華北理工金屬礦床地下開采設(shè)計基礎(chǔ)講義03冶金坑內(nèi)礦山生產(chǎn)能力和礦井服務(wù)年限

第三章冶金坑內(nèi)礦山生產(chǎn)能力和礦井服務(wù)年限第一節(jié)確定礦山生產(chǎn)能力的重要意義礦山生產(chǎn)能力是礦山在正常生產(chǎn)時期每年所生產(chǎn)的產(chǎn)量，關(guān)系著礦山建設(shè)和國家計劃的安排，不當則造成設(shè)計返工、投資浪費、經(jīng)濟效益不佳，礦山生產(chǎn)能力是井筒和主巷道斷面，主要生產(chǎn)設(shè)備類型，技術(shù)構(gòu)筑物的設(shè)計依據(jù)。礦山生產(chǎn)能力是一種綜合的生產(chǎn)能力（采場、運輸、提升、破碎等）應(yīng)留有充分余地。第二節(jié)影響礦山生產(chǎn)能力的因素1、礦山資源大小和地質(zhì)勘探資料可程度生產(chǎn)能力和資源相適應(yīng)，開采條件復(fù)雜，資源可靠程序差，遠景儲量小的礦床，生產(chǎn)能力不能定得偏大，而對勘探清楚、儲量大，開采條件好，品位高國家急需資源以及遠景儲量大的礦床，可取偏大的生產(chǎn)能力。P32礦山儲量變化和生產(chǎn)能力關(guān)系表認為儲量變化對礦山生產(chǎn)能力的變化不明顯，主要的因素是能根據(jù)客觀實際，正確的選擇采礦方法和所2、礦床開采技術(shù)條件與所采用的采礦方法和可能同時回采的礦塊數(shù)目等因素有關(guān)，而這些因素與礦體厚度，傾角，礦床水平面積，礦石和圍巖的物理機械性質(zhì)，礦區(qū)的自然環(huán)境等條件有關(guān)，（書中舉例）如果礦床面積較大，傾斜厚礦體、礦石較穩(wěn)固可采用高效率的采礦方法，并能布置較多的礦塊同時回采，增大礦山生產(chǎn)能力是有可能的，對于礦體較薄、傾角小、礦石和圍巖不夠穩(wěn)固、有火災(zāi)危險的礦床，生產(chǎn)能力不宜大。3、技術(shù)裝備和機械化水平，高強度的采礦工藝和與之相適應(yīng)高效率采掘設(shè)備，采場生產(chǎn)能力提高。如無軌裝定機，振動放礦等。技術(shù)裝備不同，采場生產(chǎn)能力有很大差別，因而影響礦山生產(chǎn)能力。4、設(shè)計上的因素采礦方法選擇，技術(shù)參數(shù)確定，設(shè)備配套、回采順序5、生產(chǎn)管理合理組織生產(chǎn)，及時維護、檢修設(shè)備，培訓(xùn)，發(fā)揮人的積極性。第三節(jié)采出礦石量與最終產(chǎn)品量的關(guān)系國家對生產(chǎn)礦山或新建礦山下達任務(wù)是按年產(chǎn)精礦或金屬量指標，需換算成礦石量（1）A=（A1β）/（α1ε1）礦石年產(chǎn)量A1——年產(chǎn)精礦量β—精礦品位α1——采出礦石品位ε1—選礦回收率（2）A=（A2δ）/（α1ε1ε2）A2——年產(chǎn)金屬量δ—產(chǎn)品成分ε2—精礦冶煉回收率考慮礦床金屬含量不均，礦石品位變化，選礦、冶煉回收率波動，換算后礦石量增加一個不均衡系數(shù)Φ，Φ=1.1—1.5第四節(jié)技術(shù)上確定可能的礦山生產(chǎn)能力(1)年垂直下降速度法，年工作面推進距離法，開采強度系數(shù)法（強度近似估算，用于長遠規(guī)劃階段的估算）(2)新中斷準備時間法（常用于檢驗，不單獨使用）(3)合理服務(wù)年限法（經(jīng)濟合理的簡單評價）(4)采掘進度計劃驗證(5)同時回采出礦礦塊系數(shù)法（目前多用）50年代蘇聯(lián)H?C頡敏法西方資本主義國家H?K泰勒法下面分別講述（一）重下降速度法A=S?V?r?K1?K2?E/(1-ρ)系數(shù)含義及選取見課本P34-35（二）開采強度系數(shù)法（根據(jù)礦體單位水平面積每年產(chǎn)礦量多少計算礦山年產(chǎn)量）A=α?S?Eα-開采系數(shù)（單位面積產(chǎn)量）噸/米2年α的影響因素多，根據(jù)礦石體重，采場布置方式，同時開采階段數(shù)，采礦方法，出礦設(shè)備效率等，分析采用，同一礦山上部驗證下部比較準確，多種采礦法的礦山及急傾用于緩傾的礦山都不準確表3-7、3-8（三）回采工作面年推進距離常用于緩傾斜，薄礦體，礦層埋藏較穩(wěn)定的設(shè)計計算A=∑L?I?q/KQ=1ΧmΧrΧ(1-η)/(1-ρ)系數(shù)含義及選取見課本P37k--礦塊中采出礦石量的噸,k=1-zz為副產(chǎn)礦山率（四）按合理開采順序同時回采礦塊數(shù)確定礦山生產(chǎn)能力1、回采順序貧富兼采，大小兼顧，傾斜急傾斜礦體，階段回采應(yīng)堅持自上而下的順序，多條礦脈或厚礦體的回采應(yīng)自上盤向下盤，極厚礦體可從礦體中央開始，向兩盤退采，某些分數(shù)礦體，緩傾斜礦體，和國家急需金屬礦體，在先開采富礦并不影響后期開采貧礦可先采富礦。一個階段回采為最合理，根據(jù)產(chǎn)量要求或上下階段銜接，兩階段可以同時進行回采，上階段超前回采距離為40-50米，薄礦脈，一個中斷段內(nèi)相鄰兩脈間距大于40-50米，可同時回采，同一組內(nèi)礦脈則嚴格按照上下盤超前關(guān)系回采，同階段兩脈間距離大于5米時則分采，3-5米時兩個采場同時上采，一般上盤脈超前下盤脈回采，超前距離也不得大于2米，當距離小于3米時，考慮合采，但回采出礦品位須滿足B≤M（C地-C出）/C出B-合采夾層厚度M-合采礦脈總厚度C地-合采礦脈地質(zhì)平均品位C出-采選綜合經(jīng)濟效果要求的最低出礦品位若達不到則需丟付脈采主脈豎向分支脈，當脈間距大于3米時，可另開盲中段單獨回采2、按回采礦塊數(shù)確定年產(chǎn)量礦山開采是以礦塊或采場為獨出的基本出礦單元來組織生產(chǎn)的。相同礦體和技術(shù)裝備條件，采礦方法不同，單個礦塊布置形式不同，使生產(chǎn)能力差別甚大，故本法是設(shè)計工作中使用的主要方法，較為可靠。A=N?q?K?t/(1-Z)一個中斷年生產(chǎn)能力N-一個中斷可布礦塊（采場）數(shù)q-礦塊（采場）或進路出礦能力t-年工作日Z-付產(chǎn)礦石率K-礦塊利用系數(shù)1）礦塊（采場）出礦能力qq取決于出礦設(shè)備效率，不同運搬設(shè)備，礦塊生產(chǎn)能力不同，即使同一設(shè)備，由于出礦條件、設(shè)備維護、操作熟練度不同，生產(chǎn)能力有差別，出礦設(shè)備效率的主要影響因素有運輸距離的遠近、礦石、大塊的多少、通風、運輸?shù)?。我國采用的出礦設(shè)備有電耙，ZYQ-14型裝巖機、裝礦機、和鏟運機。電耙出礦：有底柱崩落法，長壁崩落法，全面法及房柱法等采場多用電耙出礦，統(tǒng)計電耙效率的三種方法表3-10，表3-11國內(nèi)礦山用30kw、0.3m3電耙運距20-30m條件，按出礦周期計算的效率一般指標為150-220噸/臺日,詳見P39裝運定機出礦：（ZYQ-14型）目前我國無底柱崩落法的礦山，多數(shù)尚采用裝定機出礦，并把一臺設(shè)備的活動范圍劃為一個采場。提前打中深孔的落礦步距大于2.5-3.2米的，取3米進路一臺設(shè)備，落礦步距小于2米，需回收支架，不能提前打中深孔的為5條進路一臺設(shè)備，有于兩者之間的為9條進路一臺設(shè)備。表3-12鏟運機出礦：表3-14、3-15無資料可取的前提下，可計算①Q(mào)時=60r?V?K/(L/V空+L/V重+t1+t2+t3+t4)L-運距米V重-重車運行速度（100-120米/分）V空-空車運行速度（100-120米/分）t1-卸載時間t2、t3-重、空車轉(zhuǎn)彎時間t4-卸載時間礦石松散體重V-裝滿條數(shù)K-工時利用條數(shù)②工時利用系數(shù)國外40-70%③臺年生產(chǎn)能力q年=q時?n?a?k?bq年-鏟運機年生產(chǎn)能力n-日工作班數(shù)班工作時數(shù)k-工時利用系數(shù)b-年工作日數(shù)④出礦設(shè)備用量a設(shè)備完好率50-70%采場設(shè)備用率50-100%b替換大修設(shè)備的備用率10%c替換計劃維修的設(shè)備備用備，維修所占用設(shè)備為采場設(shè)備的20%所以，除采場保有50-100%的備用設(shè)備外，還應(yīng)有采場設(shè)備30%的備用設(shè)備，才能滿足生產(chǎn)要求。（2）中段可布的礦塊（采場）數(shù)在中段（分段）平面圖上，所圈定的C3級以上貯量的礦體，按已定參數(shù)（備種采礦方法所要求的尺寸）劃分礦塊，對照上下階段（分段）的平面圖，平面圖上礦體圈定線內(nèi)的重合位置，都應(yīng)是完整礦塊，剔除兩翼狹小的，變化不穩(wěn)定的地段及對生產(chǎn)能力有較大影響的構(gòu)造帶及需要作為臨時礦柱地段。固采礦工藝等原因，有些可布礦塊（進路）一段時間內(nèi)不能投入生產(chǎn)，應(yīng)扣除，由于礦體薄厚不均，使進路長短不同以及上下分段交替時制約、貯量較少礦塊（進路）需進行折算。N有效≤N可布N有效=∑N大+∑L短×N可布/L厚平∑N大-大于進路（礦塊）平均長度可布進路（礦塊）數(shù)∑L短-小于進路（礦塊）平均長度的可布進路（礦塊）的長度之和L厚平-分段（階段）內(nèi)可布進路（礦塊）的平均長度除用上述作圖法布置外，亦可按下式概略求出N有效=nL/ln-階段中礦體總長度利用系數(shù)0.8-0.9L-階段中礦體總長度l-礦體長度（3）礦塊利用系數(shù)K的選取出礦采場與中段（分段）內(nèi)可布采場總數(shù)之比，也就是出礦采場與本中段（分段）出礦，落礦，切割，采準探礦采場的總和之比，目前生產(chǎn)礦山采準，探礦有的布置在下階段，這樣可提高礦塊利用系數(shù)，礦床類型復(fù)雜，礦體變化大，開采技術(shù)條件差，取小值，反之取大值表3-16。（4）付產(chǎn)礦石率Z采準切割出礦量，占礦塊礦量的百分數(shù)，表3-17，根據(jù)采礦方法或采準切割布置在脈內(nèi)脈外，可計算或據(jù)礦石中千噸采切比的的指標及礦塊貯量，可求出付產(chǎn)礦石率。（5）年工作日數(shù)t：按工作制度選取，當選取出礦效率q為萬噸/臺年時，則可把t當1。計算礦山生產(chǎn)能力時，首先可逐階段進行，計算出每個階段可能的生產(chǎn)能力，然后確定出礦山生產(chǎn)能力。P44圖3-1第五節(jié)礦山生產(chǎn)能力的檢驗方法礦山生產(chǎn)能力計算錯綜復(fù)雜，盡管根據(jù)不同采礦方法，用礦體擺布法或編制采掘進度計劃法相對比較準確，但再用新水平準備時間驗證礦山生產(chǎn)能力及用經(jīng)濟合理服務(wù)年限校核，也是必要的。（一）用新水平準備時間驗證礦山生產(chǎn)能力回采工作轉(zhuǎn)入新階段之前要完成新階段的準備工作，也就是說，上階段進行回采的同時，下階段能及時進行開拓、采準、切割工作。目前，由于掘進速度大幅度提高，一般情況下不需用這種方法驗證礦山生產(chǎn)能力，但對下降速度快的礦山，各水平主要井巷要通過區(qū)段惡劣的地質(zhì)條件時，具有意義。T采＞T準或T采=W?T準T采-階段的回采時間，年T準-新階段開拓、采準所需時間W-階段回采超前開拓采準系數(shù)多數(shù)新建礦山，基建時主要大巷、豎井已開拓完畢，檢驗時只計算下階段采準時間按及時準備新階段確定礦山企業(yè)生產(chǎn)能力A=Q中?Kˊ/（（W?T準?（1-ρ））Q中-上中段設(shè)計采出的工業(yè)貯量Kˊ-礦石回收率ρ-廢石混入率A-設(shè)計年產(chǎn)量W-表3-19新階段的開拓采準時間取決于掘進方式、階段回采順序根據(jù)新階段開拓、運輸、通風、排水系統(tǒng)和所用采礦方法所需掘進工程量、掘進速度、編制工程進度計劃確定。如后退式回采T準=（H/VH+L石/V石+L平/V平+t采準）/12H--階段高度L石--石門長度L平--階段巷道一翼全長t采準--采區(qū)準備時間V--相應(yīng)掘進速度T準準太長，可平行掘進，快速掘進、多工作面作業(yè)，否則調(diào)整生產(chǎn)能力。（二）用經(jīng)濟合理的礦山服務(wù)年限校驗礦山生產(chǎn)能力1、經(jīng)濟合理的礦山企業(yè)生產(chǎn)能力（不單獨用，只能對已定規(guī)模進一步校驗）工業(yè)儲量一定時，生產(chǎn)能力規(guī)定過大———大型設(shè)備，增加相應(yīng)構(gòu)筑物，大斷面，增加投資，固定資產(chǎn)提前報廢。生產(chǎn)能力規(guī)定過小————構(gòu)筑物過早報廢，增加巷道維護和排水費。資金有時間價值，產(chǎn)量大，資金回收快，產(chǎn)量小，資金回收慢，支付利息增加。經(jīng)濟理論上講，最合理的礦山生產(chǎn)能力，要使礦山企業(yè)采出一噸礦石的總成本費最低參見P46表3-20特殊情況可適當縮短其服務(wù)年限，增大礦山生產(chǎn)能力，P47上，2、礦山企業(yè)服務(wù)年限礦床的工業(yè)儲量作為設(shè)計的基礎(chǔ)必經(jīng)有一定的高級儲量和大部分C級儲量（完成多少勘探工程）大中型黑色金屬礦山，高級儲量15-20%大中型有色金屬礦山，高級儲量5-10%小型黑色礦山和有色礦山，可用C級作為設(shè)計基礎(chǔ)當井田中工業(yè)貯量Q一定時，礦山服務(wù)年限隨生產(chǎn)能力增大而縮短平均礦山企業(yè)計算服務(wù)年限T計=QKˊ/（A（1-ρ））Q—工業(yè)礦床貯量Kˊ—工業(yè)礦石總回收率ρ—礦石總貧化率P46—表3-20勘探可靠貯量確實時，企業(yè)實際存在年限要比計算的服務(wù)年限長。原因是（1）開始產(chǎn)量上升后期產(chǎn)量下降（2）貯量升級或獲得新貯量（3）采礦加工技術(shù)改善，減少了損失降低可采品位（2）、（3）很難估計，就（1）討論如下：T實=T上+|T正+T下T上—投產(chǎn)到達產(chǎn)時間T正—按設(shè)計能力正常生產(chǎn)時間T下—礦山未期產(chǎn)量下降的時間T實=|T正+（T上+T下）/2T正不應(yīng)少于的T實2/3（實際服務(wù)年限的2/3）T上—大型礦山3-5年，中小型礦山1-3年T下—一般3-5年，小型礦山100-200T/日，7年以上300-500T/日，10年以上3、礦山企業(yè)年生產(chǎn)能力的分配一個礦山有幾個同時開采的井田，或一個井田有數(shù)個同時生產(chǎn)的坑口或同時開采的礦脈時，考慮貧富大小兼顧，回采順序合理后，分配生產(chǎn)能力。一般按貯量比例分配。A