第一章金属矿床地下开采基本概念

金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征一、矿石和废石的概念（1）矿物——在地壳中，由于地质作用形成的自然元素和自然化合物，统称为矿物。（2）矿石——凡是在地壳中遇到矿物集合体，在现在技术经济水平条件下，能以工业规模从中提取国民经济必须的金属或矿物产品的都叫矿石。（3）矿体——矿石的聚集体叫矿体。（一个矿体是一个独立的地质体，具有一定的几何形状，具有一定的空间位置等）。（4）矿床——矿床是矿体的总称。（对于某一矿区而言，一个矿床由一个或几个矿体组成，矿床又可分为工业矿床和非工业矿床）。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征下盘围岩上盘围岩夹石矿石（5）围岩——矿体周围的岩石叫围岩。①上盘围岩——指矿体上部围岩。②下盘围岩——指矿体下部围岩。（6）夹石——夹在矿体中的岩石叫夹石。（7）废石——在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称为废石。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征二、矿石的种类在自然界中的矿物很多，现在已经知道的矿物有3000多种，而有用矿物约有二百余种。在地壳中，以自然金属形式存在的矿石是很少的，大量的矿石是以氧化矿，硫化矿等形式存在的。（一）金属矿石按其所含金属矿物的性质，化学成份，矿物组成可以分为以下几类（1）自然金属矿石:以单一元素形式存在的，如金、铂等。（2）氧化矿石:矿石的成分为氧化物。如：赤铁矿。（3）硫化矿石:矿石的成份为硫化物。如黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PnS）、辉铜矿（MOS2）、闪锌矿（ZnS）等（4）混合矿石:前三种的混合物。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（二）根据所含金属种类的不同，矿石又可分为以下几种（1）黑色金属矿石——如铁、锰、铬（2）有色金属矿石——如铜、铅、锌、铝等（3）稀有金属矿石——如铌、钽等（4）放射性矿石——如铀、钍等（5）贵重金属矿石——如金、银、铂等（6）非金属矿石——如建筑石材、石膏、滑石等。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征三、矿石品位的概念（一）矿石品位的概念通常我们把矿石中凡是可供利用的元素或矿物称为有用成份。矿石中所含有用成分的多少用品位来表示。品位：矿石中有用成份的重量与矿石重量之比，常用百分数（%）表示。一般金属品位是指矿石中该种金属元素含量的百分数。对于贵重金属（金铂等）矿石的品位是用克/吨表示。这是因为这些贵重金属在矿石中含量很少。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（二）边界品位可采矿石有用成份含量的最低界限。它是矿体边界上矿石的最低品位，是划分矿石和废石，圈定矿体范围的标准。在圈定的矿体范围内，任意取样点的品位，一般都不应当小于边界品位。（三）最低工业品位在边界品位圈定的矿体范围内，合乎工业开采要求的平均品位的最低值。这意思是说，根据目前工业技术水平，当矿石的品位低于某个数值时，便没有利用的价值，则这一数值的矿石品位叫最低工业品位，或者说，用边界是品位圈定的矿体或矿体中某个块段的平均品位，必须高于最低工业品位才有开采价值，否则无开采价值。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征四、矿石和围岩的性质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。（一）矿岩的硬度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构的情况等，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。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（二）矿岩的坚固性有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示，（普氏系数f值）。①极坚固岩石f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩）②坚硬岩石f=8～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩）③中等坚固岩石f=4～6（如普通砂岩，铁矿）④不坚固岩石f=0.8～3（如黄土、仅为0.3）金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（三）矿岩的稳固性（1）矿岩稳固性的概念：稳固性是指在一定暴露面积下和在一定时间内不自行垮落的性能。或者说稳固性是指矿岩在空间允许暴露的面积大小和允许暴露的时间长短的性能。影响稳固性的因素十分复杂，与矿岩的成份，结构，构造节理状况，风化程度，以及水文地质条件都有关系，还与矿岩在开采过程中形成的实际情况有关，（如巷道的方向，开采深度等）。稳固性对于采矿方法的选择，及支护方法的选择，掘进方式等都有很大影响。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（3）矿岩稳固性分类：大致可分为五类①极不稳固：不允许有暴露面积。要求在掘进及开采中必须超前支护。否则会昌落。（非金属矿条件）；②不稳固：允许暴露的面积在50m2以内。也即允许有较小的暴露面积，随着回采，要立即进行支护。③中等稳固：允许有一定的暴露面积，即50m2——200m2，一般不支护，或作临时支护，即可安全地进行生产。④较稳固：允许有较大的暴露面积，为200——500m2，一般不支护。⑤极稳固：允许有很大的暴露面积，即800m2以上。不必支护，可以长期时不垮落。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（四）矿岩的碎胀性矿岩的碎胀性是指矿石和围岩破碎之后的体积比原体积增大性质。碎胀性可用碎胀系数来表示（又叫松散系数））原体积（破碎前的体积破碎后的体积碎胀系数对于一般坚硬矿岩石松散系数为1.4~1.6（或1.2~1.6）。松散系数的大小主要取决于破碎之后，矿岩的粒度组成和块度的形状。初装入容器（矿车、箕斗等）内的矿岩块，因矿岩块之间空隙较大，则松散系数值可达1.8~2.0（产生了二次松散）。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（五）矿岩的结块性结块性是指采下的矿岩遇水受压，经过一定的时间，又结成整块性质。我们通常见到的是粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压，经过一段时间后，易出现结块现象。结块性对于放矿，装卸，运输等生产环节造成困难，甚至于影响到某些采矿方法的顺利使用。具有结块性的矿石在采场中，在天井中存放时间不宜过长。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（五）矿岩的结块性结块性是指采下的矿岩遇水受压，经过一定的时间，又结成整块性质。我们通常见到的是粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压，经过一段时间后，易出现结块现象。结块性对于放矿，装卸，运输等生产环节造成困难，甚至于影响到某些采矿方法的顺利使用。具有结块性的矿石在采场中，在凿井中存放时间不宜过长。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（六）矿石的氧化性与自燃性硫化矿石特别是高硫化矿石（含硫量在18~20%以上）在水和空气的作用下，很容易发生氧化，由此会放出大量的热，经过一段时间，温度升高，会引起井下火灾，特别粉状的高硫化矿与空气接触的面积大，更容易引起火灾。即便不发生火灾，在硫化矿石中渗杂入氧化矿石后，也会降低了选矿的回收率。（选矿用的药剂不同）。因而硫化矿与氧化矿石切记不要混在一起。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（七）含水性含水性是指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。矿岩含水性直接影响到矿石的提升，运输，矿仓内储矿。矿岩含水过多，会使排水费用增加。对于此方案寒冷地区的矿山，由于含水性会造成结冰河。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（八）其他的（1）容重——容重是指单位体积中原岩的重量。一般岩石的容重为2.3——3.0T/m3之间。有色金属矿石中金属含量较少，其容重与岩石差不多或稍大些。黑色金属矿石中金属含量较高，容重可达3.5T/m3左右。（或更大）（2）块度——矿岩体崩落后则形成矿石块，或岩石块，其尺寸的大小称为块度。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征块度通常用三个相互垂直方向的平均尺寸来表示。（或用最大方向的尺寸）即B、L、H的平填值。对于一定的装运，破碎等设备，对矿岩的最大块度有一定的要求。为了保证矿山持续生产，必须使矿石的最大块度与装运等设备的要求相应。通常用合格块度来表示限制采出矿石的块度，矿石块度超过合格块度时，则要求进行二次破碎。BLH金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征五、金属矿床分类及其工业特征（一）金属矿床分类金属矿床的矿体形状、厚度及倾角，对于矿床开拓和采矿方法的选择，有直接的影响，因此，金属矿床的分类，一般按其矿体形状、倾角和厚度三个因素进行分类。（此三个要素习惯上称为矿体三要素）。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（1）按矿体形状分类1）层状矿体——这种矿体是一层一层的。①层状矿床的品位，倾角和厚度变化不大，比较稳定。②矿床规模比较大。2）脉状矿体①矿脉与围岩接触处有蚀变现象②矿床赋存条件不稳定；③有用成分含量不均匀；（品位变化大）。3）块状矿床①形状很不规则。呈不规则的透镜状，矿株等形②矿体大小不一；③矿体与围岩的界限不明显；金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（2）按矿体厚度分类1）矿体厚度的概念：矿体厚度是指矿体的上盘与下盘之间的垂直距离或水平距离。前者称为矿体的真厚度，后者称为矿体的水平厚度。αφabb——为垂直厚度；a——为水平厚度；φ——a与b夹角；α——矿体倾角；对于急倾斜矿体，常用水平厚度，对于缓倾斜矿体，水平或倾斜矿体常用垂直厚度。（也即真厚度。若文中不加说明时，一般指真厚度）。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征2）分类：可分五类①极薄矿脉矿体厚度在0.8米以下。开采时要采一部分围岩，才能保证正常的工作宽。（用浅孔凿岩开采的方法）②薄矿脉矿体厚度为0.8——4.0米之间。考虑近似水平矿床，用木支护时支护高度不得超过4米，超过4米，支护作业困难很大。用浅孔回采。③中厚矿体矿体厚度为4.0——10米之间。一般此时矿块沿走向布置，多用浅孔回采。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征④厚矿体矿体厚度为10——30米，（此时30米为使用沿走向布置与垂直走向布置矿块的界限，也可以用沿走向布置矿块）。一般用深孔回采。⑤极厚矿体矿体厚度在30米以上。采用深孔回采。矿块可垂直走向布置。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（3）矿体倾角分类：水平微倾斜＜5°缓倾斜矿体5°-30°倾斜矿体30°-55°急倾斜矿体＞55°金属矿床地下开采的基本概念金属矿床地采概述（一）井田、矿田和矿区的概念实际在采矿企业中，在矿务局下面或在公司下面设一个或几个矿山；而在矿山下面设一个或几个坑口，而每一个坑口都是一个独立的开采系统，独立的生产单位。按照这种所属关系来划分井田、矿田和矿区，则：（1）划归一个坑口开采的矿体，叫井田；（2）划归一个矿山企业开采的全部矿床或者是一部分叫矿田；（如金岭铁矿、招远金矿等）（3）划归一个公司或矿务局开采的矿体，叫矿区。一个矿田可以包括若干个井田，有时一个矿田就等于一个井田。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征Ⅲ号矿田矿区Ⅰ号矿田矿区、矿田、井田2号井田Ⅱ号矿田1号井田金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（二）井田的大小范围井田的大小是矿床开采中的重要参数。（1）对于倾斜和急倾斜矿床，井田尺寸一般用沿走向长度和沿倾斜长度或垂直深度H来表示。（2）对于水平和微倾斜矿床中，则用长度L和宽度B来表示。(1)L长B宽(2)H金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征关于延深、埋置深度和赋存深度的概念H0-5001-50a）延深——是指矿体在深度上分布情况。可用埋置深度和赋存深度来表示。b）埋置深度（h）——指矿体上部界线到地表的深度（h）。c）赋存深度（HO）——指矿体上部界限到下部界限的垂直距离。金属矿床地下开采的基本概念金属矿床工业特征（3）当矿床范围不大，矿体又比较集中时，为了生产管理方便，可以用一个井田开采。（4）当矿体范围很大，或矿体比较分散，如果仍然用一个井田开采全部矿床的话，则所开掘的巷道工程量大，生产地点过于分散，因而会造成经济上的不合理，此时可划分几个井田开采。（5）划分井田时应当考虑几个方面的