采矿选矿培训(采矿)

矿业工程的主要内容一、采矿工程二、选矿工程露天开采地下开采采矿篇第一章矿床工业特性及开采方式1.1矿床1矿石及品位矿石：在目前技术经济条件下，能满足国民经济要求，可供利用的矿物集合体。矿石矿物：有用脉石矿物：目前没有利用价值品位：矿石中有用成份的重量与矿石总重量之比一般金属矿石的品位常用该金属元素含量的百分数表示，贵金属用克/吨表示，有些用有用元素氧化物的含量来表示。2矿体与围岩矿体指合乎一定质量和数量的矿石天然集合体。围岩矿体与围岩的划分是相对的。矿体周围的岩石称为围岩。上盘围岩：指矿体上部围岩（顶板）下盘围岩：指矿体下部围岩（底板）夹石：夹在矿体中的岩石叫夹石。废石：在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称为废石3矿床指按地貌特征圈定的区域内的矿体的总称，由一个或多个矿体组成。按是否具有开采价值分为：工业矿床非工业矿床按是否从矿石中提取金属分为：金属矿床非金属矿床矿床按其成矿原因分为：内生矿床：与岩浆活动有关（攀钢的钒钛磁铁矿、大多数的有色金属矿床）外生矿床：风化、剥蚀、沉积作用有关（石灰石矿、鄂西铁矿）变质矿床：变质作用有关（鞍山式铁矿、大理岩）外生矿床分为两大类：风化矿床沉积矿床风化矿床：沉积矿床：原岩或原生矿床中的成矿物质在风化作用中，在原地或其附近得到相对富集，从而形成的矿床。残积和坡积砂钨矿、砂金矿，缅甸蒙育瓦莱比塘铜矿的淋滤矿床若原岩或原生矿床中风化作用分解出来的各种成矿物质，经过搬运和沉积作用同其他组分互相分开之后，离开原地，在另个合适的地带集中富集成为矿床。宜昌地区的生物化学沉积的磷块岩矿床。1.2矿床的工业特性对矿山生产有较大影响的矿床工业特性通常有：矿体的形状矿体的埋藏要素矿石和围岩工业特性1.2.1矿体的形状和埋藏要素1矿体的形状矿体在空间的外部形态。金属矿床特别是一些以内生矿床为主的稀有金属矿床，矿体形态比较复杂，只有沉积矿床的矿体形态比较简单。常见的矿体形状有层状、脉状、块状、透镜状及巢状等。2矿体的埋藏要素矿体的埋藏要素反映了矿体的空间位置和状态，主要有走向长度、倾角、厚度、延深等四个要素。走向长度沿走向方向的长度，一般指平均长度。倾角水平矿体0~3°；缓倾斜矿体3~30°；倾斜矿体30~55°；急倾斜矿体55°。厚度极薄矿体0.8m；薄矿体0.8~2m；中厚矿体2~5m；厚矿体5~20m极厚矿体20m延深指矿体在深度上的分布情况，可以用埋藏深度和赋存深度表示。埋藏深度是指地表至矿体上部边界的深度；赋存深度是批矿体上部边界至下部边界的距离（垂深与斜深）。1.2.2矿岩的性质主要是指矿岩对矿山开采有影响的物理机械性质。包括矿岩的硬度、坚固性、稳固性、结块性、氧化性和自燃性、含水性、碎胀性。1、硬度矿岩抵抗工具侵入的性能。工程中常用刻划法和摩氏硬度表（10度）作为衡量指标。例如：若某矿岩能被正长石刻动而不能被石英刻动，其硬度为6~7。小刀为5~5.5度；指甲为2~2.5度。硬度/°12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄晶刚玉金刚石2、坚固性是矿岩抵抗外荷载的性能。我国用普氏坚固系数f来定量指标：10RfR为矿岩的单轴抗压强度(MPa)普氏系数为1~20之间。3、稳固性矿岩体在一定时间内和一定的暴露面积下是否稳固的性质。分为以下几种：极不稳固：没有支护时，不能有暴露；不稳固：允许小面积暴露(50米2以内)，随开采的推进要立即进行支护；中等稳固：允许有一定的暴露面(50-200米2)，随开采的推进可不必立即进行支护；稳固：允许有较大的暴露面(200-800米2)，一般不用支护；极稳固：允许有很大的暴露面(800米2以上)，不用支护。4、碎胀性矿岩（体）破碎后的体积比原来体积增大的性质。用碎胀系数（松散系数）K表示：0VVK=V——破碎后的体积；V0——破碎前的体积5、结块性是指采下的矿岩遇水或受压，经过一定的时间，又结成整块的性质。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。对于放矿，装卸，运输等生产环节造成困难，影响某些采矿方法的顺利使用。具有结块性的矿石不宜用留矿法。6、氧化性是指硫化矿石在水和空气的作用下，变成了氧化矿石的性质。在硫化矿石中渗杂入氧化矿石后，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。高硫化矿在井下氧化时，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。7、含水性指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。矿岩含水直接影响到矿石的提升，运输，矿岩含水过多且开采后水会从破碎的矿岩中排出，会使矿井排水费用增加。8、容重指单位体积中原岩的重量。一般岩石的容重约在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。1.3采矿及开采方式1、采矿：开采矿产资源的过程叫采矿。2、开采方式（开采方案）对于固体矿物，通常有两种方式露天开采地下开采。露天开采在敞开的空间进行作业；地下开采在地下开掘的有限空间里进行作业。3、开采方式的选择根据矿床的工业特性进行选择，对于规模大，埋藏较浅，采用露天开采的方式；矿体厚度不大，或者埋藏较深的矿体采用地下开采的方式。若矿体埋藏较浅，赋存深度大，上部矿体厚大，则上部用露天开采，下部用地下开采，采用露天与地下联合开采。1.4矿山生产能力1.4.1矿山生产能力与年产量矿山生产能力即矿山的生产规模，指矿山每年采出的矿石总量或日处理矿石量。通常是根据市场对此种矿产的需求程度、矿产储量规模以及矿区的自然经济地理条件等因素，在矿山企业设计中确定矿山生产能力。矿山年产量和矿山生产能力或规模在数量上的意义是相同的，但往往矿山的年产量与设计的生产规模不一致，则可将矿山年产量理解为实际指标，矿山生产能力或规模理解为设计指标。1.4.2矿山生产能力估算可以按经济合理的矿山服务年限估算，也可以按矿山开采下降速度估算。1、按经济合理的矿山服务年限估算1）煤矿KTQAAQTK－矿山生产能力；－可采储量；－合理的矿井服务年限；－储量备用系数。矿井开采储量备用系数的取值为1.3～1.5，露天开采储量备用系数的取值范围为1.1～1.2。2）金属矿－矿山生产能力；－可采储量；－合理的矿山服务年限；－矿石贫化率。1TQAAQT化工、建材等对矿石品位有指标要求的矿种，也可使用上述公式。1dSVA2、按矿山开采下降速度估算AVSd－矿山生产能力；－开采年下降速度；－典型开采阶段上的矿体面积；－矿石体重；－采矿回采率；－矿石贫化率。2.1矿山企业1、矿山企业2、矿山企业的组成以开采矿床，获得一定数量和质量的矿石为目的而组织起来的生产经营单位，简称矿或矿山。矿山是从事矿石开采与加工的具体生产单位，可以是采选冶联合企业的一部分，也可以是一个独立的企业。通常有以下几个部分组成：采矿车间或采矿场（一个或几个）选矿车间或选矿厂（有的矿山无）辅助车间（机修车间/厂、运输车间/车队）第二章地下开采概述3、矿山企业规模矿山规模一般按年生产能力/日生产能力及相应的服务年限作为划分标准。2.2矿山井巷在地下开采中，为了采出矿石而从地面掘进的一系列通达矿体的井巷，将矿床与地面联系起来，这些井巷统称为矿山井巷。1、矿山井巷一般分为两大类：硐室与巷道2、硐室指长度与宽度相差不大的井巷。通常根据其用途来命名，如井下破碎硐室、井下矿仓、水泵房、炸药库、候车室、调度室等。3、巷道垂直巷道水平巷道指长度比宽度大得多的井巷。按其长轴方向与水平面的夹角不同分为：长轴方向与水平面垂直，竖井、盲竖井、垂直溜井、垂直天井、垂直充填井。长轴方向与水平面成一定夹角，斜井、盲斜井、斜溜井、斜天井。长轴方向是水平的。平硐、石门（将沿脉运输巷道与主副提升竖井相连的）、运输平巷。倾斜巷道常见的矿山井巷竖井：有直接通地表出口的垂直巷道。提升矿石、废石、材料、设备、人员和通风等(图中的1)。有主井、副井。盲竖井的作用和竖井相同，但它没有直接通地表的出口(图中的2)。溜井：利用重力溜放矿石或废石的垂直或倾斜巷道(图中的3)。天井：用作人员通行、通风、运送材料设备并兼做探矿的垂直倾斜或巷道(图中的4、5)。平硐：有直接通地表出口的水平巷道(图中的6)。2.3.1开采单元的划分2.3矿床开采的一些基本要素划归一个坑口开采的矿体。具有独立提升系统的开采生产系统。可以由一个/多个竖井组成。划规一个矿山开采的的矿体。由一个或几个井田组成。划规一个公司开采的矿体叫矿区。常将地理位置很近的几个矿田划为一个矿区。1、井田矿田矿区（中观）井田划分成阶段，阶段划分再为采区（矿块）。沿矿体倾斜方向，一个阶段的范围以上下两个阶段运输平巷为界，沿走向以井田边境为界。阶段高度是指上下两阶段运输平巷间的垂直距离。2、阶段、采区（矿块）矿块可以由上而下或都由下而上开采。阶段中各采区（矿块）在沿走向方向的开采顺序可分为前进式、后退式和联合式。（微观）阶段的开采在纵向方向采用由上而下的顺序。2.3.2矿床开采步骤地下开采的矿山采矿生产的四个步骤：1、开拓2、采准从地表掘进一系列井巷道通达矿体，并形成从地面到矿体各个开采阶段的行人、运输、排水、通风等系统的矿山工程的工作叫开拓。为开拓而掘进的巷道叫开拓巷道。在已开拓完毕的矿体/矿床里，根据采矿方法的需要为回采矿石而在采区内掘进平巷、天井、放矿巷道等矿山工程，将阶段划分成相对独立的回采单元的工作叫采准。回采单元有采区、矿房、采场等。为采准而掘进的巷道叫采准巷道。3、切割4、回采在已完成采准工程的采区/矿块/采场里，为落矿时矿石碎胀和形成爆破落矿自由面而开凿拉底或切割巷道的工作叫切割。在切割空间已形成的采区里进行落矿与出矿，并进行地压管理的工作叫回采。落矿采取爆破方式；出矿即把崩下的矿石搬运到运输设备中；地压管理对采空区进行处理，一般留矿柱、充填、崩落围岩等三种方式。为了保持矿山的均衡生产，开拓、采准、切割、回采必须保持一定的超前关系，即开拓超前于采准，采准超前切割，切割超前于回采。2.3.3三级矿量各开采步骤的超前关系是用各步骤提供的能保证一段时间内矿山正常生产所需要的各个级别的矿量来实现。1、开拓矿量2、采准矿量完成了开拓工程，开拓工程所能通达的范围内的矿石储量即为开拓矿量。黑色金属矿山一般应为3~5年矿井生产能力所需要的矿量，有色金属矿山为3年。完成了采准工程的采区内的矿石量。黑色金属矿山一般应为1.5~2年矿井生产能力所需要的矿量，有色金属矿山为1年。3、备采矿量完成了切割工作，可以立即进行矿石回采的采区内的矿石。黑色金属矿山一般应为0.5~1年矿井生产能力所需要的矿量，有色金属矿山为0.5年。“采掘并举、掘进先行”是地下矿山建设和生产所必须遵循的重要方针。第三章井巷掘进与支护3.1支护3.1.1支护的概念用支架或其他方法(如喷射混凝土等)支撑或加固井筒、巷道和采场的围岩，以防止围岩塌落的措施。因为开挖扰动改变了开挖处及附近的原有应力状态及平衡，产生应力的调整，从而产生了地压。为什么围岩会松动塌落？支护的目的就是控制地压。1、地压的概念(狭义)是指围岩作用于支护上的压力，其大小和方向受构造应力及岩体结构的控制，巷道地压基本是由围岩变形产生的变形地压。3.1.2地压2、地压的形成未经开挖的岩体，各处由于受自然影响而形成的应力已经存在，岩体自平衡；开挖形成井巷空间后，巷道壁是自由面，没有岩体支撑，而此处在未开挖时是有压力的，所以巷道周围的围岩中应力重新调整分布，并且随之产生变形。c-继续冒落出现拱形顶；d-冒落停止形成自然平衡拱。根据弹性理论，通常在巷道的顶部出现拉应力（在水平构造应力不大，自重应力为主的情况下），当超过岩石或结构面的抗拉强度时，岩体产生被拉裂或原有的裂缝扩展，岩石塌落，应力继续调整，直至形成自然的平衡拱。a-巷道受力开始变形；b-变形加剧裂缝增大开始冒落；此时上部岩体的压力主要由两侧巷道承受，若超过岩石（体）的强度，两侧也会垮塌，这样整个巷道断面就会增大，不能满足设计要