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1、采矿学基础本讲稿第一页，共二十三页第一章第一章 概述概述一、矿体赋存状态对采矿的影响二、矿山储量管理三、矿石与煤的质量四、矿产资源利用指标本讲稿第二页，共二十三页一矿体赋存状态对采矿的影响围岩性质 容重：单位体积中原岩的重量（容重：单位体积中原岩的重量（2.3_3.0_3.5t/m2.3_3.0_3.5t/m3 3）块度：原岩崩落后碎块的大小称块度，矿石合格块度块度：原岩崩落后碎块的大小称块度，矿石合格块度50_500mm50_500mm 碎胀性：矿岩崩落破碎后体积增大的性质，松散系数碎胀性：矿岩崩落破碎后体积增大的性质，松散系数k=v/vk=v/v0 0，1.2-1.61.2-1.6 含水性
2、：指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质，含水性影响排水费用含水性：指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质，含水性影响排水费用 结块性：采下矿岩受湿后结成整块的现象，结块性：采下矿岩受湿后结成整块的现象，自然安息角：松散矿岩自然堆积的坡角，一般为自然安息角：松散矿岩自然堆积的坡角，一般为30300 050500 0 强度：矿岩抵抗外力破坏的能力，抗压强度强度：矿岩抵抗外力破坏的能力，抗压强度2002003000kg/cm3000kg/cm2 2 抗拉强度是抗压强度的抗拉强度是抗压强度的1/10-1/501/10-1/50，抗剪强度为，抗剪强度为1/8-1/121/8-1/12 坚固性：系指岩石破碎的难易程度，其硬
3、度系数坚固性：系指岩石破碎的难易程度，其硬度系数f=R/100f=R/100，R R为岩石单向极限抗压强度为岩石单向极限抗压强度(普氏硬度分级普氏硬度分级)本讲稿第三页，共二十三页围岩性质 稳固性：系指矿岩在暴露状态下自行垮落的难易程度，稳固性：系指矿岩在暴露状态下自行垮落的难易程度，1 1级：极稳固级：极稳固允许有很大暴露面（允许有很大暴露面（800m800m2 2），），不支护长时间不塌落不支护长时间不塌落2 2级：稳固级：稳固允许有较大暴露面（允许有较大暴露面（200800m200800m2 2），），一般不用支护一般不用支护 3 3级：中等稳固级：中等稳固允许有一定的暴露面（允许有一定
4、的暴露面（50200m50200m2 2）随工作面进展可以不立即支护随工作面进展可以不立即支护4 4级：不稳固级：不稳固允许有不大的暴露面（允许有不大的暴露面（50m50m2 2），），随工作面进展立即支护随工作面进展立即支护5 5级：极不稳固级：极不稳固没有支架或超前支架没有支架或超前支架,顶板和侧帮都不能有壁立面顶板和侧帮都不能有壁立面本讲稿第四页，共二十三页一矿体赋存状态对采矿的影响一矿体赋存状态对采矿的影响矿体形状 金属矿床金属矿床矿体埋藏要素：走向、倾向、厚度、延深、倾角矿体埋藏要素：走向、倾向、厚度、延深、倾角走向：矿体层面与水平面交线的方位走向：矿体层面与水平面交线的方位厚度：矿
5、体顶底板之间的垂直距离称真厚度，水平距离称水平厚度厚度：矿体顶底板之间的垂直距离称真厚度，水平距离称水平厚度 厚度厚度2m5m5m为厚矿体为厚矿体倾角：矿体与水平面的夹角，对采矿影响较大。倾角：矿体与水平面的夹角，对采矿影响较大。3055550 0为急倾斜矿体为急倾斜矿体 煤层赋存状态煤层赋存状态煤层通常呈层状，层位连续，厚度均匀，产状平缓煤层通常呈层状，层位连续，厚度均匀，产状平缓本讲稿第五页，共二十三页二、矿山储量管理二、矿山储量管理煤炭储量煤炭储量能利用储量能利用储量（A+B+C+DA+B+C+D级级）(平衡表内平衡表内储量储量)工业储量工业储量（A+B+CA+B+C级级）可采储量可采储
6、量设计损失量设计损失量远景储量远景储量（D D级级）尚难利用储量尚难利用储量(平衡表外平衡表外储量储量)本讲稿第六页，共二十三页三、矿石与煤的质量矿石质量边界品位：边界品位：可采矿石有用成分含量的最低界限，是划分矿可采矿石有用成分含量的最低界限，是划分矿石与废石、圈定矿体的标准。石与废石、圈定矿体的标准。最低工业品位：最低工业品位：在边界品位圈定的矿体范围内，合乎工业开采在边界品位圈定的矿体范围内，合乎工业开采要求的平均品位最低值。要求的平均品位最低值。本讲稿第七页，共二十三页煤的质量及工业分类分分 类类挥发分挥发分胶质层厚度胶质层厚度煤的用途煤的用途名名 称称符号符号V V，%Y Y，mmm
7、m无烟煤无烟煤A A0-100-10-良好的动力和良好的动力和民用煤、化工用煤民用煤、化工用煤烟烟煤煤贫煤贫煤t t10-2010-200(0(粉状粉状)多作动力和民用煤多作动力和民用煤瘦煤瘦煤14-2014-200-120-12一般作配焦煤一般作配焦煤焦煤焦煤 14-3014-308-258-25主要的炼焦用煤主要的炼焦用煤肥煤肥煤 26262525配焦用煤配焦用煤气煤气煤 30305-255-25气化、炼油、配焦用煤气化、炼油、配焦用煤弱粘煤弱粘煤20-3720-370-90(0-90(块状块状)配焦、气化、动力用煤配焦、气化、动力用煤不粘煤不粘煤20-3720-370(0(粉状粉状)气化
8、、动力和民用煤气化、动力和民用煤长焰煤长焰煤 37370-50-5气化、动力用煤气化、动力用煤褐褐 煤煤 4040-化工、气化、炼油化工、气化、炼油和民用煤和民用煤本讲稿第八页，共二十三页四、矿产资源利用指标 矿石损失率：开采损失的工业储量与工业储量之比率矿石损失率：开采损失的工业储量与工业储量之比率q=Qq=Q0 0/Q*100%/Q*100%矿石回采率：采出的纯矿石量与工业储量之比率矿石回采率：采出的纯矿石量与工业储量之比率K=1-qK=1-q 废石混入率：采出矿石中混入的废石量与采出矿石量之废石混入率：采出矿石中混入的废石量与采出矿石量之 比率比率r=R/T*100%r=R/T*100%
9、矿石贫化率：由于废石混入或富矿粉流失而造成矿石品矿石贫化率：由于废石混入或富矿粉流失而造成矿石品 位降低的百分率，位降低的百分率，=(a-a=(a-a)/a*100%)/a*100%本讲稿第九页，共二十三页第二章第二章矿山开拓矿山开拓开拓方式和开拓系统 矿山开拓矿山开拓从地面掘进一系列巷道通达矿体，形成提升、运输、通风、排水以及动力从地面掘进一系列巷道通达矿体，形成提升、运输、通风、排水以及动力供应等完整系统，称为矿山开拓。供应等完整系统，称为矿山开拓。竖井开拓竖井开拓用于开采陡倾斜矿床或平缓矿床用于开采陡倾斜矿床或平缓矿床 斜井开拓斜井开拓用于开采缓倾斜矿床用于开采缓倾斜矿床 平硐开拓平硐开
10、拓用于开采地面以上高山中埋藏的矿床用于开采地面以上高山中埋藏的矿床 中央并列式开拓系统中央并列式开拓系统主、副井均位于矿床中央（间距主、副井均位于矿床中央（间距20m20m），两侧各设一个风井），两侧各设一个风井 中央对角式开拓系统中央对角式开拓系统主井布置在矿床中央，风井和副井分别布置在两翼主井布置在矿床中央，风井和副井分别布置在两翼 侧翼式开拓系统侧翼式开拓系统主井和副井分别布置在矿床两翼主井和副井分别布置在矿床两翼 影响因素影响因素 地形地质条件、矿床赋存条件和产状、水文和工程地质地形地质条件、矿床赋存条件和产状、水文和工程地质本讲稿第十页，共二十三页第二章第二章矿山开拓矿山开拓巷道开拓
11、巷道：为矿山开拓目的而掘进的竖井、运输巷道、通风排水开拓巷道：为矿山开拓目的而掘进的竖井、运输巷道、通风排水 工程工程准备巷道：划分矿块的巷道、人行道、通风道、凿岩道、放矿井准备巷道：划分矿块的巷道、人行道、通风道、凿岩道、放矿井回采巷道：矿体切割巷道回采巷道：矿体切割巷道矿山三级矿量开拓矿量开拓矿量=开拓矿量开拓矿量+采准矿量采准矿量+备采矿量备采矿量采准矿量采准矿量=采准矿量采准矿量+备采矿量备采矿量备采矿量备采矿量本讲稿第十一页，共二十三页第二章第二章矿山开拓矿山开拓 矿井生产能力矿井生产能力根据国家有关的技术经济政策，按照技术可行、经济合理的原则确定矿井生产能根据国家有关的技术经济政策
12、，按照技术可行、经济合理的原则确定矿井生产能力力 矿山服务年限矿山服务年限T T A=QK/T(1-r)A=QK/T(1-r)A A矿井生产能力，万矿井生产能力，万t/at/aQQ矿井工业储量，矿井工业储量，t tT T矿井服务年限，矿井服务年限，a aK K矿石总回采率，矿石总回采率，%r r废石总混入率，废石总混入率，%大型矿井大型矿井120 120 万万t/a t/a 以上以上 中型矿井中型矿井100100万万t/at/a以下以下 小型矿井小型矿井1010万万t/at/a以下以下本讲稿第十二页，共二十三页第三章第三章 矿山生产系统矿山生产系统 矿山运输与矿井提升矿山运输与矿井提升电机车、
13、提升机、罐笼电机车、提升机、罐笼矿井通风与排水矿井通风与排水新鲜空气新鲜空气进风井，进风井，污浊空气污浊空气排风井排风井自流排水自流排水水泵提升水泵提升选矿加工系统选矿加工系统选矿工艺流程：选前准备选矿工艺流程：选前准备选别选别脱水脱水选矿方法：选矿方法：重选、浮选、磁选重选、浮选、磁选选矿工艺指标：选矿工艺指标：精矿品位、回收率、产率、选矿比、富矿比精矿品位、回收率、产率、选矿比、富矿比尾矿处理与存放尾矿处理与存放本讲稿第十三页，共二十三页精矿品位精矿品位=精矿中有用组分重量精矿中有用组分重量/精矿重量精矿重量回收率回收率=精矿有用组分重量精矿有用组分重量/原矿有用组分重量原矿有用组分重量*
14、%产率产率=精矿重量精矿重量/原矿重量原矿重量*%选矿比选矿比=原矿重量原矿重量/精矿重量精矿重量富集比富集比=精矿品位精矿品位/原矿品位原矿品位（一般小于选矿比）（一般小于选矿比）本讲稿第十四页，共二十三页第四章 采矿方法（包括采区地压控制、结构参数、回采工艺）（包括采区地压控制、结构参数、回采工艺）(分类依据分类依据:根据回采过程中控制地压的方式根据回采过程中控制地压的方式)空场法空场法用于围岩和矿石很稳固的较缓矿床，放空矿石，仅以矿柱支撑采空区用于围岩和矿石很稳固的较缓矿床，放空矿石，仅以矿柱支撑采空区包括全面法、包括全面法、房柱法、分段法、阶段矿房法房柱法、分段法、阶段矿房法 留矿法留
15、矿法 用于开采围岩和矿石稳固的较陡矿床，以矿柱和采下矿石支撑采空区用于开采围岩和矿石稳固的较陡矿床，以矿柱和采下矿石支撑采空区包括浅孔留矿法、深孔留矿法包括浅孔留矿法、深孔留矿法 充填法充填法围岩不够稳固，回采期间必须及时充填采空区围岩不够稳固，回采期间必须及时充填采空区包括干式充填法、水砂充填法（尾砂）、胶结充填法包括干式充填法、水砂充填法（尾砂）、胶结充填法 崩落法崩落法矿石和围岩都不够稳固，地压管理是崩落矿石的同时围岩自动崩落矿石和围岩都不够稳固，地压管理是崩落矿石的同时围岩自动崩落包括无底柱分段崩落法、长壁式崩落法包括无底柱分段崩落法、长壁式崩落法本讲稿第十五页，共二十三页采矿方法术语
16、前进式：左翼左翼中央主井中央主井 右翼右翼后退式：左翼左翼中央主井中央主井 右翼右翼矿房、矿壁、矿柱：基本采矿单位为矿房，萁两侧为矿壁，房内基本采矿单位为矿房，萁两侧为矿壁，房内留做支护顶板的称矿柱留做支护顶板的称矿柱底柱：矿房切割层以下至本中段水平之间的矿体：矿房切割层以下至本中段水平之间的矿体顶柱：矿房顶部至上部中段水平之间保留的矿体：矿房顶部至上部中段水平之间保留的矿体本讲稿第十六页，共二十三页第五章第五章矿山采矿设备矿山采矿设备掘进设备：凿岩机、凿岩台车、联合掘进机：凿岩机、凿岩台车、联合掘进机采矿设备：炮采、刨煤机、采煤机、自移支架：炮采、刨煤机、采煤机、自移支架运输设备：矿车、电机
17、车、胶带输送机：矿车、电机车、胶带输送机提升设备：萁斗、罐笼、提升机：萁斗、罐笼、提升机本讲稿第十七页，共二十三页第六章 露天采矿露天开采基本概念矿床开拓露天矿生产能力露天矿采剥方法排土及土地复垦本讲稿第十八页，共二十三页露天开采基本概念 露天开采境界露天开采境界露天采矿场的空间轮廓，露天采矿场的空间轮廓，由地表境界、底部境界、四周边坡组成由地表境界、底部境界、四周边坡组成 矿山工程矿山工程剥离和采矿剥离和采矿 台阶台阶境界内一定厚度的岩矿水平分层所形成境界内一定厚度的岩矿水平分层所形成的开采阶梯的开采阶梯 顶帮、底帮、端帮顶帮、底帮、端帮采场内矿体上盘岩石、下盘岩石及采场内矿体上盘岩石、下盘
18、岩石及 采场两端的边坡采场两端的边坡 最小工作平盘宽度最小工作平盘宽度安全生产必需的开采水平宽度安全生产必需的开采水平宽度 平均剥采比平均剥采比露天矿境界内总的岩石量与矿石量的比值露天矿境界内总的岩石量与矿石量的比值 境界剥采比境界剥采比某一台阶内岩石量与矿石量的比值某一台阶内岩石量与矿石量的比值n ns s本讲稿第十九页，共二十三页矿床开拓露天矿开拓是开辟地面与采场各台阶以及各台阶之间的露天矿开拓是开辟地面与采场各台阶以及各台阶之间的矿岩运输通道，正确布置开拓坑线，建立合理的运输系统矿岩运输通道，正确布置开拓坑线，建立合理的运输系统山坡露天矿开拓凹陷露天矿开拓公路固定坑线开拓移动坑线开拓地下
19、公路斜坡道开拓铁路开拓带式输送机道开拓本讲稿第二十页，共二十三页露天矿生产能力矿石生产能力AAk k=A/=A/（1+n1+ns s）矿岩生产能力A=AA=Ak k（1+n1+ns s）矿山服务年限 AAk k=P/T=kP=P/T=kP（1+y1+y）/T/T采矿技术条件工作面数、机台数、采矿工程及矿山工程延深速度工作面数、机台数、采矿工程及矿山工程延深速度本讲稿第二十一页，共二十三页露天矿采剥方法 露天矿采剥方法露天矿采剥方法工作线纵向布置的采剥方法工作线纵向布置的采剥方法开段沟沿矿体走向布置，由底向顶开段沟沿矿体走向布置，由底向顶开采，铁路运输开采，铁路运输工作线横向布置的采剥方法工作线
20、横向布置的采剥方法开段沟垂直矿体布置在端部或中间开段沟垂直矿体布置在端部或中间，汽车运输，汽车运输工作线扇形布置的采剥方法工作线扇形布置的采剥方法坑线沿圆坑周边呈扇形移动布置坑线沿圆坑周边呈扇形移动布置工作线环形布置的采剥方法工作线环形布置的采剥方法坑线呈环形移动布置，基建工程量小坑线呈环形移动布置，基建工程量小 露天矿陡帮开采露天矿陡帮开采工作帮台阶依次轮流开采工作帮台阶依次轮流开采工作帮台阶分组轮流开采工作帮台阶分组轮流开采台阶（挖掘机）尾随开采台阶（挖掘机）尾随开采并段爆破、分段采装作业并段爆破、分段采装作业本讲稿第二十二页，共二十三页排土及土地复垦剥离矿床上部及周围的表土和岩石剥离矿床上部及周围的表土和岩石废石场废石场复垦复垦内部废石场：用于缓倾斜矿体，前采后填，内部废石场：用于缓倾斜矿体，前采后填，采空区排岩采空区排岩外部废石场：少占农田多用洼地和山谷；选在外部废石场：少占农田多用洼地和山谷；选在 水源下风下坡侧；防污染、防滑坡水源下风下坡侧；防污染、防滑坡排土设备：排土犁、排土机、挖掘机排土设备：排土犁、排土机、挖掘机本讲稿第二十三页，共二十三页