7矿床开拓
第七章矿床开拓
§1 开拓方法分类
矿床开拓方法大致可分为单一开拓和联合开拓两大类。凡用某一种主要开拓巷道开拓整个矿术的开拓方法，叫做单一开拓法；有的矿体埋藏较深，或矿体深部倾角发生变化，矿床的上部用某种主要开拓巷道开拓，而下部则根据需要改用另一种开拓巷道开拓，这种方法叫做联合开拓法。常用的开拓方法见表7-1。除此之外，斜坡道开拓以及其相关的联合开拓也逐渐增多。
表7-1 开拓方法分类表
§2 开拓方法
主要开拓巷道是决定一个矿床开拓方法的核心，其选择在矿山设计中是至关重要的。主要开拓巷道类型的选择由以下几个条件来决定：
（1）地表地形条件。不仅要考虑矿石从井下（或硐口）运出后，通往选矿厂或外运装车地点的运输距离和运输条件，同时要考虑附近是否有容积较充分的排废石场地，势必造成废石的远距离运输，从而增加了矿石成本。此外，还需要考虑地表永久设施（如铁路）、河流等影响因素。
（2）矿床赋存条件。它是矿山选择开拓方法的主要依据，如矿体的倾角、侧伏角等产状要素对决定开拓方法有重要意义。
（3）矿岩性质。这里主要指的是矿体的围岩的稳固情况。为减少因矿岩稳固程度差或成巷后地压活动的影响而增加的工程维护费用，在选择开拓方法时，必
须考虑矿岩性质。
（4）生产能力。就前节所介绍的开拓方法，因主要开拓巷道与巷道装备不同，其生产能力（提升或运输）也不同。一般来说，平硐开拓方法的运输能力最大，竖井高于斜井。
另外，开拓巷道施工的难易程度、工程量、工程造价和工期长短等，虽然不能作为确定开拓方案的重要依据，但决不可忽视。尤其是小型矿山，往往存在施工力量不足和技术素质较差、施工管理跟不上等情况。因此，当地的施工力量和特点，在巷道类型的选择上也应一并考虑。
下面介绍较常用的开拓方法。
一、平硐开拓法
以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在地形有利的情况下，才能发挥其优点，即只有矿床赋予于山岭地共，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。
采用平硐开拓水平，平硐以上各中段采下的矿石，一般用矿车中转，经溜矿井（或辅助盲竖井）下放到平硐水平，再由矿车经平硐运出地表，如图7-1所示。上部中段废石可经专设的废石溜井再经平硐运出地表（入废石场），或平硐以上各中段均有地表出口时，从各中段直接排往地表。
图7-1中的154m中段为主要运输中段，主平硐1就设在这里。上部各生产中段废石经224m和194m巷道直接运出地表，生产矿石经由溜矿井2，放到154m水平，再经主平硐1运出硐口。
平硐开拓方法又有以下几种方案：
1.与矿体相交的平硐开拓方案
这种开拓方案又有上盘平硐和下盘平硐两种形式。图7-1所示是下盘平硐开拓，上盘平硐图7-2所示，这种方案的矿石运输方式与图7-1相同，只有因上部中段无地表出口（如条件条例，也可直通地表），人员、设备、材料等由辅助盲竖井4提升到上部各中段。为通风需要，在490m水平与地表相通。
在图7-1和图7-2中，如果各段通往矿体的平巷工程量不大，该方案的优点是较为突出的，各中段可同时开工，特别是为上下中段的溜井等工程施工创造了有利条件（如用吊罐法施工开井等工程，且可达到压缩工期、缩短基建周期的目的。同时，掘进过程中通风等作业条件也比较好。在选择方案时，平硐短的方案通常应该是平硐与矿体走向正交，这无疑
是最理想的。然而，现场条件往往不
能如愿。如有以下情况者，就需要考
虑平硐与矿体斜交的方案：①与矿体
走向正交时，由于地势不利而加长了
平硐长度；②与矿体正交时，平硐口
与外界交通十分不便，尤其是没有足
够的排废石场地和外部运输条件；③
欲使平硐与矿体走向正交，但需通过
破碎带。这种不得不采用平硐与矿体
斜交的方案已成为一般通用的方案。
2、沿矿体走向的平硐开拓方案
当矿体的一端沿山坡露出或距山坡表面很近，工业场地也位于同一端，与矿体走向相交的平硐开拓方案又不合理时，可采用这种开拓方案。该方案有两种常见的形式。
（1）平硐在矿体下盘。只有矿体厚度很大且矿石不够稳固时才用这种方法。从矿床勘探类型来看，适用于走向较稳定的矿体，即Ⅰ、Ⅱ勘探类型矿体；或者矿体勘探密，尤其是矿体产状在走向方面摸得较清楚。否则因矿体走向不太清楚。而造成穿脉工程过大。
图7-3所表示的
下盘沿脉平硐开拓方
案，由上部中段采下
的矿石经溜井4放至
主平硐1并由主平硐
运至地表，形成完整
的运输系统。人员、
设备、材料等由85m
平巷、45m主平硐送
至各工作地点。
（2）平硐在矿体
内。只有在围岩很不稳固的情况下才采用这种方法，否则将增加平巷和平硐的掘进成本及巷道支护、管理等费用。
二、竖井开拓法
竖井开拓法以竖井为主要开拓巷道。它主要用来开采急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45o）和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（倾角小于20o）。这种方法便于管理，生产能力较高，在金属矿山使用较普遍。
矿体倾角等是选择竖井开拓的重要因素，但是，同其他方案选择一样，也受到地形的约束。由于各种条件的不同，竖井与矿体的相对位置也会有所不同，因而这种方法又可分为穿过矿体的竖井开拓、上盘竖井开拓、下盘竖井开拓和侧翼竖井开拓四种开拓方案：
1.穿过矿体的竖井开拓方案
竖井穿过矿体的开拓方案如图7-4所示。这种方法的优点是石门长度都较短，基建时三级矿量提交较快；缺点是为了维护竖井，必须留有保安矿柱。这种方案在稀有金属和贵重金属矿床中应用较少，因为井筒保安矿柱的太得往往是相当可观的。在生产过程中，编制采掘计划和统计三级矿量时，这部分矿量一般是要扣除的，有可能在矿井生产末期进行回采，且要采取特殊措施，这样不仅增加了采矿成本，而且回采率极低。因此，该方案的应用受到限制，只在在矿体倾角较小（一般在20o左右），厚度不大且分布较广或矿石价值较低时方可使用。
2.下盘竖井开拓方案
下盘竖井开拓是开拓急倾斜矿体常用的方法。竖井布置在矿体下盘的移动界线以外（同时要保留安全距离），如图7-5a所示。从竖井掘若干石门与矿体连通。此方案的优点是井筒维护条件好，又不需要留保安矿柱；缺点是深部石门较长，尤其是矿体倾角变小时，石门井筒维护条件好，又不需要留保安矿柱；缺点是深部石门较长，尤其是矿体倾角变小时，石门长度随开采深度的增加而急剧增加。一般说来，矿体倾角60o以上采用该方案最为有利，但矿体倾角在55o左右，作为小矿山亦可采用这种方法。因小矿山提升设备小，为开采深部矿体，可采用盲竖井（二级提升）来减少石门长度（见图7-5b）。
3.上盘竖井开拓方案
竖井布置在矿体上盘移动带范围之外（段留
有规定的安全距离），掘进石门使之与矿体连
通。这种开拓方案的适用条件是：（1）从技术
上看，不可能在矿体下盘掘进竖井（如下盘岩
层含水或较破碎，地表有其他永久性建筑物
等）。（2）上盘开拓比下盘开拓在经济上更合理
（矿床下盘为高山，无工业场地，地面运输困
难且费用高），如在图7-6所示的地形条件下，
上盘开拓就更为合适。
上盘竖井开拓与下盘竖井开拓相比，有明显
的缺点：上部中段的石门较长，初期的基量大，
基建时间长，初期基建投资也必须增加等。鉴于上盘竖井方案本身所存在的缺点，一般不采用这种开拓方案。
4.侧翼竖井开拓方案
侧翼竖井开拓方案是将主竖井布置在矿体走向一端的移动范围以外（并留有规定的安全距离），如图7-1所示。
凡采用侧翼竖井的开拓系统，其通风系统均为对角式，从而简化了通风系统，风量分配及通风管理也比较方便。由于前面所提到的原因，小型矿山凡适用竖井开拓条件的，大都采用了侧翼竖井开拓方案。如山东省某金矿，矿体倾角40o，厚度8～14m，矿体走向长度400m，上部采用了下盘斜井开拓方案，设计深度自+5～-120m。后期发现深部矿石品位高，且矿体普遍变厚，地质储量猛增，因此在二期工程中，设计能力由原来的150t/d增加到250t/d；中段高度由原业的25m增加到30m；采用了对角式通风系统，由原来两侧回风井（图7-8中的9、7）改为一条回风井8.这样，二期工程由于采用了侧翼竖井开拓方案，节省了主回风井，使工期安排更为合理。
在金属矿床的竖井开拓中，除下盘竖井开拓方案外，侧翼竖井开拓应用较多。与下盘竖井开拓方案相经经，这种方案存在以下缺点：①由于竖井布置在矿体侧
翼，井下运输只能是单向的，因而运输功大；②巷道掘进与回采顺序也是单向的，掘进速度和回采强度受到限制。
这种开拓方案通常的适用条件如下：
（1）矿体走向长度较短，有利于对角式
通风，对于中小矿山，当矿体走向长度在500m
左右时，适用这种方案是合理的。
（2）矿体为急倾斜，无侧伏或侧伏角不
大的矿体采用侧翼竖井开拓方案，较上下盘竖
井开拓方案的石门都短，如图7-7和图7-8
所示。
（3）矿体上下盘的地形和围岩条件不利
于布置井筒，且矿体侧翼有较合适的工业场
地，这时的选厂布置在同侧为宜，这样可使矿石的地下运输方向与地表方向一致。
（4）矿体比较厚，或矿体为缓倾斜而面积较大的薄矿体。见图7-9.
三、斜井开拓法
斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，适用于开采缓倾斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20o～40o的矿床。这种方法的特点是施工简便、中段石门短、基建少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中
小型金属矿山，尤其是小型矿山。
根据斜井与矿体的相对位置，可分为下盘斜井开拓方案（图7-10）和脉内斜井开拓方案（图7-11）。
（一）下盘斜井开拓方案
这种方案是斜井布置在矿体下盘围岩中，掘若干个石门使之与矿体相通，在矿体（或沿矿岩接触部位）中掘进中段平巷。这种开拓方法不需要保安矿柱，井简维护条件也比较好。这是它的最大优点。此方案在小型金属矿山应用较多，如在山东省招-掖裂带和招-平断裂带的矿床，其生产能力在300t/d 以下的十几个金属矿山大都采用这种方案。这种方案斜井的倾角最好与矿体倾角大致相同，上这地区的矿体倾角均在35o～42o左右；多半采用了斜井倾角为25o～28o的下盘伪斜井方案。斜井的水平投影与矿体走向夹角?为：
αγβtan tan sin =；α
γβtan tan arcsin = 式中γ—已确定的斜井倾角，γ=24o～28o；α为矿体倾角。
在确定斜井开拓方案之前，必须搞清楚矿体倾斜角度，就是说在设计前，除了要了解矿体有关产状等资料外，要准确掌握矿体（尤其下盘）倾角，否则，不管是下盘斜井方案或是脉内斜井方案，都会使工程出现问题。如某金矿的下盘斜井开拓方案，因钻控程度较低，只是上部较清楚，设计时按上部已清楚资料为准，完全没预料到-30m以下矿体倾角的变化。因此在施工中，当斜井掘到-25m时，斜井插入矿体，结果因地质资料不清楚而造成的失误。
要防止上述情况的发生，惟一的办法是按规程网度提交地质资料（这是起码的要求），同时要做调查工作，充分了解和掌握本地区的矿床和矿体赋存规律。在，而一些中小型矿山，特别是地方小矿山，矿山设计工作在地质资料尚不足或不十分充分的情况下就开始，这时设计者要充分注意矿体深部（或局部）倾角发生的变化（尤其是倾角变急），如果就此地质资料采用斜井，可考虑斜井口距矿体远些，以防矿体倾角发生变化而造成工程上的失误。
（二）脉内斜井开拓方案
采用脉内斜井开拓方案（图7-11）时，斜井布置在矿体内，斜井靠近矿体下盘的位置，其倾角最好与矿体倾角相同（或相接近）。这种开拓方案的优点是：不需掘进石门，开拓时间短，投产快；在整个开拓工程中，同时开采出副产矿石，这种副产矿石可以抵消部分掘进费用；脉内斜井掘进有助于进一步探矿。其缺点是：矿体倾斜不规则，尤其是矿体下盘不规则，井筒难于保持平直，不利于提升和维护；为维护斜井安全，要留有保安矿柱。因此在有色金属矿山和贵重金属矿山，这种方案应用不多。只有那些储量丰富且矿石价值不高的矿山，才可考虑使用。
四、联合开拓法
由两种或两种以上主要开拓巷道来开拓一个矿床的方法称为联合开拓法。其实质是因矿床深部开采或矿体深部产状（尤其是倾角）发生变化而采用的两种以上单一开拓法的联合使用，即矿床上部用一种主要开拓巷道，而深部用另一种主要开拓巷道补充开拓，成为一具统一的开拓系统。
由于地形条件、矿床赋存情况、埋藏深度等情况的多变性，联合开拓法所包括的方案很多（见表7-1），这里介绍常用的几种联合开拓方案。
（一）上部平硐下部盲竖井开拓方案
当矿体上部赋存在地平面以上山地、下部赋存于地平面以下时，为开拓方便和更加经济合理，矿体上部可用平硐开拓，下部可采用盲竖井开拓，如图7-13及图7-14所示。
在图7-13中，在平硐接近矿体处（见321m平面图）考虑盲竖井的位置时（其影响因素与单一开拓方案中的下盘竖井方案相同），应使各中段石门较短。矿石（或废石）可经盲竖井提升到321m中段，矿车在车场编组后用电机车运出硐口。
这种方案的特点是需要在321m平硐增掘井下车场和卷硐室等工程。如果矿体上部离地表不远，平硐口又缺乏排废场地时（或为了压缩排废石场占用农田面积），可采用平硐竖井通地表的联合开拓方案（图7-14），这时卷扬机安设在地表，井下废石提升到井口，然后排往井口废石场，而各中段矿石经竖井提升到平硐水平，经平硐运往硐口。在具体选择方案时必须多方面考虑，才能最终确定最合理的方案。
（二）上部平硐下部盲斜井开拓方案
这种方案的适用条件为：①地表地形为山岭地区，矿体上方无理想的工业场地；
②矿体倾角为中等（即倾角在45o～55o之间），为盲矿体且赋存于地平面以下；③如地平面以上有矿体，但上部矿体为土法开采结束，且形成许多老硐者。
这种方法的优点是可以减少上部无矿段或已采段的开拓工程量，缩短斜井长度，从而达到增加斜井生产能力的目的，同时石门长度可尽量压缩，从而缩短了基建时间。
该方案的运输系统如图7-15所示，矿石或废石经各中段石门，由盲斜井提到323平硐的井下车场，然后经平硐运出硐口。
（三）上部竖井下部盲竖井开拓方案
这种开拓方案（图7-16）一般适用于矿体或矿体群倾角较陡，矿体一直向深部延伸，地质储量较丰富的矿山。另外，因竖井或盲竖井的生产能力较大，所以中型或偏大型矿山多用这种方法。
竖井盲竖井开拓方案的优点是：1）井下的各中段石门都不太长，尤其基建初期石门较短，因此可节省初期基建投资，缩短基建期。2）在深部地质资料不清的情况下，建设上部竖井；当深部地质资料搞清后，且矿体倾角不变时，可开掘盲竖井，两段提升能力适当，能山保持较长时间的稳定生产。
（四）上部竖井下部盲斜井开拓方案
如前所述，当上部地质资料清楚且矿体产状为急倾斜，上部采用竖井开拓是合理的，一旦得到深部较完善的地质资料，且深部矿体倾角变缓，则深部可采用盲斜井开拓方案，如图7-18所示。这样可使一期工程（上部竖井部分）和深部开拓工程（下部盲斜井部分的工程量压缩到最大限度，缩短建设时间，使开拓方案在经济上更为合理。
（五）上部斜井下部盲竖井开拓方案
这种开拓方案一般适用于矿体倾角较缓，且沿倾斜方向延伸较长，或地质储量不大以及生产能力也不大的小矿山。在小型矿山，由于各方面条件的限制，矿山设备（包括矿井提升设备）的规格宜小不宜大，这就给开采深部矿体带来不便。若矿体倾角变缓，其深部开拓可采用与上部同样的斜井，往深部形成“之”字型折返下降。实际上这种做法在经济上是不合理的：其一，斜井的维护费用较高，
提升能力却较低；其二，这样会形成多（节）提升，将增加不少辅助生产人员，使井下车间管理费增加，从而增加了矿山成本；同时，因为设备多，生产环节多，设备事故发生率也高，这又增加了生产管理中的困难。如某金矿就是因上述原因才决定深部采用盲竖井的联合开拓方案。
§3 主要开拓巷道比较
既然开拓方法是由主要开拓巷道形式决定的，那么为选择一种技术可行、经济合理的开拓方法，就必须了解各种主要开拓巷道的优缺点。这里就各种主要开拓巷道从掘进费用、掘进速度、投资额、生产能力、运输成本以及其他因素进行比较。
一、平硐与竖井比较
（1）平硐掘进费用低。平硐每米工程掘进费用比竖井低得多，且维护费用低。平硐内安装设施简单，不像竖井那样要设钢（木）梁、罐道、声光信号等设施，也不需要专设人行间以及相应的行人生产能力相等的情况下，每米平硐总费用（包括掘、砌和安装费用）还不一竖井的一半，用平硐开拓时的基建工程量少；平硐没有像竖井那样需要复杂的井底车场以及复杂的辅助设施（如摇台或托台、上罐等）；平硐口设置简单，不需要井架和卷扬机房；平硐不需要像竖井那么多的重型设备，所以投资费用低。
（2）平硐设施管理方便，施工条件好。平硐掘砌速度要比竖井快得多。尤其在掘进机械化水平进步较快的今天，如使用凿岩台车、立抓式装岩机等，极大地改善了掘进工作的施工条件和成巷速度，即使是大断面的平巷掘进，其速度也是竖井所不能比的（在同等条件下，平巷成巷速度是竖井建井速度的2～3倍）。因此，用平硐开拓的矿山，基建时间短，可以做到早投产，早见效。
（3）平硐排水费用低。平硐排水靠平硐排水沟自流排出（而竖井需要设专门的排水设施），大大地减少了矿井的排水费用。
（4）平硐运输设备费用低。就ф2000双筒卷扬机价格来说，其费用为同等运输硐设备的2～3倍。
（5）平硐运输费用低。在单位长度内平硐吨矿石的运输费用比竖井低得多，一般仅为提升费用的1/3.
（6）平硐通风容易（如单一平硐开拓，在小型矿山，常以自然通风便可以满
足生产需要），而且简单。平硐通风费用（按每吨矿石分摊的通风费用）比竖井开拓低。
（7）平硐生产安全可靠，运输远远大于竖井的运输能力，且方便管理，不像竖井提升常有坠罐、矿车坠井等事故。
由于平硐开拓具有较为显著的优点。因此在条件允许的情况下，应尽量采用。
二、竖井与斜井比较
（1）就基建来说，为开拓同样深度，斜井比竖井长得多，但斜井开拓时，一般倾角均小于矿体最终移动角，因此斜井竖井的石门长度短得多。尤其是当矿体为缓倾斜时，上述两点更为突出。斜井开拓的井底车场比竖井开拓的车场简单（工程量少且辅助设施少）。
（2）在提升方面，竖井提升速度快，提升能力大且提升费用低。斜井不具备这种优点，同时提升钢绳磨损较大。
（3）在地压和工程支护方面，斜井承受的地压较大，尤其在岩石不够稳固，服务年限较长，或矿井较深的条件下，因地压问题，常用竖井开拓，这时竖井断面常用圆形。在巷道管理和地压管理方面，竖井有较大的优越性。
（4）在施工方面，竖井较斜井容易实现机械化，但施工设备和辅助设备较多，工作条件差，且要求技术平较高。斜井施工较简单，需要的设备和装备少，一般说来，斜井掘进速度比竖井快。
（5）从井筒装备来看，斜井较简单，造价较低。
（6）在安全方面，竖井提升过程事故较少，而斜井事故较多，如矿车容易因脱轨、脱钩而造成跑车事故。虽然斜井设有安全人道，一旦跑车，撞人等事故常常不可避免的。
由于斜井在安全、提升能力和机械化水平等方面的缺点，因此本来可以用斜井的开拓方案，也因此放弃斜井而采用竖井。如图7-19所示的方案，以及胶东一些矿山的二期开拓工程，由于上述因素，都由斜井改为竖井。
§4 中段高度的确定
不管用什么方法对矿床进行开拓，主要开拓巷道都是经石门通过中段平巷来与矿体连通的，这就提出了阶段高度问题。在选择中段高度时，应考虑以下因素：
1.矿体勘探类型
勘探类型指矿体沿走向和倾向的连续程度和矿体厚度变化的复杂程序。一般说来，勘探类型越高，矿体越连续且产状越稳定，中段的高度可取高些。因为矿量级别要求是由其相应的工程网度所决定的（如基建近期矿工程），中段高度应考虑矿量级网度来酌定。对那些矿体不连续或矿体分支复合、厚度变化复杂的矿体，则中段高度必须取低些，否则就会因控矿或采准工程对矿体控制不准而产生以下几种后果：
（1）在回采中矿体突然尖灭，备采矿量比预计的减少，使回采工作中途停止，从而影响了采矿或供矿能力，以致影响生产。同时，由于为整个矿房服务的采准和切割已投入，备采矿量的减少使采准切割比增加，从而增加了矿石成本。
（2）在回采过程中，矿体突然变薄（如厚度小于0.8m），而上部中段控制一事实上的备采矿量，这样就势必要继续上采，为保证合理采幅，就造成了矿石的大量贫化，降低了矿石品位，增加了金属成本。
（3）在回采过程中，发现矿体局部倾角突然发生变化，使原来布置的底部漏斗负担不了变化后的矿体情况，迫使回采工作停止。如图7-21所示，原设计留矿
法，低部采用双侧漏斗。但上部矿
体突然变缓变宽，这时必须采取补
救措施。即另设采准工程，另增加
漏斗，然后进行回采。但是矿体变
得太厚，即使是另设采准工程，也
会因采场的暴露面积的增加甚至超
过允许范围，而给回采工作带来不
安全因素。
对于探矿类型矿体，中段太高有
可能使一些中段盲矿体漏掉，因此
使本来应该利用的资源白白丢掉。
2、矿体厚度和倾角
如果因矿体薄且倾角较缓（如30o～40o）而选择的是充填采矿法，则按矿体倾角架设的顺路溜矿井将达不到溜矿的目的。若提高顺路矿井的倾角，则溜矿蟛上部或下部只好越出矿体到上盘或
下盘时，才能达到要求。一般说来，矿体中等以上且矿体倾角在中等倾斜以上时，可采用高中段（35～45m）。如矿体不连续，分支复合较多，矿体厚度较小，倾角较缓时，通常采用低中段（25～30m）。
§5 主要开拓巷道位置的确定
当主要开拓巷道的形式确定之后，就要进一步确定它的具体位置。主要开拓巷道是井下与地表连续运输的枢纽，主要开拓巷道位置是否合理，对矿山的基建施工和未来生产具有深远的影响。就是说，主要道位置直接影响基建工程量和施工条件，从而影响了基建投资和基建时间，对未来生产的采矿成本也有影响。因此，正确地确定主要开拓巷位置是矿山企业设计的一个关键问题。
确定主要开拓巷道（竖井或斜井）位置，就是确定其在垂直矿体走向方向的位置和沿矿体走向方向的位置。只要将主要开拓巷道选在矿体移动范围之外，就基本上确定了主要开拓巷首在垂直矿全走向方向的位置。根据矿石运输功最小的原则可以基本确定主要开拓巷道在沿矿体走向的位置，再考虑地表和地下的其他因素，便可以最终确定主要开拓巷道的合理位置。
一、采空区引起的岩层移动及其对主要开拓巷道的影响
当矿石被采出后，形成采空区，这时原岩体的应力平衡状态受破坏，随后便有采空区部分及周围地压活动的出现（有时在采空区形成后一个相当长的时间，才出现地压活动），岩石逐渐变形、移动直到陷落。根据采空区的大小以及离地面的深度不同，有的在采空区形成后不长时差，地压活动会出现，迅速波及地表。有的在相隔很长一段时间后，才能影响地表。也有的因采空区容积小，与地表距离较大，将一直不会影响地表。但不管上述的哪咱情况，都应引起人们的注意。如一些老矿山，在矿山生产过程中并未出现陷落现象，但在矿山末期，就出现了问题。
辽宁省几个中型矿山的末期，地表都曾出现了移动和陷落。有的使矿山地表建筑受到了破坏。如华铜矿坑口原卷扬机就受到了破坏。有的影响了公路和民用住房，甚至影响到井筒，使其受到破坏。因此，在矿山设计中，采空区岩层行动移动对主要开拓巷道位置的影响，必须予以足够的重视。
采空区上部地表发生崩落和移动的范围，分别叫做崩落带和移动带（图7-22）。采空区边界与地表崩落带和移动带边线的边线和水平面之间的夹角，分别叫做崩
落角和移动角。
崩落角与移动角的大小，与采空区上部岩层的物理机械性质、层理和节理的发育程度、水文地质构造、开采深度以及所采用的采矿方法等因素有直接关系，通常在30o～80o之间。每种岩层和
地质条件有其自己的崩落角和移
动角。一般说来，矿体上盘岩石移
动角上于下盘岩石移动角，矿体走
向两端的移动角最大。表7-6为常
见的岩石移动角。
地表移动带内区域为危险区，
在移动地带内布置的开拓工程或
地表永久性建（构）筑物将受到破
坏。为确保安全，避免因地表移动而带来的损失，应将主要开拓巷道和其他需要保护的建（构）筑物布置在移动范围之外，并与地表移动带边界保持一定安全距离。安全距离与建（构）筑物保护等级有关，按规定I 级保护建（构）筑物的安全距离为20m ，II 级保护建（构）筑物的安全距离为10m 。矿山各种建（构）筑物的保护等级见表7-7.
表7-6 岩石移动角
表7-7 地表建（构）筑物保护等级
保 护 等 级
各种岩石移动角的选取要综合各种有关资料，同时又要参考与之毗邻岩石的情况。在设计中，主要开拓巷道位置的选择是以地质探矿等资料作为主要依据。现在一些小矿山的地质资料，因工程不全，对地质情况掌握得不那么准，这就要根据实际情况，尤其在地势较平缓的地方，布置竖井工程。由于第四纪岩层较厚，工程穿过的各种岩层的移动角和地平安全距离均应留有余地，否则就会产生预想不到的后果。
移动带的圈定，是根据基干个垂直于矿体走向的地质横剖面图和沿走向的地质纵剖面图，从矿体开采的最低一个水平起（当矿体不规则时，从矿体上、下盘的突出部位起），按各层岩石的不同移动角（矿体的上盘、下盘和端部），分别做直线与地面相交，然后将矿体上、下盘和端部各交点逐一连线，在地形图上形成一条闭合圈，这便是所要圈定的地表移动带。
如果由于某些条件限制，主要开拓巷道或重要建（构）筑物只能布置在岩石移动带内，为安全起见，必须留有保安矿柱或采用接顶效果较好的胶结充填采矿法。
所谓保安矿柱，就是在主要开拓巷道的周围和其他地表建（构）筑物之下，在服务年限内不予开采的矿石，也就是保护主要开拓巷道和地表建（构）筑物范围内的矿体。留保安矿柱可以在岩石移动带内形成一个不发生移动的安全保护带，使位于其内的构筑物不受岩石移动的影响。
在矿山设计中，主要开拓工程的布置（位置），应以开采所最深水平为基准。若矿床采用联合开拓或分期开采，而深部的地质资料（主要指矿体产状要素）了解得比较清楚，不管二期开拓采用何种方案，在确定上部开拓工程位置时，要考虑深部（或二期工程）工程所带来的影响。当深部矿体未封闭，但是地质情况了解得又比较少时，就应该进行综合分析和研究。即设计人员要广泛调查财围同一种类型矿床的赋存规模，研究其深部矿体产状，根据可能延伸到的矿体，做出大致的矿岩移动角，划出移动界限，然后布置地表工程和上部开拓工程。只有这样，才能使矿山在整个生产过程中不因岩石移动而产生意外。
二、按最小运输功确定开拓巷道位置
在确定主要开拓巷道位置时，应使矿床开采过程中的矿石运输费用最低。矿石的地下和地表运输费用与运输量同运输距离的乘积成正比。我们把运输量同运输距离的乘积称为运输功。运输费用的计费依据与运输距离有关，也与井筒位置
有关。合理的井筒位置应在矿石的地下地表运输功为最小之处。
为减少运输功，应尽可能使地下与地表之间无反向运输。此外，在使用运输设备而运输距离又相近的条件下，地表运输费用往往低于井下运输费用。最小运输功确定主要开拓巷道位置，一般不做定量计算，而只做大概的定性分析即可。
三、主要开拓巷道位置确定方法
主要开拓巷道位置的选择，在本章第二节已提到，此外仅述选择主要巷道位置时的几项要求：
1）有充足的工业场地，能容下有关建（构）筑物；
2）有选厂距离较短且矿石运输方便，或有较好的外部运输条件；
3）有排废石场地；
4）有防洪条件（一般高出最大洪峰2m），且不受山岭岩石崩塌的影响；
5）有较好的地质条件，尽量避免主要开拓巷道穿过断层、含水层等不利地层；
6）尽量减少开拓工程量。
总之，在选择合理位置时，
不能将上述所有影响因素等价进
行分析，设计者必须抓住其中的
几个主要矛盾进行分析，然后方
可得到合理的位置。
图7-23中，矿床的开拓方法
已拟定为下盘竖井开拓。根据井
下最小动输功的原则，位置1较
合理，1与3处都有很好的排废
石场地，且有较理想的工业场地，
但若竖井定为位置1则必须形成
两翼通风，即两翼均需掘通风井，
这样基建工程量大，工期长，同
时利于管理。在确定竖井位置时，这将成为主要矛盾。最后确定在掘主竖井，在位置3掘主风井，形成了角式通风，大大减少了基建工程量和资金，缩短了基建周期。
考虑了上这条件后，主要开拓巷道的位置就确定了。为了解井筒将要穿过的岩层情况，检查是否有利于井筒掘进和维护的因素，一般需要先打得超过10～15m，并超深于井筒3～5m。当主要开拓巷道为斜井时，需要打彼此间距不大于50m，且与井筒垂直的钻孔。在岩性较为复杂的矿田内，打的必要性是显而易见的。如某石棉矿因事先未打工程钻，竖井下掘时遇到一段较厚的破碎带，结果不得不采取特殊办法施工，这不仅拖延了工期，增加了掘进费用用，也突破了基建投资概算。第二节中段平面开拓设计
中段平面开拓设计是矿床设计的一部分，其主要内容是中段开拓平巷的布置，主要目的是满足矿岩运输、通风、排水和探矿等要求。中段需要开拓一系列的运输巷道及硐室，将矿声与主要开拓巷道（各种掘进的井筒）连接起来，从而形成完整的运输、通风和排水，给井下人员造成良好的工作环境和必要的条件。因此，中段运输巷道布置是否合理，直接影响着井下工人的安全生产和作业条件、开拓工程量、中段的运输能力乃至矿块的生产能力。
中段运输平巷一般有单轨、双轨和环形等形式。
一、影响中段运输平巷布置的因素
1、中段运输能力
中段运输平巷的布置，首先要满足中段生产能力的要求（如有溜井与上中段相通成为组合石门中段，还应考虑从上部中段溜至本中段部分矿岩量的运输能力，在矿山设计时，中段运输留有余地，以满足生产情况多变的需要，同时也可使矿块（房）生产能力的发挥得到保证。
对于中小型矿山，因为中段运输能力不大，一般都采有用单一沿脉运输平巷；如运输些紧张，可采取在运输平巷内每隔一段距离加大巷道宽度，使局部单轨加宽为双轨的办法，以便提高中段运输能力。
2、矿体鹌鹑和矿石围岩的稳固程度
当矿体鹌鹑小于6～8m时，常采用单一沿脉巷道布置；矿体厚度在8m以上，在中小型矿山多采用单一沿脉巷道加穿脉巷道布置；只有极厚矿体，才采用环形巷道布置。
中段运输平巷一般采用沿下盘脉外布置，下盘围岩的稳固程度也应予以考虑，实践中，由于下盘围岩不稳固而将中段运输巷道布置在脉内的情况仍少，这是因
矿床开拓
第三章矿床开拓 3.1矿山年产量、服务年限及工作制度 根据该矿山的年生产量，年工作日为330天（去除法定节假日15天，因天气影响5天，设备维修15天），生产制度为每天两班，每班8小时，分别是8:00~16:00、16:00~24:00依次循环，以此完成年产原矿3.3万吨的目标。 设备的检修制度：小修一个月一次，主要维修小型机械，电器件的保养，调整安全间隙。中修半年一次，主要维修中型设备以及易损的部件。大修两到三年一次，主要维修更换大型设备。 由于Ⅰ-1号、Ⅳ-1号、Ⅴ-1号矿体资源量87812t。由于设计要求年产原矿3.3万t（废石产量为矿石产量的10%），矿石回收率90%以上，矿石贫化率在8%以下，故此开采深度范围内服务年限T===2.6年 式中A ——年产量，吨； Q ——圈定范围内矿体总储量，吨。 K ——矿石回收率，90%。 T ——圈定范围内矿床的服务年限，年。 ——矿石贫化率，8%。 按回采工作条件验证矿山的产量 ①按矿山开采工作年下降深度验算矿石年产量 A==7.2万吨>3.3万吨 式中H——年下降深度30，m/a；《矿山企业设计基础》表7-4。
S——矿体水平面积504.9，m2 （矿体平均厚度×矿体走向长度=504.9m2）； γ——矿石容重，3.17t/m3，《矿体垂直纵投影图》中查得； K——矿石回收率，90%，任务书中得到； ' ——废品混入率，10%，任务书中得到； k1——矿体厚度修正系数，取值1.25，《矿山企业设计基础》表7-5。 K2——矿体倾角修正系数，取值1.2，《矿山企业设计基础》表7-6。 ②按经济合理的矿山服务年限验算矿山年产量 年产量A==3.304万吨>3.3万吨 故本设计能满足生产能力的要求。 3.2井田划分及开采方式 3.2.1井田划分原则 ①国家对矿山基本建设时间和年产量的要求。 资源储量87812t，规定年产原矿3.3万t（废石产量为矿石产量的10%）， 基建时间为3年。 ②矿床的埋藏特征。 Ⅰ-1号矿体 矿体赋存于Ⅰ号矿(化)脉4～7线间，其形态呈规则的脉状。 地表长260m(地表矿体均被前人采空)，矿体厚度一般0.30～1.80m，平均 0.99m，厚度变化系数为42.10%，厚度属稳定金矿体；金品位一般10.00～ 30.00×10-6，平均品位20.77×10-6，单样最高386.35×10-6，品位变化系数(以 单样计算)为200.13%，品位变化属不均匀矿体。 矿体产状与矿脉产状一致，走向45°，矿体倾向南东，倾角82°～88°。 控制最大矿体斜深95m，矿体由三层段高18～27m的沿脉坑道控制。根据坑道工程揭露，矿体向下有延伸之趋势。 Ⅳ-1号矿体 矿体出露于64线pm1、pm2采样剖面和ZK6401孔。矿体呈脉状，走向38°，断层上盘矿体倾向南东，下盘矿体倾向北西，倾角82°～87°。矿体地表沿走向长约80m，矿体平均真厚度1.50m，厚度变化系数为57%，厚度属稳定金矿体；金品位一般1.48～4.56×10-6，单样最高9.73×10-6，平均品位3.27×10-6，品位变化系数(以单样计算)为37%，品位变化属均匀型。 控制最大矿体斜深100m，矿体由二个取样线和一个钻孔控制。矿体向下和偏北东有延伸之趋势。 Ⅴ-1号矿体
矿床开拓及采矿方法
狮子山铜矿开拓方法及采矿方法 一、开拓方法 1、开采地下金属矿床时，必须先从地表掘进一系列井巷 到达矿体，以建立地表与矿体之间形成一套独立完整的人行、材料、通风、提升、运输、供水、排水、供电、供风、充填等系统，这些工程的综合就称之为矿床开拓。总共分为单一开拓 法（平硐开拓、竖井开拓、斜井开拓、斜坡道开拓）以及联合 开拓法（用以上两种或两种以上的开拓）。狮子山矿是采用平硐、盲竖井以及斜井联合开拓法。 2、根据矿体赋存条件，狮子山铜矿体属于一个盘区三个 矿块，一期工程设计井田开采面积为12400m2,二期主控工程 深度在1335.0水平（八中断至十三中段），垂直深度250米， 走向长度400米左右，矿石量3974300吨，地质品位 0.905%，金属量35891吨。三期主控工程深度在1237米水平（十三中断至十五中段），垂深度100米，走向长度500米左 右，矿石量1321985吨，地质品位0.82%,金属量10867.7吨。 四期正在做初步设计预科研。 3、开拓顺序一般按由上到下、由远到近的顺序进行；中 段采用环形运输，分别在矿体上、下盘开掘沿脉巷道，中间 以穿脉贯通。根据矿体埋藏情况选用的采矿方法和充分利用 原有勘探坑道，阶段高度一期工程为50～69米二、三期工程
为50米。中断高度选择依据：根据地质、技术、经济等因素。基本地质情况：矿体厚度平均为21米，走向N500~600E，倾角700~820，倾向南东，平均走向长360米，垂深670—850米。矿岩硬度f=4~8,中等稳固。技术因素：尽量降低开拓工程总 量和费用，有利于生产和集中管理。 4、矿山开拓方法 （1）根据矿体埋藏情况及矿区地形条件，狮子山铜矿一 期工程设计标高为1585米以上（八中断以上），采用平 硐—溜井加辅助盲竖井联合开拓，竖井提升废石、主溜 井下放矿石至八中断，最后在八中断装矿经主平隆运输 至坑外起点站。一期主溜井在各中段建立分支溜井，下 放至主溜井。各中段平巷采用穿脉运输方式装矿。同时，建立了完善的人行、材料、风水管路系统。通风系统主 要采用东部进风，西部回风方式，风速和风质均达到设 计和有关规范要求，通风效果比较好。 （2）二期主控工程控制标高为1335.0水平（十三中断平 面），用平硐+盲竖井开拓，矿石由主井提升至八中段经 主平隆运输到坑外起点站。十一中段以上废石由付井提 升到五中断运输到大凹子排渣场；十一中断以下的废石 运输在八中段起点站排碴场，各中断运输系统采用脉内、外结合穿脉方案。通风系统采用中央进风、东西两翼回 风；人行、材料主要由付井承担；供风由地表空压站经地
露天矿山采矿概论
露天矿山采矿概论 目录 第一章地质基本知识 --------------------- 第一节地球概述---------------------- 第二节地质作用及地质构造---------------- 第三节矿物与岩石--------------------- 第四节与矿床相关的基本概念--------------- 第二章露天开采 ------------------------ 第一节概述------------------------ 第二节开采台阶和露天采矿场构成------------- 第三节山坡露天矿和凹陷露天矿的概念----------- 第四节露天采矿的一般程序---------------- 第五节露天采矿与剥离的关系---------------
第六节剥采比与露天开采境界--------------- 第三章露天矿床开拓 ---------------------- 第一节公路运输开拓-------------------- 第二节铁路运输开拓-------------------- 第三节胶带运输开拓-------------------- 第四节斜坡卷扬开拓-------------------- 第五节平峒溜道开拓-------------------- 第四章露天矿采掘工艺 -------------------- 第一节穿孔爆破---------------------- 第二节采装工作---------------------- 第三节运输工作---------------------- 第四节排土恢复----------------------
第6章 矿井通风
第6章矿井通风 6.1 矿山现有通风系统评述 6.1.1 矿山现有通风系统概述 柿竹园多金属矿先采用对角抽出式通风。进风平窿均位于开采范围的南面，总回风巷及回风井位于开采范围的北面,形成对角式通风。 采用分区进风并联抽出式的通风系统，新鲜风流分别从520m的南面两个平窿窿口进入，经盘区运输巷道，再从盘区平巷分别经集矿巷道，采场人行通风天井，分段凿岩巷道分风到各采场和掘进工作面。废风经各采场回风天井上至610m回风巷道，经总回风道由主扇抽出窿外，为了防止露天基建时爆破飞石的影响，将主扇设在坑内,即设在610m西平窿的硐室中。 溜井卸矿硐室的废风用局扇和风筒导入就近的采场的回风天井，分段平巷和装矿进路等用局扇加强通风。 6.1.2 采准、切割、回采中段的通风系统 新鲜风流从本中段的南部进风平巷进入，分到2、4、6盘区平巷，从盘区平巷分到各采场电耙道和分段凿岩平巷。 废风经采场回风天井到中上段的盘区回风平巷，生产初期550m中段回采时，采场回风天井的废风直接上到610m盘区回风平巷，经610m中段回风平巷入总回风道，生产中期和后期，即490m中段和430m中段回采时，采场回风天井的废风上到上中段盘区回风平巷，盘区回风平巷的废风集中入开采范围北面的2#风井，2#风井废风再上到610m中段回风平巷入总回风道。 6.1.3 运输中段的通风系统 550m和490m回采时，新鲜风流由开采范围南面的进风平巷进入，经中段运输平巷和采场装矿硐室，废风集中入开采范围北面的1#风井，1#风井进入610m中段的总回风道。340m 中段回采时，新鲜风流由开采范围北面的380m主平窿进入经380m运输平巷和采场装矿硐室，废风集中经3#风井上升到490m的盘区回风平巷入1#或2#风井。 6.1.4 主平窿、装矿硐室通风系统 新鲜风流由位于矿区北面的窿口进入主平窿，到1#、2#主溜井的装矿硐室，废风经1#、2#主溜井的人行通风井到490m中段集中上到550m中段，用专用回风道将废风导入1#风井中。 6.1.5 通风设备的型号和规格 由于扇风机装置及风道有15%的风量损失和20mm水柱的负压损失,矿山现采用70B2—21型NO.28号轴流式风机二台，同点并联运转.叶片安装角30°,效率69%,配7D118/44—10型同步电动机,功率为630kw,转数为600r/min,电压为6000v. 局扇若干,采用防爆型JBT系列,主要采用JBT—52—2和JBT—62—2型，辅扇（75kw）J40-NO.1。 根据风机工况点计算，开采前期为Y325M-8，N=132kw，电压380v。转速n=738r/min；后期电压为Y335L-8，N=220kw，电压为380v，转速n=739r/min，风机利用反转返风方式。 6.1.6井下主要通风构筑物 通过风流的构筑物：主扇风硐﹑反风装置﹑风桥﹑导风板﹑调节风窗和风障等。 阻短风流的构筑物：挡风墙和风门等。
矿床开拓方案选择
矿床开拓方案选择 §1 矿床开拓方案选择的基本要求及其影响因素 在矿山设计中，选择矿床开拓方案的总体设计中十分重要的内容，包括确定主要开拓巷道和辅助巷道的类型、位置、数目等。本章对选择矿床开拓方案和步骤、基本要求和应考虑的影响因素以及专家系统的应用作简要说明 一、选择开拓方案的基本要求 矿床开拓是矿床开采的一个主要问题。它往往决定整个矿山企业建设的全貌，并与矿山总平面布置、提升运输、通风、排水等一系列问题有密切的联系。矿床开拓方案一经选定并施工之后，很难改变。为此，选择矿床开拓方案满足下列基本要求： （1）确保工作安全，创造良好的地面与地下劳动卫生条件，具有良好的提升、运输、通风、排水等功能： （2）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； （3）基建工程量最少，尽量减少基本建设投资和生产经营费用； （4）确保在规定时间内投产，在生产期间能及时准备出新水平； （5）不留和少留保安矿柱，以减少矿石损失； （6）与开拓方案密切关联的地面总布置，应不占或少占农田。 二、影响矿床开拓方案选择的因素 （1）地形地质条件、矿体赋存条件，如矿体的厚度、偏角、走向长度和埋藏深度等； （2）地质构造破坏，如断层、破裂带等； （3）矿石和围岩的物理力学性质，如坚固性、稳固性等； （4）矿区水文地质条件，如地表水（河流、湖泊等），地下水、溶洞的分布情况； （5）地表地形条件，如地面运输条件、地面工业场地布置、地面岩体崩落和移动范围，外部交通条件、农田分布情况等； （6）矿石工业储量、矿石工业价值、矿床勘探程度及远景储量等； （7）选用的采矿方法；
（8）水、电供应条件； （9）原有井巷工程存在状态； （10）选场和尾矿库可能建设的地点。 三、选择矿床开拓方案的方法和步骤 对于一个矿山，往往有几个技术上可行的而在经济上不易区分的开拓方案，矿床开拓设计是从中选出最优方案。由于矿床开拓设计内容广泛，它涉及到井田划分、选场和尾矿库的相关位置以及地面总平面布置等一系列问题，往往不能轻易地判断方案的优劣，因此，必须综合分析比较方法，才能选出最优的矿床开拓方案。用综合分析方法选择矿床方案的步骤如下。 1、开拓方案初选 在全面了解了设计基础资料和对矿床开拓有关的问题进行深入调查研究的基础上，根据国家技术经济政策和设计任务书，充分考虑前述影响因素，提出在技术上可行的若干方案，对各个方案拟定出开拓运输系统、通风系统，确定主要开拓巷道类型、位置和断面尺寸，绘出开拓方案草图，从其中选出3～5个可能列入分析比较的开拓方案。 在方案初选中，既不要遗漏技术上可行的方案，又不必将有明显的方案列入比较。 2、开拓方案的初步分析比较 对初选出的开拓方案，进行技术、经济、建设时间等方面的初步分析比较，删去某些无突出优点和难于实现的开拓方案，从中选出2～3个在技术经济上难于区分的开拓方案，列为进行技术经济比较的开拓方案。 3、开拓方案的技术经济比较 对初步分析比较选出的2～3个开拓方案，进行详细的技术经济计算，综合分析评价，从中选出最优的开拓方案。 在技术分析比较中，一般要计算和对比下列技术经济指标： （1）基建工程量、基建投资决额和投资回收期； （2）年生产经营费用、产品成本； （3）基本建设期限、投产和达产时间； （4）设备与材料（钢材、木材、水泥）用量； （5）采出的矿石量、矿产资源利用程度、留保安矿柱的经济损失；