金属矿采矿学课件第1章

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1、绪 论,采矿工业是现代工业的基础，我国的采矿工业在建国后得到迅速的发展。 采矿工作的对象种类繁多，矿体的形状大小，埋藏深度，地形、地质、水文地质和矿石与围岩的力学性质各有不同。 随着开采的进行，越来越难，成本也越来越高。 近二十年来，世界上用地下开采方法所采出的固体矿物，为开采总量的25%，虽然比露天矿采出量少，但每年也有100多亿吨，而且主要是富矿和价值较高的 有用矿物，所以价值很高。,绪论,我国金属矿产资源状况,1、矿产资源总量丰富，人均拥有量不足。 我国已发现矿产171种，探明储量的矿产156种，矿产资源总量占世界12%，居世界第三。 人均资源量为世界平均的58%。对科技、国防十分重要的

2、有色金属仅有世界人均占有量的52%。 2、用量较少的矿产资源丰富，大宗矿产资源储量相对不足。 钨、锡、钼、锑、稀土储量居世界前列。钨矿保有储量为国外钨矿总储量的3倍。稀土仅白云鄂博储量为国外稀土量的4倍。 铁、铜、铝土储量为世界总储量的8.0%、4.92%、1.44%。,3、贫矿多，富矿少，开发利用难度大。 我国铁矿探明储量200多亿吨，97.5%矿石品位在33%左右；含铁平均品位55%左右的高炉富矿占2.5%。 4、中小型矿床多，超大型矿床少，矿山规模偏小。 我国储量大于10亿吨的特大型铁矿床9处。小于1亿吨的500多处。 我国发现的铜矿产地900多处，大型矿床2.7%，中型矿床8.9%。

3、5、共生伴生矿多，单矿种矿床少，利用成本高。 6、矿产资源分布相对不均。 未来20年，我国经济与社会快速发展，矿产资源需求量成倍增长，金属矿产资源形势将十分严峻。,绪 论,地下矿山的发展趋势,采矿设备大型化、智能化 金属矿山非传统采矿技术的运用 矿山开采深部化 矿山CAD技术的成熟与运用 地下矿山数字化、智能化,绪 论,具体事例：,铲运机 国外铲运机的载重能力大，整机性能、可靠性、生产效率、舒适度和自动化程度都很高。最近桑德威克塔姆鲁克公司生产了最大载重25 t的电动铲运机和载重10 t、16. 1 t的新型柴油铲运机，不仅工作安全可靠，生产效率高，而且还可在温度55左右的条件下工作。 国内地

4、下矿所使用的铲运机的55%是从国外进口，斗容大多为0. 38 6. 1 m3，70%的以柴油机为动力源。 王运敏 .冶金矿山采矿技术的发展趋势及科技发展战略.金属矿山2006年第1期,绪 论,井下矿用自卸汽车 在采矿业发达的国家，如瑞典、美国、德国、芬兰、加拿大，地下矿山已广泛推广应用无轨化采矿技术。这些国家使用铲运机、井下矿用自卸汽车等井下无轨运输设备的出矿量已占总出矿量的80% 85%。一般日产1 0003 000 t的地下矿采用20 35 t矿用汽车，日产15 00040 000 t则采用4560 t的汽车， 20 t以下的井下矿用自卸汽车则很少采用。现在瑞典已开始用120 t的7轴大型

5、卡车，取代45 t和65 t卡车。 王运敏 .冶金矿山采矿技术的发展趋势及科技发展战略,绪 论,第一篇 总论,本章基本内容 第一节 矿石与废石和金属矿石的种类 第二节 矿石和围岩的物理力学性质 第三节 金属矿床分类,本章基本内容,主要介绍矿石、废石和金属矿石的种类；矿石和围岩的物理力学性质；金属矿床的分类及金属矿床的特性,重点： 矿石、废石的概念； 矿石和围岩的物理力学性质； 矿岩稳固性的五种情况； 金属矿床的不同分类方法。,返回,第一节 矿石与废石和金属矿石的种类,一、矿石与废石,矿石,凡是地壳中的矿物集合体，在现代技术经济条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必需的金属或非金属矿物产品的，

6、就叫矿石。 矿石的聚集体叫矿体，矿床是矿体的总称。一个矿区，可由一个或若干个矿体组成。,废石,矿体周围的岩石（围岩）以及夹在矿体中的岩石（夹石），不含有用成份或含量过少。当前不宜作为矿石开采的，则称为废石。,第一节 矿石与废石和金属矿石的种类,矿石和废石的概念是相对的，是随着国民经济的发展、矿山开采和矿石加工技术水平的提高而变化。 例1：我国锡矿石的最低工业品位曾为0.8%，铜为0.6%。经过采矿、选矿工艺的不断改进，机械化程度的提高，锡的最低工业品位降为0.20.3%，铜降为0.40.6。过去的废石，今天变成了矿石。 例2：湖北应城石膏矿。过去一直主要开采纤维石膏，将硬石膏作为废石处理，自从

7、硬石膏在水泥工业中得到应用之后，当矿石开采。,第一节 矿石与废石和金属矿石的种类,二、金属矿的种类,作为提取金属成分的矿石，称为金属矿石。,金属矿石的分类：,1、按所含金属种类不同分类 2、按所含金属成分的数目分类 3、按品位高低分类 4、按所含金属矿物性质、矿物组成和化学成分分类,品位？,品位：矿石中有用成分的含量。常用百分数表示。黄金等贵重金属矿石用一吨（或一立方米）矿石中含若干克有用成分来表示。,返回,第二节,第一节 矿石与废石和金属矿石的种类,1、按所含金属种类不同分类,贵重金属矿石：金、银、铂等； 有色金属矿石：铜、铅、镊、锑、钨、锑、锡、钼等； 黑色金属矿石：铁、锰、铬等； 稀有金

8、属矿石：钽、铊等； 放射性矿石 ：铀、钍等。,返回,第一节 矿石与废石和金属矿石的种类,2、按所含金属成分的数目分类,单一金属矿石； 多金属矿石。,返回,3、按品位高低分类,富矿和贫矿 例：磁铁矿品位超过55%为平炉富矿；品位在5055%之间为高炉富矿；品位在3050%为贫矿。 铜矿石的品位大于1%即为富矿，小于1%则为贫矿。,第一节 矿石与废石和金属矿石的种类,4、按所含金属矿物性质、矿物组成和化学成分分类,a 自然金属矿石：金属以单一元素存在于矿床中的矿石，称为自然金属矿石，如金、银、铂等。 b 氧化矿石：指矿石矿物的化学成分分为氧化物、碳酸盐及硫酸盐，如赤铁矿，红锌矿，铁锰矿，赤铜矿，白

9、铅矿等。 c 硫化矿石：即矿石矿物的化学成分为硫化物，如黄铜矿，方铅矿，辉钼矿等。 d 混合矿石：矿石中含有前三种矿物中的两种以上的混合物。,返回,第二节 矿石和围岩的物理力学性质,矿石和围岩的物理力学性质中，对矿床开采影响较大的有：,1、坚固性 2、稳固性 3、结块性 4、氧化性和自燃性 5、含水性 6、碎胀性,第三节,第二节 矿石和围岩的物理力学性质,1 、坚固性 矿岩的坚固性是一种抵抗外力的性能（综合外力，即在锹、镐、机械破碎、炸药爆破等作用力下的力）。,坚固性的大小，常用坚固性系数f表示。国内常用矿岩的极限抗压强度表示：,式中：R矿岩的极限抗压强度，98.1kPa。,返回,第二节 矿石

10、和围岩的物理力学性质,2 、稳固性 是指矿石或岩石在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。 稳固性和坚固性既有联系又有区别。,矿岩的稳固性对选择采矿方法及地压管理方法，均有很大的影响。根据矿岩的稳固程度，可分为五种情况：,第二节 矿石和围岩的物理力学性质,矿岩稳固性分为五种情况：,a、极不稳固的： 掘进巷道或开辟采场时，不允许有暴露面积，否则可能出现片帮或冒落现象。掘巷道时，须用超前支护。 b、不稳固的： 允许有较小的暴露空间，一般允许的暴露面积不大于50。 c、中等稳固的：不支护的暴露面积50200。 d、稳固的：允许不支护的暴露面积200800 。 e、极稳固的：不需支护的暴露面积在

11、800 以上。,返回,第二节 矿石和围岩的物理力学性质,3、结块性 指采下的矿石遇水和受压并经过一段时间后又连结成整块的性质。 一般使矿石结块的因素有： a 矿石中含有粘土物质，受湿及受压后粘结在一起； b 高硫矿石遇水后，由于矿石表面氧化，形成硫酸盐薄膜，受压连结在一起。 对放矿、装车、运输不利，影响某些采矿方法的顺利使用。,返回,第二节 矿石和围岩的物理力学性质,4、 氧化性和自燃性 氧化性：指高硫矿石在水和空气的作用下，变为氧化矿石的性质。氧化后的矿石，选矿回收率降低。 含硫矿石（含硫1820%以上）具有自燃性，即在空气中氧化、放热，导致火灾。 象山硫铁矿平均含硫18%，用无底柱分段崩落

12、法，其覆盖矿岩粘结形成悬顶，使矿石回收率增加。 不能用留矿法，不能做崩落法的覆盖层，充填料。,返回,第二节 矿石和围岩的物理力学性质,5、含水性,含水性：矿石或岩石吸附和保持水分的特性叫含水性。,6、碎胀性,岩石破碎后碎块之间有较大的空隙，其体积比原岩体积增大的性质称为碎胀性。 破碎后体积与原岩体积之比称碎涨系数（松散系数）。一般坚硬岩石1.21.5，矾土矿为软岩，1.952.088。,返回,第三节 金属矿床的分类,金属矿床的矿体形状、厚度及倾角，对于矿床开拓和采矿方法的选择有直接影响。因此，金属矿床的分类，一般按照矿体形状、倾角和厚度三个因素进行分类。,按矿体形状分类 按矿体倾角分类 按矿体

13、厚度分类,第三节 金属矿床的分类,按矿体形状分类,层状矿床 多见于黑色金属矿床 b. 脉状矿床 有色金属、稀有金属、贵重金属矿床 c. 块状矿床 有色金属矿床（铜、铅、锌等）,返回,a.水平和微倾斜矿体 倾角小于 b.缓倾斜矿床 倾角为 c.倾斜矿体 倾角为 d.极倾斜矿体 倾角大于 矿体倾角与采场云般方式有密切关系。,第三节 金属矿床的分类,返回,按矿体倾角分类,第三节 金属矿床的分类,按矿体厚度分类,a.极薄矿体 厚度在0.8米以下。 b.薄矿体 厚度在0.84米之间。 c.中厚矿体 厚度在41015米之间。 d.厚矿体 厚度为101540米之间。 e.极厚矿体 厚度大于40米。 矿体的厚

14、度：指矿体上盘与下盘间的垂直距离或水平距离。 前者称垂直厚度或真厚度(图1-1中的a)。 后者称水平厚度(图1-1中的b)。,返回,图11 矿体厚度 1矿体上盘；2矿体下盘 3矿体； 矿体倾角,第四节 金属矿床的特性,金属矿床地质条件较为复杂，对矿床开采有较大影响。 主要影响因素： 矿床赋存条件不稳定 矿石品位变化较大 地质构造复杂 矿石和围岩的坚固性大 矿床的含水性,第四节 金属矿床的特性,1、矿床赋存条件不稳定 矿体的厚度、倾角及形状均不稳定。 在同一个矿体内，在走向方向上或在倾斜方向上，其厚度、倾角经常有较大的变化，且常出现尖灭、分枝复合等现象。这就要求有多种采矿方法和采矿方法本身要有一

15、定的灵活性，以适应复杂的地质条件。 2、矿石品位变化大 在金属矿床中，矿石品位在矿体的走向上及倾斜上，经常有较大的变化。 这种变化有时有一定的规律，如随深度的增加，矿石品位变贫或变富。在矿体中还经常存在夹石。有些硫化矿床的上部有氧化矿，使同一矿体产生分带现象。 这些那对采矿提出特殊的要求：如按不同品种、不同品级进行分采，品位中和，剔除夹石以及确定矿体边界等。,第四节 金属矿床的特性,3、地质构造复杂 在矿床中经常有断层、褶皱、穿入矿体中的岩脉、断层破碎带等地质构造。这些给采矿和探矿工作，带来很大的困难。 4、矿石和围岩的坚固性大 多数金属矿床均有这个特点。因此，一般采用凿岩爆破方法来崩落矿石和围岩，这给实现综合机械化开采，造成一定的困难。 5、矿床的含水性 某些金属矿床大量含水，对开采有很大的影响。矿床含水大，不仅增加排水设备及设施，而且对回采工作造成很大的困难。 如：含水的碎矿石容易结决和堵塞漏斗，大量的含水会降低矿岩的稳固性等。,