第三篇-矿床开拓工程..

第三篇：矿床开拓第十章基本概念第十一章矿床开拓方法第十二章主要开拓井巷基本内容第十三章辅助开拓井巷第十章基本概念1）矿床开拓（图10-1）：从地表掘进一系列井巷到达矿体，以建立地表与矿体之间运行人员、设备、材料，以及运送矿石和废石的通路，为进行采掘创造条件，并在这些通路上形成一整套独立完整的提升、运输、通风、排水、供电、供水、供风等系统，这些工程的综合，称为矿床开拓。2）开拓巷道为开拓矿床而掘进的井巷，称为开拓巷道，一般包括平硐、竖井、斜井、斜坡道、井底车场、石门、阶段运输平巷、溜矿井、充填井等，并在井底车场范围内设置有各种用途的硐室。图10-1开拓巷道名称示意图1-风井;2-矿体;3-选矿厂;4-箕斗提升井;5-主溜井;6-斜坡道;7-溜井;8-充填井;9-阶段运输巷道;10-副井;11-大断层;12-主平硐;13-盲竖井;14-溜井;15-露天采矿场;16-盲斜井;17-石门第十章基本概念3）平硐：又称平窿，它是具有一端通达地表出口的水平巷道，铺设有运输线路，有3-7‰的坡度，以利列车和水流运行。4）竖井指其轴向与水平面相垂直的，供提升矿石、废石、人员、设备、材料用的主要巷道；按其提升容器类型分罐笼井、箕斗井和混合井；按其地表有无出口分明竖井和盲竖井。第十章基本概念5）斜井：指其轴向与水平面成一定倾角的主要巷道，其功能与竖井相同；斜井内铺设有运输线路，根据提升容器的类型分串车斜井和箕斗斜井；根据地表有无出口分明斜井和盲斜井。6）斜坡道是具有直通地表出口的倾斜巷道；斜坡道主要供运行无轨设备及安装胶带运输机使用，不铺设轨道，坡度小，方向变换灵活。第十章基本概念7）井底车场：它是井筒与阶段运输巷道连接处各种运输线路和硐室的总称，是连接井下运输和井筒提升的枢纽；在井底车场范围内除一般铺设有储车线、行车线、调车线之外，还设置水泵房、变电所、调度室、修理库等。8）石门和阶段运输平巷又统称阶段运输巷道，它们开在阶段水平内；由井底车场通到矿体的一段，掘在岩内中，称为石门；接着石门沿走向通到矿体两端井田边界，称为阶段运输平巷；垂直走向掘进时，称为阶段运输横巷；这些巷道主要是供运输及通风用。第十章基本概念9）溜矿井：是专用于溜放矿石的井筒，常常垂直或急倾斜布置。10）充填井是专用于下放充填料的井筒，也往往垂直或急倾斜布置。这些井巷中，凡属于用来运输、提升矿石，不管有无地表出口，如主平硐、提升井筒、主斜坡道、盲竖井、盲斜井等，均称为主要开拓巷道；而其它开拓巷道，如通风井、溜矿井、充填井、井底车场、阶段运输巷道等，在开采矿床时只起辅助开拓作用，则称为辅助开拓巷道。第十章基本概念11）开拓系统：为开拓矿床，而在一定空间内所布置的主要开拓巷道和辅助开拓巷道体系，称为矿床的开拓系统（图10-2竖井开拓系统）。一个独立、完整的开拓系统应能在井田范围内实现运输、提升、通风、排水、供电、供风、供水及行人等全部目的，并至少有两个独立的通地表的安全出口。图10-2竖井开拓系统立体图第十一章矿床开拓方法11.1开拓方法分类根据开拓系统中所用的主要开拓巷道数目，地下矿床开拓方法可以概括为两大类：即单一开拓法和联合开拓法(见下表)；凡用一种主要开拓巷道开拓整个井田，称为单一开拓法；如果用两种或两种以上的主要开拓巷道开拓井田，包括矿床上部用一种主要开拓巷道、下部用另一种主要开拓巷道，则称为联合开拓法。第十一章矿床开拓方法11.2平硐开拓技术1）垂直矿体走向下盘平硐开拓法当矿脉和山坡的倾斜方向相反时，则由下盘掘进平硐穿过矿脉开拓矿床，这种开拓方法叫做下盘平硐开拓法（图11-3）。图11-3下盘平硐开拓法1—主平硐；2—主溜井；3—辅助竖井；4—入风井；5—矿脉第十一章矿床开拓方法11.2平硐开拓技术2）垂直矿体走向上盘平硐开拓法当矿脉与山坡的倾斜方向相同时，则由上盘掘进平硐穿过矿脉开拓矿床，这种开拓法叫做上盘平硐开拓法（图11-4）。采用下盘平硐开拓法和上盘平硐开拓法时，平硐穿过矿脉，可对矿脉进行补充勘探；我国各中小型脉状矿床，广泛采用这种开拓方法。图11-4上盘平硐开拓法1—阶段平硐；2—溜井；3—主平硐；4—辅助盲竖井第十一章矿床开拓方法11.2平硐开拓技术3）沿矿体走向平硐开拓法当矿脉侧翼沿山坡出露，平硐可沿矿脉走向掘进，成为沿脉平硐开拓；平硐一般设在脉内，当矿脉厚度大且矿石不够稳固时，则平硐设于下盘岩石中。1.优点：能在短期开始采矿；各阶段平硐设在脉内时，在基建开拓期间可顺便采出一部分矿石，以抵偿部分基建投资；平硐还可起补充勘探作用；2.缺点：平硐设在脉内时，必须从井田边界后退回采。图11-5脉内沿脉平硐拓法Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ—上部阶段平硐1—主平硐；2—辅助盲竖井；3、4—主溜井；5—溜井第十一章矿床开拓方法11.3斜井开拓技术1）脉内斜井开拓法脉内斜井开拓法是将斜井直接开在矿体内部，靠矿体下盘，并沿矿体的倾斜线布置，如图11-6；斜井与阶段运输平巷之间的连接，只通过井底车场，不开石门。1.优点：不用开石门基建投资少，基建时间短，投产快，并能补充探矿，且副产部分矿石；2.缺点：必须留斜井的保安矿柱，并当矿体底顶倾角起伏太大时，斜井难以保持平稳，影响斜井的提升能力和提升安全。图11-6脉内斜井开拓法1—脉内斜井；2—阶段运输平巷适用条件：•矿体厚度小，面积大，底板起伏不大，下盘岩石不稳固，矿石稳固，矿石价值不高；•矿床勘探不足，但又急需短期投产，早日见矿；•矿床由露天开采转入地下开采。第十一章矿床开拓方法11.3斜井开拓技术2）下盘斜井开拓法下盘斜井开拓是将斜井布置在矿体下盘围岩内，通过各种不同型式的斜井井底车场和石门，与阶段运输平巷相连接，建立起矿体与地表之间的联系，如图11-7。1.优点：不须留保安矿柱，井筒维护条件好，且不受底板起伏情况的影响；2.缺点：与脉内斜井法比多一些石门。图11-7下盘斜井开拓法a—真倾斜；b—伪倾斜ab采用钢绳胶带运输机运送矿石，斜井倾角取用小于或等于16°；用串车提升矿石，斜井倾角取用25-30°；当用箕斗或台车提升矿石，斜井倾角可取30-45°。第十一章矿床开拓方法11.4竖井开拓技术1）下盘竖井开拓法将主竖井布置在矿体下盘岩石移动带外的围岩内，然后按阶段标高分别掘进各阶段井底车场、石门及主要运输平巷，通达矿体建立开拓联系(图11-8)。1.优点：井筒保护条件好，无须留保安矿柱；2.缺点：石门长度随开采深度增加而增加，尤其矿体倾角小时，该问题更为明显；3.该法最适宜开采埋藏在地平面以下的急倾斜矿体，对倾角大于70度下盘地形、地质构造、岩层条件适合于开掘井筒时更有利。图11-8下盘竖井开拓法1—竖井；2—石门；3—阶段运输平巷；r1、r2—下盘岩石移动角；r’—表土层移动角；l—安全距离；V1、V2、V3—矿体编号第十一章矿床开拓方法11.4竖井开拓技术2）上盘竖井开拓法主竖井布置在上盘岩石移动带以外，再由竖井掘阶段石门通达矿体(图11-9)。1.只在特殊情况下使用；2.受地表地形限制，下盘或侧翼缺乏布置工业场地的条件，只有上盘地形有利；3.根据矿区内部和外部的运输联系，选矿厂和尾矿库只宜布置在矿体上盘方向，这时开上盘竖井运费最少；4.下盘岩层地质及水文地质条件复杂，不宜掘进竖井。图11-9上盘竖井开拓1-竖井，2-石门，3-平巷第十一章矿床开拓方法11.4竖井开拓技术3）侧翼竖井开拓法将竖井布置在走向的一侧，矿体侧翼岩石移动带以外，然后在各阶段水平上同样以井底车场、石门、阶段运输平巷与矿体间建立开拓联系(图11-10)。1.适用于矿体长度短，偏角小；2.受地表地形限制，只有侧翼地形有利于布置工业场地；3.缺点为井下进行单向运输，运输功太大；回采工作线也只能单向推进，掘进与回采强度受限制。11-10侧翼竖井开拓法1-竖井，2-石门，3-矿体，4-地质储量界线第十一章矿床开拓方法11.5斜坡道开拓技术1）基本特征1.斜坡道又称斜巷，是近20多年来随着无轨自行设备的广泛应用而出现的一种新的开拓方法。这种开拓方法是以斜坡道作为主要开拓巷道来沟通地表与矿体之间的联系；2.斜坡道开拓法一般用来开拓矿体埋藏较浅、开采范围不大，矿山年产量较小、服务年限较短且围岩稳固的矿床条件；3.主斜坡道分为螺旋式和折返式两种。第十一章矿床开拓方法11.5斜坡道开拓技术2）螺旋式斜坡道1.斜坡道的几何形状一般为圆柱螺旋线或圆锥螺旋线（图11-11）；2.螺旋式斜坡道要有中心溜矿井或其它垂直天井配合施工时，掘进的出碴与通风才方便3.螺旋式线路掘进困难，行车时司机视距小，安全性差，车辆轮胎的磨损也较大，路面又不容易维护。图11-11螺旋式斜坡道开拓法第十一章矿床开拓方法11.5斜坡道开拓技术3）折返式斜坡道1.折返式斜坡道开在矿体下盘岩层移动界限外，线路分直线段和折返段（图11-12）；2.直线段线路长，变换高程，坡度一般不大于15%；3.折返段线路较短，变换方向，坡度减缓至水平；4.在折返段处开掘阶段石门通达阶段运输平巷；5.为便于掘进时出碴和通风，折返段处也可考虑开设措施井。图11-12折返式斜坡道开拓法1—斜坡道；2—阶段石门；3—阶段运输平巷第十一章矿床开拓方法11.6平硐与井筒联合开拓技术1）基本特征这种开拓法是指矿体上部采用平硐开拓，平硐水平以下采取与井筒（盲竖井、盲斜井）联合的开拓方式。这时，从深部采出的矿石，需经盲井筒提升、平硐转运才能到达地表（图11-13）；2)适用条件1.在山岭地区，矿体一部分赋存在地平面以上，另一部分延伸到地平面以下；地平面以上部分用平硐开拓，以下部分用井筒开拓；2.在山岭地区，矿体均赋存在地平面以下，因受地表地形限制不宜开掘明井筒，也用平硐盲井筒联合开拓。图11-13平硐与盲竖井联合开拓法1—平硐；2—盲竖井；3—石门；4—矿体第十一章矿床开拓方法11.7斜井与盲井联合开拓技术1）基本特征这种开拓法是指矿体上部用斜井开拓，而到深部用盲井筒开拓。因而，这种开拓法同样也分斜井与盲竖井联合开拓法和斜井与盲斜井联合开拓法两个方案（图11-13、14）。2)适用条件1.前者适用于深部存在盲矿体时；2.后者适用于，适用于开采深度很大，用上部斜井无论从提升能力或巷道承压能力方面，均不适宜于继续延深的条件下，此时改用两条小断面盲斜井代替主斜井往下开拓。图11-13斜井与盲竖井联合开拓方案图11-14斜井与盲斜井联合开拓方案第十一章矿床开拓方法11.8竖井与盲井联合开拓技术1）基本特征开采深度很大的矿体，如果用一段竖井提升，则所需提升设备功率过大，深部石门过长，可考虑采用竖井与盲井联合开拓，即上部用明竖井，下部用盲竖井或盲斜井（图11-15、16）。2)适用条件1.矿体埋藏很深或延深很大，或深部矿体倾角变缓，致使一段竖井提升发生困难，深部石门过长；2.矿体深部偏角变大，延伸向一方侧移；3.深部发现有盲矿体。图11-15竖井盲竖井联合开拓方案图11-16竖井盲斜井联合开拓方案1—竖井；2—盲斜井；3—矿体第十一章矿床开拓方法11.9斜坡道联合开拓技术1）基本特征（图11-17、18）1.单一斜坡道开拓，受无轨自行设备合理运输距离的限制，只能开拓200-300m以内深度的矿体，且矿井规模不宜很大；2.在实践中斜坡道常与平硐、斜井、竖井联合，作辅助开拓巷道使用；3.辅助斜坡道从地表开起，联通各阶段的阶段运输平巷，供无轨设备由地表进入地下各阶段或由一个阶段转向另一个阶段，但其作用主要是辅助联络，运送人员和材料，同时兼作通风。图11-17马德林铜矿平硐与斜坡道联合开拓系统纵剖面图1—平硐；2—入风井；3—回风井；4—溜井；5—废石溜井；6—破碎站；7—扇风机图11-18普列斯卡铜矿开拓系统示意图1—主井；2—斜坡道；3—溜井；4—破碎硐室；5—矿仓；6—矿体1)平硐与井筒的比较1.基建时间短：平硐施工简单，条件好，速度快；2.基建费用低：平硐设施简单（不要井口房、井架、提升）；3.生产安全可靠：平硐安全、可靠、事故少；4.生产经营费用低：运输费用低，无排水通风费用，经营维护费用低。第十二章主要开拓井巷12.1主要开拓巷道类型比较2)竖井