礦業工程的主要內容一、采礦工程二、選礦工程露天開采地下開采采礦篇第一章礦床工業特性及開采方式1.1礦床1礦石及檔次礦石：在目前技術經濟條件下，能滿足國民經濟要求，可供利用的礦物集合體。礦石礦物：有用脈石礦物：目前沒有利用價值檔次：礦石中有用成份的分量與礦石總分量之比普通金屬礦石的檔次常用該金屬元素含量的百分數表示，貴金屬用克/噸表示，有些用有用元素氧化物的含量來表示。2礦體與圍巖礦體指符合一定質量和數量的礦石天然集合體。圍巖礦體與圍巖的劃分是相對的。礦體周圍的巖石稱為圍巖。上盤圍巖：指礦體上部圍巖〔頂板〕下盤圍巖：指礦體下部圍巖〔底板〕夾石：夾在礦體中的巖石叫夾石。廢石：在采礦過程中所采出的圍巖或夾石，普通稱為廢石3礦床指按地貌特征圈定的區域內的礦體的總稱，由一個或多個礦體組成。按能否具有開采價值分為：工業礦床非工業礦床按能否從礦石中提取金屬分為：金屬礦床非金屬礦床礦床按其成礦緣由分為：內生礦床：與巖漿活動有關〔攀鋼的釩鈦磁鐵礦、大多數的有色金屬礦床〕外生礦床：風化、剝蝕、堆積作用有關〔石灰石礦、鄂西鐵礦〕蛻變礦床：蛻變作用有關〔鞍山式鐵礦、大理巖〕外生礦床分為兩大類：風化礦床堆積礦床風化礦床：堆積礦床：原巖或原生礦床中的成礦物質在風化作用中，在原地或其附近得到相對富集，從而構成的礦床。殘積和坡積砂鎢礦、砂金礦，緬甸蒙育瓦萊比塘銅礦的淋濾礦床假設原巖或原生礦床中風化作用分解出來的各種成礦物質，經過搬運和堆積作用同其他組分相互分開之后，分開原地，在另個適宜的地帶集中富集成為礦床。宜昌地域的生物化學堆積的磷塊巖礦床。1.2礦床的工業特性對礦山消費有較大影響的礦床工業特性通常有：礦體的外形礦體的埋藏要素礦石和圍巖工業特性1.2.1礦體的外形和埋藏要素1礦體的外形礦體在空間的外部形狀。金屬礦床特別是一些以內生礦床為主的稀有金屬礦床，礦體形狀比較復雜，只需堆積礦床的礦體形狀比較簡單。常見的礦體外形有層狀、脈狀、塊狀、透鏡狀及巢狀等。2礦體的埋藏要素礦體的埋藏要素反映了礦體的空間位置和形狀，主要有走向長度、傾角、厚度、延深等四個要素。走向長度沿走向方向的長度，普通指平均長度。傾角程度礦體0~3°；緩傾斜礦體3~30°；傾斜礦體30~55°；急傾斜礦體>55°。厚度極薄礦體<0.8m；薄礦體0.8~2m；中厚礦體2~5m；厚礦體5~20m極厚礦體>20m延深指礦體在深度上的分布情況，可以用埋藏深度和賦存深度表示。埋藏深度是指地表至礦體上部邊境的深度；賦存深度是批礦體上部邊境至下部邊境的間隔〔垂深與斜深〕。1.2.2礦巖的性質主要是指礦巖對礦山開采有影響的物理機械性質。包括礦巖的硬度、鞏固性、穩定性、結塊性、氧化性和自燃性、含水性、碎脹性。1、硬度礦巖抵抗工具侵入的性能。工程中常用刻劃法和摩氏硬度表〔10度〕作為衡量目的。例如：假設某礦巖能被正長石刻動而不能被石英刻動，其硬度為6~7。小刀為5~5.5度；指甲為2~2.5度。硬度/°12345678910礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石正長石石英黃晶剛玉金剛石2、鞏固性是礦巖抵抗外荷載的性能。我國用普氏鞏固系數f來定量目的：R為礦巖的單軸抗壓強度(MPa)普氏系數為1~20之間。3、穩定性礦巖體在一定時間內和一定的暴露面積下能否穩定的性質。分為以下幾種：極不穩定：沒有支護時，不能有暴露；不穩定：允許小面積暴露(50米2以內)，隨開采的推進要立刻進展支護；中等穩定：允許有一定的暴露面(50-200米2)，隨開采的推進可不用立刻進展支護；穩定：允許有較大的暴露面(200-800米2)，普通不用支護；極穩定：允許有很大的暴露面(800米2以上)，不用支護。4、碎脹性礦巖〔體〕破碎后的體積比原來體積增大的性質。用碎脹系數〔松散系數〕K表示：V——破碎后的體積；V0——破碎前的體積5、結塊性是指采下的礦巖遇水或受壓，經過一定的時間，又結成整塊的性質。粘土礦物、滑石、或高硫礦遇水受壓，經過一段時間后，易出現結塊景象。對于放礦，裝卸，運輸等消費環節呵斥困難，影響某些采礦方法的順利運用。具有結塊性的礦石不宜用留礦法。6、氧化性是指硫化礦石在水和空氣的作用下，變成了氧化礦石的性質。在硫化礦石中滲雜入氧化礦石后，降低了選礦的回收率〔選礦用的藥劑不同〕。因此硫化礦與氧化礦石切記不要混在一同。高硫化礦在井下氧化時，放出大量的熱，經過一段時間，溫度升高，會引起井下火災，特別粉狀的高硫化礦與空氣接觸的面積大，更容易引起火災。7、含水性指礦巖裂痕和孔隙中含水的性質。礦巖含水直接影響到礦石的提升，運輸，礦巖含水過多且開采后水會從破碎的礦巖中排出，會使礦井排水費用添加。8、容重指單位體積中原巖的分量。普通巖石的容重約在2.3—3.0t∕m3之間；有色金屬礦石中金屬含量較少，其容重與巖石差不多或稍大些，黑色金屬礦石中金屬含量較高，容重可達3.5t∕m3左右。1.3采礦及開采方式1、采礦：開采礦產資源的過程叫采礦。2、開采方式〔開采方案〕對于固體礦物，通常有兩種方式露天開采地下開采。露天開采在敞開的空間進展作業；地下開采在地下開掘的有限空間里進展作業。3、開采方式的選擇根據礦床的工業特性進展選擇，對于規模大，埋藏較淺，采用露天開采的方式；礦體厚度不大，或者埋藏較深的礦體采用地下開采的方式。假設礦體埋藏較淺，賦存深度大，上部礦體厚大，那么上部用露天開采，下部用地下開采，采用露天與地下結合開采。1.4礦山消費才干1.4.1礦山消費才干與年產量礦山消費才干即礦山的消費規模，指礦山每年采出的礦石總量或日處置礦石量。通常是根據市場對此種礦產的需求程度、礦產儲量規模以及礦區的自然經濟地理條件等要素，在礦山企業設計中確定礦山消費才干。礦山年產量和礦山消費才干或規模在數量上的意義是一樣的，但往往礦山的年產量與設計的消費規模不一致，那么可將礦山年產量了解為實踐目的，礦山消費才干或規模了解為設計目的。1.4.2礦山消費才干估算可以按經濟合理的礦山效力年限估算，也可以按礦山開采下降速度估算。1、按經濟合理的礦山效力年限估算1〕煤礦－礦山消費才干；－可采儲量；－合理的礦井效力年限；－儲量備用系數。礦井開采儲量備用系數的取值為1.3～1.5，露天開采儲量備用系數的取值范圍為1.1～1.2。2〕金屬礦－礦山消費才干；－可采儲量；－合理的礦山效力年限；－礦石貧化率。化工、建材等對礦石檔次有目的要求的礦種，也可運用上述公式。2、按礦山開采下降速度估算－礦山消費才干；－開采年下降速度；－典型開采階段上的礦面子積；－礦石體重；－采礦回采率；－礦石貧化率。2.1礦山企業1、礦山企業2、礦山企業的組成以開采礦床，獲得一定數量和質量的礦石為目的而組織起來的消費運營單位，簡稱礦或礦山。礦山是從事礦石開采與加工的詳細消費單位，可以是采選冶結合企業的一部分，也可以是一個獨立的企業。通常有以下幾個部分組成：采礦車間或采礦場〔一個或幾個〕選礦車間或選礦廠〔有的礦山無〕輔助車間〔機修車間/廠、運輸車間/車隊〕第二章地下開采概述3、礦山企業規模礦山規模普通按年消費才干/日消費才干及相應的效力年限作為劃分規范。2.2礦山井巷在地下開采中，為了采出礦石而從地面掘進的一系列通達礦體的井巷，將礦床與地面聯絡起來，這些井巷統稱為礦山井巷。1、礦山井巷普通分為兩大類：硐室與巷道2、硐室指長度與寬度相差不大的井巷。通常根據其用途來命名，如井下破碎硐室、井下礦倉、水泵房、炸藥庫、候車室、調度室等。3、巷道垂直巷道程度巷道指長度比寬度大得多的井巷。按其長軸方向與程度面的夾角不同分為：長軸方向與程度面垂直，豎井、盲豎井、垂直溜井、垂直天井、垂直充填井。長軸方向與程度面成一定夾角，斜井、盲斜井、斜溜井、斜天井。長軸方向是程度的。平硐、石門〔將沿脈運輸巷道與主副提升豎井相連的〕、運輸平巷。傾斜巷道常見的礦山井巷豎井：有直接通地表出口的垂直巷道。提升礦石、廢石、資料、設備、人員和通風等(圖中的1)。有主井、副井。盲豎井的作用和豎井一樣，但它沒有直接通地表的出口(圖中的2)。溜井：利用重力溜放礦石或廢石的垂直或傾斜巷道(圖中的3)。天井：用作人員通行、通風、運送資料設備并兼做探礦的垂直傾斜或巷道(圖中的4、5)。平硐：有直接通地表出口的程度巷道(圖中的6)。2.3.1開采單元的劃分2.3礦床開采的一些根本要素劃歸一個坑口開采的礦體。具有獨立提升系統的開采消費系統。可以由一個/多個豎井組成。劃規一個礦山開采的的礦體。由一個或幾個井田組成。劃規一個公司開采的礦體叫礦區。常將地理位置很近的幾個礦田劃為一個礦區。1、井田礦田礦區〔中觀〕井田劃分成階段，階段劃分再為采區〔礦塊〕。沿礦體傾斜方向，一個階段的范圍以上下兩個階段運輸平巷為界，沿走向以井田邊境為界。階段高度是指上下兩階段運輸平巷間的垂直間隔。2、階段、采區〔礦塊〕礦塊可以由上而下或都由下而上開采。階段中各采區〔礦塊〕在沿走向方向的開采順序可分為前進式、后退式和結合式。〔微觀〕階段的開采在縱向方向采用由上而下的順序。2.3.2礦床開采步驟地下開采的礦山采礦消費的四個步驟：1、開辟2、采準從地表掘進一系列井巷道通達礦體，并構成從地面到礦體各個開采階段的行人、運輸、排水、通風等系統的礦山工程的任務叫開辟。為開辟而掘進的巷道叫開辟巷道。在已開辟終了的礦體/礦床里，根據采礦方法的需求為回采礦石而在采區內掘進平巷、天井、放礦巷道等礦山工程，將階段劃分成相對獨立的回采單元的任務叫采準。回采單元有采區、礦房、采場等。為采準而掘進的巷道叫采準巷道。3、切割4、回采在已完成采準工程的采區/礦塊/采場里，為落礦時礦石碎脹和構成爆破落礦自在面而開鑿拉底或切割巷道的任務叫切割。在切割空間已構成的采區里進展落礦與出礦，并進展地壓管理的任務叫回采。落礦采取爆破方式；出礦即把崩下的礦石搬運到運輸設備中；地壓管理對采空區進展處置，普通留礦柱、充填、崩落圍巖等三種方式。為了堅持礦山的平衡消費，開辟、采準、切割、回采必需堅持一定的超前關系，即開辟超前于采準，采準超前切割，切割超前于回采。2.3.3三級礦量各開采步驟的超前關系是用各步驟提供的能保證一段時間內礦山正常消費所需求的各個級別的礦量來實現。1、開辟礦量2、采準礦量完成了開辟工程，開辟工程所能通達的范圍內的礦石儲量即為開辟礦量。黑色金屬礦山普通應為3~5年礦井消費才干所需求的礦量，有色金屬礦山為3年。完成了采準工程的采區內的礦石量。黑色金屬礦山普通應為1.5~2年礦井消費才干所需求的礦量，有色金屬礦山為1年。3、備采礦量完成了切割任務，可以立刻進展礦石回采的采區內的礦石。黑色金屬礦山普通應為0.5~1年礦井消費才干所需求的礦量，有色金屬礦山為0.5年。“采掘并舉、掘進先行〞是地下礦山建立和消費所必需遵照的重要方針。第三章井巷掘進與支護3.1支護3.1.1支護的概念用支架或其他方法(如放射混凝土等)支撐或加固井筒、巷道和采場的圍巖，以防止圍巖塌落的措施。由于開挖擾動改動了開挖處及附近的原有應力形狀及平衡，產生應力的調整，從而產生了地壓。為什么圍巖會松動塌落？支護的目的就是控制地壓。1、地壓的概念(狹義)是指圍巖作用于支護上的壓力，其大小和方向受構造應力及巖體構造的控制，巷道地壓根本是由圍巖變形產生的變形地壓。3.1.2地壓2、地壓的構成未經開挖的巖體，各處由于受自然影響而構成的應力曾經存在，巖體自平衡；開挖構成井巷空間后，巷道壁是自在面，沒有巖體支撐，而此處在未開挖時是有壓力的，所以巷道周圍的圍巖中應力重新調整分布，并且隨之產生變形。c-繼續冒落出現拱形頂；d-冒落停頓構成自然平衡拱。根據彈性實際，通常在巷道的頂部出現拉應力〔在程度構造應力不大，自重應力為主的情況下〕，當超越巖石或構造面的抗拉強度時，巖體產生被拉裂或原有的裂痕擴展，巖石塌落，應力繼續調整，直至構成自然的平衡拱。a-巷道受力開場變形；b-變形加劇裂痕增大開場冒落；此時上部巖體的壓力主要由兩側巷道接受，假設超越巖石〔體〕的強度，兩側也會垮塌，這樣整個巷道斷面就會增大，不能滿足設計要求。因此為了堅持一定的巷道斷面及開挖后巷道斷面的穩定和平安，就要采取措施進展支護，這樣支護構造上就會遭到巷道圍巖的變形、塌落產生的壓力，這就是狹義地壓。泛指在巖體中存在的力，它既包含原巖對圍巖的作用力，圍巖間的相互作用力，又包含圍巖對支護體的作用力。3、地壓(廣義)地壓〔廣義〕引起圍巖及支護體的變形、挪動和破壞，稱為地壓景象。如脆性巖體的冒頂、片幫等；塑性巖體的巷道頂板下沉、兩幫突出、底板鼓起等。當圍巖中的應力不超越其彈性極限時，地壓可全部由圍巖來承當，井巷不加支護能在一定時期內維持穩定。當圍巖中的應力超越了其強度極限時，為了維護井巷斷面外形，并堅持其穩定，必需采取支護，這時的地壓由圍巖和支護體共同接受。可見，狹義地壓只是廣義地壓的一部分。4、地壓的分類按其表現方式，將地壓分為:變形地壓散體地壓沖擊地壓膨脹地壓指大范圍內巖體因變形、位移遭到支護體的抑制而產生的地壓；〔亦稱松動地壓〕是在一定范圍內，滑移或塌落的巖體以重力的方式直接作用于支護體上的壓力；又稱巖爆，它是在圍巖積累了大量的彈性變形能之后，忽然釋放出來時所產生的壓力；由于巷道圍巖膨脹而產生的壓力。3.1.3支護方式按支護所運用的資料不同，常用的支護方式主要有：木材支護、混凝土支護、噴漿支護、錨桿支護。1、木材支護木材，普通為松木。木材只需一定的強度和可緊縮性、分量輕、容易加工、本錢低，但耐火性差、易腐、運用壽命短、反復運用率低。普通用于地壓小、效力年限短的井巷中。2、混凝土支護現澆混凝土〔或預制混凝土構件拼裝〕。強度大、現澆的整體性好，防火、防水、抗腐、效力年限長，普通用于地壓大、效力年限長的井巷中。3、噴漿支護將混凝土漿經過噴漿機用高壓放射到巷道外表，凝結硬化后構成放射混凝土支護巷道。自動支護，普通要求開挖終了后立刻進展支護。利用混凝土與圍巖受本身的強度共同支護，并且可防止圍巖暴露而引起的風化。有足夠的支護強度，經濟合理，曾經得到廣泛采用。噴漿支護充分發揚圍巖本身強度，且可防止圍巖暴露而引起的風化，與錨桿支護及鋼筋網結合，開展的噴錨網支護方式因強度高，經濟且適用性強，曾經得到廣泛運用。4、錨桿支護在巷道圍巖中鉆鑿錨桿孔安裝錨桿，保證錨桿的頭固定端須深化到穩定的巖體中。安裝簡便，不占用巷道斷面，本錢低，但不能防止暴露的圍巖風化和錨間浮石冒落。如今單獨運用的較少。還有錨索支護、金屬架支護、液壓鋼架支護等。工字鋼角鋼U型鋼輕軌附錄1：錨桿的構造類型⑴鋼筋砂漿錨桿⑵鋼絲繩砂漿錨稈鋼筋或鋼絲繩砂漿錨稈是全長錨固型錨桿。設計錨固為為30～50KN。1．鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿此種錨桿由桿體、固定楔、活動倒楔、墊板和螺帽組成，如下圖。這種錨桿屬端頭錨固型，安裝后可立刻承載，可回收。錨固力達40KN左右。常用于圍巖比較破碎，需求立刻承載的地下工程。2．金屬倒楔式錨桿附錄2：放射混凝土支護的作用原理放射混凝土以較高的速度射入張開的節理裂隙，產生粘結作用，從而提高了巖體粘結力和內摩擦角，也就是提高了圍巖的度，凝固后本身也有一定強度。同時放射混凝土層封鎖了圍巖，可以防上因水和風化作用呵斥圍巖的破壞與剝落。放射混凝土的補強作用3.2井巷掘進與支護施工巷道的開挖叫掘進，從任務面經過開挖向前推進，然后構成所需的巷道，所以稱為掘進。1、巷道斷面外形與尺寸確定平巷斷面外形的選擇主要應思索作用在平巷上地壓的大小和方向、平巷的用途及效力年限、選用的支護方式、平巷的掘進方式和采用的掘進設備等要素。地壓的大小和方向是選擇平巷斷面外形時要思索的主要要素。當頂壓和側壓均不大時，可選用矩形或梯形斷面；當頂壓較大而側壓較小時，那么應選用直墻拱形斷面〔半圓拱、圓弧拱或三心拱〕；當頂壓和側壓都很大，同時有底鼓景象發生時，就必需選用橢圓形或圓形等封鎖式斷面。圓形斷面或橢圓形斷面最有利于穩定。在公用工程中多采用這種斷面。尺寸大小根據運用的需求〔車道數、電機車的集電弓高度〕進展確定。2、鑿巖爆破施工工序如下：設備：鑿巖設備普通用氣腿式鑿巖機或臺車；炮孔：直徑普通38~46mm，孔深1.2~2m；炮孔按作用和位置分為：掏槽眼、輔助眼、周邊眼。爆破順序：掏槽眼——>輔助眼——>周邊眼。<10m>10m3、通風緣由：爆破產生有害氣體〔氮的氧化物、CO和CO2〕、粉塵，又是獨頭任務面。設備：軸流式局扇見機通風方式有三種：壓入式、抽出式、混合式。〔1〕壓入式<6m>10m≥10m≥15m〔2〕抽出式〔3〕混合式4、裝巖義務：將爆下的巖(礦)石裝入礦車運離任務面；設備：目前運用較多的裝載設備是鏟斗后卸式裝巖機，配礦車；并使它向后翻轉，將巖石倒入裝巖機后面的礦車內，然后使鏟斗下落，再次鏟裝。裝巖機以壓氣或電為動力。當裝巖機向前運動時，鏟斗插入巖堆鏟取巖石，鏟滿后提升鏟斗5、支護按前述的支護方式在剛開鑿且裝巖任務完或者裝巖任務進展一部分，留有部分巖堆的巷道處實施支護。鑿巖爆破、通風、裝巖、支護幾道工序完成后再循環進展，支護任務也可幾個循環進展一次，也有可不用支護。第四章礦床開辟4.1礦床開辟巷道及開辟方法分類4.1.1礦床開辟與開辟巷道為了開采地下礦床，從地面掘進的一系列巷道，通達礦體，并構成完好的提升、運輸、通風、排水和動力供應等系統，稱為礦床開辟。開掘巷道：為開辟而掘進的巷道。4.1.2開辟巷道分類1、主要開辟巷道起主要作用，在地表有直接出口，用作提運礦石。有主平硐、主井〔豎井或斜井〕。如圖中代碼為1、6、10的巷道。2、輔助開辟巷道只起輔助作用，有直接出口，用作通風、排水、運送資料設備、人員以及提運廢石等。有副平硐、副井〔豎井或斜井〕。圖中三個未標號位于主平硐6之上的副平硐。3、補充開辟巷道是補充主要開辟巷道之缺乏，用來開采礦床下部的開辟巷道，普通都從主要開辟巷道的最下部程度開掘。豎井、斜井、盲斜井、盲豎井都可作補充開辟巷道。如圖中代碼為2、11的巷道。4、階段開辟巷道主要為開采階段效力，主要有井底車場及硐室、石門、主要階段運輸平巷等。如圖中代碼為7、8、9、12的巷道。4.1.3開辟方法分類根據主要開辟巷道的類型和下部有無補充開辟巷道，開辟方法可分為兩類：用一種主要開辟巷道開采礦床的全部開采深度范圍內礦體。分為：豎井開辟、斜井開辟、平硐開辟、斜坡道開辟。2、結合開辟法1、單一開辟法礦床上部用某一種主要開辟巷道，而下部用補充開辟巷道。1、豎井開辟法4.2單一開辟法急傾斜礦體〔>45度〕，由于石門較短，或者緩傾斜礦體〔<15度〕且埋藏較深，由于在這種情況下用斜井開辟長度太大。箕斗或罐籠提升適用條件：運礦設備：下盤豎井開辟，初期石門較短，首選；上盤豎井開辟，初期石門較長，上盤不順應布置；側翼豎井開辟，上下盤圍巖都不利，礦體走向長度不大，且側向有適宜的工業場地。布置方式(按與礦體的相對位置有)：2、斜井開辟法適用條件：布置方式：運礦設備：緩傾斜到傾斜礦體〔20~40度之間〕，埋藏不是很深。下盤斜井脈內斜井〔小型煤礦〕〔少用〕傾角>30度，用箕斗提升18度<傾角<30度，用串車提升傾角<18度，用鋼繩膠帶保送機運輸采用脈內斜井開辟，開采順序應該怎樣，能不能一掘進到礦體就開采礦體？3、平硐開辟法適用條件：礦體賦存在地平面以上。布置方式：垂直礦體走向下盤平硐，下盤為山坡垂直礦體走向上盤平硐，上盤為山坡沿礦體走向平硐，側翼為山坡電機車+礦車運輸運礦設備：4、斜坡道開辟隨著臺車、裝運機、鏟運機、自卸汽車等高度機械化無軌設備的運用，廣泛采用斜坡道開辟方法。有螺旋式與折返式斜坡道兩種。布置方式靈敏，與礦體的相對位置沒有太多限制。斜坡道的斷面尺寸及其掘進方式與斜井一樣，根據行走設備的尺寸，有時斷面尺寸能夠會比斜井大一些，但坡度比斜井小，普通不超越15%(不超越10度)。4.3結合開辟1．平硐與盲井結合開辟法礦體的一部分賦存在地面以上，而下部在地面以下延伸較大，此時上部用平硐開辟、下部用盲豎井或盲斜井開辟。普通我國豎井提升深度大約500~600m，且布置在下盤的豎井往下延深時，石門愈來愈長。當豎井超越500m時，礦體上部采用明豎井，下部采用盲豎井。2、明豎井與盲豎井結合開辟法3、斜井與盲井結合開辟法礦床上部用斜井開辟，下部用盲井開辟，盲井可以是盲豎井或盲斜井。適用于礦田或井田的由多個不延續礦體組成，且各礦體在程度方向有一定間隔間隔，或者礦體延傾向賦存深度較大且傾角有一定差別。4.4主要開辟方法評述1、平硐與井筒〔豎井/斜井〕開辟方法的比較平硐的優點：1〕掘進支護費用低、進度快；2〕無提升設備、排水設備、井底車場，基建與消費運營費都比較少；3〕運輸才干大、費用低；4〕任務平安可靠。普通只需地質條件允許，盡量采用平硐開辟法。2、豎井與斜井開辟方法的比較1〕豎井比斜井提升速度快、才干大，任務平安可靠；2〕斜井的井筒設備和井底車場比豎井簡單；3〕斜井井筒比豎井長，提升、排水、支護、維護費用比豎井高，接受的地壓比豎井大；4〕斜進施工較簡便、掘進速度快，基建比豎井期短。斜坡道開辟的優點：1〕無軌設備掘進效率高；礦體開辟快、投產早。2〕無鐵軌，節約大量鋼材；3〕無軌設備機械化程度高，產量大，效率高。缺陷：1〕當用柴油機作為動力時，廢氣污染井下空氣，添加通風費用；2〕無軌設備投資大，維修任務量大。3、斜坡道與其它主要開辟方法的比較4.5開辟系統的布置開辟系統要構成提升、運輸、通風、排水等主要消費功能，根據主、副井/風井的位置不同有以下幾種開辟系統:1、中央并列式開辟系統2、中央對角式開辟系統3、側翼式開辟系統a-中央并列式開辟系統；b—中央對角式開辟系統；c—側翼式開辟系統1-主井；2—副井；3—風井1、中央并列式開辟系統2、中央對角式開辟系統3、側翼式開辟系統主、副井在礦床中央，風井在礦床兩翼。主要用于規模較大的礦床和消費才干較高的礦床。主井在礦床中央，副井與風井分別位于礦體的兩翼，中型礦床。主、副井分別位于礦床的兩翼，小型到中型礦。5.1概述5.1.1礦石損失和貧化的根本概念研討回采單元〔礦塊、礦房、采場〕內礦石的開采方法。1、礦石損失開采過程中呵斥礦石數量上的減少。衡量目的：礦石損失率、礦石回收率礦石損失率：開采范圍內損失的工業儲量與礦石的工業儲量之比〔%〕。-礦石的工業儲量；-開采過程中損失的工業儲量。礦石回收率：采出的純礦石量與工業儲量之比〔%〕。第五章采礦方法2、礦石貧化開采所呵斥的礦石質量的降低，致使采出礦石的檔次低于地質檔次，衡量目的：礦石貧化率礦石貧化率：采出礦石的檔次與工業儲量檔次相比所降低的比例〔%〕。即工業儲量檔次與采出礦石檔次之差對工業儲量礦石檔次之比。——工業儲量礦石檔次；——采出礦石的檔次。5.1.2礦石損失與貧化的緣由1、礦石損失的緣由開采損失非開采損失采下損失：未采下損失：遺留在采場內和運輸中的損失設計應采而未采下的損失由于地質條件而產生的損失：地質構造；礦體邊緣復雜；地下水。2、礦石貧化的緣由廢石的混入；高檔次粉礦損失；有用成分氧化或被析出。5.2采礦方法的分類采礦方法就是研討礦床開采四個步驟中的采準、切割與回采三項任務。5.2.1分類根據按回采時的地壓管理方式不處置礦柱支護充填選擇地壓管理方式思索的要素礦巖的物理力學性質采礦方法的適用條件構造參數回采工藝5.2.2三大類采礦方法按采場地壓管理方式分為三類：1、空場采礦法將礦塊劃分為礦房和礦柱，分兩步開采；回采過程中隨著礦石被采出所構成的采空區不立刻進展處置。地壓管理：是利用礦柱進展支撐和維護采空區；適用條件：礦石和圍巖均穩定。按采場構造方式有：全面法、房柱法、留礦法、分段礦房法和階段礦房法。其中房柱法、留礦法礦山運用較多。空場法充填法崩落法1〕房柱法特點適用條件用于開采礦石和圍巖均穩定的程度和緩傾斜的礦體，能回采薄、厚和極厚的礦體。將回采單元劃分為礦房和礦柱，礦房、礦柱交替陳列，回采礦房時留下規那么陳列的礦柱維護采空區頂板的穩定，有延續礦柱和間隔礦柱。優點：缺陷：采準切割任務量小，任務組織簡單，通風良好，便于高效率大型無軌采掘設備的運用，礦房消費才干高。礦柱所占比重較大〔間隔礦柱占15～20%，延續礦柱占40%〕，假設礦柱難以回收，那么礦石的損失較大；同時對礦巖穩定性要求高。假設回采過程中，僅留下夾石或者低檔次礦體作為礦柱，致使礦柱陳列不規那么，那么這樣的空場法稱為全面法，全面法的開采過程與房柱法一樣，留下的不規那么礦柱普通不回采。2〕留礦法特點：將礦塊劃分為礦房和礦柱，先采礦房，后采礦柱。用淺孔自下而上分層回采，每次采下的礦石只放出1/3左右，其他的存留在采場，作為適用條件：礦石和圍巖穩定，礦石無自燃性，破碎后不易再結塊，急傾斜薄礦體。繼續上采的任務平臺并對圍巖變形起一定的限制造用，待整個階段的礦房回采作業全部終了后，再將留在采場中的礦石集中放出。采場構造簡單、管理方便及采準任務量小、消費技術易于掌握。優點：缺陷：假設用留礦法開采中厚以上的礦體，礦柱礦量損失貧化大；工人在較大的暴露面下任務，平安性差；平場任務繁重，難于實現機械化；要求礦石不具有氧化性、結塊性及自燃性。礦房內留下三分之二礦石不能及時放出，積壓了資金，而且礦石假設出現氧化結塊，對放礦和選礦不利。2、充填采礦法將礦塊劃分為礦房和礦柱，分兩步開采；采空區隨著任務面的推進逐漸用充填料充填。地壓管理：用充填采空區。適用條件：礦石或圍巖穩定或不穩定都可采用此法。每種方式根據推進方向分為上向與下向兩種充填方式。根據充填料的特性，可分為：1〕干式充填采礦法—用礦車、風力或其它機械將干充填料〔如廢石、砂石等〕充填采空區；2〕水力充填采礦法—用水力沿管線保送尾砂、冶煉爐渣、碎石等充填采空區；3〕膠結充填采礦法—用水泥或水泥代用品與脫泥尾砂或砂石配制成的膠結物料充填采空區。上向程度分層膠結充填采礦法1-下盤沿脈巷道；2-上盤沿脈巷道；3-運輸穿脈巷道；4-充填井；5-濾水行人井；6-溜礦井；7-人工護底；8-預制塊閣墻；9-充填料；10-水泥砂漿地板；11-充填管道；12-聯絡道；13-隔墻澆灌部分；14-礦房；15-間柱；16-底柱；17-頂柱。上向程度分層膠結充填采礦法階段內的礦房從下往上分層回采，每采出一分層的礦石，立刻采用尾砂膠結充填采礦區，只留下繼續向上回采的作業空間。適用條件：礦區地表要求不能塌陷，對地表環境有較高的要求，普通礦石的價值較高，地質條件復雜的礦山。優點：由于可及時充填采空區，有效地控制圍巖地壓，處理了地表塌陷問題，防止地下水進入井下采場，保證礦山的平安消費。用尾砂作為充填資料時既有充足的資料來源，又緩解了尾砂壩的壓力，維護環境維護，做到了地下礦產資源開發與環境維護的調和一致。礦石的損失貧化低〔普通＜10%〕、回采率高。缺陷：效率低，勞動強度大，充填本錢高，充填系統復雜，階段間礦柱回采困難。3、崩落采礦法一步回采，隨任務面的推進，有方案地強迫崩落圍，或借助自然應力崩落圍巖充填采空區，崩落的圍巖覆蓋在回采的礦石上，在覆巖下出礦。地壓管理：用崩落圍巖充填采空區；適用條件：礦石或圍巖不穩定到中等穩定。單層崩落法分層崩落法分段崩落法階段崩落法可分為以下幾類：開采頂板巖石不穩定，厚度小于3m的緩傾斜〔<30°〕礦層，地表允許崩落。開采礦石價值高，礦石松散破碎不穩定，不允許在礦石暴露面下作業，地面允許崩落。按分段進展回采，分為有底柱和無底柱兩種分段崩落法。回采高度等于階段全高，有階段強迫崩落法與階段自然崩落法兩種。無底柱分段崩落法將階段分為假設干分段，階段內從上往下各分段依次回采，每個分段經過回采巷道從礦體頂板向底板退采，以小崩礦步距向崩落區擠壓崩礦。礦石由鏟運機運至分段溜井出礦。隨著礦石的放出，覆蓋巖石隨之下降，充溢采空區，實現地壓管理。適用條件：地表和圍巖允許崩落；礦石穩定或中等穩定的急傾斜厚礦體或傾角較緩的極厚礦體，下盤圍巖應在中等穩定以上，上盤巖石的穩定性不限；礦石的價值不應該很高，礦石的可選性好或是圍巖含有檔次。優點：平安性好，采礦方法構造簡單，回采工藝簡單，容易規范化，機械化程度高，可采用大型現代化采礦設備，靈敏性大，作業好組織、，消費才干大，勞動效率高，開采本錢低，由于崩落與出礦以每步為最小單元，當地質條件適宜時有能夠剔除夾石和進展分級出礦。缺陷：回采巷道通風難，礦石的損失貧化大〔普通損失率為20-30%,貧化率15-20%〕，當礦石的賦存不規那么時，往往影響上、下分段嚴厲呈菱形布置，假設聯絡道布置在脈內時，往往是最后回采這條巷道，接受的壓力比較大，易被壓壞。無底柱分段崩落法5.3影響采礦方法選擇的主要要素采礦方法對礦山消費才干、礦石損失貧化、勞動消費率、本錢及平安有著直接的影響，影響采礦方法選擇的要素主要包括以下幾個方面：1、礦床地質條件1〕礦巖物理力學性質，尤其是穩定性。2〕礦體賦存條件，如傾角、厚度、埋藏深度、外形等。埋深大高地壓礦選充填法。3〕礦石檔次和價值，高檔次富礦，貴金屬礦要求高回收率、低貧化率的采礦方法，如充填法；反之，采用成體低、效率高的采礦方法，如崩落法。1〕地表能否允許陷落，假設允許，可采用崩落法，假設不允許，可用充填法。2〕礦石含硫高，會結塊、自然，應防止采用留礦法，假設放射性強的礦石，剛選通風條件高的充填法或空場法。2、特殊要求第六章礦山運輸與提升礦山運輸與提升任務的義務：采下的礦石運到地表選礦廠或貯礦場；廢石運到廢石場；資料、設備、人員等的運送。6.1礦山運輸礦山運輸地面運輸井下運輸普遍采用軌道運輸方式，其主要運輸設備有軌道、礦車和電機車。6.1.1軌道組成：鋼軌〔道軌〕、軌枕、道渣、聯接件。兩條鋼軌軌頭內緣之間的垂直間隔。軌距：地下礦山鋪設的軌道通常是窄軌，軌距通常有三種：600mm、762mm、900mm。公用鐵路軌距：1435+6-2mm。1-軌道中心線；2-鋼軌；3-枕木；4-墊板；5-道釘；6-道碴1、鋼軌〔道軌〕輕軌作用：承托和引導運轉的車輛；類型：輕型和重型兩種，輕型軌有8、11、15、18、24kg/m幾種型號，重型軌有33、38kg/m兩種。鋼軌越重，強度越大，所以承托的礦車和電機車的載重也越大。選型：消費才干越大，選用的鋼軌就越重。2、軌枕作用：接受鋼軌傳來的荷載，并傳送到道渣上；固定鋼軌，緩沖行車震動。類型：木質〔枕木〕、金屬、鋼筋砼。3、道碴作用：1〕接受軌枕傳來的壓力，并均勻的分布到路基上〔巷道底板〕；3〕利于排水。資料：20~40mm粒度的碎石。厚度普通150~180mm。2〕固定軌枕，緩沖行車震動和沖擊；4、聯接件作用：種類：道釘、墊板、魚尾板。道釘和墊板結合鋼軌和軌枕，魚尾板聯接對接的鋼軌。6.1.2礦車作用：運送礦石和廢石。類型：按卸車方式分為固定式礦車〔a〕用翻車機卸礦翻斗式〔b〕側卸式〔c〕前卸式〔d〕底卸式〔e〕6.1.3電機車作用：是牽引礦車類型：1〕架線式受電弓將電流自架線引入電機車電動機，利用軌道做電流回路，普通用直流電，構造簡單，維護容易，用電效率高，運費低，電弓與架線接觸常冒火花，不能用于有瓦斯的礦井。2〕蓄電池式可用于有瓦斯的礦井。軌道、礦車和電機車之間的匹配與礦山消費才干有關。6.2礦井提升分為豎井提升和斜井提升。提升設備包括：提升容器、提升鋼絲繩、提升機、井架、天輪以及裝卸設備。6.2.1提升容器主要有罐籠和箕斗。1、罐籠2、箕斗用于豎井內升降人員、礦車〔重車或空車〕、資料、設備。有單層和雙層之分。罐籠上有斷繩保險器，確保平安。斜井用的罐籠稱為臺車。只用于提升礦石和廢石，按卸載方式分為：翻轉式底卸式側卸式6.2.2提升鋼絲繩將提升機與罐籠或箕斗銜接起來。鋼絲繩由假設干繩股繞一根繩芯捻制而成，每一繩股由一樣的鋼絲繞各自的股芯捻成。礦用鋼絲繩主要是6股19絲、6股37絲，規范抗拉強度是160kN/mm2。鋼絲繩普通每次大修時必需改換。主要問題是變形和疲勞破壞。6.2.3提升機1、單繩纏繞式提升機當電動機經過減速器帶動卷筒旋轉時，使兩條鋼絲繩分別在卷筒上纏繩和松繩〔因兩繩在卷筒上纏繞方向相反〕，從而使鋼絲繩兩端的提升容器一個上升，一個下降。1-卷筒；2-天輪；3-鋼絲繩；4-提升容器；5-平衡尾繩；6-主導輪；7-導向輪2、多繩摩擦式提升機鋼絲繩搭放在主導輪的摩擦襯墊上，提升容器分別掛在鋼絲繩的兩端。當電動機經過減速器帶動主導輪轉動時，鋼絲繩在摩擦襯墊的作用下，跟隨主導輪一同運動，實現容器的提升和下放。目前常用的多繩摩擦式提升機普通為四繩或六繩，由于鋼繩根數增多，每根鋼繩的直徑較單繩大大減小，卷筒直徑也相應減小，并且鋼繩搭在卷筒上，提升高度不受卷筒直徑和寬度的限制，故特別適用于深井提升。6.3礦井提升運翰系統礦井提升運輸線路及其配備組成礦井提升運輸系統。常見的礦井提升運輸系統如下：當礦石用罐籠提升時，礦石提升運輸系統：礦石由采場采下后，在階段平巷〔或橫巷/穿脈〕裝車，由電機車牽引列車沿階段平巷經石門，在井底車場將礦車推入主井的罐籠〔或臺車〕中，提升至井口，然后推出罐籠〔或臺車〕經地面運輸運至選廠。廢石運輸系統：廢石在掘進任務面破落后裝入礦車，由電機車牽引列車沿階段平巷經石門，在井底車場將廢石車推入副井的罐籠〔或斜井臺車〕中，提升至井口，然后經地面運輸運至廢石場。第七章礦井輔助消費任務礦井消費中，除了采礦、掘進、提升運輸等主要消費環節外，還有同時進展的輔助消費任務，為主要消費發明正常的任務條件。如：礦井通風、排水、壓氣供應、供水、供電。7.1礦井通風不斷地將地面的新穎空氣送入礦井，并將井內的污濁空氣排至地面的過程。井下空氣被污染的過程：地面新穎空氣——>井下——>鑿巖、爆破、裝運、卸載——>污濁的空氣。井下污濁空的成份與地面新穎空氣差別較大，主要表現為混入了粉塵、添加了有害氣體、降低了氧的含量。7.1.1礦井通風的目的和義務目的：義務：為了降低井下空氣中粉塵的含量和有害氣體的濃度，使井下空氣到達國家規定的衛生規范。1、向井下送入足夠的新穎空氣，以保證人員呼吸；3、調理井下的溫度與濕度，發明良好的勞動條件。2、不斷地送入新穎空氣到井下，并將井下污濁空氣排出，以保證井下作業人員的安康和平安；7.1.2礦井通風系統1、礦井通風系統布置1〕中央式風流所流經的通風線路和設備，叫做礦井通風系統。風流流動線路：地面新穎風流由進風井——最下部的巷道——任務面——上部巷道——出風井將污風排至地表。通風系統按進風井與出風井的位置，通風系統分為兩種類型：2〕對角式中央對角式，單翼對角式，一個進風井〔出風井〕位于井田中央，兩個出風井〔進風井〕位于兩翼。進風進與出風井分別位于井田兩翼。2、風流控制設備風門隔斷風流，在需求行人或運輸時可翻開；密封墻隔斷風流；風窗風橋3、礦井通風方法自然通風、機械通風。控制風流量的大小，在風門上開窗；防止新穎風與污風交匯，如兩條平巷交叉處用風橋隔開。礦井內的空氣能流動的緣由就是進風口與出風口之間存在壓力差。呵斥這種壓力差的動力叫通風動力。按通風動力不同，礦井通風方法分為兩類：2〕機械通風1〕自然通風靠自然條件呵斥的壓差構成通風動力，出風井與進風井的空氣柱分量之所以不同是由于存在著高差以及溫度、濕度不而產生的。風流方向及風量隨季節變化、難以調理，壓差小，不可靠，僅少數高山地域的小型礦山采用采用專門的設備〔扇風機：離心式、軸流式〕構成通風動力，有抽出式和壓入式。1、排水方法自流式揚升式7.2礦井排水使礦井中的水自行流到地面，只需平硐才能夠采用，最經濟的排水方法。借助排水設備，將水揚至地面。將井下水聚集到井底車場附近的水倉中，再由水泵揚到地面。當采用井筒開辟時，必需采用。１－水倉；2-吸水井；3-吸水管；4-水泵；5-電動機；6-排水管道；7-井筒；8-吸水罩；9-管子電纜斜道；10-水泵房2、排水系統集中排水揚升式排水主要有三種排水布置系統：直接排水各階段的水各自直接由本階段的水泵揚到地面。各程度排水互不影響，但所需排水設備多，井筒管路多。一個階段開采的礦山采用。接力排水下部程度的積水排至上部程度的水倉中，然后再由上部排水設備將水排至地面。適用于深井或上部涌水量大而下部涌水量小的礦井。各程度的水都聚集到下部排水倉中，由下部主排水設備集中排至地面。需求更多的排水能量，但排水系統簡單，我國金屬礦山廣泛采用。a-直接排水；b-接力排水；c-集中排水主要有水泵和水管：3、排水設備水泵經過葉輪轉動時的離心力使水不斷地吸人和排出。１－加水口；2-軸；3-葉輪；4-機殼；5-排水管；6-吸水井；7-吸水罩；8-吸水管鋪設在井筒中將水保送到地面。當垂直深度<200米采用焊接鋼管，>200米采用無縫鋼管。礦井主排水管至少要鋪設兩條。水管1、空壓機2、風管7.3緊縮空氣供應井下消費中鑿巖、裝巖、放礦閘門的開關、混凝土保送等都是風動設備，需求緊縮空氣。緊縮空氣靠空壓機制造，經過風管保送到井下任務面。普通有往復式〔活塞〕空壓機、螺桿式空壓機、離心式壓氣機等。目前多用往復式〔活塞〕空壓機。作用是保送壓氣。由于運用壓氣的任務面很多，因此構成樹枝狀的管道網。管道普通為無縫鋼管或對焊鋼管。管道經過鋪設在井巷中可到達任務地點，風動機械與壓氣管網之間用柔性軟管〔風繩〕銜接。第八章露天開采8.1根本概念露天開采：用一定的采掘運輸設備，從地表在敞開的空間直接采出有用礦物的礦床開采方法。剝離：將開采范圍內影響采礦的巖石開挖掉并送至專門的存放地點。露天礦：進展露天開采的礦山企業。露天采場：露天開采所構成的采坑、臺階和露天溝道的總和。露天開采的最終境界：露天開采完成后所構成的敞開采坑。臺階：露天開采時，通常是把礦巖劃分成一定厚度的程度分層，自上而下逐層開采，并堅持一定的超前關系。在開采過程中各任務程度空間上呈階梯狀，每個階梯就是一個臺階。1－臺階上部平盤；2－臺階下部平盤；3－一臺階坡面；4－臺階坡頂線；5－臺階坡底線；α－臺階坡面角；h－臺階高度臺階的命名以開采該臺階的下部平盤標高表示，故常把臺階叫作xx程度。最終邊幫(非任務幫):由終了開采任務的臺階平臺、坡面和出入溝底組成的露天采場的周圍外表。AB、CD底幫：礦體下盤一側的邊幫；AB頂幫：礦體上盤一側的邊幫；CD端幫：礦體兩端的邊幫。任務幫正在進展開采的臺階所組成的幫坡。AD非任務幫最上一臺階的坡頂線和設計的最下一臺階的坡底線所作的假想斜面稱為最終幫坡面。BE、CF最終幫坡面與程度面的夾角叫做最終幫坡角。β、δ封鎖圈：任務幫最上一臺階的坡底線和最下一臺階坡底線所作的假想斜面叫做任務幫坡面。GK任務幫坡面與程度面的夾角叫做任務幫坡角。φ非任務幫上最上一個臺階的閉合坡底線。露天開采境界封鎖圈以上為山坡露天礦；封鎖圈以下為凹陷露天礦。最終幫坡面與地面的交線為露天采場的上部最終境界限〔B、C點〕。最終幫坡面與露天采場底平面的交線為下部最終境界限或稱底部周界〔E、F〕。8.2最終邊幫上的平臺類型清掃平臺平安平臺平安平臺平安變運輸平臺臺階中部運輸平臺平安平臺運輸平臺清掃平臺用作緩沖和阻截滑落的巖石，保證下部程度的任務平安。寬度h/3阻截滑落的巖石并用清掃設備進展清理，它又起平安平臺的作用。每隔2~3個臺階設一清掃平臺，寬度由清掃設備定。任務臺階與出入溝之間的運輸聯絡的通道。剝離的巖石量與所采的礦石量之比，即每采一噸礦石所需剝離的巖石量。8.3剝采比1、平均剝采比np2、分層剝采比nf3、消費剝采比ns4、境界剝采比nj5、經濟合理剝采比njh指經濟上允許的最大剝巖量與可采礦量之比，即利潤增量為零時的剝采比。掘溝消費組織原那么出入溝開段溝建立地面與任務程度以及各任務程度之間傾斜的運輸通道。在每個程度上為開辟開采任務線而掘進的程度溝道。“采剝并舉，剝離先行〞8.4露天礦山工程1、按施工方式分為：掘溝工程和擴幫工程2、按施工對象分：剝離工程和采礦工程。優點：〔1〕露天采礦機械化程度高，可以采用高效率的大型機械設備，使礦山到達很高的礦石消費才干。〔穿爆、采裝、運輸設備〕〔2〕建立速度快，建一個年產500萬噸到1000萬噸礦石的露天礦，可在2-3年內建成，而建立一樣規模的地下礦山需4-6年。〔3〕勞動消費率高，露天開采的全員勞動消費率約為地下開采的3-5倍或更高。〔4〕消費本錢低，露天開采一噸礦石的本錢約為地下開采本錢的一半或更少。〔5〕工人勞動條件好，任務比較平安。〔6〕礦石貧化，損失小，可以充分回收地下資源。8.5露天開采的優