ch3地下矿床开拓.ppt

2020/10/26,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,2020/10/26,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。,2020/10/26,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,4,第一节地下矿床开拓概述,,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31,,,地下矿床开拓概述,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,5,,第二节平硐开拓法,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31）；,,,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,6,3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,2020/10/26,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,2020/10/26,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,9,,,第三节斜井开拓法,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,10,2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,2020/10/26,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2530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,2020/10/26,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1545，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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,13,,第四节竖井开拓法,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,14,3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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,15,,,,,,4、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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,16,,第五节斜坡道开拓法,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,17,⒉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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,18,,第六节联合开拓法,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,19,,,第七节开拓巷道的布置,⒈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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,20,,,⑴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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,21,,⒈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,2020/10/26,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,2020/10/26,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,2020/10/26,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,25,,,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,26,⑷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,2020/10/26,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,28,⒊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,2020/10/26,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,2020/10/26,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,31,㈡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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,32,,,⑵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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,33,,,⒊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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,34,㈢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,2020/10/26,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,2020/10/26,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,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,37,②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；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,2020/10/26,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径、粉矿堆积角有关；通常取10～15米。贮矿波动高度是贮矿段高度的0.1～0.2倍，收缩角为45～60.,,,⑵溜井储矿段的结构参数,※储矿段的直径比溜矿段的直径大1.5～2.0米；,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,39,溜井与阶段的接口分为上口、中口和下口。⑴溜井的上口结构溜井上口指溜井与它所服务的最上部一个阶段的接口。溜井卸矿口的结构形状分为喇叭式与无喇叭式两种。,,,⒊溜井的接口,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,40,,,溜口的结构形式a筒形单溜口；b楔形单溜口；c筒形双溜口；d楔形双溜口,,,喇叭口处倾斜坡度应大于50～55。在卸矿口装设格筛。,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,41,⑵溜井的中口结构溜井中口指多阶段溜井与它所服务的中间阶段的接口。如图所示。,,,溜井的中口结构1-溜井；2-卸矿硐室；3-斜溜道；4-格筛,◆倾角应大于矿石的自然安息角，一般采用45～55。,◆宽度应等于或大于最大合格矿石块度的4～5倍，且不小于2.5米。,◆高度应等于或大于最大合格矿石块度的3～4倍，且不小于2米。,◆长度在15米以内。,溜井用斜溜道与中间阶段的卸矿硐室连接。,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,42,※筒形溜口的结构参数包括溜口高度、溜口斜脖长度、溜口额墙厚度、溜口顶板倾角、溜口内坡角、溜口底板倾角、双溜口中心距离等。,,,⑶溜井的下口结构,溜井下口指溜井与装矿水平（或称放矿水平）的接口。,※溜井的溜口处设置闸门，用来控制向矿车的放矿量。,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,43,⒋溜井的检查巷道溜井的检查巷道包括检查天井和检查平巷。,,溜井的检查巷道1检查天井；2检查平巷；3运输平巷,⒍溜井的生产能力取决于上口的卸矿能力和下口的放矿能力，卸矿能力与放矿能力又取决于上口与下口所处平巷运输的能力。,,,⒌溜井的布置主要与装卸、运输矿石和溜井的安全、管理等因素有关。,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,44,※它为各阶段转运矿石、废石、人员设备材料以及为排水、供电等其它工作服务，是井下各阶段运输的枢纽。※根据开拓方法的不同，可分为竖井井底车场和斜井井底车场。,⑴井底车场的线路（巷道）①储车线路井底车场里储放空、重车辆的线路。如图所示。,,,（四）井底车场,井底车场指井筒周围与阶段运输巷道之间所开掘的巷道和硐室的总称。,⒈竖井井底车场,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,45,,井底车场结构示意图,,,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,46,③辅助线路通往各种硐室的线路称为辅助线路。,尽头式、折返式和环形式等三种形式。,,图329井底车场形式示意图,,,a尽头式；b折返式；c环形式1罐笼；2箕斗；3翻车机；4调车线路,②行车线路调度空、重车辆的线路称为行车线路。,⑵井底车场硐室,⑶井底车场的形式,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,47,,⑷井底车场形式选择应在满足生产能力要求的条件下，尽量使结构简单，以节省工程量，方便管理，生产操作安全可靠，并易于施工与维护。,分为折返式车场和环形式车场两种形式。如图所示。※环形车场一般适用于箕斗或胶带提升的大、中型斜井。※折返式车场一般适用中、小型矿山的斜井的串车提升。,,,⒉斜井井底车场,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,48,,（五）阶段运输巷道的布置阶段运输巷道是连接井底车场与矿块的主要通道。为阶段开拓服务的运输平巷称为主要运输平巷。,,,串车斜井井筒与车场的连接方式有三种旁甩式、吊桥、平车场，如图所示。,a甩车道；b吊桥；c平车场1斜井；2甩车道；3吊桥4吊桥车场；5信号硐室；6人行口；7重车道；8空车道,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,49,⒈阶段运输巷道布置的影响因素和基本要求⑴必须满足阶段运输能力的要求；⑵矿体厚度；⑶矿石、围岩的稳固性；⑷应贯彻探采结合的原则；⑸必须考虑所采用的采矿方法（包括矿柱回采方法）；⑹符合通风要求；⑺系统简单，工程量小，开拓时间短；⑻其它技术要求；,,,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,50,⑴单一沿脉布置分为脉内布置和脉外布置，单线会让式和双线渡线式。,,单一沿脉平巷布置a单线会让式；b双线渡线式,⑵下盘双巷加联络道（即下盘环形式或折返式）布置,,下盘沿脉双巷加联络道布置,,,⒉阶段运输巷道的布置形式及其应用,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,51,⑶脉外平巷加穿脉布置如图所示。,,脉外平巷加穿脉布置,⑷上下盘沿脉巷道加穿脉布置（即环形运输布置）如图所示。,环形运输布置,,,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,52,⑸平底装车布置,平底装车布置,阶段矿石的运输可分为分散运输与集中运输两种方式。※分散运输宜用于竖井罐笼提升，斜井串车或台车提升的中小型矿井。,※集中运输水平的设置主要用于箕斗井提升或平硐开拓的大中型矿井。,,,⒊集中运输水平的设置,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,53,（六）地下硐室的布置地下硐室按其用途不同，有地下破碎及装载硐室、水泵房和水仓、地下变电硐室、地下炸药库及其它服务性硐室等。,,,,地下破碎站的布置形式a分散旁侧式；b集中旁侧式1运输阶段卸矿车场；2主溜井；3破碎硐室；4箕斗井,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,54,,,,主水泵站阶段排水系统,地下炸药库1－库房；2－雷管检查室；3－放炮工具室；4－炸药发放室；5－电气设备室；6－防火门；7－栅栏；8－铁门；9－运输巷道,开拓巷道的布置,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,55,,第八节矿床开拓方法选择,⑴确保工作安全，创造良好的地面与地下劳动卫生条件，建立良好的提升、运输、通风、排水等系统；,,,一、矿床开拓方法选择的基本要求及其影响因素,⒈选择矿床开拓方案的基本要求,⑵技术上可靠，并有足够的生产能力，以保证矿山企业均衡地生产；,⑶基建工程量最少，尽量减少基本建设投资和生产经营费用；,矿床开拓方法选择,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,56,⑷确保在规定时间内投产，在生产期间能及时准备出新水平；⑸不留和少留保安矿柱，以减少矿石损失；⑹地面工业总布置，应不占或少占农田。,⒉影响矿床开拓方案选择的因素,⑴地形地质条件、矿体赋存条件；⑵地质构造破坏情况；⑶矿石和围岩的物理力学性质；⑷矿区水文地质条件；,,,矿床开拓方法选择,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,57,⑸地表地形条件；⑹矿石工业储量、矿石工业价值、矿床勘探程度及远景储量等；⑺选用的采矿方法；⑻水、电供应条件；⑼原有井巷工程存在状态；⑽选厂和尾矿库可能建设的地点。,二、选择矿床开拓方案的方法和步骤⒈开拓方案初选；⒉开拓方案的初步分析比较；⒊开拓方案的技术经济比较；,,矿床开拓方法选择,