采礦基礎知識

1、采礦基本知識,采礦基本知識,,采礦工程簡介礦床開發(fā)過程采礦生產(chǎn)過程采礦場生產(chǎn)實例礦產(chǎn)的分類影響采礦方法選擇的主要因素金屬礦床的工業(yè)特征采礦發(fā)展趨勢,,巖體力學、工程力學、采礦學、礦井通風與安全、電工與電子技術、采礦機械、礦山企業(yè)管理與技術經(jīng)濟分析等。,采礦基本知識/采礦工程簡介,主干課程,招收采礦工程專業(yè)的大學,,就業(yè)方向工程技術人員：在煤礦、金屬礦場、石油和天然氣的開采、寶石的開采、礦務局、礦山管理處、特殊

2、地下工程建設公司（隧道、蓄水壩等）、采礦設備配件供應公司、礦山測量工程所等作技術工作。公務員：在國土規(guī)劃、環(huán)保和河道管理等與城市基礎有關的政府機關工作。開設學院 一本院校：中國礦業(yè)大學、中國地質(zhì)大學、東北大學、重慶大學、中南大學、太原理工大學、武漢理工大學、西安建筑科技大學、湖南科技大學、武漢科技大學、新疆大學、貴州大學等?！　《驹盒＃荷綎|科技大學、河北工程大學、廣東工業(yè)大學、西安科技大學、江西理工大學、昆明理工大

3、學、華北科技學院、黑龍江科技學院等?！　∪驹盒＃荷綎|科技大學泰山科技學院、河北理工大學輕工學院、西安科技大學高新學院等。,采礦基本知識/采礦工程簡介,,畢業(yè)生應獲得以下幾方面的知識和能力：　　1．掌握采礦學科的基本理論和基本知識；　　2．掌握礦區(qū)開發(fā)、礦井開采、巷道開拓的設計方法；　　3．掌握礦山壓力及巖體工程監(jiān)測、礦井通風與空調(diào)、礦山安全以及礦井災害預防等技術；　　4．具有先進的生產(chǎn)組織和技術管理基本能力以及新工藝、新技術

4、研究和開發(fā)的初步能力；　　5．熟悉國家有關采礦工業(yè)的基本方針、政策和法規(guī)；　　6.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，具有一定的科學研究和實際工作能力。,采礦基本知識/采礦工程簡介,采礦基本知識/采礦工程簡介,采礦工程（或采礦）是自地殼內(nèi)或地表開采礦產(chǎn)資源的技術和科學，是從地殼中將礦產(chǎn)資源開采出來并運輸?shù)郊庸さ攸c或使用地點的行為、過程或工作。一般指金屬或非金屬礦床的開采，廣義的采礦還包括煤和石油的開采及選礦。其實質(zhì)是一種物料的選擇性

5、采集和搬運過程。采礦工業(yè)是一種重要的原料采掘工業(yè)，如金屬礦石是冶金工業(yè)的主要原料，非金屬礦石是化工原料和建筑材料，煤和石油是重要的能源。多數(shù)礦石需經(jīng)選礦富集，方能作為工業(yè)原料。,,,,,特點采礦的生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)過程與其他工業(yè)相比較，具有以下特點：（1）采掘加工的主要原料是自然賦存的礦體。礦址不能自由選擇，礦床的工業(yè)儲量不能輸入，也不能再生。礦山的生產(chǎn)能力、服務年限和經(jīng)濟效益密切相關。每個礦山都要經(jīng)歷建礦、投產(chǎn)、正常生產(chǎn)、減產(chǎn)和閉礦的

6、歷程。（2）采礦設備和人員經(jīng)常隨采礦進程和加工對象轉(zhuǎn)移，沒有固定的加工車間。被開采的礦體必須掘進一系列巷道，進行采礦準備工作（采準），才能開始回采。開拓、采準和回采工作互相協(xié)調(diào)，才能保證礦山正常生產(chǎn)。否則就會造成采剝失調(diào)或采掘失調(diào)，迫使礦山減產(chǎn)。（3）開采工作總的趨勢是采掘條件愈來愈差，采出礦石的品位逐漸降低，隨之成本可能增高。由于巖石的混入會使礦石貧化，降低質(zhì)量，還有部分礦石不能采出，而損失于地下。因此要不斷改進采礦和選礦技術，開

7、展綜合利用，以降低成本。降低貧化率和損失率是采礦生產(chǎn)中重要的質(zhì)量管理工作，具有很大的經(jīng)濟潛力。,采礦基本知識/采礦工程簡介,,西伯利亞最大鉆石礦采礦場生產(chǎn)實例,,（4）礦體賦存條件和形狀復雜，品位分布不均。工業(yè)儲量在開采過程中可能會有較大變化，使采礦設計難于標準化，加之建礦周期長，基建投資大，故投資風險性也大。（5）采礦工作在露天或地下采場。勞動量大，工作條件差，安全性差，不易實現(xiàn)綜合機械化和自動化，故需特別重視改善勞動保護和環(huán)境條件

8、。（6）一個礦山的經(jīng)營效果，在很大程度上決定于所開采礦石的市場供求和價值高低。因此對礦山管理水平的評價，不能像其他工業(yè)一樣，單純地以絕對經(jīng)濟效益為準。,采礦基本知識/采礦工程簡介,,采礦分為普通機械化開采和特殊采礦。機械化又分為普通機械化和綜合機械化。普通機械化開采：絕大部分礦床用普通機械化方法開采。機械化開采又分為露天開采（包括礦石和砂礦）和地下開采兩大類。露天開采方法：將礦體上覆的巖層剝離，然后自上而下順次開采礦體。露天礦敞

9、露地表，可以使用大型采礦機械，作業(yè)較安全，礦石損失少，貧化率低，生產(chǎn)能力大，采礦成本低，大型貧鐵礦床和建筑材料礦床多用此法。地下開采方法：當?shù)V體賦存深度大，礦體厚度小，剝離工作量很大，其經(jīng)濟效益低于地下開采或需要保護地表和景觀時，則用。地下采礦方法根據(jù)地壓管理大致分為三類即：空場法、崩落法、充填法。其中三種大類中又可分為近三十多種采礦方法。例如常見的空場法有全面空場，階段空場、分段空場、淺孔留礦法等方法。地下礦山應用尾砂膠結充填采礦法

10、，可有效地保護地表和處理尾礦污染。在一些國家大量發(fā)展露天開采后，隨著開采深度增大和環(huán)境保護要求提高，地下開采有增加的趨勢。,,,,采礦基本知識/采礦工程簡介,,特殊采礦法：包括地下物理化學采礦和海洋采礦和月球采礦。物理化學方法是浸取、溶解或熔融有用成分，將溶液或熔融體自地下舉升至地面提取。這類方法投資省、見效快、工作條件好，只適用于銅、鈾等某些金屬礦物和鹽、堿、自然硫等。濱海大陸架上和洋底蘊藏著大量有用礦藏，但洋底的錳結核尚處于試采階段

11、。整個特殊采礦法開采的礦產(chǎn)所占比例極小。月球采礦是人們對太空資源開發(fā)的一種理想，還沒有此類技術，僅限于交流。,,采礦基本知識/采礦工程簡介,開發(fā)和開采過程礦床開發(fā)步驟見圖示。礦床開采包括基建開拓工程和生產(chǎn)采礦工程兩大項。礦山地下開拓要掘進一系列巷道或溝道以通達礦體，建成完整的采礦生產(chǎn)系統(tǒng)，交付生產(chǎn)使用。　采礦生產(chǎn)過程有兩類：主要生產(chǎn)過程（采礦），輔助生產(chǎn)過程。,采礦基本知識/礦床開發(fā)過程,主要生產(chǎn)過程（采礦）采礦包括：①采準、切割

12、，為回采準備生產(chǎn)條件。②回采，將礦石崩落破碎，裝入運輸容器。地下回采包括落礦、出礦作業(yè)（見地下采礦方法）；露天回采包括穿孔、爆破和采裝作業(yè)(見露天采礦方法)。③運輸，將裝入運輸容器的礦石運交選礦廠或礦倉（見礦井提升、礦井運輸、露天礦運輸）。④管理巷道地壓、立井地壓、采場地壓以及露天礦邊坡。⑤在礦石運輸過程中，通過礦倉、堆棧，將礦石混勻，保證生產(chǎn)的礦石質(zhì)量穩(wěn)定。⑥將巷道掘進和剝離產(chǎn)出的廢石排棄至廢石場。,采礦基本知識/采礦生產(chǎn)過程

13、,輔助生產(chǎn)過程包括：①人員、材料和設備運送；②電和壓氣等動力供應；③通風、防塵等勞動保護；④排水、供水；⑤設備維修安裝；⑥安全和環(huán)境保護；⑦地質(zhì)、測量以及倉庫管理等其他輔助工作。,采礦基本知識/采礦生產(chǎn)過程,,西伯利亞最大鉆石礦采礦場生產(chǎn)實例,西伯利亞東部發(fā)現(xiàn)一處全球最大鉆石礦——米爾礦，這處礦藏估值約為130億英鎊（約1111億人民幣），是目前最昂貴的鉆石礦。當?shù)毓芾聿块T要求直升機不得近距離飛過礦坑上空，以免被吸進礦洞內(nèi)

14、。,,西伯利亞最大鉆石礦采礦場生產(chǎn)實例,,西伯利亞最大鉆石礦采礦場生產(chǎn)實例,采礦場生產(chǎn)實例,馬鞍山采礦場生產(chǎn)實例,,采礦基本知識,,采礦基本知識/礦產(chǎn)的分類,,礦產(chǎn)的分類 礦產(chǎn)分為固體的、液體的和氣體的三種。目前能為國民經(jīng)濟所利用的礦產(chǎn)已有165種以上。按工業(yè)利用的不同，可將礦產(chǎn)分為如下四類： 一． 金屬礦產(chǎn) 在工業(yè)上能從中提取金屬元素或化合物的礦產(chǎn)，稱為金屬礦產(chǎn)。按金屬特性和工業(yè)利用的不同，可分以下幾類：

15、1 .有色金屬礦產(chǎn) 包括銅、鉛、鋅、鋁、鎂、錫、鉍、銻、汞等。其中鋁、鎂等又可稱輕金屬礦產(chǎn)。 2. 黑色金屬或鐵合金金屬礦產(chǎn) 是鋼鐵的基本原料，包括鐵、錳、鉻、鈦、釩、鎳、鈷、鎢、鉬等。 3．貴金屬礦產(chǎn) 金、銀、鉑及鉑族金屬。 4．放射性金屬礦產(chǎn) 鈾、鐳、釷等。 5．稀有、稀土和分散金屬礦產(chǎn) 除部分元素可形成獨立礦物外，一般不成獨立礦物。 （1）稀有金屬礦產(chǎn) 鉭、鈮、鈹、鋰、鋯、銫、銣

16、、鍶等；（2）稀有金屬礦產(chǎn) 包括鈰族元素（鑭、鈰、鐠、釹、鉅、釤、銪）及釔族元素（釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥）；（3）分散元素礦產(chǎn) 鍺、鎵、銦、鉈、鉿、錸、鎘、鈧、硒、碲等。按其所含金屬礦物的性質(zhì)、礦物組成及化學成分，可分為：自然金屬礦，氧化礦，硫化礦及混合礦。,采礦基本知識/礦產(chǎn)的分類,,二． 非金屬礦產(chǎn) 能從中提取非金屬、化合物、礦物及礦物集合體的礦產(chǎn)，稱為非金屬礦產(chǎn)。其中只有少部分用以提取非金屬元素或化合物

17、（如硫、磷、硼、砷等），大部分是利用非金屬礦物或礦物集合體的某些物理性質(zhì)、化學性質(zhì)和工藝性質(zhì)。例如，金剛石利用其高硬度、云母利用其絕緣性等。按工業(yè)利用的不同可把非金屬礦產(chǎn)分為： 1．礦物原料礦產(chǎn) 如金剛石、石墨、石棉、云母、剛玉、水晶、冰洲石、光學螢石等。 2．冶金輔助原料礦產(chǎn) 包括熔劑（如石灰?guī)r、螢石等）和耐火材料（耐火粘土、菱鎂礦等）。 3．化工與肥料原料礦產(chǎn) 如硫、磷、硼、砷、鹽類（巖鹽、鉀鹽）等。

18、 4．玻璃、陶瓷原料礦產(chǎn) 長石、石英、高嶺土等。 5．水泥和建筑材料礦產(chǎn) 包括水泥磚瓦原料（粘土、石灰?guī)r等）、鑄石原料（玄武巖、輝綠巖等）以及各種天然建筑石材（如大理巖、花崗巖、砂、礫石等）。 6．壓電及光學結晶原料 壓電石英、光學石英、冰洲石等。 7．寶石及工藝美術原料礦產(chǎn) 如金剛石、硬玉、軟玉、翡翠、瑪瑙、綠松石、綠柱石、葉臘石、蛇紋石、孔雀石、電氣石、大理巖等。,采礦基本知識/礦產(chǎn)的分類,,三． 水

19、資源礦產(chǎn) 地下水和地下熱水、礦泉及礦泉醫(yī)療水等。 四 . 燃料礦產(chǎn)（可燃性有機巖） 能用作工農(nóng)業(yè)和民用燃料的礦產(chǎn)。是重要、最普遍的能源。依其存在的狀態(tài)，分為以下三類： 1．固體燃料礦產(chǎn) 煤、油頁巖、地臘及地瀝青等。 2．氣體燃料礦產(chǎn) 天然氣。 3．液體燃料礦產(chǎn) 石油。,采礦基本知識/影響采礦方法選擇的主要因素,,影響采礦方法選擇的主要因素影響采礦方法選擇的主要因素有兩個方面，即礦床地質(zhì)條件

20、和開采技術經(jīng)濟條件。(一)礦床地質(zhì)條件(1)礦石和圍巖的物理力學性質(zhì)。其中礦石和圍巖的穩(wěn)固性對選擇采礦方法有非常重要的影響。它決定著采場地壓的管理方法和采場結構參數(shù)。例如，礦石和圍巖都穩(wěn)固時，可以采用采場地壓管理簡單的空場采礦法，并可以選用較大的礦房尺寸與較小的礦柱尺寸；如果礦石穩(wěn)固、圍巖不穩(wěn)固，用空場法圍巖易產(chǎn)生冒落，這時用崩落法、充填法較為有利；相反，如果礦石穩(wěn)固性較差而圍巖穩(wěn)固，并且其他條件如厚度與傾角又合適時，則采用階段礦

21、房法較為有效，因為這種方法可以避免直接在較大的暴露面下工作；如果礦石和圍巖都不穩(wěn)固，可考慮采用崩落法或下向分層充填法。,,(2)礦體產(chǎn)狀。礦體產(chǎn)狀主要指傾角、厚度和形狀等。礦體的傾角主要影響礦石在采場內(nèi)的運搬方法，而且傾角對運搬的影響還與厚度有關。只有當?shù)V體傾角大于50。~55。時，才有可能利用礦石自重運搬；而采用留礦法時， 傾角則應大于60。，但厚度較大的礦體則不受這些限制。通過開掘下盤漏斗， 礦石仍可靠自重運搬。當?shù)V體傾角不夠大，如

22、30。~50。左右，在其他條件允許時，可以考慮爆力運搬或借助溜槽進行自重運搬。而30。以下的礦體，用 電耙運搬往往較為有效。當采用崩落法但礦體傾角小于65。時，則應考慮開鑿下盤漏斗或礦塊底部開掘部分下盤巖石，以減少礦石損失。,采礦基本知識/影響采礦方法選擇的主要因素,,(3)礦石品位及價值。開采品位較高的富礦、價值較高的貴金屬和稀缺金屬(如鎳、鉻等)礦石，則應采用回采率較高的采礦方法，例如充填法；反之，宜采用成本低、效率高的采礦方法，例

23、如分段或階段崩落采礦法。(4)礦體內(nèi)有用成分的分布及圍巖礦物成分。礦體內(nèi)有用成分分布不均勻而又差別很大時，應考慮使用分采的采礦方法，同時還可以將品位低的礦石或巖石留下作為礦柱。如果圍巖有礦化現(xiàn)象，則回采過程中圍巖混入的限制可以適當放寬，這時就可以采用深孔落礦的崩落采礦法。當圍巖的礦物成分對選礦和冶煉不利 時，應選用廢石混入率小的采礦方法。,采礦基本知識/影響采礦方法選擇的主要因素,,巨大的“人造天坑”---金堆城露天鉬礦,巨大的“人

24、造天坑”---金堆城露天鉬礦,,(5)礦體賦存深度。當?shù)V體埋藏深度很深(500~600m以上)時，地壓增大，會產(chǎn)生沖擊地壓，這時不宜采用空場法，以采用崩落法或充填法較為適宜。(6)礦石與圍巖的自燃性與結塊性。開采硫化礦石時，須考慮有無自燃危險的問題。高硫(含硫超過30%~40%)礦石發(fā)生火災的可能性很大(含硫量在20%左右的硫化礦，也有發(fā)生自燃的)，此時不宜采用積壓礦石量大和積壓時間長的采礦法，如留礦法和階段崩落法等。,采礦基本知識/

25、影響采礦方法選擇的主要因素,,(二)開采技術經(jīng)濟條件(1)地表是否允許陷落。在地表移動帶范圍內(nèi)，如果有河流、鐵路和重要建筑物，或者由于保護環(huán)境的要求等，地表不允許陷落，此時不能選用崩落法和采后崩落采空區(qū)的空場法；必須采用維護采空區(qū)不會引起地表巖層大規(guī)模移動的采礦方法，如膠結充填法，或當?shù)V體不厚時用水砂充填法，或在 厚礦體中留有一定數(shù)量的礦柱和同時充填采空區(qū)的方法。(2)加工部門對礦石質(zhì)量的技術要求。如加工部門規(guī)定了最低出礦品位， 從

26、而限制了采礦方法的最大貧化率；又如粉礦允許含量(富鐵礦)、按礦石品級分采等要求，都影響到采礦方法的選擇。,采礦基本知識/影響采礦方法選擇的主要因素,,(3)技術裝備與材料供應。選擇某些需要大量特殊材料(如水泥、木材) 的采礦方法時，需事先了解這些材料的供應情況。應盡量選擇不用或少用木 材的采礦方法。如果選擇膠結充填采礦法，應考慮水泥和充填料的來源。采礦方法的工藝和結構參數(shù)等與采礦設備有密切關系。在選擇采礦方法 時，必須考慮設備供應情況

27、。如選用鏟運機出礦和深孔落礦的采礦方法時， 需事先了解有關的設備、備品備件的供應情況及設備的性能。,采礦基本知識/影響采礦方法選擇的主要因素,,(4)采礦方法所需要的技術管理水平。選擇的采礦方法應力求技術簡單， 易于掌握，管理方便。這對中小型礦山、地方礦山特別重要。當選用一些技術復雜、礦山人員不熟悉的采礦方法時，應積極組織采礦方法試驗。例如，壁式崩落法要經(jīng)常放頂，較難掌握；空場法中，留礦法比分段鑿巖階段礦房法容易掌握。在這兩種方法都可用

28、的情況下，如果系小型礦山，技術力量薄 弱時，采用留礦法可能會收到較好的效果。上述影響采礦方法選擇的因素，在不同的條件下所起的作用也不同，必 須針對具體情況作具體分析，全面、綜合地考慮各種因素，選出最優(yōu)的采礦 方法。,采礦基本知識/影響采礦方法選擇的主要因素,,金屬礦床的工業(yè)特征1 礦石和廢石的概念（1）礦物——在地殼中，由于地質(zhì)作用形成的自然元素和自然化合物，統(tǒng)稱為礦物。（2）礦石——凡是在地殼中遇到礦物集合體，在現(xiàn)在技術經(jīng)濟水

29、平條件下，能以工業(yè)規(guī)模從中提取國民經(jīng)濟必須的金屬或礦物產(chǎn)品的都叫礦石。（3）礦體——礦石的聚集體叫礦體。（一個礦體是一個獨立的地質(zhì)體，具有一定的幾何形狀，具有一定的空間位置等）。（4）礦床——礦床是礦體的總稱。（對于某一礦區(qū)而言，一個礦床由一個或幾個礦體組成，礦床又可分為工業(yè)礦床和非工業(yè)礦床）。① 工業(yè)礦床——在當前技術經(jīng)濟條件下，符合開采和利用要求的礦床叫工業(yè)礦床。② 非工業(yè)礦床——與上述情況反之，叫非工業(yè)礦床。,采礦基本

30、知識/金屬礦床的工業(yè)特征,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,（5）圍巖--礦體周圍的巖石叫圍巖。①上盤圍巖--指礦體上部圍巖。②下盤圍巖--指礦體下部圍巖。（6）夾石--夾在礦體中的巖石叫夾石。（7）廢石--在采礦過程中所采出的圍巖或夾石，一般稱為廢石。（或者說廢石是：礦床周圍的圍巖以夾石、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）?！咀⒁狻繎斨赋?，礦石與廢石的概念是相對的，它與一個國家的社會制度，一

31、個國家的科學技術發(fā)展水平，已經(jīng)掌握的資源情況，以及對某種金屬的需要量都存有關系。,,2 礦石的種類在自然界中的礦物很多，現(xiàn)在已經(jīng)知道的礦物有3000多種，而有用礦物約有二百余種。在地殼中，以自然金屬形式存在的礦石是很少的，大量的礦石是以氧化礦，硫化礦等形式存在的。（含金屬成份的礦石，叫金屬礦石）。A 金屬礦石按其所含金屬礦物的性質(zhì)，化學成份，礦物組成可以分為以下幾類（1）自然金屬礦石--它是以單一元素形式存在的，如金、鉑銀等。

32、（2）氧化礦石--指礦石的成分為氧化物。 如：赤鐵礦（Fe2O3），赤銅礦（Cu2O）等。（3）硫化礦石--指礦石的成份為硫化物。 如黃銅礦（CuFeS2）、方鉛礦（PnS）、輝銅礦（MOS2）、閃鋅礦（ZnS）等（4）混合礦石--是前三種的混合物。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,B 根據(jù)所含金屬種類的不同，礦石又可分為以下幾種（1）黑色金屬礦石——如鐵、錳、鉻（2）有色金屬礦石——如銅、鉛、鋅、鋁等（3）稀有

33、金屬礦石——如鈮、鉭等（也是相對概念）（4）放射性礦石——如鈾、釷等（5）貴重金屬礦石——如金、鋃、泊等（6）非金屬礦石——如建筑石材、石膏、滑石等。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,3 采礦技術指標A、礦石品位的幾種概念（1）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(shù)（%）表示。一般金屬品位是

34、指礦石中該種金屬元素含量的百分數(shù)。對于貴重金屬（金鉑等）礦石的品位是用g/t表示。這是因為這些貴重金屬在礦石中含量很少。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,（2）邊界品位邊界品位：指可采礦石有用成份含量和最低界限。它是礦體邊界上礦石上最低品位，是劃分礦石和廢石，圈定礦體范圍的標準。在圈定的礦本范圍內(nèi)，任意取樣點的品位，一般都不應當小于邊界品位。是可采礦石有用成分含量的最低界線是礦體邊界上礦石質(zhì)量的最低品位 是劃分礦石和

35、廢石、圈定礦體邊界的標準是礦與非礦的界線 邊界品位＜工業(yè)品位品級：考慮礦產(chǎn)中有益和有害元素的含量或有用礦物的物理性質(zhì)。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,（3）最低工業(yè)品位是指在邊界品位圈定的礦體范圍內(nèi)，合乎工業(yè)開采要求的平均品位的最低值。這意思是說，根據(jù)目前工業(yè)技術水平，當?shù)V石的品位低于某個數(shù)值時，便沒有利用的價值，則這一數(shù)值的礦石品位叫最低工業(yè)品位，或者產(chǎn)，用邊界是品位圈定的礦體或礦體中某個塊段的平均品位，必須

36、高于最低工業(yè)品位才有開采價值，否則無開采價值。【注意】① 邊界品位和最低工業(yè)品位也是相對概念，是可以變化的。②礦石品位是衡量礦石質(zhì)量好壞的主要標志。工業(yè)品位是隨著經(jīng)濟技術條件的發(fā)展和需求程度而不斷變化的。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,春季的永銅采礦場,露天采場,春季的永銅采礦場生產(chǎn)實例,B 開采工藝有較大影響的礦巖物理力學性質(zhì)：容重、塊度、碎脹性、含水性、結塊性、穩(wěn)固性以及強度、堅固性等。容重:一般巖石的容重約在2.3～3.

37、0 t∕M3之間 黑色金屬礦石中金屬含量較高，可達3.5t/m3 塊度:一般礦石的合格塊度在200～250mm之間 隨著機械化水平的提高，合格塊度有增大趨勢 結塊性:給放礦、裝礦和運礦（運輸、搬運）等帶來困難含水性：巷道支護、采礦、放礦、運輸、提升有較大影響。碎脹性：給爆破補償空間帶來影響。一般堅硬礦巖的碎脹 系數(shù)為1.2～1.5。,

38、采礦基本知識/礦床,C 生產(chǎn)能力概念與計算(1）礦井生產(chǎn)能力與服務年限礦井生產(chǎn)能力 正常生產(chǎn)時期，單位時間內(nèi)（年或月）礦井采出的礦石量。一般按年產(chǎn)礦石量計算，即礦井設計的年產(chǎn)量?！竦V井實際產(chǎn)量可以低于或高于礦井生產(chǎn)能力。礦井生產(chǎn)初期和末期實際產(chǎn)量小于礦井生產(chǎn)能力礦井生產(chǎn)正常期礦井實際產(chǎn)量可能大于礦井生產(chǎn)能力,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,礦井生產(chǎn)能力，是礦床開采的主要技術經(jīng)濟指標之一，它決定礦井基建工程量主要生

39、產(chǎn)設備的類型技術構筑物的規(guī)模和類型輔助車間和選冶車間的規(guī)模、職工人數(shù)等，從而影響基本建設投資和投資效果、企業(yè)的產(chǎn)品成本和生產(chǎn)經(jīng)營效果。露天礦生產(chǎn)能力，用礦石生產(chǎn)能力（即每年采出的礦石量）和礦巖生產(chǎn)能力（即每年采剝總量）兩種指標來表示。礦巖生產(chǎn)能力是露天礦生產(chǎn)能力的重要指標。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,確定礦井生產(chǎn)能力的基本條件礦床地質(zhì)條件 工業(yè)儲量的大小 技術經(jīng)濟因素 市場需求量,采礦基本知識/金屬礦床的工

40、業(yè)特征,礦井服務年限礦井服務年限和礦井生產(chǎn)能力應相適應，它們之間保持一個技術、經(jīng)濟上都比較合理的關系。①礦山生產(chǎn)能力大，服務年限長②實際服務年限＞計算服務年限考慮露天礦正常服務年限的基本原則是：露天礦的合理服務年限應與其主要設備的磨損時間相適應。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,(2）計算（均為生產(chǎn)能力和服務年限的關系）a 地下開采 ?煤礦 ?金屬礦和非金屬礦 式中：A—礦井生產(chǎn)能力，Mt/a

41、； ZK—礦床可采儲量，Mt； T—礦井服務年限，a； K—儲量備用系數(shù)，一般取1.4； Q—礦床工業(yè)儲量，Mt； Hk—礦石總回采率，%； y—廢石總混入率，%。,,,,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,b 露天開采 Ak＝?P（1＋?）/T 式

42、中：Ak－礦石生產(chǎn)能力，t/a； P－露天礦境界內(nèi)礦石的工業(yè)儲量，t； ?－礦石回收率，%； ?－礦石混入率，%； T－露天礦正常服務年限，a。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,(3）井型分類（大、中、小）,,煤礦井型：大型≥120萬t/a， 30萬t/a<中型<120萬t/a， 小型≤30萬t/a;,唯

43、有煤礦是具有標準井型的,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,(4）井型與服務年限、井田、投資、經(jīng)營費的關系 ●大型礦井要有較長的服務年限，以減少分攤到每噸礦上的投資折舊費。 ●大型礦井需要有足夠的可采儲量，即井田的范圍要大 ●井型增大，基本建設投資增多，分攤到采出每噸礦的投資費用將相應增加； ●井型的增大，分攤到采出每噸礦的生產(chǎn)經(jīng)營費用會減少。 ◆大型礦井機械化程度高，生產(chǎn)集中，效率高，成本低。但

44、大型礦井要求較高的技術和復雜的設備，建設的時間較長，投入的資金較多。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,D 礦石的損失貧化礦石損失――礦石在數(shù)量上的減少礦石貧化――礦石在質(zhì)量上的降低礦石損失率――開采過程中損失工業(yè)儲量與總工業(yè)儲量之比。礦石回采率――采出的純礦石量與總工業(yè)儲量之比率。廢石混入率――混入礦石中的廢石量與采出礦石量之比礦石貧化率――礦石品位降低的百分數(shù)。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,◆廢石混入率和礦石貧化率

45、是礦石貧化的兩種表示方法?！魪U石的混入和高品位粉礦的流失等都將造成礦石貧化，但廢石混入是礦石貧化主要原因?！舻V石損失與貧化是評價礦床開采的主要指標，分別表示地下資源的利用情況和采出礦石的質(zhì)量情況。 屬于礦產(chǎn)資源利用指標的有礦石回收率、礦石損失率、 廢石混入率 、礦石貧化率◆ 礦石損失率+礦石回采率=1◆ 廢石混入率≥礦石貧化率,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,4 礦石和圍巖的性質(zhì)開采工藝有較大影響的礦巖

46、物理力學性質(zhì)：容重、塊度、碎脹性、含水性、結塊性、穩(wěn)固性以及強度、堅固性等。礦石和圍巖的性質(zhì)主要包括有：硬度、堅固性、投固性、碎脹性、結塊性、氧化性、自燃性及含水性等。（1）礦巖的硬度礦巖的硬度是指礦巖抵抗工具侵入的性能。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構的情況等，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較固性。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,（2）礦巖的

47、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。難于破碎的巖石一般也難于鑿巖，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。堅固性的大小用堅固性系數(shù)來表示，（許多書中硬度系數(shù)，也叫普氏系數(shù)f值）。堅固性系數(shù) (R單位 kg/cm2)式中R——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(jù)堅固性系數(shù)來進行巖

48、石分級的。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,如：① 極堅固巖石f=15～20（堅固的花崗巖，石灰?guī)r，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f=4 ～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）,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,強度: 礦巖有三種強度抗壓強度、抗剪強度、抗拉強度 抗壓強度最大。 抗剪強度只有抗壓強度的1∕8

49、～1∕12 抗拉強度只有抗壓強度的1∕10～1∕50 。礦巖的堅固性也是一種抵抗外力的性質(zhì)，但它與礦巖的強度卻是兩種不同的概念。強度是指礦巖抵抗壓縮，拉伸，彎曲及剪切等單向作用的性能。而堅固性所抵抗的外力卻是一種綜合的外力。（如抵抗鍬，稿，機械碎破，炸藥的綜合作用力）。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,（3）礦巖的穩(wěn)固性?礦巖穩(wěn)固性的概念：穩(wěn)固性是指在一定暴露面積下和在一定時間內(nèi)不自行垮落的性能?；蛘哒f穩(wěn)固性是指礦

50、巖在空間允許暴露的面積大小和允許暴露的時間長短的性能。影響穩(wěn)固性的因素十分復雜，對礦巖的成份，結構，構造節(jié)理狀況，風化程度，以及水文地質(zhì)條件都有關系，還與礦巖在開采過程中形成的實際情況有關，（如巷道的方向，開采深度等）。穩(wěn)固性對于采礦方法的選擇，及支護方法的選擇，掘進方式等都有很大影響。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,②穩(wěn)固性與堅固性的關系二者既有聯(lián)系，又有區(qū)別。一般在節(jié)理發(fā)育，構造破碎的地帶，礦巖的堅固性雖然可能好，但穩(wěn)固

51、性大為下降。因此，穩(wěn)固性與堅固性不能混同起來，（堅固性不好的，不一定就不穩(wěn)固）。?礦巖穩(wěn)固性分類：大致可分為五類穩(wěn)固性不僅與暴露面積和時間有關，而且與地壓，大小，節(jié)理發(fā)育程度，節(jié)理方向，暴露面積形狀等有關。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,礦巖按穩(wěn)固性一般分為5級： ①極不穩(wěn)固的 頂板和側幫都不能有暴露面，要求在掘進及開采中必須超前支護，否則會塌落。（非金屬礦條件）; ②不穩(wěn)固的 允許有不大的暴露面（50m2以內(nèi)）

52、，但要隨回采工作的推進立即支護； ③中等穩(wěn)固的 允許有一定暴露面（50～200m2），一般不支護，或作臨時支護，即可安全地進行生產(chǎn)； ④較穩(wěn)固的 允許有較大暴露面（200～ 800m2），一般不用支護，在個別的地方要支護； ⑤極穩(wěn)固的 允許有很大的暴露面（800m2以上），不須支護，長期不垮。,煤層： ①穩(wěn)定 ②較穩(wěn)定 ③不穩(wěn)定 ④極不穩(wěn)定,采礦

53、基本知識/礦床,,地下開采,采礦場生產(chǎn)實例,,（4）礦巖的碎脹性礦巖的碎脹性是指礦石和圍巖破碎之后的面積比原體積增大性質(zhì)。碎脹性可用碎脹系數(shù)來表示（又叫松散系數(shù)） 對于一般堅硬礦巖石松散系數(shù)為1.4~1.6（或1.2~1.6）。松散系數(shù)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(nèi)的礦巖塊，因礦巖塊之間空隙較大，則松散系數(shù)值可達 1.8 ~2.0（產(chǎn)生了二次松散）。,采礦基本知識/金屬礦床的工

54、業(yè)特征,,（5）礦巖的結塊性結塊性是指采下的礦巖遇水受壓，經(jīng)過一定的時間，又結成整塊性質(zhì)。我們通常見到的是粘土礦物、滑石、或高硫礦遇水受壓，經(jīng)過一段時間后，易出現(xiàn)結塊現(xiàn)象。結塊性對于放礦，裝卸，運輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)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坊中，在鑿井中存放時間不宜過長。（6）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(zhì)。在硫化礦石中滲雜入氧化礦石后，降低了選礦的

55、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。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,（7）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(fā)生的性能。高硫化礦在井下氧化時，放出大量的熱，經(jīng)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，以減少礦石的損失

56、。具有自燃性的礦石，在采礦方法選擇上有特別要求。（例如：小餳林礦在文革中曾進行過一次大炸破，由于礦石未能及時放出來，時間一長，溫度升高，產(chǎn)生了自燃，燒了很久而未滅，只好封閉起來，暫時不采）。至今封閉未采。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,（8）含水性含水性是指礦巖裂縫和孔隙中含水的性質(zhì)。礦巖含水性直接影響到礦石的提升，運輸，礦倉內(nèi)儲礦。礦巖含水過多，會使排水費用增加。對于此方案寒冷地區(qū)的礦山，由于含水性會造成結冰河。（9）其他

57、的?容重——容重是指單位體積中原巖的重量。一般巖石的容重為2.3~3.0 t/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3.5 t/m3左右。（或更大）,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,②塊度——原所崩落后則形成礦塊，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。（一般按三度算，用方格法測定

58、時，用二度定，有時用二度時采用一個效正系數(shù)）。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。為了保證礦山持續(xù)生產(chǎn)，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——即允許的礦石最大塊度。通常合格塊度為250~500mm之間，也有600mm。它是根據(jù)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。,采

59、礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,?自然安息角——松散礦巖自燃燒堆積時，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。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,5 金屬礦床的特征 礦床賦存條件不穩(wěn)定，礦石品位變化大；地質(zhì)構造復雜；礦石和圍巖的硬度較大；礦床的含水性。A 礦體的空間分布特征礦體形態(tài)可分為以下三類。（1）板狀 兩個方向延伸較大。板狀礦體可分為礦脈（包括層狀礦脈和切割礦脈）

60、和礦層兩種。（2）等軸狀 習慣叫塊狀，三度空間大致均衡延伸。按塊度大小可分別稱作礦瘤、礦巢、礦囊等。（3）柱狀 一個方向延伸很大，另外兩個方向延伸較小。有柱狀、筒狀、管狀等幾種?！窠饘俚V床以脈狀及透鏡狀礦體較多， 煤體一般為層狀。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,B 礦體埋藏要素： 礦體厚度對于采礦方法選擇、采準巷道布置以及鑿巖工具和爆破方式的選用都有很大的影響。 反映礦體的空間位置及尺寸的量。 主要

61、有走向、傾向、傾角、厚度、 延深。延伸 埋藏深度 賦存深度 垂高 斜高,,,深部礦體埋藏深度一般大于800m。,世界最深開采深度已達4000m。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,C 礦體厚度的概念：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；

62、 a——為水平厚度； φ——a與b夾角； α——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，一般指真厚度）。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,6 金屬礦床分類及其工業(yè)特征（1）金屬礦床分類金屬礦床的礦體形狀厚度及傾角，對于礦床開拓和采礦方法的選擇，有直接的影響，因此，金屬礦床的分類，一般按其礦體形狀

63、、傾角和厚度三個因素進行分類。（此三個要素習慣上稱為礦體三要素）。A 按礦體形狀分類1）層狀礦體——這種礦體是一層一層的。多源于沉積或變質(zhì)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(wěn)定。② 礦床規(guī)模比較大。③ 多見于黑色金屬礦床。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,2）脈狀礦體這類礦床主要是由于熱液氣化作用，將礦物充填于地殼裂隙中生成的礦床。特點是：① 礦脈與圍巖接觸處有蝕變現(xiàn)象② 礦體賦存條件

64、不穩(wěn)定；③ 有用成分含量不均勻；（品位變化大）。（有色金屬，稀有金屬及貴重金屬硫礦體多屬此類）。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,3）塊狀礦體這類礦體主要是充填，接觸交代分離和氧化作用形成的。礦塊的布置形式① 礦塊沿走向布置 ②礦塊垂直走向布置③礦塊垂直走向布置且鑿走向礦柱。(受到允許的暴露面積限制,受到鑿巖設備運搬礦石的設備限制)特點：① 形狀很不規(guī)則。呈不規(guī)

65、則的透鏡狀，礦柱等形；② 礦體大小不一；③ 礦體與圍巖的界限不明顯；某些金屬礦體（銅、鉛、鋅等）屬此類。我國的南京梅山鐵礦也屬此類礦體。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,B 按礦體厚度分類：可分五類① 極薄礦體礦體厚度在0.8m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 薄礦體礦體厚度為0.8~4.0m之間?？紤]近似水平礦床，用木支護時支護高度不得超過4m，超過4m，支護作

66、業(yè)困難很大。用淺孔回采。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,③ 中厚礦體礦體厚度為4.0~10m之間。一般此時礦塊沒走高布置，多用淺孔回采。 ④ 厚礦體礦體厚度為10~30m，（此時30m為使用沒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體）。一般用深孔回采。⑤ 極厚礦體礦體厚度在30m以上。采用深孔回采。礦塊可垂直走向布置。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,或

67、礦體按厚度劃分可分為以下5種： ①極薄礦體 厚度小于0.8m， ②薄礦體 厚度為0.8～5m ③中厚礦體 厚度為5～15m； ④厚礦體 厚度為15～50m； ⑤極厚礦體 厚度在50m以上。,煤層厚度①極薄煤層3.5m，⑤特厚煤層>6m。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,不同礦產(chǎn)礦體厚度的分類標準不同。,,C 按礦體傾角分

68、類 （與礦石運搬方式有關）礦體傾角是指礦體中心面與水平面的夾角。常指平均傾角。1）水平礦體礦體傾角小于5°（包括微傾斜礦體）?？墒褂糜熊壔驘o軌運搬設備直接進入采坊運搬礦石。,采礦基本知識/金屬礦床的工業(yè)特征,,2）緩傾斜礦體礦體傾角在5°~30°之間?？刹捎萌肆螂娏?，運輸機等機械設備運搬礦石。3）傾斜礦體礦體傾角在30°~55°之間。可借助于溜槽，溜板或外力拋擲等方法，進