采矿学考试知识总结.docx

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采矿学考试知识总结

绪论部分总结

1、采矿学是研究在一定技术经济条件下，以一定的规模安全、经济、高效地开发自然矿产资源，同时维护采矿空间平衡和系统平衡的一门学科。

2、采矿生产的两个平衡：

空间的平衡、生产系统的平衡

（1）空间平衡：

A、地下矿工作面、采空区稳定；（不出现冒顶、透水等）

B、露天矿不滑坡；（边坡稳定，不会出现大的边坡坍塌移动）

C、通道准备始终保持超前于开采；（开拓、采准、切割、回采）

（2）生产系统平衡：

各生产系统间合理匹配（采矿、运输、提升、通风、排水、压气、供水、供电、通讯等各系统）。

3、当前存在的开采方式：

地下开采、露天开采、特殊开采（海洋、采砂、生物化学法等），常规的主要开采方式为地下和露天开采两种。

常见的开采方式：

（1）露天开采:

剥离、穿孔、爆破、采装、运输、排土等工艺。

（2）地下开采：

开拓、采准、切割、回采等工艺。

（3）露天、地下联合开采：

露天开采浅层矿床，地下开采深部矿床。

（4）特殊开采

①大洋采矿

②石材开采：

③溶浸、溶解、熔融开采

④月球采矿

⑤煤矿中的“三下”开采

4、必须清醒认识矿业发展面临的挑战

①资源的枯竭与劣化趋势；（越来越明显，很多矿山要闭坑，资源越来越少等）

②环保压力，当前清洁生产、无废（无害）矿山的发展；

③传统学科与新兴学科的对比；

④开采条件劣化；（矿石品位低，技术条件差等

第1章矿床地下开采基本概念

1、矿床分类，按形状：

层状、脉状，块状。

按倾角：

近水平（小于5），缓倾斜5——30，倾斜30——55，急倾斜（大于55）。

按厚度：

极薄，薄，中厚，厚，极厚。

2、矿石和围岩的性质主要包括有：

硬度、坚固性、稳固性、碎胀性、结块性、氧化性、自燃性及含水性等。

3、矿岩的硬度是指矿岩抵抗工具侵入的性能。

矿岩的硬度取决于矿岩的组成，即取决于矿岩颗粒的硬度，形状，大小，晶体结构以及颗粒间胶结物的情况等，矿岩的硬度除了对凿岩有很大影响外，往往影响矿岩的坚固性和稳固性。

＞1

4、自然安息角——松散矿岩自然堆积时，其四周将形成倾斜的堆积坡面，我们把自然堆积坡面与水平面相交的最大角度，称为该矿岩的自然安息角。

5、影响阶段高度的主要因素

阶段高度主要取决于矿体的赋存条件，采矿方法。

只要条件许可，适当的增加阶段高度，可以减少阶段数目，降低开拓、采准工程量，减少矿石损失和贫化。

因此，近年来有增加阶段高度的趋势。

（受凿岩设备等限制条件）

6、金属矿床地下开采的步骤可以分为：

开拓、采准、切割与回采四个步骤。

1） 开拓工作的意义——是指从地面掘进一系列巷道达到矿体，使矿体连通地面，形成人行、通风、提升、运输、排水、供电、供风、供水等系统。

  ①把井下将要采出的矿石废石运到地表

（2）开拓的目的——②把废水和污浊的空气排到地表

③把人员、材料、设备运到井下进行生产

7、采准工作的两个任务：

划分矿块，创造条件。

8、采准系数与采准比

采准系数（K1）

K1是指每一千吨采出矿石总量所需要掘进的采准、切割巷道的米数。

即

K1=×1000米/千吨

采准工作比重（K2）

K2是指矿块中采，切巷道采出矿石量与矿块采出矿石总量的比值。

×100%

9、落矿方式：

浅孔3——5米30——46mm，中深孔15米以下50——70mm，深孔15米以上但一般不超25——30米90——110mm，硐室。

10、矿石运搬方式——有两种方式

重力运搬：

例如用普通漏斗放矿的浅孔留矿法就是重力运搬。

机械运搬如用电耙、装运机、铲运机、汽车、皮带动输机等设备运搬矿石。

11、地压管理的方法：

有三种方法

①凿矿柱支撑采空区；

②用充填料充填采空区；

③用崩落的围岩来管理地压；

12、三级矿量：

开拓、采准、备采。

一般矿山遵循的三级矿量是“316”，即开拓三年，采切1年，待采矿量半年。

13、阶段的开采顺序：

上行式、下行式。

在生产实际中，一般多采用下行式开采顺序。

下行式开采的优点是：

可以节省初期投资，缩短基建时间；在逐步向下的开采过程中，能进一步探清深部矿体，避免浪费；生产安全条件好；适用的采矿方法范围广。

14，矿块中回采顺序：

前进式【优点】矿井初期基建时间短，投产快。

【缺点】增加了采准巷道的维护费用。

后退式【优点】巷道维护费用低。

【缺点】矿井初期基建时间长，投产慢。

混合式【优点】兼顾了前两种的优点，【缺点】生产管理比较复杂

15、在同一个井田的数个矿体，往往有贫富不均，厚薄不均，大小不一及开采条件难易等不同复杂条件。

在这种条件下，应遵循以下原则未开采，即：

贫富兼采，薄厚兼采，大小兼采，难易兼采。

若不以此原则开采，将会破坏合理的开采顺序，将会造成严重的资源损失。

第二章矿床开拓

1、决定开拓方法选择的条件：

地表地形条件、矿床赋存条件、矿岩性质、生产能力。

一、平硐开拓法

以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。

但只有在地形有利的情况下，才能发挥其优点，即只有矿床赋存于山岭地区，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。

二、竖井开拓法

竖井开拓法以竖井为主要开拓巷道。

适用条件：

急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45º）；

埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（倾角小于20º）；

由于表土层太厚，以及由于其它一些特殊原因（例如流沙层、淤泥层）这种方法便于管理，生产能力较高，在矿山使用较普遍。

变形方案：

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穿过矿体的竖井开拓（上盘竖井开拓）、上盘竖井开拓、下盘竖井开拓和侧翼竖井开拓四种开拓方案：

1.穿过矿体的竖井开拓方案——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留设往往是相当可观的。

因此，该方案的应用受到限制，只在在矿体倾角较小（一般在20º左右），厚度不大且分布较广或矿石价值较低时方可使用。

2.下盘竖井开拓方案

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）

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，石门长度随开采深度的增加而急剧增加。

3.上盘竖井开拓方案

竖井布置在矿体上盘移动带范围之外（留有规定的安全距离），掘进石门使之与矿体连通。

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，初期的基建工程量大，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。

 4.侧翼竖井开拓方案

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。

与下盘竖井相比，其缺点：

1，竖井在侧翼，井下运输只能单向，运输功大。

2，巷道掘进与回采顺序也是单向的，掘进速度和回采强度受到限制。

三、斜井开拓法

斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，

适应条件：

开采缓倾斜矿体，特别适用开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20º～40º的矿床。

中小型金属矿山，尤其是小型矿山。

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。

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，井筒维护条件也比较好。

二）脉内斜井开拓方案

采用脉内斜井开拓方案（图11）时，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）。

优点：

不需掘进石门，开拓时间短，投产快；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。

缺点：

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、斜坡道开拓

斜坡道有两种：

一是连通地表的主斜坡道；二是阶段之间的辅助斜坡道。

（1）螺旋式斜坡道：

是指斜坡道线路以圆柱螺旋线或圆锥螺旋线自上而下布置，在垂直方向上每隔一定距离掘进一石门与矿体相通。

适应条件：

螺旋式斜坡道适于开采倾角较大，走向不长。

埋藏较深的矿体，在高差相同时较折返式线路短，开拓工程量小，若有溜矿井或其它垂直天井配合施工时掘进出渣方便。

缺点是掘进困难，（测量定向外侧超高等）司机视距小，弯道多，行车速度小，且安全性差，车辆内外侧轮胎处于差速运行状态，故车轮的轮胎与差速都磨损比较大，路面维护困难。

（2）直线式斜坡道

与斜井开拓布置相同，只是提运矿石方式不同，斜井采用箕斗或矿车提运矿石，需布置一套完整的提升系统，直线式斜坡道则采用无轨车辆或皮带运输机。

（3）折返式斜坡道

适应条件：

此类斜坡道适用于开采倾角较缓，埋藏较浅，走向长度较大的矿体。

优点是容易开掘，司机视距大，行车速度较大而且安全；车辆运行平稳，轮胎与差速磨损小，路面易于维护。

缺点是开掘工程量大，掘进时需要与之配合以供出渣与通风的垂直井巷较多。

一般来说，折返式斜坡道的优点突出，所以目前在国外矿山生产实践中多采用折返式斜坡道。

五、联合开拓法

由于地形条件、矿床赋存、埋藏深度等情况的多变性，联合开拓法所包括的方案很多。

（一）上部平硐下部盲竖井开拓方案

在山岭地区，当矿体上部赋存在地平面以上、下部赋存于地平面以下时，为开拓方便和更加经济合理，矿体上部可用平硐开拓，下部可采用盲竖井开拓。

（二）上部平硐下部盲斜井开拓方案

适用条件为：

①地表地形为山岭地区，矿体上方无理想的工业场地；②矿体倾角为中等（即倾角在45º～55º之间），为盲矿体且赋存于地平面以下；③如地平面以上有矿体，但上部矿体为土法开采结束，且形成许多老硐者。

优点是可以减少上部无矿段或已采段的开拓工程量，缩短斜井长度，从而达到增加斜井生产能力的目的，同时石门长度可尽量压缩，从而缩短了基建时间。

（三）上部竖井下部盲竖井开拓方案

适应条件：

这种开拓方案（图17）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。

优点是：

1）井下的各中段石门都不太长，尤其基建初期石门较短，因此可节省初期基建投资，缩短基建期。

2）在深部地质资料不清的情况下，建设上部竖井；当深部地质资料搞清后，且矿体倾角不变时，可开掘盲竖井，两段提升能力适当，能保持较长时间的稳定生产。

（四）上部竖井下部盲斜井开拓方案

如前所述，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，如图18所示。

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，使开拓方案在经济上更为合理。

（五）上部斜井下部盲竖井开拓方案

适应条件及特点：

这种开拓方案一般适用于矿体倾角较缓，且沿倾斜方向延伸较长，或地质储量不大以及生产能力也不大的小矿山。

六）其它主要开拓巷道与斜坡道联合开拓方案

一种是平硐、竖井、斜井等主要开拓巷道与斜坡道联合开拓；

另一种是矿体上部用斜坡道，矿体下部用盲井的联合开拓。

§3主要开拓巷道比较

既然开拓方法是由主要开拓巷道形式决定的，那么为选择一种技术可行、经济合理的开拓方法，就必须了解各种主要开拓巷道的优缺点。

这里就各种主要开拓巷道从掘进费用、掘进速度