金属地下矿山采矿生产工作步骤浅谈.docx

金属地下矿山采矿生产工作步骤浅谈.docx

《金属地下矿山采矿生产工作步骤浅谈.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属地下矿山采矿生产工作步骤浅谈.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

金属地下矿山采矿生产工作步骤浅谈

金属地下矿山采矿生产浅谈

采矿是除农业耕作外人类从事的最早的生产活动，从约45万年前旧石器时代人类为获取工具而采集石块开始，人类历史发展的每一个里程碑无不与采矿有关。

矿产资源是由存在于地壳中的矿物组成的可利用物质。

人类已发现并命名的105种元素的绝大部分存在于地壳中，他们组成了约3000种已命名矿物。

矿产资源依据其在地壳中富集的物质形态的不同，可分为气态矿产（如天然气）、液态矿产（如石油）和固态矿产（如煤、铁等）三大类。

固态矿产依据其用途可分为能源矿产（如煤、铀）、金属矿产（如铁、铜等）和非金属矿产（如石灰石、磷、金刚石等）。

作为获取各类矿产资源的方法，采矿是从地壳中将可利用的矿产资源开采出来并运输到矿物加工地点或使用地点的过程。

由此可见，金属地下矿山的采矿作业就是以平硐、斜井、斜坡道、竖井等作为出入口，深入地表以下，采出可供人类生产利用的各类金属矿产资源的行为。

金属矿产作为工业的基础资源，在国民经济及社会发展上具有不可替代的地位，近年来随着露天机械设备及爆破技术的快速发展，尽管其产量比重明显增加，但是随着工业进程的不断发展，对金属矿产资源需求的不断增长，开采深度的逐步增大，浅层资源越来越不能满足生产发展的需要，采矿活动正不断向深部矿床伸展，露天矿山也陆续转为地下开采，地下开采活动所占比重正越来越大。

目前，在我国保证程度较低的金属资源当中，铜矿的地下开采比重为82%，金矿的地下开采比重为88%，铅、锌矿的地下开采比重已经达到92%。

金属地下矿山开采活动正成为保证我国金属资源储备，提升经济发展的关键因素。

地质调查是指对某一地区的岩石、地层、构造、矿产、水文地质、工程地质等地质特征进行的地质调查研究工作。

矿产地质调查是为寻找、评价和开发国民经济发展需要的矿产而进行的地质调查研究工作。

这是一个长期而连续的过程，贯穿于整个矿床的发现、基建和开采的全过程，是采矿工作进行基础和必要工作。

根据实际的地质工作情况，矿产地质调查全过程大致分为区域地质调查、矿产勘查和矿山地质工作三个时期。

区域地质调查是在选定地区的范围内进行全面系统的综合性地质调查研究，它既是地质工作的先行，又是基础研究工作。

它的主要任务是通过详细的地质填图为经济和国防建设、科学研究和进一步普查找矿提供基础的地质资料，其比例尺一般较小（1：

2.5万—1：

100万），区域矿产地质调查时针对矿产资源的区域地质调查。

矿产勘查是在区域地质调查的基础上对特定区域进行的更为详尽的地质调查工作，其按国家标准分为预查、普查、详查和勘探4个阶段。

预查是依据区域地质和（或）物化探异常研究结果、初步野外观测、极少量工程验证结果、与地质特征相似的已知矿床类比、预测，提出可供普查的矿化潜力较大地区。

有足够依据时可估算出预测的资源量，属于潜在矿产资源。

普查是对可供普查的矿化潜力较大地区、物化探异常区，采用露头检查、地质填图、数量有限的取样工程及物化探方法，大致查明普查区内地质、构造概况；大致掌握矿体（层）的形态、产状、质量特征；大致了解矿床开采技术条件；矿产的加工选冶性能已进行了类比研究。

最终应提出是否有进一步详查的价值，或圈定出详查区范围。

详查是对普查圈出的详查区通过大比例尺地质填图及各种勘查方法和手段，比普查阶段密的系统取样，基本查明地质、构造、主要矿体形态、产状、大小和矿石质量，基本确定矿体的连续性，基本查明矿床开采技术条件，对矿石的加工选冶性能进行类比或实验室流程试验研究，作出是否具有工业价值的评价。

必要时，圈出勘探范围，并可供预可行性研究、矿山总体规划和作矿山项目建议书使用。

对直接提供开发利用的矿区，其加工选冶性能试验程度，应达到可供矿山建设设计的要求。

勘探是对已知具有工业价值的矿床或经详查圈出的勘探区，通过加密各种采样工程，其间距足以肯定矿体（层）的连续性，详细查明矿床地质特征，确定矿体的形态、产状、大小、空间位置和矿石质量特征，详细查明矿体开采技术条件，对矿产的加工选冶性能进行实验室流程试验或实验室扩大连续试验，必要时应进行半工业试验，为可行性研究或矿山建设设计提供依据。

矿山地质工作是矿山基建和生产过程中对矿床继续进行勘探、研究和生产管理的地质工作。

其基本任务是为矿山的生产和建设服务。

矿山地质工作内容包括两部分：

开发勘探和矿山地质管理。

其中开发勘探从时间上讲又分为基建勘探和生产勘探。

矿山地质工作主要包括生产勘探和矿山地质管理工作。

矿产勘探中的勘探阶段和矿山地质时期的生产勘探阶段基本上按以下三个步骤的工作进行。

矿床的揭露工作即利用各种勘察工程手段（包括钻探和坑探），布置一定的勘查工程揭露矿体、近矿围岩和有关的地质构造，以便地质人员进行现场地质调查。

现场地质调查工作是对已被揭露的矿体（矿化体）、围岩、地质构造等进行现场考察，以获取各种原始资料。

现场地质调查工作包括各种原始地质编录（观测、记录各种地质现象，并绘制原始地质图件），以及不同用途的矿产取样。

地质调查资料的综合及研究工作是对原始地质编录和矿产取样获得的第一手资料进行综合分析、整理和研究，其主要内容包括综合地质编录（编制综合地质图件资料）、矿产储量计算和综合地质研究等，最终为矿山开发提供必要的图、文、表资料。

矿床地质调查和研究是矿山开发的基础，在进行地质调查研究过程中所积累的地质资料是矿山设计的依据。

在矿产勘查的预查、普查阶段，通过初步地质调查工作，找到质和量上符合国家需要的矿产，为详查和勘探提供基地和设计资料。

详查和勘探阶段则是通过多种手段对矿床的揭露和了解，获得一定资料，移交工业部门作为矿山企业技术设计的资料依据。

矿山投入基建后，直到投产和开采结束，这一整个过程都要进行矿山地质工作。

矿山的基建阶段，在地质条件不太复杂的矿山，矿山地质工作的主要内容一方面是熟悉地质勘探资料，确定今后生产勘探手段和工程布置、工程密度以及储量计算等方法，准备原图等；另一方面则要对基建井巷、基建硐室等工程开展地质调查和编录工作。

在地质条件复杂的矿山，除了同样要进行上述工作外，还要开展基建勘探工作，即对已有地质勘探资料，尚未能满足开采设计要求的首期投产地段，进行进一步勘探，以满足开采设计的需要。

在矿山基建基本结束投入生产后，应立即开展生产勘探工作，但这项工作也不是一次完成，而是分阶段进行的。

对于大型矿山和资源危机的矿山，深部和外围找矿工作一直在持续进行，矿山生产找矿、详查和勘探阶段不是截然可分的。

还必须指出，在以上整个过程中，矿山地质部门对于不起探矿作用的所有采掘工程，都要进行地质调查和编录工作。

地质工作贯穿在整个矿业开发过程。

在矿山企业设计前，采矿工程师要详细、全面阅读和审查地质勘查报告，运用地质资料了解和分析矿区的地质条件，包括矿体的赋存特点、形状和产状、矿石质量、开采技术条件、水文地质条件等，以便作出合理的设计，指导矿山基建和生产。

矿山投入基建和生产后，采矿工程师还要配合矿山地质工程师进一步查明矿床地质条件，为采矿设计、采掘进度计划编制提供更详细可靠的地质资料。

同时，还要经常深入现场，及时调查生产中出现的地质问题，如矿体的突然尖灭或错失；矿体形状或产状的急剧变化；矿石类型或质量的意外变化；可能出现的工程地质或水文地质问题。

合理解决这些问题都需要地质工作先行一步。

此外，矿产资源的综合利用问题，矿山生产过程的环境治理问题，也都离不开地质工作。

在各类地质工作完成或者进行的同时，需要进行矿山企业的设计和建设工作，矿山企业的建设必须按照相关设计有计划、有目的、有步骤的进行，必须符合国家与地方的有关法规与政策。

矿山设计程序与步骤为：

矿山可行性研究、矿山初步设计、矿山安全专篇、矿山环境评价、矿山施工图设计。

各项设计分别贯穿于矿山的基建和生产阶段，每个阶段的设计必须在前一个设计阶段批准后进行。

矿山可行性研究及初步设计是基建和生产前必备的指导性文件，它们要根据设计任务书、精查地质报告、国家与地方的矿山建设方针政策等基础资料，首先要明确设计的依据、指导思想与主要技术原则，论证矿山建设的重要性和合理性。

重点对开拓方案、巷道布置、回采工艺、通风安全、供电系统、主要设备等内容进行详细的技术经济比较与分析，提出并说明在下一阶段设计中需要解决的问题，或提请审批机关决定的问题，以及有关单位应注意的问题与建议。

矿山建设前应分析、研究和确定一下问题：

1、详细分析外部环境与地质资料。

分析和掌握与矿山生产、建设有关的外部环境，如交通、工农业生产、建筑材料供应等。

地面建筑设计需要的气象条件、工程地质、地震资料以及现场施工技术条件等。

明确采用的设计工作制度。

分析可采矿层的地质储量，开采条件，矿山设计生产能力及确定的依据。

计算矿山及各中段水平的可采储量，分析安全矿柱的留设及其计算方法。

2、详细分析矿床开拓与回采方案。

仔细进行开拓方案的技术经济比较，确定采区划分方法及回采工艺。

论述推荐方案的主要内容及推荐理由。

确定矿山提升方式及大巷运输方式，选择矿山提升、运输、通风、排水、压气设备，并计算设备的运行能力是否满足生产需求。

3、说明矿石性质及用途，论述矿石加工、生产工艺流程。

4、确定矿山工业场地总平面布置，确定地面生产系统及其各环节的设备和能力，排矸系统设备及矸石处理能力；确定机修厂、化验室、备件场的设备及位置与面积；确定矿山工业场地的平面布置、竖向布置及场内运输、场内排水与防洪措施；设计地面运输方式、运输线路，矿山装车站、桥涵等。

论述风井工业场地的选定及平面布置，爆破材料库的库址选择，生活建筑及居住区规划，居住区总平面布置等。

5、设计矿山供电系统，计算矿山用电设备容量，设计井上、井下供配电系统，确定地面变电所位置、主要设备的控制。

确定运输、信号、照明、矿山通信及调度系统，矿山的安全和生产监控与计算机管理系统。

6、确定全矿给排水系统与环境保护措施，涉及矿山给排水、采暖、通风、供热、消防系统及设施、井下降尘洒水，井筒防冻以及地面生产系统的除尘。

确定矿山环境保护标准，说明环境保护的设计依据及有关要求；确定矿区地表塌陷治理、矸石处理、污水处理、烟尘处理、噪声治理、垃圾处理等措施；说明工业卫生设施及有关管理办法，绿化规则、结构及设施，环境监测任务、范围及其内容，监测站的设置，环境管理及投资，环境保护存在的问题及建议。

7、计算和确定矿山建设工期，计算和确定矿山建设工程量、施工顺序、施工速度和工期，土建工程及施工顺序，机电安装工程量、施工方法和顺序，这三类工程综合排队和总工期。

8、计算经济指标，确定矿山劳动定员和矿山主要技术经济指标，估算原矿成本，进行技术经济分析，编制总概算、设备器材目录和三材清册。

需要特别指出的是，在矿山初步设计中，需要对每个方案主要的技术经济指标进行评价，以便确定最优方案。

技术经济指标包含投资总额（包括建筑工程费用，设备购置费用，工、器具及生产器具购置费，设备安装工程费用，其他费用）、吨矿投资、相关投资、产品成本（辅助材料费、工艺过程用的燃料和动力费、生产工人工资、车间经费、企业管理费、销售费）职工劳动生产率（回采工效、全员效率）投资效果系数与投资回收期、投资差额回收期指标、基本建设期、主要材料及能源需用量、矿产资源回收率、矿石损失率、矿石贫化率、最低工业品位（开采矿段内许可的平均品位的最低值，是经济合理的最低的平均品位）边界品位（区分矿石与围岩（或废石）的分界品位）。

方案比较的基本方法可分为静态分析法（最小成本法、最小投资法、投资差额返本期法）和动态分析法（年成本法、净现值法、收益率比较法、投资偿还期和投资偿还比）。

金属矿床地下开采一般可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤。

矿床开拓就是通过掘进一系列井巷工程，建立地表与矿体之间的联系，构成一个完整的提升、运输、通风、排水和供风、供水、动力供应系统，以便把地下将要采出的矿石和废石运至地面；把新鲜空气送入地下，并把地下污浊空气排出地表；把矿坑水排出地表；把人员、材料和设备等送入地下和运出地表。

为此目的而掘进的井巷，称为开拓巷道。

开拓巷道分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道，主要开拓巷道包括直通地表的主平硐、主斜坡道、提升矿石的主竖井、主斜井以及起到联合开拓作用的盲竖井、盲斜井等；辅助开拓巷道包括通风井、溜矿井、充填井等起辅助作用的巷道。

根据主要开拓巷道类型，将开拓方法分为以下几类

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

平硐沿矿体走向；平硐与矿体走向相交

竖井开拓

竖井穿过矿体；竖井在矿体上盘；竖井在矿体下盘；竖井在矿体两翼

斜井开拓

斜井在矿体下盘；斜井在矿体内

斜坡道开拓

螺旋式斜坡道开拓法；折返式斜坡道开拓法

联合开拓法

平硐盲竖井开拓

矿体上部为平硐、深部为盲竖井

平硐盲斜井开拓

矿体上部为平硐，深部为盲斜井

竖井盲竖井开拓

矿体上部为竖井，深部为盲竖井

竖井盲斜井开拓

矿体上部为竖井，深部为盲斜井

斜井盲竖井开拓

矿体上部为斜井，深部为盲竖井

斜井盲斜井开拓

矿体上部为斜井，深部为盲斜井

主要开拓巷道是决定矿床开拓方法的核心，它主要取决于以下条件：

1、地表地形，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输条件，同时要考虑附近是否有容积较充分的废石排放场地，否则会造成废石的远距离运输，增加成本。

此外，还需考虑地表永久设施（如铁路）、河流等。

2、矿床赋存条件，如矿体埋深、厚度、倾角、侧伏角等产状要素，是矿山选择开拓方法的主要依据。

3、矿岩性质，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工程维护费用，在选择开拓方法时，必须考虑矿体和围岩的稳固性。

4、生产能力，不同的开拓方法因其主要开拓巷道与巷道装备不同，其生产能力（提升或运输能力）也不同。

一般而言，平硐开拓方法的运输能力最大，竖井的提升能力高于斜井。

5、其他因素，开拓巷道施工的难易程度、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，但不容忽视。

尤其是小型矿山，往往存在施工力量不足和技术素质较差、施工管理跟不上等情况。

因此，在巷道类型的选择上也应考虑施工力量和技术管理水平。

开拓工作除主要开拓方案和主要开拓巷道外还涉及到主副井位置的确定，风井位置的确定，主要开拓巷道的确定，阶段运输巷道的确定，井底车场的选择，溜井位置的确定，以及地下破碎设施及粉矿回收等设计及施工工作。

最终通过主要开拓及辅助开拓工程形成了矿井的提升、运输、通风、排水、供电、供水、通讯、避灾等系统，为下一步的矿床回采奠定了基础。

矿床的采准及切割工作是针对于特定的采矿方法而定的，不同采矿方案具有不同的采准、切割工程。

矿块采准是指在矿床已开拓完毕的部分，掘进采准和切割巷道，将阶段划分成矿块作为回采的独立单元，并在矿块内形成行人、凿岩、放矿、通风等条件。

衡量采准工程量的大小，常用采准系数和采准工作比重两项指标。

切割工作是指在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间（通常是拉底或切割槽），有时还需要把漏斗颈扩大成漏斗形状（称为辟漏），为以后大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。

回采工作是指切割工作完成后，就可以进行大量的采矿（有时切割工作和大量采矿同时进行）包括落矿、采场运搬、出矿、采场地压管理三项主要作业。

矿床的开拓、采准、切割工程在地下金属矿山中统称为井巷工程，井巷工程作为建筑建设工程同样具备一般工程的特点包括设计标准、施工标准、验收标准、安全标准等，但同时作为地下岩土工程又有着自身特点包括施工对象的不确定性、地质条件的复杂性、施工方法的独到性。

一般井巷工程包括以下步骤确定井筒或巷道类型与装备，确定井巷形状与规格，确定井巷尺寸与坡度，确定井巷施工方式与安全措施，确定井巷支护形式与支护施工等步骤。

从井巷设计定点，放线测量，施工控制，完工验收，日常维护等方面都有着系统而全面的标准。

在矿山整体生产上，采矿工作是决定矿山企业效益的主要方面，因此每个矿山都把采矿方案的选择、确定及采矿定位生产的重心与中心。

一个完整的采矿方案一般包括采准、切割、落矿、运搬、地压管理、矿柱处理等工作，这些工作均要求在矿山的各个阶段予以重点关注。

一般采矿方法按照回采时的地压管理进行分类，1、空场采矿法，将矿块划分为矿房和矿柱，分两步开采。

回采矿房时所形成的采空区，可利用矿柱和矿岩本身的强度进行维护，矿石和围岩均稳固是其使用的基本条件。

2、崩落采矿法，该方法危一个步骤回采，并且随回采工作面的推进，同时崩落围岩充满采空区，从而达到管理和控制地压的目的。

因此，崩落围岩充满采空区是其必要前提。

3、充填采矿法，分两步骤进行回采，回采矿房时，随回采工作面的推进，逐步用充填料充满采空区，防止围岩片落，即用充填采空区的方法管理地压。

个别条件下，还用支架和充填料配合维护采空区，进行地压管理。

一般分类及特点如下表

空场采矿法

全面采矿法

工作面沿矿体走向或倾向全面推进，在回采过程中将矿体中的夹石或部分矿石留下，呈不规则矿柱，以维护采空区。

这些矿柱一般不回采，作为永久损失。

房柱采矿法

在矿块或采区内矿房和矿柱交替布置，回采矿房时留连续的或间断的规则矿柱，以维护顶板岩石。

留矿采矿法

工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上作业，自下而上分层回采，每次采下的矿石靠自重放出1/3左右，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台。

矿房全部回采完毕后，暂留在矿房中的矿石再大量放出。

分段矿房法

在矿块的垂直方向，再划分为若干分段；在每个分段水平上布置矿房和矿柱，各分段采下的矿石分别从各分段的出矿巷道运出。

分段矿房回采结束后，可立即回采本分段矿柱，并同时处理采空区。

阶段矿房法

用深孔或中深孔分段落矿的空场采矿法，崩落的矿石凭借自重可全部溜到矿块地步放出。

根据落矿方式不同又可分为分段凿岩阶段矿房法、深孔落矿阶段矿房法以及深孔球状药包落矿的阶段矿房法。

崩落采矿法

单层崩落法

将阶段间矿层划分成矿块，矿块回采按矿体全厚沿走向推进。

当回采工作面推进一定距离后，除保留回采工作所需的空间外，有计划地回收支柱并崩落采空区的顶板，用崩落顶板岩石充填采空区，借以控制顶板压力。

有底柱分段崩落法

由上而下逐个分段进行回采，每个分段下部设有出矿专用的底部结构（底柱）。

无底柱分段崩落法

分段下部不设由专门出矿巷道所构成的底部结构，分段的凿岩、崩矿和出矿等工作均在回采巷道中进行。

阶段崩落法

回采高度等于阶段全高，根据落矿方式，该法分为阶段强制崩落法和阶段自然崩落法。

充填采矿法

单层充填采矿法

用矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向方向、依次按矿体全厚回采，随着工作面的推进，有计划地用水力或胶结充填采空区，以控制顶板崩落。

上向分层充填采矿法

一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱，回采矿房时，自下而上水平分层进行，随着工作面向上推进，逐步充填采空区，并留出继续上采的工作空间。

充填体维护两帮围岩，并作为上采的工作平台。

矿房回采到最上面分层时，进行接顶充填。

矿柱则在采完若干矿房或全阶段采完后，再进行回采。

回采矿房时，可用干式充填、水力充填或胶结充填。

下向分层充填采矿法

从上往下分层回采和逐层充填，每一分层的回采工作是在上一分层人工假顶的保护下进行。

进路充填采矿法

将分层划分成多条进路进行回采。

分采充填采矿法

当矿脉厚度小于0.3-0.4m时，若只采矿时，工人无法在其中工作，必须分别回采矿石和围岩，使其采空区达到允许工作的最小厚度（0.8-0.9m）。

采下的矿石运出采场，而采掘的围岩充填采空区，为继续上采创造条件。

尽管采矿方法种类繁多，但是都包含了采准、切割和回采三项工作。

采准工程主要是为回采工作行程各类工程结构包括人员和设备进入采场的天井、联络道、及各类进路通道，风流进入和流出采场的进风和回风联络道、天井，矿石运搬所需要的出矿进路、溜井、漏斗以及列入电耙硐室、钻机硐室等辅助措施工程。

切割工作主要是为采矿行程补偿空间一般包括切割巷、切割槽及切割天井等。

回采工作主要包括落矿、矿石运搬和地压管理。

落矿就是将矿石从矿体分离下来并破碎成一定块度的过程，金属矿山一般采用爆破方式进行落矿，按照钻孔规格及布置方式又分为浅孔落矿、中深孔落矿、深孔落矿及药室落矿。

矿石运搬是将回采崩落的矿石从工作面运搬到运输水平的过程，一般包括重力运搬、机械运搬、爆力运搬和水力运搬其中以利用自重和溜井的重力运搬及利用电耙、铲运机等机械设备的机械运搬方式为主。

为保证正常回采，而采取的减少或避免地压危害的措施，或积极利用地压进行开采的工作就是地压管理工作，其基本方法包括：

1、利用矿岩本身的强度和留必要的支撑矿柱，以保持采场的稳定性；2、采取各种支护方法，支撑回采工作面，以维持其稳定性；3、充填采空区，支撑围岩并保持其稳定性；4、崩落围岩，使采场围岩应力降低，并使其重新分布，达到新的应力平衡。

随着采矿生产活动的进一步进行，采动损害与保护和退役矿山的整治与利用也被提高到战略层面上来。

通过各类现代探测设备，实时监控地表及地下主要控制点的变形，并实时上传至终端监控系统已成为监控采动损害的主要手段，井巷封闭，废石堆场治理与复垦，塌陷区与采空区的充填等措施已被提升至矿山审批这一层面上，因此矿山的生态治理已越来越成为采矿生产要关注的重点之一。

采矿生产是一个庞大而复杂的系统工程，除了上述的地质工作，采矿工作外，机械、电力、测量、运输、交通、消防、安全、网络、通讯、化验等工作也贯穿着采矿生产的始终，尤其是近年来随着现代设备的快速发展，各专业在采矿生产中的专业与结合也更加密切。

露天转地下开采、三下一上开采、联合采矿、无废开采、连续开采以投入实际运用，区域智能化采矿、井下无人采矿工艺及装备控制、冻结充填采矿等技术已进入深入研发阶段，为了响应“安全矿山、绿色矿山、人文矿山”的理念，可以预想在不久的将来，采矿生产也必将向着数字化、智能化发展，资源利用率、生产安全性也将稳步提高。