井、深部为盲斜井二、开拓巷道类型及主要开拓巷道的决定因素1.开拓巷道的类型开拓巷道的类型根据开拓巷道在矿床开采过程中所起的作用主要可分为以下四种：1）主要开拓巷道：这种开拓巷道在矿床开采过程中起主要作用，它们在
3、地表有直接出口，主要用作提运矿石。属主要开拓巷道的有主平硐、主井（竖井或斜井） 。2）辅助开拓巷道：这类开拓巷道在矿床开采过程中只起辅助作用，用作通风、排水、运送材料设备、人员以及提运废石等。它们在地表都有直接出口，属辅助开拓巷道的有副平硐、副井(竖井或斜井)3）补充开拓巷道：这类开拓巷道是补充主要开拓巷道之不足，用来开采矿床下部的开拓巷道，一般都从主要开拓巷道的最下部水平开掘。竖井、斜井、盲斜井、盲竖井都可作补充开拓巷道.384）阶段开拓巷道：这类开拓巷道主要为开采阶段服务，属阶段开拓巷有井底车场及硐室、石门、主要阶段运输平巷等 2.主要开拓巷道的决定因素主要开拓巷道的决定因素主要开拓巷道是
4、决定一个矿床开拓方法的核心，其选择在矿山设计中是至关重要的。主要开拓巷道类型的选择由以下几个条件来决定：1)地表地形条件。不仅要考虑矿石从井下(或硐口)运出后，通往选矿厂或外运装车地点的运输距离和运输条件，同时要考虑附近是否有容积较充分的排废石场地，否则因附近无排废石场地，势必造成废石的远距离运输，从而增加了矿石成本。此外，还需考虑地表永久设施(如铁路)、河流等影响因素。2)矿床赋存条件。它是矿山选择开拓方法的主要依据，如矿体的倾角、侧伏角等产状要素对决定开拓方法有重要意义。3)矿岩性质。这里主要指的是矿体和围岩的稳固情况。为减少因矿岩稳固程度差或成巷后地压活动的影响而增加的工程维护费用，在选
5、择开拓方法时，必须考虑矿岩性质。4)生产能力。就前节所介绍的开拓方法，因主要开拓巷道与巷道装备不同，其生产能力(提升或运输)也不同。一般来说，平硐开拓方法的运输能力最大，竖井高于斜井。另外，开拓巷道施工的难易程度、工程量、工程造价和工期长短等，虽然不能作为确定开拓方案的重要依据，但决不可忽视。尤其是小型矿山，往往存在施工力量不足和技术素质较差、施工管理跟不上等情况。因此，当地的施工力量和特点，在巷道类型的选择上也应一并考虑。三、开拓方法下面介绍较常用的开拓方法。1.平硐开拓法平硐开拓法平硐开拓法以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在地形有利的情况下，才能发挥其优
6、点，即只有矿床赋存于山岭地区，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。采用平硐开拓方法，平硐以上各中段采下的矿石，一般用矿车中转，经溜矿井(或辅助盲竖井)下放到平硐水平，再由矿车经平硐运出地表，如图 3-1 所示。上部中段废石可经专设的废石溜井再经平硐运出地表(入废石场)，或平硐以上各中段均有地表出口时，从各中段直接排往地表。图 3-1 下盘平硐开拓法示意图I、-矿体编号；1-主平硐；2-淄井；3-上部中段平巷；4-回风井39图 3-1 中的 154m 中段为主要运输中段，主平硐 1 就设在这里。上部各生产中段，废石经 224m 和 194m 巷道直接运出地表，生产矿石经由溜矿井 2，放到 154
7、m 水平，再经主平硐 1 运出硐口。平硐开拓方法又有以下几种方案：1）与矿体相交的平硐开拓方案这种开拓方案又有上盘平硐和下盘平硐两种形式。图 3-1 所示是下盘平硐开拓。在图3-1 中，如果各中段通往矿体的平巷工程量不大，该方案的优点是较为突出的，各中段可同时开工，特别是为上下中段的溜井等工程施工创造了有利条件(如用吊罐法施工天井等工程)，且可达到压缩工期、缩短基建周期的目的；同时，掘进过程中通风等作业条件也比较好。在选择方案时，平硐短的方案通常应该是平硐与矿体走向正交，这无疑是最理想的。然而，现场条件往往不能如愿。如有以下情况者，就需要考虑平硐与矿体斜交的方案：与矿体走向正交时，由于地势不利
8、而加长了平硐长度；与矿体正交时，平硐口与外界交通十分不便，尤其是没有足够的排废石场地和外部运输条件；欲使平硐与矿体走向正交，但需通过破碎带。这种不得不采用平硐与矿体斜交的方案已成为一般通用的方案。2）沿矿体走向的平硐开拓方案当矿体的一端沿山坡露出或距山坡表面很近，工业场地也位于同一端，与矿体走向相交的平硐开拓方案又不合理时，可采用这种开拓方案。该方案有两种常见的形式。平硐在矿体下盘。只有矿体厚度很大且矿石不够稳固时才用这种方法。从矿床勘探类型来看，适用于走向较稳定的矿体，即 I、勘探类型矿体；或者矿体勘探工程较密，尤其是矿体产状在走向方面摸得较清楚。否则因矿体走向不太清楚，而造成穿脉工程过大。
9、图 3-2 所表示的下盘沿脉平硐开拓方案，由上部中段采下的矿石经溜井 4 放至主平硐图 3-2 沿走向平硐开拓示意图1-平硐；2-矿体；3-风井；4-溜井401 并由主平硐运至地表，形成完整的运输系统。人员、设备、材料等由 85m 平巷、45m主平硐送至各工作地点。平硐在矿体内。只有在围岩很不稳固的情况下才采用这种方法，否则将增加平巷和平硐的掘进成本及巷道支护、管理等费用。2.竖井开拓法竖井开拓法竖井开拓法以竖井为主要开拓巷道。它主要用来开采急倾斜矿体(一般矿体倾角大于45)和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体(倾角小于 20 )。这种方法便于管理，生产能力较高，在金属矿山使用较普遍。矿体倾角等是选择
10、竖井开拓的重要因素，但是，同其他开拓方法的方案选择一样，也受到地形的约束。由于各种条件的不同，竖井与矿体的相对位置也会有所不同，因而这种方法又可分为穿过矿体的竖井开拓、上盘竖井开拓、下盘竖井开拓和侧翼竖井开拓四种开拓方案。1）穿过矿体的竖井开拓方案竖井穿过矿体的开拓方案如图 3-3 所示。这种方法的优点是石门长度都较短，基建时三级矿量提交较快；缺点是为了维护竖井，必须留有保安矿柱。这种方案在稀有金属和贵重金属矿床中应用较少，因为井筒保安矿柱的矿量往往是相当可观的。在生产过程中，编制采掘计划和统计三级矿量时，这部分矿量一般是要扣除的，有可能在矿井生产末期进行回采，且要采取特殊措施，这样不仅增加了
11、采矿成本，而且回采率极低。因此，该方案的应用受到限制，只有在矿体倾角较小(一般在 20左右)，厚度不大且分布较广或矿石价值较低时方可使用。2）下盘竖井开拓方案下盘竖井开拓是开拓急倾斜矿体常用的方法。竖井布置在矿体下盘的移动界线以外(同时要保留安全距离)，如图 3-4a 所示。从竖井掘若干石门与矿体连通。此方案的优点是井筒维护条件好，又不需要留保安矿柱；缺点是深部石门较长，尤其是矿体倾角变小时，石门长度随开采深度的增加而急剧增加。一般说来，矿体倾角 60以上采用该方案最为有利，但矿体倾角在 55左右，作为小矿山亦可采用这种方法。因小矿山提升设备小，为开采深部矿体，可采用盲竖井(二级提升)来减少石
12、门长度(见图 3-4b)。图 3-3 穿过矿体的竖井开拓示意图1-竖井；2-石门；3-平巷；4-矿体；5-移动界413）上盘竖井开拓方案竖井布置在矿体上盘移动带范围之外(须留有规定的安全距离)，掘进石门使之与矿体连通。这种开拓方案的适用条件是： 从技术上看，不可能在矿体下盘掘进竖井(如下盘岩层含水或较破碎，地表有其他永久性建筑物等)。 上盘开拓比下盘开拓在经济上更为合理(矿床下盘为高山，无工业场地，地面运输困难且费用高)，如在图 3-5 所示的地形条件下，上盘开拓就更为合适。上盘竖井开拓与下盘竖井开拓相比，有明显的缺点：上部中段的石门较长，初期的基建工程量大，基建时间长，初期基建投资也必须增加
13、等。鉴于上盘竖井方案本身所存在的缺点，一般不采用这种开拓方案。4）侧翼竖井开拓方案侧翼竖井开拓方案是将主竖井布置在矿体走向一端的移动范围以外(并留有规定的安全距离)，如图 3-6 所示。凡采用侧翼竖井的开拓系统，其通风系统均为对角式，从而简化了通风系统，风量分配及通风管理也比较方便。小型矿山凡适用竖井开拓条件的，大都采用了侧翼竖井开拓方案。在金属矿山的竖井开拓中，除下盘图 3-4 下盘竖井开拓a-下盘竖井开拓方案；b-下盘竖井开拓方案(二级提升)1-竖井；2-石门；3-平巷；4-移动界线；5-矿体；6-盲竖井图 3-5 上盘竖井开拓方案1-上盘竖井；2-阶段石门；3-移动界线；4-中段脉内平巷
14、 5-矿体图 3-6 侧翼竖井开拓方案1-竖井；2-回风井；3-移动界线42竖井方案外，侧翼竖井开拓应用较多。与下盘竖井开拓方案相比，这种方案存在以下缺点：由于竖井布置在矿体侧翼，井下运输只能是单向的，因而运输功大；巷道掘进与回采顺序也是单向的，掘进速度和回采强度受到限制。这种开拓方案通常的适用条件如下： 矿体走向长度较短，有利于对角式通风，对于中小矿山，当矿体走向长度在500m 左右时，选用这种方案是合理的。 矿体为急倾斜，无侧伏或侧伏角不大的矿体采用侧翼竖井开拓方案，较上下盘竖井开拓方案的石门都短。 矿体上下盘的地形和围岩条件不利于布置井筒，且矿体侧翼有较合适的工业场地，这时的选厂布置在同
15、侧为宜，这样可使矿石的地下运输方向与地表方向一致。 矿体比较厚，或矿体为缓倾斜而面积较大的薄矿体。3.斜井开拓法斜井开拓法斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，适用于开采缓倾斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为 2040的矿床。这种方法的特点是施工简便、中段石门短、基建工程量少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中小型金属矿山，尤其是小型矿山。根据斜井与矿体的相对位置，可分为下盘斜井开拓方案和脉内斜井开拓方案。 1）下盘斜井开拓方案这种方案是斜井布置在矿体下盘围岩中，掘若干个石门使之与矿体相通，在矿体(或沿矿岩接触部位)中掘进中段平巷（图 3-7） 。这种开拓方法不需要保
16、安矿柱，井筒维护条件也比较好，这是它的最大优点。此方案在小型金属矿山应用较多，这种方案斜井的倾角最好与矿体倾角大致相同。在确定斜井开拓方案之前，必须搞清楚矿体倾斜角度，就是说，在设计前，除了要了解矿体有关产状等资料外，要准确掌握矿体(尤其下盘)倾角，否则，不管是下盘斜井方案或是脉内斜井方案，都会使工程出现问题。2）脉内斜井开拓方案采用脉内斜井开拓方案（图 3-8）时，斜井布置在矿体内，斜井靠近矿体下盘的位置，其倾角最好与矿体倾角相同(或相接近)。这种开拓方案的优点是：不需掘进石门，开拓时间短，投产快；在整个开拓工程中，同时开采出副产矿石，这种副产矿石可以抵消部分图 3-7 下盘斜井开拓方案1斜井；2中段石门；3矿体；4覆土层图 3-8 脉内斜井开拓方案1斜井；2中段石门；3矿体；4覆土层43掘进费用；脉内斜井掘进有助于进一步探矿。其缺点是：矿体倾斜不规则，尤其是矿体下盘不规则，井筒难于保持平直，不利于提升和维护；为维护斜井安全，要留有保安矿柱。因此在有色金属矿山或贵重金属矿山，此种方案应用不多。只有那些储量较丰富且矿
