緒論

一、采礦學的研究范疇

1、采礦學的定義：

是研究在一定技術經濟條件下，以一定的規模安全、經濟、高效地開發自然礦產資源，同時保護采礦空間

平穩和系統平穩的一門學科。

2、采礦學研究的意義或使命：

由于地殼演變過程中所形成的礦產資源具有不可再生性的特點，因此礦床開采是一次性完成的，不管資源

多么豐富，儲量多么大，總有開采完的那一天，在人類科學技術發展能夠達到尋找出新的替代能源之前，我們

只能研究如何采取措施最大限度的延長現有資源的使用壽命，如何保護好我們賴以生存的資源與環境等，不僅

僅是我們這一代，兩代人發展，還關系到我們的子孫后代的發展大計，這也正是我們國家為什么要把實現可連

續發展定為基本國策的原因，通過采礦學的研究學習，我們可了解到節省資源與安全生產的重要性，取得經濟

效益與保護環境的相輔相成而非對立的關系，更好地為國民經濟建設提供礦產資源；

（1）國民經濟建設需要大量的自然礦產資源，據統計80%以上的原材料源于礦產資源的開采。

（2）經過了很多年的開采有些資源出現枯竭趨勢（耗竭性）、我國人口眾多，人均資源占有量低，2010年

前我國四十種主要礦物將有20種顯現短缺

（3）礦山安全生產形勢嚴俊，各類礦山安全事故頻發。

（4）礦業開發帶來的環境負效應：廢石堆、尾礦庫、露天坑、地下水等，有的地方對環境的破壞相當嚴

重。

（5）經濟效益是保證企業健康發展的前提，也才能使企業良性發展，但是絕對不能片面追求經濟效益，

而冒險蠻干，不遵守經濟發展規律。

3、采礦學研究范疇包括三個層面：即兩個平穩，合理的工程與工藝，設備設計參數挑選；

3.1采礦生產的兩個平穩：空間的平穩、生產系統的平穩

（1）空間平穩：

A、地下礦工作面、采空區穩固；（不顯現冒頂、透水等）

B、露天礦不滑坡；（邊坡穩固，不會顯現大的邊坡坍塌移動）

C、通道準備始終保持超前于開采；（開拓、采準、切割、回采）

（2）生產系統平穩：各生產系統間合理匹配（采礦、運輸、提升、通風、排水、壓氣、供水、供電、通

訊等各系統）。

3.2采用合理的工程與工藝安全、高效、經濟

采用合理開拓方式（平胴、豎井、斜井等），地下采礦方法（崩落法，地表是否答應陷落？空場法空區如何

處理？露天采用什么穿孔、爆破、采裝、運輸、排土工藝比較合適等？）

3.3設備設計參數挑選：型號、數量，匹配問題，（鑿巖，運輸，提升設備裝備等的挑選設計，地下以及露天

工藝參數的挑選設計等）

二、礦業工程技術發展歷程

貫穿于采礦技術發展歷史的主線是采礦方法的演變和采礦手段的進步。從石器時代原始的手工開采，發展

到后來的爆破破巖、機械鉆具，高效采裝、運輸；到今天的大規模的現代化開采；采礦技術發展基本體現在效

率提高、勞動條件改善、生產的科學性等方面。

在漫長的人類長河中，人類的采礦實踐也經歷了由手工到機械，由低級到高級，開采規模越來越大，生產

技術越來越高，由初期的地表開采發展到現今的開采地下幾千米的礦石，人類在采礦方面的技術取得了長足的

進步，采礦工具或設備不斷改進。

緒論表1（見采礦學講義圖表部分PPT2）

序

歷史時期作業特征

號

1原始開采利用簡單工具機械力破巖（石器時代手工開采）

利用炸藥破巖，提高了破巖效率（17世紀初黑火藥的應

2爆破破巖用，是采礦工藝發生重大變化，1867年諾貝爾發明炸藥

用于爆破破巖）

3機器的使用提升運輸效率提高（18世紀工業革命后，機器的使用）

提高了穿孔效率，大規模提高了采礦效率（19世紀空氣

4鑿巖工具改善壓縮機的顯現導致風動鑿巖機的發明，動力機械鑿巖代

替手工鑿巖）

大規模機械化開開采強度、效率提高（二十世紀初）

5

采

6現代化采礦多學科知識應用，提高了生產效率與質量

建國快60年了，我國的采礦業發展到今天，我國的采礦業已經有了飛躍發展，但是我們還應該充分認識到,

我國的采礦業與世界上先進國家的采礦業相比還有一定的差距，還需要我們年輕一代連續去努力。

三、兩個專業方向學習的意義

采礦專業：是最主干的專業基礎課程，是各類設計的基礎，學習采礦專業知識最主要的渠道，地下開采,

露天開采等。

礦物加工專業：了解開采過程，作為選礦技術、生產治理者的基本要求；了解開采帶來的加工問題的原

因（廢石混入、礦石的貧化、合格塊度等）等。

四、礦床開采方式及其存在的基本問題（結合兩個平穩）

當前存在的開采方式：地下開采、露天開采、特別開采（海洋、采砂、生物化學法等），常規的主要開采方

式為地下和露天開采兩種。

常見的開采方式：

（1）露天開采：剝離、穿孔、爆破、采裝、運輸、排土等工藝。

（2）地下開采：開拓、采準、切割、回采等工藝。

（3）露天、地下聯合開采：露天開采淺層礦床，地下開采深部礦床。

（4）特別開采

①大洋采礦

②石材開采：

③溶浸、溶解、熔融開采

④月球采礦

⑤煤礦中的“三下”開采

五、當前的研究方向與學科發展*

國內

就我國行業現狀，總體來講不均衡,因體制、種類、規模不同差異較大，與國外存在一定差距（參考教材

P6-15）,

近些年來在本學科知識應用與研究方面主要有：

（1）巖體力學及其應用；（一直接都在研究，只是進展不大，近些年運算機及大量軟件的應用對于本學科

的研究提供了方便）

（2）充填技術的發展與應用；（近些年又熱了起來）

（3）現代決策技術的應用；（借助于新型的理論與技術如專家系統，決策支持系統等）

（4）礦山環境保護與災害防治；（人們的意識越來越強，這方面加強了）

（5）與其他相關學科的滲透；（礦山行業取得了長足的進展）

國外發展現狀

理論上與國內相差不大，與國內研究相比有以下特點：

（1）研究更注重實效；（注重于解決問題，而我們只是停留在紙上居多，問題解決的少）

（2）機械化、自動化程度高；（這是我們差距特別明顯的地方，國外有無人礦山，我們還沒有）

（3）環保意識強；（水資源、土地、礦區生態環境的保護等）

（4）溶浸技術發展較成熟；（運用適當的化學溶劑，借助于某些微生物的生物化學作用，溶解、浸出、回

收礦床和礦石中的有價值的成分。用于不能用常規采礦方法來經濟地開采的潛在資源，可充分回收礦產資

源）

六、礦業面臨的機遇與挑戰

1、對當前新一輪“采礦熱”的認識

客觀地講，當前我國礦產資源開發行業處在一個非常好的發展時期，國內經濟快速發展增長的需要、國

際原材料價格的提高使得礦產品價格成倍增長，形成了一股新的“淘金熱”，使得礦業在前些年的劣勢得以遏制，

出現出一派繁榮昌盛的景象，但業內人士必須清醒認識到，國內礦業在環境保護、職業衛生安全、職工福利等

方面還存在很多欠賬，直接的礦山職工并沒有獲得多少待遇，福利并沒有提高多少或者根本沒有提高，環境保

護依然很差甚至更糟，很多礦山企業只是在利用這個機會在片面地追求經濟利益，其他的一概不管，我國礦業

發展與西方國家存在較大差距，暫時的利潤在扣減了上述支出后就不存在當前的“暴利”現象。

2、必須清醒認識礦業發展面臨的挑戰

①資源的枯竭與劣化趨勢；（越來越明顯，很多礦山要閉坑，資源越來越少等）

②環保壓力，當前清潔生產、無廢（無害）礦山的發展；

③傳統學科與新興學科的對比；

④開采條件劣化；（礦石品位低，技術條件差等）

七、關于我國礦山安全現狀的認識

1、我國礦山安全現狀：地下采空區的威逼，尾礦庫的問題，露天采坑閉坑等

2、造成事故的原因簡析：片面追求經濟利益，國家監管力度不夠等，沒有形成一個良好的發展運行機制。

八、學習要求與考核方式

對于采礦方向的同學絕不能局限在課堂內容，廣泛涉獵相關參考材料的內容，礦物加工專業方向的同學

基本概念、基本方法必須清楚，以消化課堂教學內容為主。

暫定閉卷考核

第一章礦床地下開采基本概念

§1、礦床特點

一、礦床分類

一樣按其礦體形狀、傾角和厚度三個因素進行分類。（習慣上稱為礦體三要素）。

（1）按礦體形狀分類

1）層狀礦體一一這種礦體是一層一層的。多源于沉積或變質沉積礦床。

特點是：①層狀礦床的品位，傾角和厚度變化不大，比較穩固。

②礦床規模比較大。

③多見于黑色金屬礦床。（亂礦多見）

圖1層狀礦床（見PPT4）

2）脈狀礦體

這類礦床主要是由于熱液和氣化作用，將礦物充填于地殼的裂隙中生成的礦床。

特點是：①礦脈與圍巖接觸處有蝕變現象

②礦床賦存條件不穩固；

③有用成分含量不平均；（品位變化大）。

（有色金屬，稀有金屬及貴重金屬硫礦床多屬此類）。

3）塊狀礦床

這類礦床主要是充填接觸交代分離和氧化作用形成的。特點：

①形狀很不規則。呈不規則的透鏡狀，礦株等形；

②礦體大小不一；

③礦體與圍巖的界限不明顯；

（2）按礦體厚度分類

1）礦體厚度的概念：性

礦體厚度是指礦體的上盤與下盤之間的垂直距離或水平距離。前者稱為礦體的真厚度，后者稱為礦體的水

平厚度。

b——為垂直厚度;a一—為水平厚度;

6----a與b夾角：a---礦體傾角；

對于急傾斜礦體，常用水平厚度，對于緩傾斜礦體，水平或傾斜礦體常用垂直厚

度。（也即真厚度。若文中不加說明時，一樣指真厚度）。

圖4礦體厚度表示圖（見PPT7）

2）分類：可分五類

①極薄礦脈

礦體厚度在0.8米以下。（一個肩寬）開采時要采一部分圍巖，才能保證正常的工作寬。（用淺孔鑿巖開采

的方法）

②薄礦脈

礦體厚度為0.8一—4.0米之間，淺孔回采。

③中厚礦體

礦體厚度為4.0——10米之間。一樣此時礦塊沿走向布置，多用淺孔回采。

④厚礦體

礦體厚度為10——40米，（此時40米為使用沿走向布置與垂直走向布置礦塊的界限，也可以用沿走向布置

礦塊）。一樣用深孔回采。

⑤極厚礦體

礦體厚度40米以上，深孔回采。

（3）按礦體傾角分類

1）近水平礦體

礦體傾角小于5°（包括微傾斜礦體）。可使用有軌或無軌運搬設備直接進入采場運搬礦石。

2）緩傾斜礦體

礦體傾角在5°——30°之間。可采用人力或電力，運輸機等機械設備運搬礦石。

3）傾斜礦體

礦體傾角在30°一—55°之間。可借助于溜槽，溜板或外力拋擲等方法，進行自重運搬礦石。

4）急傾斜礦體

礦體傾角應大于55°。可利用礦石自重的重力運搬方法。

二、礦石和廢石的概念

（1）礦物一一在地殼中，由于地質作用形成的自然元素和自然化合物，統稱為礦物。

（2）礦石一一凡是在地殼中的礦物集合體，在現在技術經濟水平條件下，能以工業規模從中提取國民經濟必

須的（有用的）礦物產品的都叫礦石。

（3）礦體一一礦石的集合體叫礦體。（一個礦體是一個獨立的地質體，具有一定的兒何形狀，具有一定的空

間位置等）。

（4）礦床一一礦床是礦體的總稱。（對于某一礦區而言，一個礦床由一個或幾個礦體組成，礦床又可分為工

業礦床和非工業礦床）。

「①工業礦床一一在當前技術經濟條件下，符合開采和利用要求的礦床叫工業礦床。

.②非工業礦床一一與上述情形反之，叫非工業礦床。

（5）［圍巖一一礦體周圍的巖石叫圍巖。

①上盤圍巖一一指礦體上部圍巖。

②下盤圍巖一一指礦體下部圍巖。

（6）夾石---夾在礦體中的巖石叫夾石。

圖5礦體圍巖表示（見PPT8）

（7）廢石的概念

在采礦過程中所采出的圍巖或夾石，一樣稱為廢石。（或者說廢石是：礦床周圍的圍巖以及夾石、根本不含

有用成分或者含量過少，當前不宜作為礦石開采的稱之為廢石）。

三、礦石品位的概念

（-）礦石品位的概念

通常我們把礦石中凡是可供利用的元素或礦物稱為有用成份。礦石中所含有用成分的多少用品位來表示。

所謂品位就是：礦石中有用成份的重量與礦石重量之比，常用百分數（％）表示。

品位=礦石中有用成分重量/礦石重量X100%（或克/噸）

一樣金屬品位是指礦石中該種金屬元素含量的百分數。

還有克拉/噸（金剛石），

對于貴重金屬（金伯等）礦石的品位是用克/噸表示。這是因為這些貴重金屬在礦石中含量很少。

四、礦石和圍巖的性質★

礦石和圍巖的性質主要包括有：硬度、堅固性、穩固性、碎脹性、結塊性、氧化性、自燃性及含水性等。

（一）礦巖的硬度

礦巖的硬度是指礦巖抗擊工具侵入的性能。礦巖的硬度取決于礦巖的組成，即取決于礦巖顆粒的硬度，形

狀，大小，晶體結構以及顆粒間膠結物的情形等，礦巖的硬度除了對鑿巖有很大影響外，往往影響礦巖的堅固

性和穩固性。

（-）礦巖的堅固性

人們在長期的實踐中認識到，有些巖石不容易破壞，有一些則難于破碎。難于破碎的巖石一樣也難于鑿巖,

難于爆破，則它們的硬度也比較大，概括的說就是比較堅固。因此，人們就用巖石的堅固性這個概念來表示巖

石在破碎時的難易程度。

亦有如下定義：礦巖的堅固性是指礦巖抗擊外力破壞的綜合能力。

堅固性的大小用堅固性系數來表示，（許多書中硬度系數，也叫普氏系數f值）。

堅固性系數/=An00（R的單位kg/cml）

式中R一一為巖石標準試樣的單向極限抗壓強度值。

通常用的普氏巖石分級法就是根據堅固性系數來進行巖石分級的如：

①極堅固巖石f=15?20（堅固的花崗巖，石灰巖，石英巖等）

②堅硬巖石f=8~10（如不堅固的花崗巖，堅固的砂巖等）

③中等堅固巖石I?6（如普通砂巖，鐵礦等）

④不堅固巖石f=0.8?3（如黃土、僅為0.3）

礦巖的堅固性也是一種抗擊外力的性質，但它與礦巖的強度卻是兩種不同的概念。

（三）礦巖的穩固性★

（1）礦巖穩固性的概念：

穩固性是指礦巖在一定暴露面積下和在一定時間內不自行垮落的性能。或者說穩固性是指礦巖答應暴露的

面積大小和答應暴露的時間長短的性能。

影響穩固性的因素十分復雜，其與礦巖的成份，結構，構造節理狀況，風化程度，以及水文地質條件都有

關系，還與礦巖在開采過程中形成的實際情形有關，（如巷道的方向，開采深度等）。

穩固性對于采礦方法的挑選，及支護方法的挑選，掘進方式等都有很大影響。

（3）礦巖穩固性分類：大致可分為五類

①極不穩固的

不答應有暴露面積。要求在掘進及開采中必須超前支護。否則會冒落。（非金屬礦條件）；

②不穩固的

答應暴露的面積在50米2以內。也即答應有較小的暴露面積，隨著回采，要立刻進行支護。

③中等穩固的

答應有一定的暴露面積，即50m2——200m2,一樣不支護，或作暫時支護，即可安全地進行生產。

④較穩固的

答應有較大的暴露面積，為200——500m2,一樣不支護。

⑤極穩固的

答應有很大的暴露面積，即800m2以上。不必支護，可以長期時不垮落。

【注】穩固性不僅與暴露面積和時間有關，而且與地壓大小，節理發育程度，節理方向，暴露面積形狀等有

關。

（四）礦巖的碎脹性

礦巖的碎脹性是指礦石和圍巖破碎之后的體積比原體積增大性質。碎脹性可用碎脹系數來表示（又叫松散

系數）

碎脹系數=破碎后的體積

原體積（被碎前的體積）＞1

對于一樣堅硬礦巖石松散系數為1.4一一1.6。

松散系數的大小主要取決于破碎之后，礦巖的粒度組成和塊度的形狀。初裝入容器（礦車、箕斗等）內的

礦巖塊，因礦巖塊之間間隙較大，則松散系數值可達1.8——2.0（產生了二次松散）。

（五）礦巖的結塊性

結塊性是指采下的礦巖遇水受壓，經過一定的時間，又結成整塊性質。

我們通常見到的是粘土礦物、滑石、或高硫礦遇水受壓，經過一段時間后，易顯現結塊現象。結塊性對于

放礦，裝卸，運輸等生產環節造成困難，甚至于影響到某些采礦方法的順利使用。具有結塊性的礦石在采場中，

在溜井中存放時間不宜過長。

（六）礦石的氧化性

礦石的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）。因而硫化礦與氧化礦石切記不要混在一起。

（七）礦巖的自燃性

自燃性是指高硫化礦石（含硫量在18——20%以上），當其透水性及透氣性良好的條件下，具有自燃發生

的性能。

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。

由于上述原因，對于高硫化礦床必須要采取快采快處理的辦法來開采，以減少礦石的缺失。

（八）含水性

含水性是指礦巖裂縫和孔隙中含水的性質。礦巖含水性直接影響到礦石的提升，運輸，礦倉內儲礦。礦巖

含水過多，會使排水費用增加。對于北方冰冷地區的礦山，由于含水性會造成結冰。

（九）其他的

（1）容重——容重是指單位體積中原巖的重量。

一樣巖石的容重為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

3.5170?左右。（或更大）

（2）塊度一一原礦巖崩落后則形成礦塊，或巖石塊，其尺寸的大小稱為塊度。

塊度通常用三個相互垂直方向的平均尺寸來表示。（或用最大方向的尺寸）即B、L、H的平填值。

（一樣按三度算，用方格法測定時，用二度定。

圖6礦石塊度表示（見PPT9）

對于一定的裝運，破碎等設備，對礦巖的最大塊度有一定的要求。為了保證礦山連續生產，必須使礦石的

最大塊度與裝運等設備的要求相應。

通常用合格塊度來表示限制采出礦石的塊度，礦石塊度超過合格塊度時，則要求進行二次破碎。

合格塊度---即答應的礦石最大塊度。通常合格塊度為250------500mm之間，也有600mm。它是根據開

采及加工的工藝和設備要求來確定的。隨著機械化水平的提高，合格塊度有增大的趨勢。

（3）自然安息角一一松散礦巖自然堆積時，其四周將形成傾斜的堆積坡面，我們把自然堆積坡面與水平面相

交的最大角度，稱為該礦巖的自然安息角。

圖7礦石自然安息角（見PPT10）

§2,礦床地下開采概述

一、井田及其劃分原則

（-）井田、礦田和礦區的概念

實際在采礦企業中，在礦務局下面或在公司下面設一個或幾個礦山；而在礦山下面設一個或幾個坑口，而

每一個坑口都是一個獨立的開采系統，獨立的生產單位。

按照這種所屬關系來劃分井田，礦田和礦區，則：

（1）劃歸一個坑口開采的礦體，叫井田；

（2）劃歸一個礦山企業開采的全部礦床或者是一部分叫礦田；（如金嶺鐵礦、招遠金礦等）

（3）劃歸一個公司或礦務局開采的礦體，叫礦區。（西北區，中央區，東南區）（如楊杖子礦務局，中條山有

色金屬公司等）（長嶺礦分為三個井田開采）

一個礦田可以包括若干個井田，有時一個礦田就等于一個井田。

圖8礦區/礦田/井田關系圖（見PPT1D

（二）井田的大小范疇

井田的大小是礦床開采中的重要參數。

（1）對于傾斜和急傾斜礦床，井田尺寸一樣用沿走向長度和沿傾斜長度或垂直深度H來表示。

（2）對于水平和微傾斜礦床中，則用長度L和寬度B來表示。

（3）當礦床范疇不大，礦體又比較集中時，為了生產治理方便，可以用一個井田開采。

（4）當礦體范疇很大，或礦體比較分散，如果仍舊用一個井田開采全部礦床的話，則所開掘的巷道工程量

大，生產地點過于分散，因而會造成經濟上的不合理，此時可劃分幾個井田開采。

（5）劃分井田時應當考慮幾個方面的問題

①照管到自然賦存條件，及地表地勢條件。往往以地面的河流、湖泊、鐵路干線，水庫、大的斷層等來劃

分，（或如楊杖子礦、大北嶺和寺前礦是由于上部兩礦體中間有一個無礦帶，就依無礦帶劃分成兩部分，松北礦

單獨劃為一個井田，因距離遠）（弓礦現分三個井田，主要的礦質量〈赤及磁鐵礦＞及一條溝分為，另外上含鐵

帶和下含鐵帶也分不同井田開采，因上下距離大）。

②照管到生產治理上的方便。

③要考慮到國民經濟的需要。

④考慮技術經濟的合理性。

總之，要進行綜合分析。

二、階段、礦塊和盤區采區的概念

（-）階段和礦塊的概念

（1）階段一一階段就是在開采緩傾斜，傾斜和急傾斜礦床時，在井田中每隔一定的垂直距離，掘進與走向一

致的主要運輸巷道，將井田在垂直方向上劃分為礦段，把這個礦段叫做階段。

（2）階段高度一一階段高度是指上、下兩個階段運輸平巷之間的垂直距離。

階段高度變化范疇一一階段高度變化范疇很大。

對于緩傾斜礦體，階段高度通常小于20——30米；

急傾斜礦體，階段高度通常為50——60米，個別也有達到80——120米左右的。

但是，對于不同的采礦方法，則所需求的階段高度是不同的。

（3）影響階段高度的主要因素

階段高度主要取決于礦體的賦存條件，采礦方法。

只要條件許可，適當的增加階段高度，可以減少階段數目，降低開拓、采準工程量，減少礦石缺失和貧化。

因此，近年來有增加階段高度的趨勢。（受鑿巖設備等限制條件）

圖11階段和礦塊的劃分（見PPT14）

（4）礦塊

在階段中沿走向每隔一定距離，掘進天井連通上、下兩個相鄰的階段運輸平巷，將階段再劃分為獨立的回

采單元，我們把這樣的回采單元叫做礦塊。

礦床的賦存條件不同，則開采礦塊的方法也不同。

（二）盤區和采區的概念

（1）盤區

①當開采水平和微傾斜礦床時，（即礦體傾角＜5°的礦床）如果礦床的厚度不超過答應（如某礦體厚度

80多米，若選用淺眼鑿礦法開采，則80米超過了鑿礦法常用的階段，高50米太長，此時應分幾個階段開采，

如可分為30米階段開采。根據具體采礦方法而定）的階段高度，此時，在井田內不再劃分為階段。

為了工作上的方便，將井田用盤區運輸巷道劃分為長方形的礦段。我們把這礦段稱為盤區。

（當礦體厚度很大時，仍舊劃分為階段來開采，如梅山鐵礦）。

②盤區的范疇一一盤區是以井田邊界為其盤區的長度。而以兩個相鄰盤區運輸巷道之間的距離為其盤區的

寬度。

采區

III

4

盤區寬

B一一礦床的寬（即井田寬）

盤區L--礦床的長（井田的長）

I-----開拓盤區；II-----采準盤區；

III----回采盤區；

1一一主井；2一一副井：3一一主運輸巷道；

4一一盤區運輸巷道；5一一回采巷道；

1王6一—采區；7一一切割巷道；

圖12盤區和采區的劃分（見PPT15）

（2）采區

在盤區中沿走向每隔一定距離,掘進回采巷道連通相鄰兩個盤區運輸巷道，將盤區再劃分為獨立的回采單

元,把這個獨立的回采單元稱為采區。

三、礦床的開采步驟

金屬礦床地下開采的步驟可以分為：開拓、采準、切割與回采四個步驟，這些步驟反映了不同的工作階段.

（-）開拓工作

（1）開拓工作的意義一一是指從地面掘進一系列巷道達到礦體，使礦體連通地面，形成人行、通風、提升、

運輸、排水、供電、供風、供水等系統。

「①把井下將要采出的礦石廢石運到地表

（2）開拓的目的一一j②把廢水和污濁的空氣排到地表

匚③把人員、材料、設備運到井下進行生產

（3）開拓巷道——為了達到上述開拓目的而掘進的巷道，稱為開拓巷道。

例如井筒（豎井、斜井）、平洞、石門、井底車場、井下大的胴室，主要階段運輸巷道、主淄礦井，充填井

等，都屬于開拓巷道。

圖13開拓工作示意圖（見PPT16）

【井底車場】井底車場是井下井口鄰近一些洞室，巷道的總稱,

（如：水倉、水泵房、井下變電站等）。

【石門】由井筒通向各個需要開采的礦體所掘進的巷道。

【井下主要碉室】指井下火藥庫，井下破碎胴室，翻礦碉室，卷揚機房等。

【注意】1）人行系統必須要保證至少有兩個安全出口，使人員可以安全進入，上、下方便，有完好的人行設備。

2）主、輔開拓巷道的區別，是提運礦石的巷道都叫主開拓巷道。

（二）采準工作

（1）采準工作定義一一它是指在已經開拓完畢的礦床里，掘進采準巷道。將階段劃分成礦塊作為獨立的回采

單元。并在礦塊內創造人行、鑿巖、放礦、通風等條件。

（2）采準工作的任務一一它有兩個任務。即：

①劃分礦塊一一即將階段再劃分成礦塊，作業獨立的回采單元。

、階段運輸平巷

圖14礦塊劃分示意圖（見PPT17）

②創造條件一一它為下一步回采工作創造條件（行人、通風、鑿巖、放礦等條件）。

（3）采準工作的手段一一指要開掘一系列巷道來實現的。采準巷道如漏斗頸，淄礦小井、人行、通風天井、

聯絡道等。

上階段運輸平巷

n（回風巷）

H人行寐要道

房

H礦

U人行通風天井

階段運輸巷道

漏斗斗徑小川

天井

4運輸平緣

運輸平巷

圖15采準工作示意圖（見PPT18）

（4）采準系數與采準比

1）采用采準系數和采準比這個指標的目的：

由于礦床賦存條件和所用的采礦方法不同，所掘進的采準巷道類型，數量和位置都不同。而用什么東西來

衡量采準工作量的大小呢？為此，通常用采準系數和采準比重兩項指標來表示。

2）采準系數（Ki）

KJ是指每一千噸采出礦石總量所需要掘進的采準、切割巷道的米數。即

K,=TX1000米/千噸

式中：》L一一指一個礦塊中采、切巷道的總長度（米）.

T—指一個礦塊的采出礦石總量（即為T總出）（噸）

T是已經考慮了礦石缺失貧化以后的礦石總量，而不是礦塊的礦石總重量。現在設計部門都改用T表示運

算K）

3）采準工作比重（K2）

七是指礦塊中采，切巷道采出礦石量與礦塊采出礦石總量的比值。

式中T，——礦塊中采、切巷道的采出礦石量（噸）

T一—礦塊中采出礦石總量（噸）

4）Ki與K?的比較

①采準系數Ki——它只反映了礦塊的采、切巷道的長度，而未反映出這些巷道的斷面大小（即體積）。

②采準工作比重K2一—它只反映了脈內采準巷道和切割巷道，而未反映出脈外的采、切巷道工作量。

因此，使用Ki還是K2要根據具體情形而定，有時用其中之一表示，有時Ki、&同時用，互相補充，使

之能反映出礦塊的采準工作量。

5）Ki、&是比較采礦方法優劣的一個重要指標，但是，對于地質條件比較復雜的礦床，特別當礦體比較

薄，礦塊采出礦量比較小時，采準工作必須為回采工作創造良好的條件。因此，不能不加分析地誤認為采準工

作量越小越好。

（三）切割工作

（1）切割工作定義：切割工作是指在已經采準完畢的礦塊里，為大規模回采礦石開創自由面和自由空間的工

作。

（2）切割工作內容：為了達到上述目的，就必須掘進一系列巷道，有的還要在巷道基礎上，加以擴大。

如：拉底巷道、開創拉底空間、開掘切割天井，形成切割立槽，在漏斗頸基礎上把漏斗辟開等，這些工作

都是為大規模采礦創造條件的。

攆底巷道（切割平巷、橫巷等）

毋鑿切割巷道

切割工作包括切割天井（或切割上山等）

拉底K水平自由面）

在切割巷道基礎上擴大自由面工作辟H（形成剌叭面）

卜立槽（垂直自由面）

（四）回采工作

1）回采工作定義一一當切割工作完成以后，同可以進行大量的采礦工作，通常把大量采礦工作叫做回采

工作。

2）回采工作的具體內容

回采工作包括：落礦、運搬和地壓治理三個主要工作。

3）落礦工作

①落礦工作的含義一一落礦是以切割空間為爆破自由面，用鑿巖爆破的方法崩落礦石。

②落礦方式-----樣是根據礦床的賦存條件，所采用的采礦方法及鑿巖設備，可選用淺孔、中深孔、深孔

及藥室等落礦方法。

1.淺孔落礦--孔深不大于35米，孔徑30----46mm,

2.中深孔落礦孔深在15米以下，孔徑50--70mm,

3.深孔落礦——孔深在15米以上，但一樣不超過25-—30米，

孔徑90----110mm,

4.藥室落礦一一它是在一定規格的胴室里，裝上炸藥，直接爆破落礦的方法。（不打回采炮孔）。由于這種

落礦方法開鑿巷道工作困難，作業條件差，易產生大塊。因而正式回采礦房和礦柱時應用很少。（弓長嶺鐵礦有

時用它來回采礦房，同時用它來回采礦柱）。

4）礦石運搬工作

①礦石運搬工作的含意一一是指在礦塊內，把爆破崩落下來的礦石運到階段運輸巷道，并裝入礦車中的

工作，運搬工作僅僅限于礦塊內（即采場內，）采場之外的叫運輸。

②礦石運搬方式一一有兩種方式

1.重力運搬：例如用普通漏斗放礦的淺孔留礦法就是重力運搬。

2.機械運搬一一如用電耙、裝運機、鏟運機、汽車、皮帶動輸機等設備運搬礦石。

在礦塊回采中，采用那一種運搬方式比較合適，這主要取決于選用的采礦方法和礦床的賦存條件以及所選

用的運搬機械等。

5）地壓治理工作

1）地壓治理工作的概念

地壓治理工作在采礦工作中占有重要的地位。

地壓一一是指礦石采出來以后，在地下形成采空區，經過一段時間后，礦柱和上、下盤圍巖就發生變形、

破壞、崩落等現象。我們把這種現象叫地壓。

在回采過程中，必須要控制地壓和治理地壓，并且要清除地壓產生的不良影響，以保證生產的安全性，我

們把這些工作算為地壓治理工作。

2）地壓治理的方法：有三種方法

①鑿礦柱支撐采空區；

②用充填料充填采空區；

③用崩落的圍巖來治理地壓；

（1）礦床開拓、采準、切割、回采的關系是彼此超前的關系

即開拓要超前于采準，采準要超前于切割，切割超前于回采。而究竟超前多少，這是由三級礦量來決定的,

一樣礦山遵循的三級礦量是“316”，即開拓三年，采切1年，待采礦量半年。

（2）三級礦量的含意

①開拓礦量一一是指開拓工作搞完以后所圈定的礦量。

（也即開拓巷道水平以上所控制的礦量）。開拓礦量的邊界是：由已開拓的巷道水平起，向上只能推算一個

中段的高度，沿走向算至巷道揭露點上。開拓礦量要保證3——5年。

②采準礦量一一采準礦量是開拓礦量的一部分。

凡是在已開拓的礦體范疇內，按設計規定的采礦方法所需要開掘的采準巷道已開掘完畢，形成了礦塊的外

形尺寸，以此范疇圈定的礦量叫采準礦量。采準礦量應保證1——3年。

③備采礦量一一待采礦量是采準礦量的一部分。它是做完輔助采準工作以后，所圈定的礦量。也就是指切

割工作全部完畢，可以立刻進行回采工作的礦量，叫待采礦量。待采礦量一樣要保證0.5——1。年的數量。

四、礦床的開采順序

（-）井田階段的開采順序

階段的開采順序可有兩種方式

（1）下行式一一即自上而下進行開采。即先采上階段，而后開采下階段。也可以同時開采幾個階段。（采用

多階段開采，雖然可以增加工作線長度和提高礦井生產能力，但也造成生產治理分散，巷道保護工作量大，占

用設備數量多，各種管線、軌道不能及時回收復用，污風串聯，經營治理費用增加等一系列的。一樣同時回采

的階段數目可保持為1一一2個，不應超過3——4個。）

（2）上行式一一與下行式相反。

上行式開采順序，僅在開采緩傾斜礦床時的某些特別情形下使用。例如地表無廢石場（存放廢石的場地）,

必須將上部的廢石充填于下部的采空區，或者以深部采空區作為蓄水池用等。

在生產實際中，一樣多采用下行式開采順序。下行式開采的優點是：可以節省初期投資，縮短基建時間：

在逐步向下的開采過程中，能進一步探清深部礦體，避免浪費；生產安全條件好；適用的采礦方法范疇廣。

（二）階段中礦塊的開采順序

階段中礦塊的開采順序，按照回采工作對主要開拓巷道的位置關系，可分為三種。

（主開拓巷道指一一主井、主平碉及出礦巷道）。

（1）前進式回采一一當階段運輸平巷掘進一定距離后，從靠近主要開拓巷道的礦塊開始回采，向井田邊界依

次推進。

【優點】礦井初期基建時間短，投產快。

【缺點】增加了采準巷道的保護費用。

弄空區回采方向

A前進式開采

圖16兩翼前進式開采（見PPT19）

雙翼回采（多用）

副井

側翼回采

當地形受到限制時采用

圖17階段中礦塊的開采順序（見PPT20）

前進式回采順序的適用條件一一當礦床滿足條件簡單，礦巖穩固，且要求較早在階段中開展回采工作時可以

采用。

（1）后退式回采順序一一階段運輸巷道掘進到礦體井田邊界后，從井田邊界的礦塊開始，向主要開拓巷道

方向依次回采。這種開采順序也可分為雙翼、單翼和側翼回采三種。

雙翼后退式回采

單翼后退式回采

圖18后退式各回采順序（見PPT21）

后退式回采【缺點】礦井初期基建時間長，投產慢。

【優點】巷道保護費用低。（只有在中央并列式開拓時才具有，中央對角式的就不行了）

（3）混合式回采一一混合式回采是指初期采用前進式開采，當階段運輸平巷掘進完畢后，再改為后退式開采,

或既前進，又后退同時開采。

【優點】兼顧了前兩種的優點

【缺點】生產治理比較復雜

（三）相鄰礦體的開采順序

一個礦床如果有許多彼此相距很近的礦體，那么在開采其中一個礦體時，將會影響鄰近的礦體。在這種情

形下，確定合理的開采順序，對于生產的安全和資源的回收都有很重要的意義。

（1）當礦體傾角（a）小于或等于圍巖的移動角（日或「）時，應當采取從上盤向下盤推進的開采順序。這

樣的開采順序是：先采上盤礦體H,后采下盤礦體I,使采空區的下盤圍巖不會移動，因而不會影響下盤礦體

I的開采。若反之，就會影響礦脈n的開采。（如圖2。所示）

aWB（r）______卑J二盤向下盤采先II,后I。

X巖石移動角，參閱講義P280,表10—1,上盤移動角用B表示，下盤移動角用r表示，走向端部移動角用

8表示，如圖19所示。

上盤危險區域

下盤危險區域

圖19礦體上盤/下盤移動角的表示（見PPT22）

12

圖20礦體傾角小于或等于圍巖移動角相鄰礦體開采順序（見PPT23）

（2）當礦體傾角大于圍巖移動角（<!>6或丫），兩礦體又相距很近時，此時無論先采哪條礦脈，都會因采空

區圍巖移動而相互影響。

圖21礦體傾角大于圍巖移動角相鄰礦體開采順序（見PPT24）

在這種情形下，相鄰礦體的開采順序，應當根據礦體之間夾石層的厚度，礦石和圍巖的穩固性，所選取的

采礦方法和技術措施而定。一樣是用先采上盤礦體，后采下盤礦體的開采順序。如果夾石層不大，采用充填結

成鑿礦法時，也可以采用由下盤向上盤的開采順序。

（3）當圍巖不夠穩固時，為了加快回采強度，并且為了縮小采空區對圍巖的影響，則往往上盤礦體與下盤礦

體同時回采。也即對礦脈群進行平行開采的辦法。但這種方法僅適用于礦脈比較少的情形下。

（四）在同一個井田的數個礦體，往往有貧富不均，厚薄不均，大小不一及開采條件難易等不同復雜條

件。在這種條件下，應遵循以下原則未開采，即：貧富兼采，薄厚兼采，大小兼采，難易兼采。若不以此原則

開采，將會破壞合理的開采順序，將會造成嚴重的資源缺失。

第二章礦床開拓

§1開拓方法分類

綜和國內外金屬礦山采用的礦床地下開拓方法，大致可分為單一開拓和聯合開拓兩大類。

開拓方法是按主要開拓巷道類型進行分類的，每一類單一開拓法又可按照主要開拓巷道與礦體的位置關系

進一步劃分。

主要開拓巷道在礦床開拓中占有及其重要的地位，其挑選設計是否合理，不僅直接影響到礦井的生產能力

和生產安全，而且還直接影響到開拓工程量和基建投資的大小以及礦井建設時間的長短，所有這些都是評判與

衡量開拓方法的標志。

常用的開拓方法見表1。除此之外，斜坡道開拓以及與其相關的聯合開拓也逐步增多。

表1開拓方法分類表（見PPT2）

開拓方法主要開拓巷道的形式和位置

單平碉開拓1.沿礦體走向：2.平碉與礦體走向相交（上盤/下盤；正交/斜

一交）

開豎井開拓1.豎井穿過礦體；2.豎井在礦體上盤；

拓3.豎井在礦體下盤；4.豎井在礦體側翼

法斜井開拓1.斜井在礦體下盤；2.斜井在礦體中（脈內斜井）

平洞盲豎井開拓礦體上部為平嗣、深部為盲豎井

聯

平洞盲斜井開拓礦體上部為平胴、深部為盲斜井

4

豎井盲豎井開拓礦體上部為豎井、深部為盲豎井

開

豎井盲斜井開拓礦體上部為豎井、深部為盲斜井

拓

斜井盲豎井開拓礦體上部為斜井、深部為盲豎井

法

斜井盲斜井開拓礦體上部為斜井、深部為盲斜井

斜螺旋式

坡

道折返式

開

拓

§2開拓方法

主要開拓巷道是決定一個礦床開拓方法的核心，是開拓方法挑選的依據，其挑選在礦山設計中是至關重要

的。主要開拓巷道類型的挑選由以下幾個條件來決定：

（1）地表地勢條件。不僅要考慮礦石從井下（或洞口）運出后，通往選礦廠或外運裝車地點的運輸距離和

運輸條件，同時要考慮鄰近是否有空間較充分的排廢石場地。防洪要求（高于當地歷年洪水水位3米），防止滑

坡、泥石流影響，此外，還需要考慮地表永久設施（如鐵路）、河流等影響因素。

（2）礦床賦存條件。它是礦山挑選開拓方法的主要依據，如礦體的傾角、側伏角等產狀要素對決定開拓方

法有重要意義。

（3）謫巖性質。這里主要指的是礦體的圍巖的穩固情形。為減少因礦巖穩固程度差或成巷后地壓活動的影

響而增加的工程保護費用，在挑選開拓方法時，必須考慮礦巖性質。

（4）生產能力。就前節所介紹的開拓方法，因主要開拓巷道與巷道裝備不同，其生產能力（提升或運輸）

也不同。一樣來說，平洞開拓方法的運輸能力最大，豎井高于斜井.

另外，開拓巷道施工的難易程度、工程量、工程造價和工期長短等，雖然不能作為確定開拓方案的重要依

據，但決不可忽視。特別是小型礦山，往往存在施工力量不足和技術素養較差、施工治理跟不上等情形。因此,

當地的施工力量和特點，在巷道類型的挑選上也應一并考慮。

下面介紹比較常用的開拓方法。

一、平洞開拓法

以平洞為主要開拓巷道，是一種最方便、最安全、最經濟的開拓方法?但只有在地勢有利的情形下，才能

發揮其優點，即只有礦床賦存于山嶺地區，埋藏在周圍平地的地平面以上才能使用。

采用平嗣開拓水平，平銅以上各中段采下的礦石，一樣用礦車中轉，經溜礦井（或輔助盲豎井）下放到平

碉水平，再由礦車經平嗣運出地表，如圖1所示。上部中段廢石可經專設的廢石溜井再經平碉運出地表（入廢

石場），或平洞以上各中段均有地表出口時，從各中段直接排往地表。

圖1中的154m中段為主要運輸中段，主平嗣1就設在這里。上部各生產中段廢石經224m和194m巷道直

接運出地表，生產礦石經由溜礦井2,放到154m水平，再經主平胴1運出胴口。

下盤平硒開拓法示意圖

III-為礦體編號1-主平碉2—溜井3—上部中段平巷4—回風井

圖1下盤平洞開拓法示意圖（見PPT3）

平南開拓方法又有以下幾種方案：

1.與礦體相交的平嗣開拓方案

這種開拓方案又有上盤平洞和下盤平碉兩種形式。如圖1和圖2。

如有以下情形者，就需要考慮平胴與礦體斜交的方案：①與礦體走向正交時，由于地勢不利而加長了平碉

長度；②與礦體正交時，平胴口與外界交通十分不便，特別是沒有足夠的排廢石場地和外部運輸條件；③欲使

平胴與礦體走向正交，但需通過破碎帶。這種不得不采用平碉與礦體斜交的方案已成為一樣通用的方案。

圖2圖2上盤平碉開拓示意圖上盤平洞開拓示意圖(見PPT4)

1-主平碉；2-中段平巷；3-溜井；4-輔助盲豎井

2、沿礦體走向的平洞開拓方案

當礦體的一端沿山坡露出或距山坡表面很近，工業場地也位于同一端，與礦體走向相交的平洞開拓方案又

不合理時，可采用這種開拓方案。該方案有兩種常見的形式。

(1)平碉在礦體下盤。

圖3所表示的下盤沿脈平洞開拓方案，由上部中段采下的礦石經溜井4放至主平碉1并由主平碉運至地表,

形成完整的運輸系統。人員、設備、材料等由85m平巷、45m主平胴送至各工作地點。

(2)平胴在礦體內。只有在圍巖很不穩固的情形下才采用這種方法，否則將增加平巷和平碉的掘進成本及

巷道支護、治理等費用。

3、開拓工程主要有：

(1)主平洞：運輸礦石、材料、行人、通風、排水、兼備井筒及主要運輸巷道的功能。

(2)輔助平嗣：行人、通風、排出廢石。

(3)主溜井：下放礦石和儲存礦石，主平碉以上各階段采下的礦石都經主溜井溜至主平洞水平，裝車運

出(因此又叫平碉溜井開拓法)

(4)輔助豎井：提升人員、設備、材料到各個階段。

A

A-A

圖3沿走向平碉開拓示意圖

1一平麗；2—礦體；3—風井；4一溜井

B-B

二、豎井開拓法

豎井開拓法以豎井為主要開拓巷道。

適用條件：

急傾斜礦體（一樣礦體傾角大于45。）；

埋藏較深的水平和緩傾斜礦體（傾角小于20°）；

由于表土層太厚，以及由于其它一些特別原因（例如流沙層、污泥層）這種方法便于治理，生產能力較

高，在礦山使用較普遍。

變形方案：

由于各種條件的不同，豎井與礦體的相對位置也會有所不同，因而這種方法又可分為穿過礦體的豎井開拓

（上盤豎井開拓）、上盤豎井開拓、下盤豎井開拓和側翼豎井開拓四種開拓方案：

1.穿過礦體的豎井開拓方案

圖4穿過礦體的豎井開拓示意圖

1一豎井;2—石門;3一平巷；4一礦體;5—移動界線

豎井穿過礦體的開拓方案如圖4所示。這種方法的優點是石門長度都較短，基建時三級礦量提交較快；缺

點是為了保護豎井，必須留有保安礦柱。這種方案在稀有金屬和貴重金屬礦床中應用較少，因為井筒保安礦柱

的留設往往是相當可觀的。因此，該方案的應用受到限制，只在在礦體傾角較小（一樣在20°左右），厚度不大

且分布較廣或礦石價值較低時方可使用。

2.下盤豎井開拓方案

下盤豎井開拓是開拓急傾斜礦體常用的方法。豎井布置在礦體下盤的移動界線以外（同時要保留安全距離）,

如圖5a,圖5b所示。從豎井掘若干石門與礦體連通。

適用條件：

優點是井筒保護條件好，又不需要留保安礦柱；

缺點是深部石門較長，特別是礦體傾角變小時，石門長度隨開采深度的增加而急劇增加。

圖5下盤豎井開拓

a一下盤豎井開拓方案;b一下盤豎井開拓方案（二級提升）

1一豎井;2—石門;3一平巷;4—移動界線;5—礦體；6—盲豎井

3.上盤豎井開拓方案

豎井布置在礦體上盤移動帶范疇之外（留有規定的安全距

離），掘進石門使之與礦體連通。適用條件是：

（1）從技術上看，不可能在礦體下盤掘進豎井（如下盤

巖層含水或較破碎，地表有其他永久性建筑物等）。（2）上盤

開拓比下盤開拓在經濟上更合理（礦床下盤為高山，無工業場

地，地面運輸困難且費用高），如在圖6所示的地勢條件下，

上盤開拓就更為合適。

上盤豎井開拓與下盤豎井開拓相比，有明顯的缺點：上部

中段的石門較長，初期的基建工程量大，基建時間長，初期基

圖6上盤豎井開拓方案建投資也必須增加等。鑒于上盤豎井方案本身所存在的缺點，

一樣不采用這種開拓方案。

一上盤豎井；一階段石門；

124.側翼豎井開拓方案

3一移動界線;4—中段脈內平巷；5—礦體側翼豎井開拓方案是將主豎井布置在礦體走向一端的移

動范疇以外（并留有規定的安全距離），如圖7所示。

凡采用側翼豎井的開拓系統，其通風系統均為對角式，從而簡化了通風系統，風量分配及通風治理也比較

方便。由于前面所提到的原因，小型礦山凡適用豎井開拓條件的，大都采用了側翼豎井開拓方案。如山東省某

金礦,，礦體傾角40°,厚度8?14m,礦體走向長度400m,上部采用了下盤斜井開拓方案，設計深度自+5?-120m。

后期