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1、第二章第二章 矿床开拓矿床开拓w1 开拓方法分类w2 开拓方法介绍w3 主要开拓巷道比较 w4 中段高度的确定 w5 主要开拓巷道位置的确定 w6 中段平面开拓设计 w7 井底车场w8 矿床开拓方案选择 1 开拓方法分类 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。 开拓方法主要开拓巷道的形式和位置单一开拓法平硐开拓竖井开拓斜井开拓斜坡道开拓1矿体走向；2. 平硐与矿体走向相交3.竖井穿过矿
2、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1螺旋式斜坡道开拓；2.折返式斜坡道开拓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、深部为盲斜井一、开拓巷道选择 主要开拓巷道是决定一个矿床开拓方法的核心。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
3、输条件，同时要考虑附近是否有容积较充分的排废石场地，势必造成废石的远距离运输，从而增加了矿石成本。此外，还需要考虑地表永久设施（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
4、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。2 开拓方法介绍 图中的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154m水平，再经主平硐1运出硐口。 这种方案的矿石运输方式与图7-1相同，只有因上部中段无地表出口（如条件条例，也可直通地表），人员、设备、材料等由辅助盲竖井4提升到上部各中段。为通风需要，在490m水平与地表相通。 与矿体相交的平硐开拓方案优势较为突出，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。同时，掘进过程中通风等作业条件也比较
5、好。在选择方案时，平硐与矿体走向正交无疑是最理想的。 然而，现场条件往往不能如愿。如有以下情况时，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。 （一）.与矿体相交的平硐开拓方案 由上部中段采下的矿石经溜井4放至主平硐1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。 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
6、，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。 （1）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、勘探类型矿体；或者矿体勘探密，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。 （2）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。 （二）.沿矿体走向的平硐开拓方案 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
7、法便于管理，生产能力较高，在金属矿山使用较普遍。 矿体倾角等是选择竖井开拓的重要因素，但是，同其他方案选择一样，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： （1）穿过矿体的竖井开拓； （2）上盘竖井开拓； （3）下盘竖井开拓； （4）侧翼竖井开拓。 二、竖井开拓法 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压矿往往是相当可观的。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
8、采取特殊措施，这样不仅增加了采矿成本，而且回采率极低。因此，该方案的应用受到限制，只在在矿体倾角较小（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。 1.穿过矿体的竖井开拓方案 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）来减少石门长度（见图7-5b）。 2.下
9、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7-5a所示。从竖井掘若干石门与矿体连通。 竖井布置在矿体上盘移动带范围之外（段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：（1）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）。（2）上盘开拓比下盘开拓在经济上更合理（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7-6所示的地形条件下，上盘开拓就更为合适。3.上盘竖井开拓方案 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
10、基建量大，基建时间长，初期基建投资也必须增加等。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。 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）。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。由于前面所提到的原因，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。 在金属矿床的竖井开拓中，除下盘竖井开拓方案外，侧翼竖井开拓应用较多。与下盘竖井开拓方案相经经， 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
11、到限制。 4.侧翼竖井开拓方案这种开拓方案通常的适用条件如下：（1）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，采用这种方案是合理的。（2）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。 （3）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侧为宜，这样可使矿石的地下运输方向与地表方向一致。 （4）矿体比较厚，或矿体为缓倾斜而面积较大的薄矿体。 后期发现深部矿石品位高，且矿体普遍变厚，地质储量猛增，因此在二期工程中，设计能力由原来的150t/d增加到250t/d；中段高
12、度由原业的25m增加到30m；采用了对角式通风系统，由原来两侧回风井（图7-8中的9、7）改为一条回风井8.这样，二期工程由于采用了侧翼竖井开拓方案，节省了主回风井，使工期安排更为合理。 山东省某金矿，矿体倾角40，厚度814m，矿体走向长度400m，上部采用了下盘斜井开拓方案，设计深度自+5-120m。 侧翼竖井开拓案例 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
13、盘斜井开拓方案（图7-10）和脉内斜井开拓方案（图7-11）。 三、斜井开拓法（一）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。这种开拓方法不需要保安矿柱，井简维护条件也比较好,这是它的最大优点。此方案在小型金属矿山应用较多，如在山东省招-平断裂带的矿床，其生产能力在300t/d以下的十几个金属矿山大都采用这种方案。这种方案斜井的倾角最好与矿体倾角大致相同。 （二）脉内斜井开拓方案 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
14、；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和贵重金属矿山，这种方案应用不多。只有那些储量丰富且矿石价值不高的矿山，才可考虑使用。 四、联合开拓法 由两种或两种以上主要开拓巷道来开拓一个矿床的方法称为联合开拓法。其实质是因矿床深部开采或矿体深部产状（尤其是倾角）发生变化而采用的两种以上单一开拓法的联合使用，即矿床上部用一种主要开拓巷道，而深部用另一种主要开拓巷道补充开拓，成为一具统一的开拓系统。 上部平
15、硐下部盲竖井开拓方案 适用条件：地表地形为山岭地区，矿体上方无理想的工业场地；矿体倾角为中等（即倾角在4555之间），为盲矿体且赋存于地平面以下；如地平面以上有矿体，但上部矿体已开采结束，且形成许多老硐者。 一般适用于矿体或矿体群倾角较陡，矿体一直向深部延伸，地质储量较丰富的矿山。另外，因竖井或盲竖井的生产能力较大，所以中型或偏大型矿山多用这种方法。 当上部地质资料清楚且矿体产状为急倾斜，上部采用竖井开拓是合理的，一旦得到深部较完善的地质资料，且深部矿体倾角变缓，则深部可采用盲斜井开拓方案。这样可使一期工程（上部竖井部分）和深部开拓工程（下部盲斜井部分）的工程量压缩到最大限度，缩短建设时间，使
16、开拓方案在经济上更为合理。 3 主要开拓巷道比较 一、平硐与竖井比较 （1）平硐掘进费用低。平硐每米工程掘进费用比竖井低得多，且维护费用低。 （2）平硐设施管理方便，施工条件好。在同等条件下，平巷成巷速度是竖井建井速度的23倍） （3）平硐排水费用低。平硐排水靠平硐排水沟自流排出（而竖井需要设专门的排水设施），大大地减少了矿井的排水费用。 （4）平硐运输设备费用低。就2000双筒卷扬机价格来说，其费用为同等平硐运输设备的23倍。 （5）平硐运输费用低。在单位长度内平硐吨矿石的运输费用比竖井低得多，一般仅为提升费用的1/3。 （6）平硐通风容易（如单一平硐开拓，在小型矿山，常以自然通风便可以满足生产需要），而且简单。平硐通风费用（按每吨矿石分摊的通风费用）比竖井开拓低。 （7）平硐生产安全可靠，运输远远大于竖井的运输能力，且方便管理，不像竖井提升常有坠罐、矿车坠井等事故。 由于平硐开拓具有较为显著的优点。因此在条件允许的情况下，应尽量采用。 二、竖井与斜井比较 （1）就基建来说，开拓同样深度，斜井比竖井长得多，但斜井开拓时，一般倾角均小于矿体最终移动角，因此斜井比竖井的石门长度短得多。斜
