【采矿课件】ch3地下矿床开拓

2019/8/17矿物资源工程专业主干课程1第一节地下矿床开拓概述第二节平硐开拓第三节竖井开拓第四节斜井开拓第五节联合开拓第三章地下矿床开拓第六节开拓巷道布置第七节开拓方法选择2019/8/17矿物资源工程专业主干课程2本章基本要求◆1、掌握地下开采矿床开拓的概念和类型；◆2、掌握各种开拓方法方案的特点及适用条件，并能够用示意图表示；◆4、掌握主溜井和井底车场的用途、形式、参数的选择及其布置；◆3、掌握地表移动带的圈定方法及有关概念；◆5、了解矿床开拓方法选择的基本要求及其影响因素；◆6、矿床开拓方法选择的方法和步骤。2019/8/17矿物资源工程专业主干课程3地表移动带的圈定方法；主溜井和井底车场的参数的选择及其布置；重点用示意图表示各种开拓方法方案及特点、适用条件；地表移动带的圈定方法及有关概念；主溜井和井底车场的用途、形式、参数的选择及其布置；难点2019/8/17矿物资源工程专业主干课程4一、开拓巷道开拓巷道是为开拓矿床而掘进井巷。开拓巷道可分为：主要开拓巷道和辅助开拓巷道二类。开拓系统:指不同种类、数量的开拓巷道在空间配合布置的整体。※井田的开拓系统至少有两个独立的通地表的安全出口。※如果以井筒作为安全出口，则必须在井筒中设置梯子间。二、开拓方法及其分类开拓方法：指形成井田开拓系统的不同类型和数量的主要开拓巷道的配合与布置。开拓方法分类见表3—1地下矿床开拓概述2019/8/17矿物资源工程专业主干课程5以平硐为主要开拓巷道开拓矿床的方法，称为平硐开拓法。一、平硐开拓法的分类1垂直矿体走向下盘平硐开拓法（图3—1）；下盘平硐开拓法1—主平硐；2—主溜井；3—辅助竖井；4—进风井；5—矿体平硐开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程63垂直矿体走向上盘平硐开拓法；上盘平硐开拓法1—主平硐；2—主溜井；3—辅助竖井；4—进风井；5—矿体2沿矿体走向平硐开拓法；脉内沿脉平峒开拓法1—主平硐；2—主溜井；3—辅助竖井；4—进风井；5—矿体2019/8/17矿物资源工程专业主干课程7二、平硐开拓法的特点1主平硐以上各阶段采下的矿石通过溜井下放到主平硐水平，然后用矿车运出地表；2人员、设备、材料由辅助盲竖井或盲斜井提升到各个阶段；3新鲜风流通过主平硐、辅助盲竖（斜）井进入上部各工作地点，污风从回风井巷排出地表。4、地下水沿主平硐水沟自溜到地表硐口。平硐开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程8三、平硐开拓法适用条件当矿体（或其大部分）赋存在当地地平面以上。5、供风、供水、供电等从主平硐进入，沿井巷到达各工作点。平硐开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程9用斜井为主要开拓巷道开拓矿床的方法，称为斜井开拓法。一、斜井开拓法的分类1下盘斜井开拓法；如图所示。下盘斜井开拓法斜井开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程102脉内斜井开拓法：如图所示。脉内斜井开拓法3侧翼斜井开拓法：如图所示。侧翼斜井开拓法斜井开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程11二、斜井开拓法的特点1、当斜井的倾角大于25°~30°时，采用箕斗或台车提升矿石；当斜井的倾角≤30°时，一般使用矿车串车提升；当斜井倾角小于18°时，可采用胶带运输机运矿。2人员、设备、材料由斜井下放到各个阶段；3新鲜风流通过斜井进入各阶段工作地点，污风从回风井巷排出地表。4、地下水汇集到井底水仓，通过水泵和管道排到地表硐口。斜井开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程12三、斜井开拓法的适用条件当矿体赋存在地平面以下，倾角为15°~45°，埋藏不深，地表无过厚的表土层时，可采用斜井开拓法。5、供风、供水、供电等从主平硐进入，沿井巷到达各工作点。斜井开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程13以竖井为主要开拓巷道开拓矿床的方法称为竖井开拓法。一、竖井开拓法的分类1下盘竖井开拓法：如图所示。下盘竖井开拓法2上盘竖井开拓法：如图所示。上盘竖井开拓法竖井开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程143侧翼竖井开拓法：如图所示。侧翼竖井开拓法二、竖井开拓法的特点根据矿井年产量和井深的不同，竖井采用不同的提升设备。1、采用箕斗或罐笼提升矿石；2人员、设备、材料由竖井下放到各个阶段；3新鲜风流通过斜井进入各阶段工作地点，污风从回风井巷排出地表。竖井开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程154、地下水汇集到井底水仓，通过水泵和管道排到地表硐口。5、供风、供水、供电等从竖井进入，沿阶段运输巷道到达各工作点。当矿体赋存在地平面以下，矿体倾角＞45°，或倾角＜15°且埋藏较深时，采用竖井开拓法。三、竖井开拓法的适用条件竖井开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程16以通行无轨设备的倾斜巷道开拓井田矿床的方法，称为斜坡道开拓法。一、斜坡道开拓的分类⒈折返式斜坡道开拓法，如图所示。折返式斜坡开拓法1—斜坡道；2—石门；3—阶段运输巷道斜坡道开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程17⒉螺旋式斜坡道开拓法：如图所示。螺旋斜坡道开拓1—斜坡道；2—石门；3—阶段运输巷道二、斜坡道开拓的特点通地表的主斜坡道主要用于汽车运输矿石，并兼作无轨设备出入、通风和运送设备材料。三、斜坡道开拓的适用条件⒈开拓深度较小；⒉矿井规模不大；⒊斜坡道维护容易。斜坡道开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程18一、平硐与盲竖井联合开拓法平硐与盲竖井开拓法二、明竖井（或明斜井）与盲竖井（或盲斜井）联合开拓法明竖井与盲竖井开拓法联合开拓法2019/8/17矿物资源工程专业主干课程19⒈矿区地表地形和工业场地的布置。⑴井口（平硐口）要布置在安全位置，并要满足安全要求；⒉采空区岩石移动对主要开拓巷道位置的影响。一、主要开拓巷道的位置选择㈠选择主要开拓巷道的主要因素⑵井口位置与工业场地、地面运输系统统一考虑，合理布置；开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程20⑴矿石集中几个点运出时井筒沿矿体走向位置的选择；⑵矿石分散运出时井筒位置的求法；⒊主要开拓巷道位置应使地下和地面矿石运输功最小。矿石集中几个点运出时最小运输功的位置矿石分散运出时最小运输功的位置开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程21⒈圈定最终开采岩层移动带，初步确定主要开拓巷道在地表岩石移动带以外安全距离的允许位置。⒋地质条件对主要开拓巷道位置的影响㈡主要开拓巷道位置确定的方法①移动带：指在地表出现岩层变形的范围。②崩落带：指在移动带内地层出现裂缝塌陷的范围。开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程22※影响岩层移动角的因素很多，主要有岩石性质、地质构造、矿体厚度、倾角、开采深度以及使用的采矿方法等。③移动角：指从地表移动带边界至开采最低边界的联线与水平面所成的倾角。相对于矿体的位置，移动角有上盘移动角、下盘移动角和端部移动角。④崩落角：指从地表崩落带边界至最低开采边界的联线与水平面所成的倾角。崩落角相对于矿体有上盘崩落角、下盘崩落角和端部崩落角。开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程23岩层移动带及移动界线(a)—垂直走向剖面α＞γ及γ′情况；(b)—垂直走向剖面α＞γ及γ′情况；(c)—沿走向剖面；α—矿体倾角；γ—下盘移动角；γ′—下盘崩落角；β—上盘移动角；β′—上盘崩落角；δ—走向端部移动角；δ′—走向端部崩落角；δ0—表土移动角；L—危险带开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程24※地表岩土移动带圈定的方法和步骤如下：⑵在各勘探线剖面上，从设计最低开采水平的矿体边界或矿体最突出位置，按所选取的上、下盘移动角往上画移动界线，直到移动界线与地表线相交为止；⑴参照条件类似矿山选取上盘移动角、下盘移动角、端部移动角、表土移动角；⑶在矿体纵剖面图上，从设计最低开采水平的矿体边界或突出位置，按所选取的端部移动角往上画移动界线，直至移动界线与地表线相交为止；开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程25开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程26⑷将各剖面移动界线与地表线的交点转绘到地形地质图上，并用均滑曲线或折线联成闭合曲线，此闭合曲线内的范围即是地表岩土移动带。开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程27地表岩石移动带圈定V1、V2、V3—矿脉编号；①②③…—勘探线编号；γ—下盘岩石移动角β—上盘岩石移动角；δ—沿矿体走向侧端岩石移动角；δ0—表土层移动角；开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程28⒊结合地表地形、工业场地的布置确定主要开拓巷道具体位置。⒉按地面运输费用与地下运输费用总和为最小的原则基本确定主要开拓巷道在沿矿体走向方向上的最有利位置。⒋打检查钻孔，进一步查明主要开拓巷道位置的工程地质情况。开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程29保安矿柱的圈定，是根据要求的安全距离，沿其周边画出保护区范围，再以保护区周边为起点，按所选取的岩石移动角向下画移动边界线，此移动边界线所截矿体范围就是保安矿柱。㈢保安矿柱的圈定开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程30二、辅助开拓巷道位置的选定㈠副井位置的选定；在确定开拓方案时，主井、副井的位置是统一考虑。◆副井应尽可能采用集中布置，即与主井靠近布置，但二井筒间距应不小于30m。◆如地表地形条件和运输条件不允许集中布置，采用分散布置。◆集中布置与分散布置各有优缺点。开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程31㈡通风井（主回风井）的布置；⒈中央并列式进风井和排风井均布置在矿体中央,如图所示，两井相距不小于30m，如井上建筑物采用防火材料，也不得小于20m。中央并列式1—进风井；2—排风井；3—天井；4—沿脉运输巷道⒉中央对角式⑴主井为罐笼井时，主井布置在矿体中央，可兼作进风井，而在矿体两翼各布置一条排风井，如图所示。开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程32⑵主井为箕斗井时，主井布置在矿体中央，应在主井附近另布置一条罐笼井，作为提升副井兼进风井，并在矿体两翼布置排风井，如图所示。中央对角式1—进风井；2—排风井；3—石门；4—天井；5—沿脉运输巷道中央对角式1—主井；2—副井（进风井）；3—排风井开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程33⒊侧翼对角式。进风井（罐笼井）布置在矿体的一翼，排风井布置在矿体的另一翼，如图所示。侧翼对角式1—进风井；2—排风井；3—石门；4—天井；5—沿脉运输巷道开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程34㈢溜井的布置溜井的用途是依靠重力从采场或上部阶段转放矿石（矿石溜井）或废石（废石溜井）到下部阶段或矿仓。⒈溜井的形式①根据不同的倾角，溜井分为垂直溜井和倾斜溜井。②根据溜井所服务的不同阶段数目，分为单阶段溜井和多阶段溜井。开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程35多阶段垂直溜井又分为分枝垂直溜井和分段控制垂直溜井。溜井的不同形式a—垂直式溜井；b—倾斜式溜井；c—瀑布式溜井；d—接力式溜井；e—阶梯式溜井1—主溜井；2—斜溜道；3—卸矿硐室；4—放矿闸门硐室；5—上段溜井；6—下段转运溜井开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程36※溜井分为溜矿段和储矿段。※溜井的结构参数包括它的断面形状、尺寸、倾角和长度。2、溜井的结构参数⑴溜井溜矿段的结构参数；①溜井溜矿段的断面一般为圆形和矩形；②溜井的直径（或最小边长）等于矿石最大合格块度与通过系数的乘积；开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程37②溜井的直径（或最小边长）等于矿石最大合格块度与通过系数的乘积；溜井的通过系数是指溜矿段的直径或最小边长与矿石最大合格块度的比值。一般取通过系数大于3。③溜井溜矿段的倾角必须大于溜放矿石的自然安息角；④溜井溜矿段的长度取决于阶段高度；开拓巷道的布置2019/8/17矿物资源工程专业主干课程38※溜井储矿段的高度与储矿段的直