矿山开采基本知识

 金属矿床开采基本概念

1、矿物资源——矿物资源是一种天然形成的，具有一定外形，一定物理性质和一定化学成分的物质。自然界已经发现的矿物大约3000多种，最常见的大约200种。到目前我国共发现矿物171种，已经探明的矿产153种，已开发利用的118种。
2、矿石

凡是地壳里面的有用成分矿物集合体，在现代技术经济条件下能以开发利用的矿物产品，就叫矿石。

3、矿体——矿石的聚集体叫做矿体

4、矿床
是矿体的总称。它可由一个或若干个矿体所组成，它包含两个意思，一是矿体存在的地质环境，二是矿石的质和量。
矿床又可分为：
① 工业矿床——在当前技术经济条件下，符合开采和利用要求的矿床叫工业矿床。
② 非工业矿床——与上述情况反之，叫非工业矿床。

5、围岩——矿体周围的岩石叫围岩。

6、夹石——夹在矿体中的岩石叫夹石。

矿岩的物理力学性质

1.硬度

指矿（岩）石抵抗外来机械作用的能力。

※　 硬度影响凿岩设备和破碎方法的选择，也影响劳动生产率、材料消耗和采矿成本。

2. 坚固性：指矿（岩）石抵抗外力的性能。

※　坚固性的大小，常用坚固性系数f 表示。

f ＝бC/ 100

※　坚固性影响凿岩速度、炸药消耗量和地压管理。

⒊ 稳固性：指矿（岩）石在空间允许暴露面积的大小和

暴露时间长短的性能。

※ 稳固性和坚固性既有联系又有区别。

※ 根据矿岩的稳固程度，可将矿岩的稳固性分为五级：

⑴　极不稳固：掘进巷道或采矿时，不允许有暴露面积，否则可能产生片帮或冒落现象。

⑵　不稳固：不支护的允许暴露面积在50m2以内

⑶　中等稳固：不支护的允许暴露面积为50～200m2。

⑷ 稳固：不支护的允许暴露面积为200～800m2。

⑸ 极稳固：不支护的允许暴露面积在800m2以上。

※矿岩稳固性影响到井巷的维护、采矿方法及地压管理

方法的选择。

⒋ 结块性

指采下的矿石在遇水和受压，并经过一段时间后又重新连结成块的性质。

※矿石的结块性对矿石的运输和采矿方法选择有影响。

⒌ 氧化性

指硫化矿石在水和空气的作用下，变为氧化矿石的性质。

※ 矿石的氧化会降低选矿回收率。

⒍ 自燃性

指高硫矿石，在空气中氧化并放出热量，经过一定时间后，温度升高，引起自燃的性质。

※矿石的自燃，会使井下温度上升，并可能引发地下火灾，对矿井通风、爆破方法和采矿方法的选择有特殊的要求。

⒎ 含水性

指矿岩吸收和保持水分的性能。

※ 矿岩含水性对放矿、运输，箕斗提升及矿仓贮存和采矿、巷道支护等带来困难。

⒏ 碎胀性

指矿岩破碎后体积增大的性质。

※矿岩破碎后的体积与其原岩体积之比，称为碎胀系数(或松散系数)。

※矿岩碎胀性对矿岩运输提升有影响。

9. 边界品位——划分矿体与围岩（矿石与废石）的有用组分的最低含量标准。
10. 工业品位——是指在当前技术经济条件下可以开采利用的矿体（矿段）的最低平均品位（也称最低可采品位），叫工业品位。部分矿石的边界品位和工业品位


按所含金属矿物的性质、矿物组分和化学成分分为：
自然金属矿石：金Au、自然硫S、石墨C、铂Pt
氧化矿石：赤铁矿Fe2O3、红锌矿ZnO、软锰矿 MnO2、
赤铜矿CuO、白铅矿PbCO3
硫化矿石：黄铜矿CuFeS2、闪锌矿ZnS、硫铁矿FeS2、辉钼矿MoS2
混合矿石：大部分金属矿都是混合矿石。


矿体形状

自然界里的矿体形状是各种各样的，根据其在空间上下、前后、左右三个方向的延伸大小比例的不同，我们将矿体大致分为以下几种类型：


1. 等轴状矿体（如铜、铁矿等）
（1）矿瘤（直径可达数十米）；
（2）矿囊或矿巢（直径只有几米）。
2. 板状矿体（如煤矿、石灰石矿）
（1）矿脉
（2）矿层
3. 柱状矿体（如金刚石C、雄黄矿As）
还有：透镜状、扁豆状、鞍状、网状、“之”字形、“入”字形、“多”字形、“棋盘”形等等。


矿体分类

1. 矿体产状：是指矿体的走向、倾向和倾角。


矿体厚度：水平厚度、真厚度。


(1)按厚度不同将矿体分为：
极薄矿体（厚度小于0.8m）;
薄矿体（厚度为0.8～4m）;
中厚矿体(厚度为4～10～15m)；
厚矿体（厚度为10～15～40m）;
极厚矿体（厚度大于40m）。
(2)按倾角不同将矿体分为：
水平和微倾斜矿体（倾角小于５０）；
缓倾斜矿体（倾角为５～30０）；
倾斜矿体（倾角为30～55０）；
急倾斜矿体（倾角大于55０）。

2.1 开采的基本要求

1．具有良好的工作条件,确保开采工作的安全.

2．具有良好的环境保护条件.

3．具有高效的开采手段.

a．劳动生产率要高

b. 开采成本要低

c. 开采强度要大

d. 机械化程度高

4.具有可持续发展的能力

a.损失贫化要小

b.提高回收率

c.提高资源利用率

2.2 地下开采单元的划分

2.2.1开采矿区的划分

1.矿田:划归一个矿山企业开采的矿床或其一部分

2.井田:划归一个矿井开采的矿床或其一部分

矿井：具有独立完整开采系统的坑口

2.2.2开采分段的划分

1.阶段:在开采倾斜矿体时, 每隔一定的垂直距离掘进沿走向阶段运输巷道,将井田划分为长条形的矿段称阶段或中段。

阶段高:两巷道的垂直距离。

2.矿块:在阶段范围内,沿走向每隔一定的距离.掘进天井,将阶段划分为更小的块段称矿块。矿块是地下开采最基本的单元。


2.2.3水平矿体矿区的划分

1.盘区:开采微倾斜矿体时,在井田内沿走向掘进阶段运输巷,将井田划分为长条形矿段称盘区。

2.采区:在盘区内,垂直走向掘进运输巷道,将盘区划分为更小的矿段叫采区。



2.3 开采的顺序

1.阶段中矿块的开采顺序：前进式；后退式（常用）；混合式。

2.矿脉群的开采顺序：下行式（常用）；　上行式

3.矿体的开采原则（技术政策和规范）：

贫富兼采，大小兼采，

难易兼采，厚薄兼采。

4.井田间的开采顺序

先浅后深; 先易后难; 先富后贫; 先近后远

5.采掘“八”字方针：采掘并举，掘进先行。


2.3.3 矿块间的开采顺序

1.前进式:从主井向边界方向开采。

2.后退式:由边界向主井方向回采。

3.混合式开采:前进式与后退式结合。


2.3.4相邻矿体间的开采顺序

1.移动带、崩落带的形成。

2.矿体倾角小于围岩移动角,不影响。

3.矿体倾角大于围岩移动角,相互影响。



2.4 开采的步骤

1.开拓:从地表掘进一系列巷道到达矿体,建立地表与矿体的通路,建立提升、运输、通风、排水、供电、供水、供风、行人等系统。

2.采准:在完成开拓工作的阶段内,掘进采准巷道,将阶段划分为矿块,并在矿块内形成行人、通风、凿岩、出矿等系统。

3.切割:在完成采准工作的矿块内,掘进切割、拉底巷道,开辟切割空间,为大规模回采开辟自由面和补偿空间、为出矿创造条件。

4.回采:在完成切割工作的矿块内,大量的回收矿石,包括落矿、运搬、地压管理。

落矿: 通过爆破的方法崩落矿石。

运搬: 将矿石从矿块内移动到阶段运输巷道。

地压管理: 通过各种方法处理采矿留下的采空区。