采礦概論學(xué)資料

第1章礦床

1.1基本概念和術(shù)語

地球年齡45億年，地殼38億年。地球處于永恒的變化中，地球

的物質(zhì)成分、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面形態(tài)等都在不斷變化，地質(zhì)作用。引起

礦物、巖石、礦床的產(chǎn)生和破壞、海陸的變遷?；鹩蓢姲l(fā)、地震、由

崩、山洪等，大多數(shù)很緩慢，大陸下沉，移動(dòng)、海岸上升。

LL1礦物、巖石

1.礦物

自然界存在的各種物質(zhì)一般為各種元素的化合物，也有極少量的

單質(zhì)。把地殼中存在的這些化合物和單質(zhì)統(tǒng)稱為礦物。

礦物有一定的晶體結(jié)構(gòu)和形態(tài)，以及各自的物理化學(xué)性質(zhì)。絕大

多數(shù)為固態(tài)，也有氣態(tài)（天然氣）和液態(tài)（汞、石油、鹽溶液）的礦

物。

自然界已發(fā)現(xiàn)的礦物達(dá)3000多種，其中約200多種能為工農(nóng)業(yè)所

利用。比較重要的100多種。

2.巖石

各種礦物極少單獨(dú)存在，而是以礦物顆粒的形式聚合在一起，從

而形成巖石。

組成巖石的礦物叫做造巖礦物，自然界中，常見的造巖礦物有石

英（SiO2）、長石、云母、角閃石、輝石、橄欖石等硅酸鹽礦物。

組成有用礦產(chǎn)的礦物叫造礦礦物，最常見：黃鐵礦、黃銅礦、方

鉛礦、磁鐵礦、石英、長石、云母、方解石等。

地殼內(nèi)造礦礦物遠(yuǎn)比造巖礦物量少。

巖石類型按成因分為

（1）巖漿巖（火成巖）

由地球深部上升的熔融體——巖漿冷卻凝結(jié)而成的巖石。

組成它的主要礦物有石英（SiO2）、長石（鈉、鉀、鈣的鋁硅酸

鹽）、云母（主干成分鋁硅酸鹽）、角閃石、輝石、橄欖石等。

常見的有：花崗巖、閃長巖等，呈塊狀產(chǎn)出，巖體中不含有機(jī)物。

（2）沉積巖

其他巖石被破壞后所生成的碎屑，由風(fēng)力、水力搬運(yùn)堆積而成，

或由溶解于水中的物質(zhì)測定而成，或由動(dòng)植物遺骸堆積分化而成。

常見的有：礫巖、砂巖、頁巖和石灰?guī)r。這類巖通常呈層狀產(chǎn)出。

（3）變質(zhì)巖

各種巖石在地殼運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的高溫、高壓作用下，使原組織構(gòu)造

重新改變而生成的巖石。

常見：片麻巖、片巖、大理巖、矽卡巖等。

1.1.2礦石、廢石及品位

1.礦石

礦石，是有用成份含量達(dá)到了在一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下能為國民經(jīng)

濟(jì)所利用的特殊巖石。

礦石和巖石的概念是相對的，與礦石的加工技術(shù)密切相關(guān)，礦石

的加工技術(shù)水平提高了，原來因有用成份含量低不能利用而列為巖石

的就能得到利用而列為礦石。

礦石一般由礦石礦物和脈石礦物組成，前者是能被利用的有用成

份，后者是無用的礦物或有用成份含量較低而不能利用的礦物。

采掘中，崩下的圍巖或夾石等，稱為廢石。

2.品位

礦石中有用成份的多少用品位來表示，所謂品位是指礦石中有用

成份的重量與礦石重量之比，常用百分?jǐn)?shù)（％）表示。有些稀有金屬

或貴金屬礦石常用克/噸（g/t）表示，有些非金屬礦：kg/nf,毫克/米3。

（1）邊界品位

是礦體邊界上礦石的最低品位，是劃分礦石和廢石、圈定礦體的

標(biāo)準(zhǔn)。礦體內(nèi)的礦石品位都應(yīng)高于邊界品位。

（2）最低工業(yè)品位

能滿足工業(yè)開采要求的礦體平均品位的最低值。｛總分、單科分｝

3.礦石的種類

（1）按屬性：固相、氣相（二氧化碳、硫化氫等）、液相（鹽湖中各

類鹽類礦物、液體天然堿）；

（2）按屬性：非金屬礦和金屬礦；

（3）金屬礦按所含金屬種類：

貴重金屬礦、有色金屬礦、黑色金屬礦（鐵、鎰、鋁）、稀有金屬礦

（粗、鋸等）、放射性礦（鈾、牡等）、稀土金屬（銃、鈕、錮、錦等

17種元素）；

（3）金屬礦按礦物組成和化學(xué)成分分為：

①自然金屬礦：金、銀、柏、銅；

②氧化礦石：礦石礦物的化學(xué)成分為氧化物、碳酸鹽及硫酸鹽，如赤

鐵礦Fe2（）3、白鉛礦PbCC）3；

③硫化礦石：礦石礦物的化學(xué)成分為硫化物，如黃銅礦CuzFeSz、方

鉛礦PbS、閃鋅礦ZnS；

④混合礦石：含前三種兩種以上的混合物。分采問題。

L2.3礦體、圍巖和礦床

1.礦體

地殼中數(shù)量和質(zhì)量（品位）都達(dá)到工業(yè)要求具有開采價(jià)值的礦石

自然聚積體叫礦體，礦體是具有一定形狀、大小和產(chǎn)狀的地質(zhì)體。是

組成礦床的基本單位。

2.圍巖

礦體周圍不能被利用的巖石稱為圍巖，在礦體上部的圍巖叫上盤

圍巖或頂板、頂盤；在礦體下部的圍巖叫下盤圍巖或底板、底盤。夾

在礦體中的巖石稱為夾石或夾層。

礦體和圍巖的界線，取決于巖石中有用成份含量的高低，有的界

線十分明顯，肉眼即可區(qū)分，有的界限不明顯，有用成份含量逐漸降

低，要通過品位化驗(yàn)確定礦巖邊界。

3.礦床

按地貌特征圈定的區(qū)域內(nèi)礦體的總稱，一個(gè)礦床可由一個(gè)礦體組

成，也可由數(shù)個(gè)礦體組成。

在目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，符合開采和利用要求的礦床叫工業(yè)礦

業(yè)，反之為非工業(yè)礦床。

1.2影響采礦的有關(guān)礦床特征

1.2.1與采礦有關(guān)的礦巖的一些基本性質(zhì)

1.巖石的容重、體重

單位體積中原巖的重量，一般在2.3?3.0噸/米3,之間。

有色金屬容重與巖石差不多，黑色金屬礦石容重一般較重，可

達(dá)3.5噸/米3o

2.塊度

原巖崩落后，所形成碎石的尺寸大小稱為塊度。一般為最大方向

的尺寸，也可為三個(gè)垂直方向的平均尺寸。采礦裝運(yùn)中，要求礦石尺

寸不能大于某值，否則需要進(jìn)行二次破碎，小于此值的塊度即為合格

塊度。合格塊度一般為250~350mm以下。

3.碎脹性

碎脹性是礦巖崩落后，體積比原體積增大的性質(zhì)。

常用松散系數(shù)人來表示

式中，

V——礦巖破碎后的體積；

V。---礦山礦巖的原體積。

一般爆破后崩下的堅(jiān)硬礦巖的松散系數(shù)為1.2?1.6,裝入礦車等

運(yùn)輸設(shè)備的松散系數(shù)為1.8?2.0。

4.含水性

礦巖裂縫和孔隙中含水的性質(zhì)或礦石吸收和保持水分的性能。透

水、排水等問題。

5.結(jié)塊性

采下礦巖受濕后在一定時(shí)間內(nèi)結(jié)成整塊的性能。

因含粘土、滑石、及其他粘結(jié)性物細(xì)小物質(zhì)。影響放礦、裝運(yùn)等。

6.氧化性

硫化礦氧化成氧化礦，降低選礦回收率。

7.自燃性

高硫礦石（18?20%以上時(shí)），具有自然性，引起地下火災(zāi)。

8.自然安息角

松散礦巖自然堆積時(shí)，將形成傾斜的堆積坡面，坡面與水平面的

夾角即為自然安息角。一般為30°?45°。

放礦、漏斗口設(shè)計(jì)等的重要參數(shù)。

1.2.2礦巖的機(jī)械力學(xué)性質(zhì)

1.礦巖的強(qiáng)度

礦巖抵抗各種外力破壞的能力。

抗壓強(qiáng)度200?300至2000-3000公斤/厘米？，抗拉強(qiáng)度為抗壓

強(qiáng)度的1/10-1/50,抗剪強(qiáng)度為抗壓強(qiáng)度的1/8?1/12。

要使巖石破壞，應(yīng)盡可能使其處于拉伸或剪切狀態(tài)。

2.礦巖的堅(jiān)固性

巖石被破碎的難易程度。堅(jiān)固性所抵抗的外力，是一種綜合外力

（鍬、鎬、機(jī)械破碎、炸藥爆炸等作用下的力）。

常用堅(jiān)固性系數(shù)f表示，它反映礦巖的極限抗壓強(qiáng)度、鑿巖速度、

炸藥消耗量等值的平均值。但目前常按下式計(jì)算：

f=R/100

常用的普氏巖石分級法就是根據(jù)巖石堅(jiān)固性系數(shù)來進(jìn)行的。

F一般介于1?20之間，石英巖、玄武巖等可達(dá)20,頁巖、

泥灰?guī)r一般為3左右。

3.礦巖的穩(wěn)固性

礦巖采出后，形成采空空間（區(qū)），為維持暴露空間不垮，礦巖

允許暴露面積大小及其暴露時(shí)間長短的性能，叫礦巖的穩(wěn)固性。

影響礦巖穩(wěn)固性的因素極為復(fù)雜，到目前為止，還不能用一個(gè)統(tǒng)

一的、完善的定量指標(biāo)表示礦巖的穩(wěn)固性，比較通用的辦法是用采空

區(qū)允許暴露面積的大小粗略地將礦巖穩(wěn)固性分為五級：

(1)極不穩(wěn)固：不允許有暴露面積；

(2)不穩(wěn)固：允許暴露面積50m2以下；

(3)中等穩(wěn)固：允許暴露面積為50m2?200m2；

(4)穩(wěn)固：允許暴露面積為200m2?800m2；

(5)極穩(wěn)固：允許暴露面積為800m2以上，不支護(hù)在相當(dāng)長時(shí)

間內(nèi)不會垮落。

第(1)類很少遇見，第⑵比第(1)類多，(3)、(4)類最多，第(5)類介

于(2)和(3)(4)類之間。

1.2.3礦體的形狀及埋藏要素(產(chǎn)狀)

1.礦體的形狀

礦體形狀反映了礦體在空間的外部形態(tài)。大體可分為層狀、脈狀、

透鏡狀、網(wǎng)狀、塊狀及巢狀。｛柱狀、囊狀、脈群；指橫斷面形狀｝

金屬礦以脈狀及透鏡狀礦體居多，礦體形狀比較復(fù)雜，埋藏條件

及有用成分變化較大，加上成礦后地質(zhì)構(gòu)造的破壞和影響，故勘探和

開采都比較困難。

2.礦巖的產(chǎn)狀

礦體埋藏要素反映了礦體的空間位置及尺寸。主要有走向、傾向、

厚度、延伸等。

(1)走向：礦體在空間的水平延伸方向，用走向線與正北方向的夾

角來表示。走向線指礦體層面與水平面的交線。

(2)傾向或傾斜：用傾斜線的水平投影與正北方向的夾角來表示。

所謂傾斜線是垂直走向線沿礦體層面下坡所引的直線。

傾斜線與水平面所成的夾角叫傾角。通常傾角是指礦體下盤接觸

面的傾角。

礦體接傾角可分為：

①水平和微傾斜礦體——0?3-5°

②緩傾斜礦體——3-5?30°；

③傾斜礦體——30?45°-55°；

④急傾斜礦體——45°-55°以上。

(3)厚度

指礦體上盤與下盤接觸面間的垂直距離或水平距離，分別稱為垂

直厚度（真厚度）和水平厚度（假厚度）。礦體的厚度在走向和傾向

上都可能發(fā)生變化，描述中常采用平均厚度。礦體有時(shí)會出現(xiàn)分枝、

復(fù)合、脹大、縮小和尖滅等現(xiàn)象。

按開采技術(shù)條件，礦體厚度分為五類：

①極薄礦體----0.7-0.8m以下；

②薄礦體——0.7-0.8?2-4m；0.8-3

③中厚礦體——2-4-10-15m；3?10

④厚礦體——10-15?40m；10?40

⑤極厚度礦體——40m以上。

（4）延深

指礦體在深度上的分布情況，用埋藏深度和賦存深度來表示。埋

藏深度指地表至礦體上部界限的深度；賦存深度指礦體上部界限至下

部界限的垂直距離或傾斜距離，分別稱為垂高和斜高。

小結(jié)：金屬礦床的埋藏要素一般都是變化的，有時(shí)在同一區(qū)段內(nèi)

變化也很大，因此在描述埋藏要素時(shí)，應(yīng)指出平均值、變化范圍及規(guī)

律等。

1.2.4礦產(chǎn)普查與礦床勘探

1.礦產(chǎn)普查（找礦）（踏勘）

查明礦床分布和埋藏的大致情況。

（1）一般地質(zhì)方法：根據(jù)某地區(qū)的成礦地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)條件結(jié)合找

礦標(biāo)志尋找礦體。（露頭、共生礦物等信息）

（2）地球物理探礦：利用礦體與圍巖在物理性質(zhì)上的差異來尋找礦

床。（磁性、電阻、電化學(xué)性質(zhì)、容重、地震玻傳播速度、放射性）

（3）地球化學(xué)探礦：通過地球化學(xué)異常來尋找礦體。即在元素一般

正常含量的地段中尋找元素相對集中的區(qū)段，最后找到高度富集的部

分。

2.礦床勘探（探礦）

目的是進(jìn)一步揭露和研究礦床，以查明礦床的規(guī)模、質(zhì)量、開采

技術(shù)條件等。勘探可分為地質(zhì)勘探和生產(chǎn)勘探。

地質(zhì)勘探技術(shù)手段：坑探(挖掘各種坑道)和鉆探(打鉆孔提取

石l_L|-心t-H)\；

生產(chǎn)勘探：主要是坑道，配合一定的坑內(nèi)鉆孔。

探采結(jié)合。

1.2.5礦床開采概述

1.礦山方式

(1)露天開采

從地表直接采出有用礦物的開采方法。包括

①機(jī)械開采：用一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備，在敞開的空間里從事開采作業(yè),

爆破開采法，切割開采法；

②水力開采：借水槍噴出的高壓水流沖采砂礦，用于松散的砂礦開采。

(2)特殊采礦法

①溶浸采礦法：堆浸法、原地浸出、微生物采礦等。

銅礦、鈾礦加硫酸，金礦加氟化鈉

②鉆孔水溶法：采鹽礦

③鉆孔熱熔法：采硫

④植物采礦：利用某些植物對某元素的富集性。金、碘等。

(3)海洋采礦

①海濱砂礦開采

②海底鎰結(jié)核開采

③海底熱液礦床開采

④海水化學(xué)元素提取

⑤海底基巖礦床開采

(4)地下開采

(5)露天開采與地下開采對比

與坡采對比露天開采

優(yōu)點(diǎn)：

⑴開采空間限制小，有利于大型機(jī)械作業(yè)，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，比地采

高2?10倍以上；

(2)開采成本低，低2~3倍；

(3)損失貧化小，損失率3?5%,廢石混入率不超過5?10%；

(4)基建時(shí)間短，單位基建投資低；

(5)勞動(dòng)條件好，工作較安全；

⑹對高溫易燃礦體開采比地下開采安全。

缺點(diǎn)：

(1)初期投資大；

⑵環(huán)保能力差。開采過程中粉塵、廢氣、排土場等可能污染江河、

農(nóng)田、土壤、大氣等；

(3)排土場占地面積大；

(4)受氣候條件影響大(嚴(yán)寒、冰雪、酷暑、暴風(fēng)雨等)。

露天開采優(yōu)點(diǎn)是主要的，在可能的情況下盡量采用。一般地，

當(dāng)?shù)V體埋藏較淺時(shí)，采用露天開采，即為露天礦山；

當(dāng)?shù)V體埋藏較深時(shí)，采用地下開采，即為地下礦山。

取決于經(jīng)濟(jì)合理剝采比。

經(jīng)濟(jì)合理剝采比一般6?15,多為8?10,平均剝采比多為2?4。

2.礦山規(guī)模

生產(chǎn)能力(萬噸/年)服務(wù)年限

礦山規(guī)模

黑色礦山有色礦山(年)

特大型>300>25?30

大型200?300>80>25?30

中型60?20020?80>20

小型<60<20>10?15

2.礦山井巷

為了將埋藏較深的(金屬)礦體開采出來，必須從地面到礦床掘

進(jìn)一系列井巷，使礦段與地面聯(lián)通起來，這些井巷統(tǒng)稱為礦山井巷。

礦山的井巷種類很多，總的可分為胴室與巷道兩大類。

胴室

指長度和寬度相差不大的巷道。通常根據(jù)其用途來命名，如井下

提升機(jī)房、破碎胴室、礦倉、水泵房、變電所、機(jī)修房、炸藥庫、電

機(jī)車庫、候車室、保健室、調(diào)度室等。

巷道

長度比寬度大得多的井巷，按其長軸方向與水平面夾角，可分為

垂直巷道、水平巷道和傾斜巷道。

垂直巷道：豎井、盲豎井、垂直溜井、垂直天井、垂直充填井等。

豎井是直接通地表的垂直巷道，用途是提升礦石、廢石、材料、

設(shè)備、人員、通風(fēng)等。

一般將主要用作提升礦石的豎井稱為主井，而將擔(dān)負(fù)其他任務(wù)的

豎井稱為副井。

垂直溜井是利用重力溜放礦石或廢石的垂直巷道。

垂直天井是用作人員通行、通風(fēng)、運(yùn)送材料設(shè)備并兼做探礦的垂

直巷道。

傾斜巷道的長軸方向與水平成一定傾斜角度，主要有斜井、盲斜

井、斜溜井、斜天井等。

水平巷道的長軸方向是水平的。但事實(shí)上不是絕對水平，一般有

2?5%。（3%。）的坡度，以利于運(yùn)輸和排水。

水平巷道主要有平碉（平窿）、石門、脈內(nèi)平巷、脈外平巷、橫

巷（穿脈巷道）等。供人員通行、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、探礦等作用。

平胴：有直接通地表出口的水平巷道。通常將用作運(yùn)輸?shù)V石的平胴稱

為主平胴，擔(dān)負(fù)其他任務(wù)的平胴稱為副（輔助）平嗣。

石門是在巖石中掘進(jìn)的，并且與礦體走向直交或斜交，無直通地

表出口的水平巷道，一般和井筒相聯(lián)接。

平巷是與礦體走向平行無直通地表出口的水平巷道。當(dāng)平巷開掘

在礦體中則稱為脈內(nèi)平巷，開掘在圍巖中則稱為脈外平巷。

橫巷一般是與礦體走向垂直且開掘在礦體中的水平巷道。

第2章井巷掘進(jìn)與支護(hù)

對于地下開采礦由，井巷掘進(jìn)就是礦山井巷的開掘工作。礦由井

巷是聯(lián)絡(luò)地面與礦床、階段、采區(qū)的通道，為采礦工作準(zhǔn)備的必要條

件，因此井巷掘進(jìn)要超前于采礦工作。

2.1鑿巖爆破

2.1.1鑿巖

由于巖礦一般堅(jiān)固性較高，礦山井巷和礦石回采工作主要采用鑿

巖爆破的方法，通常需要在巖石和礦石中鉆鑿不同深度、不同直徑的

孔眼。

鑿巖就是鉆鑿容納炸藥的圓形炮眼，金屬礦山廣泛使用風(fēng)動(dòng)沖擊

式鑿巖機(jī)和鑿巖工具來鉆鑿炮眼。還有電動(dòng)、液壓等。

鑿巖工作量較大，花費(fèi)時(shí)間較多，對掘進(jìn)和采礦的效率影響很大。

一般把氣腿式和伸縮式鑿巖機(jī)鉆鑿的、直徑35?45mll1、深度在

3?5m以內(nèi)的炮孔的淺眼（淺孔），而把重型鑿巖機(jī)和潛孔鉆機(jī)、牙

輪鉆機(jī)鉆鑿的、直徑大于50mll1、3?5m以上的叫中深孔及深孔。

1.淺孔鑿巖機(jī)：P46

打水平淺眼：YT-24、7655、Y26等，重量約為24?26公斤；

打上向眼：YSP44、YSP45,鑿巖機(jī)下部裝有壓氣推進(jìn)裝置，可

以伸縮，借以支撐和推進(jìn)鑿巖機(jī)。一般為44公斤。

氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)由鑿巖機(jī)和氣門組成。

鑿巖機(jī)主要由柄體、缸體和機(jī)頭組成。柄體上裝有制動(dòng)手把、風(fēng)

管和水管入口；機(jī)頭裝有釬卡，鑿巖時(shí)釬子插入機(jī)頭釬套中，并用釬

卡卡緊；缸體內(nèi)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，包括配氣和活塞往復(fù)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)

和排粉機(jī)構(gòu)等。

鑿巖工具

淺眼沖擊式鑿巖機(jī)的鑿巖工具叫釬子，山釬頭和釬桿組成。釬頭

和釬桿可以拆卸。

釬頭：直接破碎巖石的部位，釬頭上釬刃部位鑲嵌有硬質(zhì)合金片。

一字形、十字形、丁字形。

一字形制造、修磨簡單，使用較廣。多刃形釬頭鑿出的炮眼眼底

較平、孔形較圓，不易夾釬，釬頭耐磨性較好。用于裂隙多的巖石鑿

巖(為了避免夾釬)，或在堅(jiān)硬巖石中鑿巖為減少釬頭磨損。

釬桿用來傳遞沖擊功和扭矩。淺眼鑿巖多用中空六角鋼，深孔鑿

巖則多用圓形中空釬子鋼。

釬尾的作用是直接承受鑿巖機(jī)的沖擊功和扭矩。

釬頭每打擊一次巖石，要回轉(zhuǎn)一個(gè)不大的角度，由釬機(jī)完成。

鑿巖時(shí)一，壓氣啟開注水閥，使壓力水通過釬桿中心孔注入眼底，

將巖粉沖洗出孔。

氣腿的作用是支撐鑿巖機(jī)并為鑿巖機(jī)提供推進(jìn)力。

2.深孔鉆機(jī)

(1)地下礦中深孔鑿巖機(jī)直徑50?80mm,深15m左右，接桿

導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)，重35?90kg,YG40o主要有潛孔鑿巖機(jī)等。

深孔鑿巖機(jī)直徑80?100mm,深15m~40以上，采用潛孔鑿巖

機(jī)。沖擊器緊隨鉆頭潛入孔中，沒有因鉆桿拉長導(dǎo)致沖擊能量的傳遞

損失，故孔深對鑿巖速度影響甚小。YQ80、YQlOOo

(2)露天礦鉆機(jī)

潛孔鉆機(jī)、液壓鉆機(jī)、牙輪鉆機(jī)(國內(nèi)孔徑可達(dá)380mm,美國達(dá)

445mm。

直徑150~380mm,臺階坡面角60?90°,深15m?20mo

2.1.2爆破

爆破是指把炸藥及起爆器材裝入炮眼內(nèi)，并使其爆炸。

1.炸藥

(1)炸藥是一種固體或液體的化合物或混合物，在受到一定的外界

能量（熱、沖擊、摩擦）作用時(shí)，就能迅速分解，同時(shí)產(chǎn)生大量的氣

體和熱量，對周圍介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械作用而使其破壞，同時(shí)發(fā)生巨

大的音響和振動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為爆炸。

例1公斤銷錢炸藥完成爆炸反應(yīng)的時(shí)間僅僅只需要十萬分之三

秒，產(chǎn)生1000千卡熱量，2000?3000度，產(chǎn)生氣體體積比原體積增

大850?950,壓力10萬個(gè)大氣壓（lOOt/cm?）。

（2）礦用炸藥要求

性能良好，有足夠威力

使用安全，能用雷管起爆

爆炸后有毒有害氣體少

不易變質(zhì)失效

原料豐富，成本低

（3）常見炸藥

A.硝錢類炸藥

主要成份是硝酸鐵（NH4NO3）,此外加入適量的敏化劑、可燃劑

和防水劑等。

a.鐵梯炸藥：2#巖石炸藥，85%硝酸鐵（氧化劑），H%TNT（三硝

基甲苯，為敏感劑，提高炸藥的敏感度），4%木粉（可燃物，又起

疏松作用防結(jié)塊硬化）。

使用安全可靠；抗水性差，吸水性強(qiáng)，有效期半年。貯存、運(yùn)輸、

使用時(shí)應(yīng)注意防潮。

b.鏤油炸藥：硝酸鏤92%,柴油木粉各4%。

這種炸藥原料來源豐富，價(jià)格便宜，成本低，加工簡便，安全可

靠；威力較低，抗水性差，吸濕性強(qiáng)。

c.漿狀炸藥

在硝酸鐵中加入TNT和水。外觀呈漿糊流質(zhì)狀。如4號漿狀炸

藥，成分有：硝酸鏤、梯恩梯、水、特種膠結(jié)劑、硼砂和尿素等。其

中水的作用是使硝酸錢溶解成飽和溶液狀態(tài)，使之不再吸水。即以

水抗水。成塑性膠狀,密度1.4?1.55,能在深達(dá)15m的水中放置30

多小時(shí)，尚不失去爆炸性能。

B.硝化甘油炸藥（膠質(zhì)炸藥）

硝化甘油、硝化棉、硝酸鉀、木粉混合而成。

威力比A類大，抗水性強(qiáng)，價(jià)格貴，安全性差。

故除了在豎井掘進(jìn)等有水的工作面作起爆藥包外，一般很少使

用。

C.乳膠炸藥（乳化油炸藥）

近年來使用越來越多。

由含氧酸鹽（硝酸鐵、硝酸鈉、過氯酸鈉、硝酸鉀和硝酸鈣等

15-20種成份）的過飽和水溶液及含碳燃料、乳化劑、敏化氣泡等

構(gòu)成。不同于顆粒狀、粉末狀、單質(zhì)等炸藥，是一種油包水型的乳狀

液。

具有良好的爆炸性能和防水性能。

爆炸性能、防水性都較好。

2.起爆器材和起爆方法

（1）起爆器材

產(chǎn)生起爆能以引起炸藥起爆的器材，包括雷管、導(dǎo)爆索、導(dǎo)火索、

導(dǎo)爆管。

1）雷管

用來起炸藥、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管。

A.火雷管：用導(dǎo)火索來引爆的雷管。

B.電雷管：用通電點(diǎn)火來引爆的雷管叫電雷管。

即發(fā)電雷管和延期（秒、毫秒（微差））電雷管，段數(shù)可達(dá)20

段。

C.導(dǎo)火索：用來引爆火雷管。

D.導(dǎo)爆索：用來傳遞爆炸波，并直接引爆炸藥。

E.導(dǎo)爆管：非電起爆器材，由塑料導(dǎo)爆管、非電毫秒雷管、聯(lián)結(jié)

元件、起爆槍等組成。

2）起爆方法

A.導(dǎo)火索起爆、電雷管起爆、導(dǎo)爆索起爆、導(dǎo)爆管起爆

B.起電線路：串聯(lián)、并聯(lián)

2.2井巷掘進(jìn)

2.2.1地壓與支護(hù)

1.地殼中的巖石受到垂直方向和水平方向的壓力。

若巖石不太穩(wěn)固，開挖后會發(fā)生冒落，直到在空間上部形成自然

平衡拱。

為防止圍巖的變形和塌落，保持一定的巷道斷面形狀及尺寸，就

必須進(jìn)行支護(hù)。

2.井巷支護(hù)

(1)木材支護(hù)：具有一定強(qiáng)度和可縮性，重量輕，容易加工，架設(shè)

方便；耐火差，易腐朽、使用年限短，強(qiáng)度小。用于地壓小、服務(wù)年

限短的井巷支護(hù)。

立柱、木棚子、木垛。以松木為多。

(2)澆注混凝土支護(hù)

由水泥、砂子、碎石按一定比例混合并加水?dāng)嚢枘潭?。支?/p>

材料強(qiáng)度高、整體性好、防火、防水、抗腐蝕、服務(wù)年限長，用于地

壓大，服務(wù)年限長、斷面大的井巷。勞動(dòng)強(qiáng)度大，成本高，支護(hù)施工

時(shí)間長。

一般為整體澆灌。如鐵路隧道

(3)噴射混凝土支護(hù)

以水泥、砂子、碎石作材料，按一定比例進(jìn)行干料混合后，送入

專門的噴射機(jī)中，以壓縮空氣為動(dòng)力，使干料在噴嘴處與水混合成濕

料，高速噴射到巷道表面，凝結(jié)硬化形成噴射混凝土支護(hù)層。

其特點(diǎn)是，能壓入圍巖的裂縫中膠結(jié)圍巖，增加圍巖整體性，封

閉巖面，防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化。與圍巖粘結(jié)成一整體共同承擔(dān)地壓，

支護(hù)質(zhì)量好、效率高、工藝簡單。缺點(diǎn)是回彈，既浪費(fèi)支護(hù)材料，又

惡化作業(yè)條件。

(4)錨桿支護(hù)

在巷道圍巖中鉆孔并安設(shè)錨桿。楔縫式錨桿、樹脂錨桿等。

懸吊作用；組合梁作用；加固拱作用

安裝簡便、安全可靠、不占巷道斷面、成本低，但不能防止圍巖

的風(fēng)化和錨桿間浮石的冒落。

(5)噴錨支護(hù)，噴錨網(wǎng)支護(hù)。

在地壓較大的礦山有取代混凝土支護(hù)的趨勢。

2.2.2平巷掘進(jìn)

(1)形狀：一般為梯形或直壁拱形斷面。

(2)斷面尺寸取決于巷道用途、運(yùn)輸設(shè)備外形尺寸和安全間隙。

(3)鑿巖爆破法

1)工序

主要工序：鑿巖、爆破、巖石裝運(yùn)、支護(hù)。

輔助工序：工作面通風(fēng)、排水、接管道、照明、鋪軌、測量等。

2)炮眼數(shù)目和深度：

取決于巷道斷面大小、巖石性質(zhì)、炸藥用量、藥包規(guī)格。例如

8m2,f=6?8的平巷掘進(jìn)，炮眼數(shù)16個(gè)左右，炮眼深度1.2?2m。

炸藥單耗參見表。炸藥單耗(kg/n?)

巷道斷面積m?巖石堅(jiān)固系數(shù)f

4-88-1012-14

<81.281.892.33

<101.121.692.09

<121.011.511.90

<150.921.361.78

平巷掘進(jìn)只一個(gè)自由面，為提高爆破效率，必須選擇恰當(dāng)炮孔布

置方式，P89,掏槽眼、輔助眼、周邊眼。

3）工作面通風(fēng)

壓入式通風(fēng)：局扇把新鮮空氣經(jīng)風(fēng)筒壓入工作面，新鮮風(fēng)流大，

通風(fēng)時(shí)間短、效果好;但容易發(fā)生污風(fēng)循環(huán)。用于長度小于150?200m

的工作面。

抽出式：優(yōu)缺點(diǎn)與壓入式相反，用于長度大于200m。

混合式具有前兩種通用方式的優(yōu)點(diǎn)，適用于更長的巷道掘進(jìn)通

風(fēng)。

4）巖石裝運(yùn)

出磴，一項(xiàng)比較繁重的工作，約占掘進(jìn)循環(huán)時(shí)間的40?50%。

使用鏟斗后卸式裝巖機(jī)，圖5-2o裝巖機(jī)、蟹爪型裝巖機(jī)

5）支護(hù)

木支護(hù)、混凝土支護(hù)、石材、鋼材、噴射混凝土、錨桿等。

（4）平巷聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)（盾構(gòu)）

工作機(jī)構(gòu)（刀盤）、液壓支撐行走機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)等組成。

掘進(jìn)工作的全面機(jī)械化，提高了安全性，巖壁光滑。

刀具易磨損、造價(jià)昂貴。80?200m/月

2.2.3天井掘進(jìn)

（1）形狀：一般為矩形和圓形。

（2）斷面尺寸取決于用途。

(3)鑿巖爆破法

放礦格、梯子格。

梯子格內(nèi)距工作面L5-2米處設(shè)橫撐支柱,鋪木板，供鑿巖作業(yè).爆

破前架設(shè)傾斜落礦臺.

(4)吊罐法

先掘一個(gè)100~150mm的鉆孔。天井上部設(shè)游動(dòng)校車,

通過鋼絲繩升降供鑿巖、裝藥作業(yè)的吊罐。爆破前吊罐下放，躲

避。

優(yōu)點(diǎn)是改善了通風(fēng)條件，效率較高，成本較低。缺點(diǎn)是中央

孔技術(shù)難度較大。

(4)爬罐法

罐籠沿著天井的一壁軌道升降。

(5)深孔爆破法

(6)天井鉆機(jī)

2.2.4豎井掘進(jìn)

(1)形狀：一般為圓形和矩形。

(2)斷面尺寸取決于用途。

(3)鑿巖爆破法

鑿巖、通風(fēng)、裝巖、提升、排水、支護(hù)等工序。

2.2.5斜井掘進(jìn)

(1)形狀：一般為梯形和矩形。

（2）斷面尺寸取決于用途。

（3）掘進(jìn)方法

和平巷掘進(jìn)類似，但需提升巖硝。

第3章金屬礦床地下開采有關(guān)原則

3.1礦床開采單元的劃分及其開采順序

3.1.1開采單元?jiǎng)澐?/p>

為了有計(jì)劃、有步驟地開采礦床，需對其進(jìn)行劃分。

1.礦田和井田

劃歸一個(gè)礦山企業(yè)開采的全部礦床及其一部分叫礦田。

一個(gè)礦山企業(yè)中劃歸一個(gè)礦井（坑口）開采的礦田或其一部分叫

井田。

一般礦床范圍與礦田范圍一致；礦床范圍不是很大時(shí)，井田多與

礦床界限相符合。

2.階段（中段）與礦塊

（1）階段（中段）

每隔一定垂直距離，掘進(jìn)與礦體走向一致的階段平巷，將礦體沿

垂直方向劃分成一個(gè)個(gè)礦段，這就是階段。

范圍：上下以兩相鄰階段巷道底板為界，左右以礦床邊界為界。

上下兩相鄰階段運(yùn)輸巷道底板間的垂距為階段高度

（緩10~25m；急傾40?60m）

上下兩相鄰階段運(yùn)輸巷道沿礦體傾斜方向的距離叫階段斜長或

礦塊斜長。

影響階段高度的因素

礦體的埋藏要素；礦體物理力學(xué)性質(zhì)；開拓、采礦方法；地質(zhì)勘

探要求；采切及回采時(shí)間；礦柱的回采條件；經(jīng)濟(jì)因素。

（2）礦塊

沿礦體走向每隔一定距離掘進(jìn)天井，將階段劃分成的一個(gè)個(gè)塊段

就是礦塊。

對于水平和微傾斜礦體，對應(yīng)的是盤區(qū)、礦壁（采區(qū)）。

3.1.2開采順序

1.井田開采順序

當(dāng)?shù)V床劃分為兒個(gè)井田開采時(shí)，優(yōu)先開采礦石品位高、可選性好、

基建工程量少、運(yùn)輸、供水、供電等條件好的井田。

2.階段的開采順序

下行式：由上而下逐個(gè)（幾個(gè)）階段開采的方式。

上行式：與下行式相反。

一般多采用下行式開采，因?yàn)橥顿Y少、投產(chǎn)快、便于探礦、安全

性好。上行式：利用空區(qū)、涌水大。

3.礦塊的回采順序

（1）前進(jìn)式：階段平巷掘進(jìn)一定距離后，從靠近主井的礦塊起，

向井田邊界依次回采。

優(yōu)點(diǎn)：早日出礦，基建時(shí)間短；

缺點(diǎn)：巷道維護(hù)費(fèi)高，掘進(jìn)與采礦常相互干擾。

（2）后退式：階段平巷掘到井田邊界后，從井田邊界開始，向主

井方向后退開采。優(yōu)缺點(diǎn)相反。

（2）混合式：開始用前進(jìn)式，待階段平巷掘完后，改為后退式。

優(yōu)點(diǎn)；綜合了以上優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)：管理復(fù)雜。

生產(chǎn)實(shí)踐中，后退式用得較多。

注意:單翼回采（主井在中）、側(cè)翼回采（主井在側(cè)）、雙翼回采（主

井在中）。

4.相鄰礦體的開采順序

主要考慮圍巖移動(dòng)角。一般先采上盤礦體。當(dāng)先開采上盤礦體

也會影響下盤礦體時(shí)，應(yīng)由采礦方法及其它技術(shù)措施解決。

3.2開采巖移及地表建筑物保護(hù)

3.2.1開采巖移

1.有關(guān)巖體移動(dòng)的主要參數(shù)

礦石采出后原巖應(yīng)力平衡遭到破壞，使圍巖發(fā)生變形、位移、開

裂、冒落等現(xiàn)象。當(dāng)巖移擴(kuò)大到地表，地表產(chǎn)生移動(dòng)和變形，形成下

滑盆地和塌陷坑。

為保證安全生產(chǎn)，必須進(jìn)行開采后地表及巖體移動(dòng)范圍的圈定。

采空區(qū)上部地表發(fā)生崩落和移動(dòng)的范圍分別叫做崩落帶和移動(dòng)

帶。

采空區(qū)邊界與地表崩落帶和移動(dòng)帶邊線的連線和水平面之間的

夾角分別叫做崩落角（陷落角）和移動(dòng)角（錯(cuò)動(dòng)角）。

上盤：B;下盤Y;端部（側(cè)翼）：6

一般來說，上盤移動(dòng)角小于下盤移動(dòng)角，下盤移動(dòng)角小于側(cè)翼移動(dòng)角。

移動(dòng)角比陷落角小5?20°

巖石名稱

B(°)Y(°)8(°)

第四紀(jì)表土454545

含水中等穩(wěn)固片巖455565

穩(wěn)固片巖556070

中等穩(wěn)固致密巖石606575

穩(wěn)固致密巖石657075

3.2.2地表保護(hù)及三下開采

1.地表保護(hù)

地表的構(gòu)筑物和建筑物均需在地表移動(dòng)線之外。還應(yīng)保持一定安

全距離。形成保護(hù)帶。

安全距離

離河流湖泊：50m

主井等主要建筑：20m

風(fēng)井、礦用公路等：10m。

2.三下開采

1.地表水體下采礦

2.建筑物、構(gòu)筑物下采礦

3.鐵路下采礦

3.3礦石損失貧化

3.3.1礦石損失

1.礦石損失的原因

（1）開采損失

1）采下礦石損失

①遺留在采場充填料中的損失；

②遺留在采場內(nèi)放不下來的損失；

③運(yùn)輸途中的損失。

2）未采下礦石損失

①設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)開采而未采下的損失

②留下各種礦柱（間柱、頂?shù)字Ⅻc(diǎn)式）不能全部采出的損失

（2）非開采損失

1）由于地質(zhì)水文等條件產(chǎn)生的損失

①斷層、地質(zhì)構(gòu)成造成礦體破壞

②礦體邊緣復(fù)雜，不能全部采出

③由于地下水較大，致使礦體開采損失

2）留永久礦柱造成的損失

為保護(hù)地表建構(gòu)筑物而留保安礦柱。

2.礦石貧化的原因

(1)開采過程中混入的廢石；

(2)開采過程中高品位粉礦損失；

(3)有用成分氧化或析出。

3.礦石損失、貧化的計(jì)算

1)礦石的損失量與礦石的工業(yè)儲量的百分比為損失率

n=^LxlOO%

Q

式中，

Qo—開采過程中損失的工業(yè)儲量；

Q-----礦體工業(yè)儲量。

2)采出的純礦石量與工業(yè)儲量的百分比叫回收率

K=。二x100%=l-q

Q

3)原生礦石的品位和采出礦石品位之差與原生礦石品位的百分比叫

貧化率

2=20x100%

a

式中，

a——工業(yè)儲量工業(yè)品位；

a'——采出礦石品位；

4)混入的廢石量與采出礦石量的比叫廢石混入率

r=—xlOO%或r=a~axlOO%

Ta-a''

式中,

R——混入采出礦石中的廢石；

T-----采出礦石量；

a〃——混入廢石的品位。

當(dāng)a"不計(jì)時(shí)，r=P

5)采出礦石量與貧化損失率關(guān)系

采出礦石量：7=2竺

1-r

米出礦石品位：a'=a(l-r)

礦山服務(wù)年限：七2幺=T/A

A”r)

式中，A——年產(chǎn)量。

3.4礦床開采步驟和三級儲量

3.4.1礦床開采步驟

包括：開拓、采準(zhǔn)、切割、回采。

1.開拓

為了開采地下礦床，需從地面掘進(jìn)一系列巷道通達(dá)礦體，使之形

成完整的提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水、壓氣、供電、供水等系統(tǒng)，稱為

礦床開拓。

為開拓礦床而掘進(jìn)的井巷稱為開拓巷道。開拓比：開拓總長度：

工業(yè)儲量

2.采準(zhǔn)

在已開拓完畢的階段中掘進(jìn)采準(zhǔn)巷道，將階段劃分成礦塊作為獨(dú)

立的同采單元，形成在礦塊內(nèi)行人、放礦、通風(fēng)等條件。

礦塊采準(zhǔn)包括采準(zhǔn)巷道和切割巷道。

(1)采準(zhǔn)系數(shù)

K=^xlOOO

EL——礦塊中采準(zhǔn)巷道和切割巷道總長度；

T一礦塊的采出礦石量，包括采切副產(chǎn)礦石。

有時(shí)稱為(千噸)采切比，還可用體積表示。

K=￥X1000

EV——礦塊中采準(zhǔn)巷道和切割巷道總體積。

(2)采準(zhǔn)工作比重

與xlOO%

r——采準(zhǔn)、切割采出礦石量。

K'有時(shí)稱為副產(chǎn)比。

3.切割

在已采準(zhǔn)完畢的礦塊里為大規(guī)?；夭傻V石開辟自由面和自由空

間，為大規(guī)模采礦創(chuàng)造良好的爆破和放礦條件。

4.回采

(1)落礦：以切割空間為自由面，借助鑿巖爆破方法把礦體崩落成一

定塊度的礦石。

(2)礦石運(yùn)搬：把崩落下的礦石搬到中段運(yùn)輸巷道，并裝入礦車。(主

要有重力運(yùn)搬和機(jī)械運(yùn)搬)。

(3)地壓管理：礦石采出后，形成采空區(qū)，經(jīng)過一段時(shí)間，礦柱和上

下盤圍巖發(fā)生變形、移動(dòng)、破壞等現(xiàn)象，為保證安全生產(chǎn)，必須采取

技術(shù)措施，控制和管理地壓。

（4）其它工作

通風(fēng)、測量等。

3.4.2三級儲量

為保證礦山持續(xù)性生產(chǎn)。

1.開拓儲量：被完整的開拓系統(tǒng)所控制的礦床儲量。（已構(gòu)成主要運(yùn)

輸、通風(fēng)系統(tǒng)、并可進(jìn)一步掘進(jìn)采準(zhǔn)巷道）

2.采準(zhǔn)儲量：凡完成了采礦方法所規(guī)定的采準(zhǔn)工程的礦塊或采區(qū)的

礦量叫采準(zhǔn)儲量，是開拓儲量的一部分。

3.備采儲量：凡已完成采礦方法所規(guī)定的切割工程（拉底、切割槽、

劈漏）的礦塊（或礦壁）的儲量，是采準(zhǔn)儲量的一部分。

一般規(guī)定如下：三級儲量保有期限

三級儲量類型黑色金屬礦山有色金屬礦山

開拓儲量3?5年3年

采準(zhǔn)儲量1.5?2年1年左右

備米儲量6~12個(gè)月6個(gè)月

第4章礦床開拓

為了開采地下礦床，需從地面掘進(jìn)一系列巷道通達(dá)礦體，使之形

成完整的提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等系統(tǒng)。

4.1開拓方法分類

4.1.1單一開拓法

1.豎井開拓法

用于開采傾角較大（一般大于45°）或埋藏較深的儲量較大的

礦床。聯(lián)接處：馬頭門。

井底車場：井筒與主要運(yùn)輸巷道或石門之間的停、調(diào)車場與胴室

的總稱。是井下運(yùn)輸?shù)臉屑~。包括重車道、空車道、繞車道、各種胴

室（如井底礦倉、破碎胴室、卸載胴室、水倉、水泵房、電機(jī)車庫、

變電所、候罐室等）。

有盡頭式、折返式和環(huán)形式。

（1）下盤豎井開拓法

主要工程：下盤豎井、階段石門、沿脈巷道。

（2）上盤豎井開拓法

缺點(diǎn)：（特別上部）石門較長，基建時(shí)間和投資較大。

適用條件：

1）礦體下盤之上是高山，上盤平坦；

2）選廠及尾礦庫只宜布置在上盤；

3）下盤有破碎帶，流沙層、含水層等。

（3）側(cè)翼豎井開拓

缺點(diǎn)：掘進(jìn)、運(yùn)輸只能單向。

適用條件：

1）上下盤巖層不穩(wěn)固，側(cè)翼穩(wěn)固；

2）選廠及尾礦庫在側(cè)翼；

3）上下盤無合適工業(yè)場地，而側(cè)翼有；

4）礦體傾角較緩，上下盤石門較長；

5）礦體走向長度小。

2.斜井開拓法

用于開拓20?50°的埋藏不深的礦體的中小型礦山。聯(lián)接處:

甩車道。

斜井傾角：

礦車組（串車）運(yùn)輸：＜25~30°o

箕斗或臺車運(yùn)輸：允許＞30°。

膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸：＜18°。

（1）脈內(nèi)斜井開拓

斜井沿礦體布置，傾角與礦體一致。

優(yōu)點(diǎn)：開拓量??；投產(chǎn)快；基建期順便出礦；補(bǔ)充探礦。

缺點(diǎn)：需留保安礦柱，受甩車道限制。

（2）下盤斜井開拓

斜井布置在礦體下盤圍巖，再從斜井掘進(jìn)階段石門通達(dá)礦體。

此法雖掘石門，但井筒維護(hù)條件好，不留保安礦柱，應(yīng)用更廣。

（3）偽傾斜斜井開拓

斜井實(shí)際傾角Y，礦體傾角a,B斜井水平投影與走向夾角。

sinB=tg￥/tga

tgY=sin3,tga

例：a=45°,Y=25°

6=27.8°

3.平碉開拓法

以平胴為主要開拓巷道開拓礦床的方法。

布置形式：

(1)垂直礦體走向下盤平碉開拓；

(2)垂直礦體走向上盤平胴開拓；

(3)沿礦體走向平胴開拓法。

平碉與礦體位置：

①脈內(nèi)沿脈平嗣開拓法

優(yōu)點(diǎn)：投產(chǎn)快，有副產(chǎn)礦石，起探礦作用。

缺點(diǎn)：脈內(nèi)平胴維護(hù)困難，不利于運(yùn)輸。(應(yīng)采用后退式開采)

適用條件：用于開采較薄礦體。(礦石不穩(wěn)固或礦體較厚應(yīng)布置在脈

外。)

⑵脈外沿脈平胴開拓法

優(yōu)缺點(diǎn)與上述相反。實(shí)際生產(chǎn)中使用較多。

4.斜坡道開拓法

為適應(yīng)鑿巖臺車、鏟運(yùn)機(jī)、自卸汽車、錨桿臺車等大型無軌自行

設(shè)備的地下開采。

以通地表的斜坡道運(yùn)輸?shù)V巖。供無軌設(shè)備出入，用于運(yùn)送設(shè)備、

材料、通風(fēng)通路等。

斜坡道內(nèi)不安提升設(shè)備、不鋪軌道。

一、斜坡道的類型

(I)螺旋式斜坡道

由規(guī)則或不規(guī)則的圓柱螺旋線或圓錐螺旋線構(gòu)成。

不規(guī)則是指曲率半徑、坡度有變化。

坡度10-15%,寬度4。米,高度3.6-5米。

(2)折返式斜坡道

直線段+曲線段(拉近段)

曲線段用于改變方向，一般較緩或水平。

直線段用于改變高程，坡度不大于15%。

兩種形式參見書16、17頁。

二、螺旋式與折返式對比

螺旋式

(1)優(yōu)點(diǎn)：

1)同等高程開拓工程量較小(少25%；

2)與溜井等垂直井配合施工時(shí)，通風(fēng)出渣較方便;

3)布置較靈活。

(2)缺點(diǎn)

1)掘進(jìn)施工要求高；［定向、外側(cè)超高等要求］

2)司機(jī)視距小，安全性差；

3)車胎差速器磨損??；

4)道路維護(hù)工作量大。

(3)適用條件

圓柱形礦體開拓；輔助斜坡道。

折返式

優(yōu)點(diǎn)：

1)施工較容易；

2)司機(jī)能見距離大，行車較安全；

3)車速較大，運(yùn)量較大，排出有害氣體量較少;

4)線路便于與礦體保持固定距離；

5)道路易于維護(hù)，使用年限較長。

缺點(diǎn)：

1）工程量較大；

2）布置靈活性較差。

一般來說，折返式優(yōu)點(diǎn)較多。適用于主斜坡道開拓。

4.1.2聯(lián)合開拓法

根據(jù)地形和礦體的賦存條件，靈活地將兩種及以上的主要開拓巷道組

合起來開拓一個(gè)或幾個(gè)礦體，就稱為聯(lián)合開拓法。

1.平碉與井筒聯(lián)合開拓法

2.豎井與盲井聯(lián)合開拓法

3.斜井與盲井聯(lián)合開拓法

4.1.3主要開拓方式評述

一、平洞與井筒比較

（1）優(yōu)點(diǎn)

1）基建投資少、掘進(jìn)支護(hù)費(fèi)用低、不需提升設(shè)備、井架、井底

車場等；

2）基建時(shí)間短，掘進(jìn)速度較快；

3）排水費(fèi)用低，不需排水設(shè)備、設(shè)施；

4）礦石運(yùn)輸費(fèi)用低；

5）通風(fēng)較容易，通風(fēng)費(fèi)較低；

6）生產(chǎn)安全性較高。

缺點(diǎn)：

使用受地形限制。

平碉開拓優(yōu)點(diǎn)較為突出，只要地形允許應(yīng)盡量采用。主平胴一般

不超過3000-4000mo

二、豎井與斜井比較

1）基建工程方面：斜井長度較長；但斜井開拓的石門較短，井

底車場較簡單；斷面較小；

2）井筒裝備方面：豎井井筒裝備較復(fù)雜，但管纜線較短；

3）投資方面：斜井的井筒裝備和井底車場比較簡單（甩車道），

不需要大型提升設(shè)備，基建速度快，初期投資少。

4）地壓及支護(hù)方面：豎井承受的地壓較小，維護(hù)費(fèi)較低；斜井

承受的地壓較大，支架易變形，維護(hù)費(fèi)較高。

5）提升方面：堅(jiān)井提升速度快，能力大，提升費(fèi)用低；斜井提

升設(shè)備修理費(fèi)和鋼絲繩磨損較大，生產(chǎn)能力較小。

6）排水方面：斜井因管路長，排水費(fèi)較高。

7）安全方面：豎井常為圓形，不易變形，提升過程中停工事故

較少。斜井常發(fā)生脫軌、脫鉤、跑車等事故。

適用條件：

斜井適用條件：礦體傾角不大（15?45°）,開采深度小，產(chǎn)量

不大的中小型礦山。

三、斜坡道與其它開拓比較

優(yōu)點(diǎn)：

1）基建速度快；投產(chǎn)早，充分利用無軌設(shè)備，既采礦，又開拓;

2）產(chǎn)量大，效率高、成本低；

3）礦石、材料運(yùn)送不需轉(zhuǎn)運(yùn)，方便靈活；

4）節(jié)省大量鋼材。

缺點(diǎn)：

1）相同條件下比豎井長，且斷面大，掘進(jìn)工程量大，運(yùn)行時(shí)間

長。

2）內(nèi)燃設(shè)備耗油量高，有廢氣污染，通風(fēng)費(fèi)增加；

3）承受地壓較大，維護(hù)費(fèi)高；

4）無軌設(shè)備投資大，維護(hù)工作量大。

單一斜坡道開拓適用于埋藏200?300m,產(chǎn)量20?100萬t的

礦床開采。

4.2主要開拓井巷位置選擇

4.2.1主要開拓井巷位置選擇應(yīng)考慮的因素及應(yīng)遵循的原則

一、應(yīng)考慮的因素

1）礦區(qū)地形、地質(zhì)構(gòu)造、礦體埋藏條件、巖石性質(zhì)、水文等；［盡量

布置在穩(wěn)固的巖體中］

2）礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限；

3）礦床勘探程度、儲量及遠(yuǎn)景；

4）地下、地表的運(yùn)輸聯(lián)系，開拓工程量；

5）改擴(kuò)建礦山原有井巷及建構(gòu)筑物的利用。

二、應(yīng)遵循的原則

1）井巷出口在歷年最高洪水位3m以上，并且有利于重車下坡運(yùn)行;

2）井巷出口不受滾石、山崩、雪崩危害；

3）避免壓礦，盡量不留保安礦柱，位于移動(dòng)帶以外20m以上；

4）有足夠的工業(yè)場地（用于各種建構(gòu)筑物，調(diào)車場、堆放場、空壓

機(jī)房等），同時(shí)盡量不占、少占農(nóng)田；

5）開拓、生產(chǎn)費(fèi)用最小；

6）運(yùn)輸功最小；

7）選廠應(yīng)盡量利用山坡地形；

8）與外部聯(lián)系方便（鐵路、公路、選廠、冶煉廠）。

4.2.2主要開拓巷道沿礦體走向及垂直礦體走向位置的選擇

一、沿礦體走向的位置

其它條件允許，主要從地下運(yùn)費(fèi)考慮，取決于運(yùn)輸功。一般布置

在礦體中央。

運(yùn)輸功：礦石重量乘運(yùn)輸距離。

二、垂直礦體走向位置

應(yīng)布置在距移動(dòng)帶一定距離L以外。

L：安全距離。

離河流、湖泊：50m

主井、鐵路、井架、卷揚(yáng)機(jī)房等主要建筑：20m

風(fēng)井、充填井、索道支架、礦用公路等：10m。

4.2.3副井和通風(fēng)井位置的選擇

當(dāng)主井為罐籠井時(shí).，可兼作入風(fēng)井、人行井，另設(shè)一個(gè)回風(fēng)井即

可構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)。

當(dāng)主井為箕斗井時(shí)一，不能作入風(fēng)井，需另設(shè)一個(gè)副井及回風(fēng)井。

箕斗提升：提升能力大。

罐籠提升：兼用性好。

一、副井與主井位置關(guān)系

當(dāng)副井與主井盡量靠近站時(shí)一（但不小于30m）,叫集中布置，當(dāng)

相距較遠(yuǎn)時(shí)，叫分散布置。

集中布置優(yōu)點(diǎn)：

1.工業(yè)場地集中，減少平場費(fèi)；

2.井底車場集中，生產(chǎn)管理方便；

3.開拓工程量較小，基建時(shí)間短；

4.井筒集中有利于集中排水；

5.延伸施工方便。

缺點(diǎn)：

1.一井發(fā)火，殃及另一井；

2.主井是箕斗井時(shí)，粉塵易飛揚(yáng)到副井。

總的來說，集中布置優(yōu)點(diǎn)更突出，應(yīng)盡量采用。

二、風(fēng)井的布置方式（入風(fēng)井與回風(fēng)井關(guān)系）

1.中央并列式

入風(fēng)井、回風(fēng)井均布置在礦體中央，相距不小于30m(井上建

筑物采用防火材料也不得小于30m)o

主井為箕斗井，可兼作回風(fēng)井，主井為罐籠井可兼提升人員、入

風(fēng)井。

2.中央對角式

(1)主井為罐籠井，位于中央，兼作入風(fēng)井，回風(fēng)井位于礦體兩端。

(2主井為箕斗井時(shí)，主井在中央，另在附近設(shè)副井兼作入風(fēng)井?；?/p>

風(fēng)井位于礦體兩端。

3.側(cè)翼對角式開拓系統(tǒng)

主井(罐籠井)、回風(fēng)井分別位于礦床的兩翼。

4.評述

I.中央并列式和對角式對比：

中央式優(yōu)點(diǎn)：

(1)地面構(gòu)筑物集中；

(2)共留一個(gè)保安礦柱(如果需要的話)；

(3)可較快形成通風(fēng)系統(tǒng)，早日出礦；

(4)井筒工程延深方便。

缺點(diǎn)：

(1)風(fēng)路長，扇風(fēng)機(jī)負(fù)壓大，且線路不斷變化；

(2)風(fēng)流易短路，漏風(fēng)量大；

(3)若無其它安全出口，危險(xiǎn)性較大。

II.中央對角式與中央并列式對比

優(yōu)點(diǎn)

(1)負(fù)壓小、穩(wěn)定、漏風(fēng)小、通風(fēng)費(fèi)低；

(2)較安全(入、回風(fēng)井相距較遠(yuǎn))；

(3)一條風(fēng)井發(fā)生故障，另一仍能維持生產(chǎn)。

缺點(diǎn)

(1)井筒間聯(lián)絡(luò)巷道長，投產(chǎn)慢；

（2）掘兩條回風(fēng)井，掘進(jìn)、維護(hù)費(fèi)較高。

III.適用性

大型礦山：中央對角式。

中小型礦山：側(cè)翼對角式。（礦體走向長度不大，側(cè)翼對角式缺點(diǎn)不

突出）

4.2.4其它輔助開拓巷道的布置

除副井、風(fēng)井外，還有溜礦井、充填井、石門等。

4.3井底車場、碉室及階段運(yùn)輸巷道布置

井底車場位于井筒與井下主要運(yùn)輸巷道連接處，是井下運(yùn)輸?shù)臉?/p>

紐。簡單地說，井底車場是在井筒與石門聯(lián)接處所開鑿的巷道和胴室

的總稱。是輸送人員、礦石、廢石、設(shè)備、材料的場所，也是井下排

水和動(dòng)力供應(yīng)的轉(zhuǎn)換中心。井底車場由車場線路和車場胴室兩大部分

組成。

4.3.1豎井井底車場

一、井底車場線路和胴室

書

二、井底車場形式

1.盡頭式井底車場

單側(cè)進(jìn)出礦車，用于罐籠提升。

評價(jià)：投資少，通過能力小。

適用性：小型礦井，副井。（年產(chǎn)量10萬t以下）

2.折返式

井筒一側(cè)進(jìn)重車，一側(cè)出空車，空車經(jīng)折返線路變頭返回。

評價(jià)：通過能力提高，但調(diào)頭不便。

適用性：中、小型礦山。（年產(chǎn)量10?30萬t）

3.環(huán)形式

空車經(jīng)繞道返回，形成環(huán)形線路。

評價(jià)：通過能力大，投資大。

適用性：大型礦山。（年產(chǎn)量＞30萬t）

4.3.2斜井井底車場

一、串車斜井與車場連接方式

1.旁甩式（甩車道）：礦車經(jīng)甩車道由斜邊平進(jìn)入車場；

2.吊橋：礦車經(jīng)吊橋從斜井頂板進(jìn)入車場；

3.平車場：斜井不再延深時(shí)一，由斜井直接過渡到車場。

二、評價(jià)

平車場與甩車場相比，鋼繩磨損小，礦車很少掉道，提升效率高,

巷道工程量小，交岔處寬度小，易維護(hù)，但只適用于斜井最后一個(gè)階

段。

吊橋既有平車場的優(yōu)點(diǎn)，又解決平車場不能多階段提升的問題，

但需安裝吊橋設(shè)施。中小型礦山使用較多，斜井最好大于20度。

4.3.3地下雨室

一、地下破碎及裝載胴室

二、地下水泵房和水倉

三、地下變電所

四、地下炸藥庫

五、其它胴室

機(jī)車庫、修理庫、消防材料室、調(diào)度室、候罐室等。根據(jù)用途、設(shè)備

等確定。

4.4階段運(yùn)輸巷道

從空間上看，礦床開拓分為立面開拓和平面開拓。

立面開拓主要確定豎井、斜井、溜井、風(fēng)井、充填井位置、數(shù)目、

斷面形狀及大小，破碎轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)等。

平面開拓主要確定階段開拓巷道的布置。包括井底車場及各嗣

室。

主運(yùn)輸階段開拓：解決礦石運(yùn)輸、探礦、通風(fēng)、排水等要求。

副階段(中段)開拓：當(dāng)階段太高，開采困難時(shí)而增設(shè)，一般不

與主井筒直接相通。

4.4.1階段運(yùn)輸巷道布置的基本原則

1.滿足運(yùn)輸能力

當(dāng)?shù)V體厚度4?15m,采用一條沿脈巷道；15?30m采用一條或兩條

下盤沿脈加穿脈；極厚礦體(>40m),采用環(huán)形運(yùn)輸。

2.階段運(yùn)輸巷道布置既要滿足探礦、又能為以后采礦運(yùn)輸所利用。

3.同采礦方法一同考慮。

4.符合通風(fēng)要求。

風(fēng)路暢通，盡量減少轉(zhuǎn)彎、突然擴(kuò)縮。

5.系統(tǒng)簡單，工程量小。

6.其它要求

4.4.2階段運(yùn)輸巷道布置形式

1.單一沿脈巷道布置

(1)單線會讓式

重車通過，空車待避?；蛳喾?。

工程量小，通過能力小，用于薄或中厚礦體

(2)運(yùn)輸巷道中設(shè)雙線，適當(dāng)位置用渡線連接。

適用：20?60萬t/年的礦山

2.下盤雙巷加聯(lián)絡(luò)道布置

3.脈外平巷加穿脈

優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)輸能力大，穿脈裝礦安全方便，起探礦作用。

缺點(diǎn)：掘進(jìn)工程量大。

適用年產(chǎn)量：50?150萬to

4.環(huán)形運(yùn)輸布置

生產(chǎn)能力很大。掘進(jìn)工程量最大。

適用150?300萬t/年。

4.5礦床開拓方法選擇概述

4.5.1考慮因素

1.各種地質(zhì)地形條件及其它條件；

2.各種開拓方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性；

4.5.2基本要求

1.技術(shù)上可靠，滿足生產(chǎn)能力；

2.生產(chǎn)費(fèi)用低；

3.投資少；

4.基建期短；

5.盡量不留保安礦柱，少占農(nóng)田。

4.5.3開拓方案選擇的方法

L初選：根據(jù)基礎(chǔ)資料。

2.從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、建設(shè)時(shí)間等方面進(jìn)行初步比較。最終選出2?

3個(gè)方案。

4.技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

詳細(xì)的計(jì)算和對比。

最后進(jìn)行綜合分析評價(jià)選出最終方案。

第5章回采工作概述

回采總成本構(gòu)成

落礦20?80%；運(yùn)搬10?60%；地壓管理0?30%。

5.1落礦

1.落礦費(fèi)用構(gòu)成

鑿巖炸藥裝藥、爆破

中硬巖：(%)20?3040?6020?40

硬礦巖：(％)60?7020?3010?20

2.技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

勞動(dòng)生產(chǎn)率：t/工班；

每米炮孔崩礦量：t/m；

炸藥單耗：kg/t；

大塊產(chǎn)出率。

3.影響上述指標(biāo)的因素

(1)礦石堅(jiān)固性

⑵礦石裂隙性

(3)礦體厚度

(4)自由面數(shù)目

5.1.1淺孔落礦

1.特點(diǎn)：孔徑30?46mm,孔深5m以內(nèi)。

2.設(shè)備：氣腿式風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)。

3.崩礦方式及有關(guān)參數(shù)

一、崩礦方式

(1)單層回采水平炮孔：開采緩傾斜薄礦體，厚度2.5?3m；

⑵分層回采：緩傾斜中厚礦體。上向梯段工作面和下向梯段工作面;

下向梯段工作面適用于礦石穩(wěn)固性較差情況。

(3)上向分層回采：急傾斜礦體。

二、有關(guān)參數(shù)

⑴最小抵抗線W：(25?30)d；d——孔徑。

(2)孔底距：a=(l?1.5)W；

⑶深孔崩礦炸藥單耗q

f<88-1010-15

單耗kg/m30.26-1.01.0-1.61.6-2.6

對比：

I平胴掘進(jìn)：

f斷面積4-68-1012-14

單耗kg/m34-61.52.152.64

6-81.281.892.33

8-101.121.682.04

n豎井掘進(jìn)：

f=8-10圓面積16?24,q=L82

(4)每米炮孔崩礦量：1-2.5t

(5)臺班效率：20?70m/臺班。采用鑿巖臺車，效率顯著提高。

4、評價(jià)

優(yōu)點(diǎn)：回采率高、貧化小，大塊大塊少，破碎好。

缺點(diǎn)：勞動(dòng)消耗量大，安全性差，粉塵高，生產(chǎn)率低。

適用性：厚度5?8m以下礦體，尤其是不規(guī)則礦體。

5.1.2中深孔落礦

1.特點(diǎn)：孔徑50?70mm,孔深5?15m。

2.設(shè)備：導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)；鑿巖臺車CZZ-700。

裝藥器：FZY-10,AYZ-150o

3崩礦方式及有關(guān)參數(shù)

一、崩礦方式

一般為上向扇形孔布置，還有水平扇形炮孔布置。

二、有關(guān)參數(shù)

⑴最小抵抗線：W=(23?30)d

(2)孔底距：a=(l?L5)W；

⑶單耗：

f3-58-1010-15

單耗kg/m3(初爆)0.2-0.350.35-0.50.8-1.1

二次爆破為初爆的%10-1515-2535-45

(4)每米炮孔崩礦量5~20t/m

(5)臺班效率：10-50m/臺班

4.評價(jià)

可與淺孔崩礦對比，優(yōu)缺點(diǎn)相反。適用較厚礦體。

5.1.3深孔落礦

1.特點(diǎn)：孔徑大于90mm,孔深大于15m。

2.設(shè)備：潛孔鉆機(jī)，YQ100A——水平及下向炮孔；YQ100B——任意

角度炮孔。

3崩礦方式及有關(guān)參數(shù)

一、崩礦方式

水平深孔：平行孔、扇形孔、束狀孔。

垂直孔：

傾斜孔：

3種布孔方式評價(jià)：

平行孔爆破效果好，鑿巖巷道工程量大，經(jīng)常移動(dòng)設(shè)備。

扇形孔：總長度要增加50?60%。應(yīng)用較多。

束狀孔：所需空間小，但爆破效果差。多用于崩礦柱。

4.評價(jià)

與淺孔、中深孔比較

優(yōu)點(diǎn)：可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少采準(zhǔn)工程量，改善勞動(dòng)工作條件，提

高安全性。

缺點(diǎn)：大塊率高，礦巖接觸面大，損失貧化大。

適用性：厚度大、形態(tài)規(guī)整、礦巖易分離的礦體。

5.1.4擠壓落礦

1.特點(diǎn)：自由空間爆破，補(bǔ)償空間20?30%o

擠壓空間爆破，補(bǔ)償空間12?20%。

在爆破力作用下，礦石向相鄰松散介質(zhì)碰撞抗壓，以獲得補(bǔ)償空

間，爆破后需進(jìn)行松動(dòng)放礦（放礦量15?20%）之后，才進(jìn)行下一次爆

破回采循環(huán)。第一排炮孔需較大爆破能。（其后0.4?0.6m處增加一排

炮孔與第一排炮孔同時(shí)爆破）。

2.有關(guān)參數(shù)

孔排距1.5m-L8m,孔徑65?110m。一次爆破20m左右。

3評價(jià)

可降低大塊率，減少切割工程量，提高回采強(qiáng)度；但要求合適的條件

和回采工藝。

5.1.5藥室落礦

在開鑿的巷道和胴室內(nèi)大量集中裝藥落礦的方法。

地下開采已不用。

5.1.6二次破碎

淺孔落礦二次破碎費(fèi)用占落礦費(fèi)的0?30%；

中深孔、深孔大于50%。

1.二次破碎地點(diǎn)

淺孔：工作面和放礦閘門處，振機(jī)上。

深孔：二次破碎巷道、放礦漏斗。

2.方法

覆土爆破法：工作簡單、迅速、但炸藥消耗量大，碎破四散。

淺孔破碎：

風(fēng)動(dòng)錘、液壓錘：

數(shù)塊礦石卡漏斗時(shí).，炮桿捆裸露藥包爆破。

5.2礦石運(yùn)搬

5.2.1重力運(yùn)搬

礦石在重力作用下沿采場溜至礦塊底部放礦巷道，通過閘門直接裝入

運(yùn)輸水平的礦車中。用于急傾斜礦脈（＞50?55度）的開采。

淺孔落礦二次破碎費(fèi)用占落礦費(fèi)的0?30%；

5.2.2電耙運(yùn)搬

1.電耙設(shè)備：功率5.5?55千瓦。耙斗箱形、篦形等。書96。

斗容0.1?0.6m3。

生產(chǎn)能力：150?500t/d。

2.耙運(yùn)距離10?60mo一般30?50