矿床开拓方法

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1、第十一章 矿床开拓方法,为了开采地下矿床，需从地面掘进一系列巷道通达矿体，使之形成完整的开采系统：包括,（1）提升系统,（2）运输系统,（3）通风系统,（4）排水系统,（5）供水系统,（6）动力供应等系统。,所掘进的巷道工程称为开拓巷道。 这些掘进工程就叫矿床开拓。,第一节 矿床开拓及开拓巷道,shaft,Level 120,Level 60,Level 0,Level -60,surface,Ore body,Typical development,第二节 开拓方法分类,单一开拓方法 用一种主要开拓巷道开拓地下矿床。,联合开拓方法 矿床上部用一种主要开拓巷道，而其下部用另一种主要开拓巷道；或

2、用两种主要开拓巷道组合起来开拓一个或几个矿体。,开拓方法分类表,单一开拓方法,平硐开拓,竖井开拓,斜井开拓，斜坡道开拓,联合开拓方法,平硐盲竖井开拓,平硐盲斜井开拓,竖井硐盲竖井开拓,竖井硐盲斜井开拓,斜井盲竖井开拓,斜井盲斜井开拓,开拓方法,开拓方法选择的依据主要有：,地表地形条件：如山地形状、工业广场布置、矿石运输条件、废石场布置。,(2)矿床赋存条件：如矿体倾角、走向长度、埋藏深度等。,(3)矿岩性质：矿石和岩石的物理力学性质。,(4)生产能力：不同的开拓方法所具有的生产能力不同，一般来说， 平硐开拓方法的运输能力最大，竖井高于斜井。,第三节 平硐开拓法,平硐开拓是一种最方便、最安全、最

3、经济的开拓方法。但只有矿床赋存在山岭地区，埋藏在周围平地的地平面以上时，才能采用平硐开拓。,当矿体或其大部分赋存在地平面以上时，广泛采用平硐开拓法。,根据矿体在山坡的赋存方式不同可分为：,（1）垂直矿体走向的上盘平硐开拓,（2）垂直矿体走向的下盘平硐开拓,（3）沿矿体走向的侧翼平硐开拓,ore,Main haulage,一 垂直矿体走向下盘平硐开拓法 当矿脉和山坡的倾斜方向相反时，则由下盘掘进平硐穿 过矿脉开拓矿床，这种开拓方法叫做下盘平硐开拓法。,Ventilation shaft,pass,A,A,A-A剖面图,hill,Ground level,vent,vent,Main haulag

4、e,pass,Ore body,出矿： 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，再由矿车经主运输平硐运出地表。,出废石： 上部中段的废石可经专设的废石溜井下放至主运输平硐运出地面,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。,二.垂直矿体走向上盘平硐开拓法 当矿脉和山坡的倾斜方向相同时，则由上盘掘进平硐穿过矿脉开拓矿床，这种开拓方法叫做下盘平硐开拓法。 如图6-3所示。,ore,Main haulage,Ventilation shaft,pass,三 沿矿体走向平硐开拓法 当矿体侧翼沿山坡露出，平硐可沿矿脉走向掘进，成为沿脉平硐开拓法。如图

5、6-4。,ore,Ground level,Ventilation shaft,Haulage drift,下盘岩石好，平硐在矿体下盘；反之，平硐在矿体内。,第四节 斜井开拓法 inclined shaft,基本条件：倾斜或缓倾斜矿体（150 450）, 矿体赋存在地平面以下，矿体埋藏不深的中小型矿山，地表无过厚的表土层，可采用斜井开拓。,一 脉内斜井开拓法 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（或接近）。如图2-5。,Top soil,ore,Inclined shaft,优点：不需要掘进石门，开拓时间短，投产快；在开拓工程中，同时开采出部分矿石，有助于进一步探

6、矿。,缺点：当矿体倾斜不规则，斜井难以保持平直，不利于提升和维护，需要留保安矿柱。多用于矿石价值不高的矿床。,适用条件； (1) 矿体范围大，厚度小，下盘岩石不稳固， 矿石稳固，矿石价值不高； (2) 矿井急需短期投产，争取早日见矿，并 需作补充勘探。,二 下盘斜井开拓法 斜井布置在矿脉的下盘开拓法。如图2-6。,Top soil,ore,Inclined shaft,缺点：需要掘进石门，不作探矿。掘进斜井不能出矿。,优点：不需要留保安矿柱,井筒平直，维护条件好。,当矿体倾角较大（350420），斜井可采用伪斜井。,a,伪斜井的倾角一般为r=250280。当矿体倾角为a=350420,则有斜井

7、的水平投影与矿体走向夹角 为：,当斜井倾角大于250300时，一般用箕斗提升；,当斜井倾角小于或等于250300时，用串车提升；,当斜井倾角小于180时，可采用钢丝绳胶带输送机运输。,第五节 竖井开拓法,当矿体赋存在地平面以下，矿体倾角大于450度，或小于150度，而埋藏较深的矿体，常采用竖井开拓法。 竖井提升能力大，为一般矿山所采用。,根据竖井与矿体的相对位置关系,可分为 (1) 下盘竖井开拓 (2) 上盘竖井开拓 (3) 侧翼竖井开拓 (4) 穿过矿体的竖井开拓,一下盘竖井开拓法 在矿体下盘岩石移动带以外开掘竖井，再掘阶段石门通达矿脉。这种开拓方法在国内金属矿山使用最广,如图2-9。,or

8、e,shaft,优点：井筒维护条件好，不需要保安矿柱。,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移动界限以外。从竖井掘进若干石门与矿体连通。,缺点：深部石门较长，尤其是矿体倾角较小时，石门长度激增。,二 上盘竖井开拓法； 在矿体上盘岩石移动带以外开掘竖井，再掘阶段石门通达矿脉。 如图2-10。,ore,shaft,Haulage drift,上盘竖井开拓剖面图,这种开拓方法与下盘竖井开拓法比较，存在严重缺点。 在下列条件使用：,(1)根据地面地形条件，矿体下盘时高山，而上盘地形平坦，采用上盘竖井，井筒的长度较小。,(2)根据矿区地面地形条件及矿区内部和外部的运输联系，选厂和尾

9、矿库只宜布置在矿体上盘方向。,(3)下盘地质条件复杂，不能避开破碎带或流沙层和涌水量很大的含水层。,三 侧翼竖井开拓法,在矿体侧翼岩石移动带以外开掘竖井，再掘阶段石门通达矿脉。如图2-11。,Haulage drift,ore,shaft,Haulage drift,Haulage drift,适应条件：,（1）矿体走向长度较短，有利于对角式通风；当矿体长度为500米左右，选用此种开拓方式比较合理。,（2）上，下盘地形和岩层不利于布置井筒，矿体侧翼有 适合的工业场地；,采用这种开拓方法时，巷道掘进和井下运输只能是单向的掘进速度受限制。,（3）矿体倾角较缓，竖井布置在下盘或上盘时石门都很长；,一

10、 斜坡道的类型,第六节 斜坡道开拓法,1.螺旋式斜坡道：它的几何形状是园柱螺 旋 线或圆锥螺旋线。螺旋线坡度一般为10%30% 。 2.折返式斜坡道；它有直线段和曲线段组成。直线段变换高度，曲线段变化方向。,折返式斜坡道,螺旋式斜坡道,10%30%,15%,ore,ore,两种斜坡道比较： 螺旋斜坡道没有缓坡段，故在同等高度内，螺旋线比折返线短，其开拓工程量也小。但螺旋式斜坡道掘进困难，行车时司机视距小，安全线差，车辆轮胎磨损大，路面维护困难，因此，在实际应用中仍以折返式斜坡道居多。,第七节 联合开拓法,根据地形和矿体的赋存条件，有时需用平硐，竖井或斜井，斜坡道开拓法中的两种主要开拓巷道组合起

11、来开拓一个或几个矿体，就称联合开拓法。以下介绍两种联合开拓法。,一 平硐与盲竖井联合开拓法,矿体的一部分赋存在地平面以上，而其下部分延伸至地平面以下；此时，上部用平硐开拓，而下部则用竖井开拓。如图2-13。,Ground level,ore,hill,Main haulage drift,Hoisting shaft,当矿体开采深度超过500m以上时，上部用明竖井，而下部采用盲竖井。如图2-14。,二 明竖井与盲竖井联合开拓法,surface,shaft,ore,当矿体开采深度超过500m以上时，或上部矿体倾角大，下部矿体倾角小，上部用明竖井，而下部采用盲斜井。如图2-15。,三 明竖井与盲斜

12、井联合开拓法,surface,shaft,ore,第八节 中段高度的确定,中段高度是指上下两水平运输巷道底板之间的垂直距离。,影响中段高度考虑以下因素：,1.矿体勘探类型,勘探类型越高，矿体越连续且产状越稳定，中段高度可取高些。否则，造成基建损失或。,2.矿体厚度和倾角,矿体厚度较小或矿体倾角大，则可采用较高的中段高度，反之，则采用较低的中段高度。,第八节 主要开拓巷道评述,一 平硐与竖井的比较 平硐开拓的优点 (1)基建时间短。 (2)基建投资少。 (3)排水费低。 (4)矿石运输费用低。 (5)通风容易，通风费用低。 (6)生产安全可靠。,由于平硐开拓具有较多的优点，因此，在条件允许的情况

13、下，应尽量采用。,二 竖井与斜井的比较,2.在井筒装备方面：竖井井筒装备比斜井复杂，斜井内的管道，电缆，提升钢丝绳比竖井要长。,1.在基建工程量方面： 斜井的长度比竖井长；但斜井开拓比竖井开拓的石门长度更短。斜井的井底车场一般比竖井的井底车场简单。,3.在地压和支付方面：斜井承受的地压大。,4.在提升方面：竖井的提升速度快，提升能力大，提升费用低。斜井提升设备的维修费用和钢丝绳磨损较大。,5.在排水方面：斜井的管道长，其排水费用大。,6.在施工方面：竖井比斜井容易实现机械化。 7.安全方面：竖井井筒不易变形，停工事故少。,三 斜坡道与其他主要开拓巷道的比较 与竖井，斜井相比，斜坡道有许多 优点

14、： 1.矿体开拓快，投产早。 2.斜坡道可代替主井或付井 3.节省大量钢材 4.产量大，效率高 缺点： 无轨设备采用柴油为动力，排除废气污染井下空气，需增加通风费用。投资大，维修工作量大。,当前国内外矿山采用单一斜坡道开拓作为主要开拓巷道的为数较少， 多以斜坡道作为辅助开拓巷道，配合其他主要开拓巷道进行开拓。,第九节 主要开拓巷道类型和位置的选择,一. 主要开拓巷道类型的选择,主要开拓巷道的类型是根据矿山地形，地质条件和矿体赋存条件来选择。,二. 选择主要开拓巷道位应考虑的因素 选择主要开拓巷道位置的基本准则是： 基建与生产费用最小，尽可能不留保安矿柱， 有方便和足够的工业场地，掘进条件良好等

15、 在具体选择时应考虑以下因素： (1)矿区地形，地质构造和矿体埋藏条件； (2)矿井生产能力及井巷服务年限； (3)矿床的勘探程度； (4)矿山岩石性质及水文地质条件； (5)井巷位置应考虑地表和地下运输联系方便，应使运输功最小，开拓工程量最小。,(6)应保证井巷出口位置及有关构筑物不受山坡滑石，山崩和雪崩等危害； (7)井巷出口的标高应在历年最高洪水位以上3m，以免被洪水淹没； (8)井筒（或平硐）位置应避免压矿，尽量位于岩层移动带以外，距地面移动界线的最小距离应大于20m,否则应留保安矿柱。 (9)井巷出口应有足够的工业场地，以便布置各种建筑物，调车场，堆放场等； (10)改进或扩建矿山应考虑原有井巷和有关建筑物，构筑物等的充分利用。,三.主要开拓巷道沿矿体走向位置的选择 矿石进入阶段运输平巷有两种情况 (一)矿石集中在固定点进入运输巷道的情况 如图7-1所示。固定点为穿脉与沿脉的交会点。,ore,shaft,左,右,ore,shaft,1,2,3,n,将矿石量(Q1,Q2, Qn)集中点投在一条直线上这条直线表示矿体走向的主要运输巷道。井筒位置应设在第n个出矿点,当满足下式时, Q右+Qn Q左 Q左+Qn Q右 （71） 出矿点n就是最有利的井筒位置，符合最小运输功要求。,左,右,2.第二种情况：矿石分散情况 在这种情况下，依据上述原理可知，运输功最