現(xiàn)代采礦學(xué)知識(shí)講義

緒論

一、采礦學(xué)的研究范疇

1、采礦學(xué)的定義：

是研究在一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，以一定的規(guī)模安全、經(jīng)濟(jì)、高效地開(kāi)發(fā)自然礦產(chǎn)資源，同時(shí)保護(hù)采礦空間

平穩(wěn)和系統(tǒng)平穩(wěn)的一門學(xué)科。

2、采礦學(xué)研究的意義或使命：

由于地殼演變過(guò)程中所形成的礦產(chǎn)資源具有不可再生性的特點(diǎn)，因此礦床開(kāi)采是一次性完成的，不管資源

多么豐富，儲(chǔ)量多么大，總有開(kāi)采完的那一天，在人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展能夠達(dá)到尋找出新的替代能源之前，我們

只能研究如何采取措施最大限度的延長(zhǎng)現(xiàn)有資源的使用壽命，如何保護(hù)好我們賴以生存的資源與環(huán)境等，不僅

僅是我們這一代，兩代人發(fā)展，還關(guān)系到我們的子孫后代的發(fā)展大計(jì)，這也正是我們國(guó)家為什么要把實(shí)現(xiàn)可連

續(xù)發(fā)展定為基本國(guó)策的原因，通過(guò)采礦學(xué)的研究學(xué)習(xí)，我們可了解到節(jié)省資源與安全生產(chǎn)的重要性，取得經(jīng)濟(jì)

效益與保護(hù)環(huán)境的相輔相成而非對(duì)立的關(guān)系，更好地為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供礦產(chǎn)資源；

（1）國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要大量的自然礦產(chǎn)資源，據(jù)統(tǒng)計(jì)80%以上的原材料源于礦產(chǎn)資源的開(kāi)采。

（2）經(jīng)過(guò)了很多年的開(kāi)采有些資源出現(xiàn)枯竭趨勢(shì)（耗竭性）、我國(guó)人口眾多，人均資源占有量低，2010年

前我國(guó)四十種主要礦物將有20種顯現(xiàn)短缺

（3）礦山安全生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)俊，各類礦山安全事故頻發(fā)。

（4）礦業(yè)開(kāi)發(fā)帶來(lái)的環(huán)境負(fù)效應(yīng)：廢石堆、尾礦庫(kù)、露天坑、地下水等，有的地方對(duì)環(huán)境的破壞相當(dāng)嚴(yán)

重。

（5）經(jīng)濟(jì)效益是保證企業(yè)健康發(fā)展的前提，也才能使企業(yè)良性發(fā)展，但是絕對(duì)不能片面追求經(jīng)濟(jì)效益，

而冒險(xiǎn)蠻干，不遵守經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律。

3、采礦學(xué)研究范疇包括三個(gè)層面：即兩個(gè)平穩(wěn)，合理的工程與工藝，設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)挑選；

3.1采礦生產(chǎn)的兩個(gè)平穩(wěn)：空間的平穩(wěn)、生產(chǎn)系統(tǒng)的平穩(wěn)

（1）空間平穩(wěn)：

A、地下礦工作面、采空區(qū)穩(wěn)固；（不顯現(xiàn)冒頂、透水等）

B、露天礦不滑坡；（邊坡穩(wěn)固，不會(huì)顯現(xiàn)大的邊坡坍塌移動(dòng)）

C、通道準(zhǔn)備始終保持超前于開(kāi)采；（開(kāi)拓、采準(zhǔn)、切割、回采）

（2）生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)：各生產(chǎn)系統(tǒng)間合理匹配（采礦、運(yùn)輸、提升、通風(fēng)、排水、壓氣、供水、供電、通

訊等各系統(tǒng)）。

3.2采用合理的工程與工藝安全、高效、經(jīng)濟(jì)

采用合理開(kāi)拓方式（平胴、豎井、斜井等），地下采礦方法（崩落法，地表是否答應(yīng)陷落？空?qǐng)龇諈^(qū)如何

處理？露天采用什么穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排土工藝比較合適等？）

3.3設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)挑選：型號(hào)、數(shù)量，匹配問(wèn)題，（鑿巖，運(yùn)輸，提升設(shè)備裝備等的挑選設(shè)計(jì)，地下以及露天

工藝參數(shù)的挑選設(shè)計(jì)等）

二、礦業(yè)工程技術(shù)發(fā)展歷程

貫穿于采礦技術(shù)發(fā)展歷史的主線是采礦方法的演變和采礦手段的進(jìn)步。從石器時(shí)代原始的手工開(kāi)采，發(fā)展

到后來(lái)的爆破破巖、機(jī)械鉆具，高效采裝、運(yùn)輸；到今天的大規(guī)模的現(xiàn)代化開(kāi)采；采礦技術(shù)發(fā)展基本體現(xiàn)在效

率提高、勞動(dòng)條件改善、生產(chǎn)的科學(xué)性等方面。

在漫長(zhǎng)的人類長(zhǎng)河中，人類的采礦實(shí)踐也經(jīng)歷了由手工到機(jī)械，由低級(jí)到高級(jí)，開(kāi)采規(guī)模越來(lái)越大，生產(chǎn)

技術(shù)越來(lái)越高，由初期的地表開(kāi)采發(fā)展到現(xiàn)今的開(kāi)采地下幾千米的礦石，人類在采礦方面的技術(shù)取得了長(zhǎng)足的

進(jìn)步，采礦工具或設(shè)備不斷改進(jìn)。

緒論表1（見(jiàn)采礦學(xué)講義圖表部分PPT2）

序

歷史時(shí)期作業(yè)特征

號(hào)

1原始開(kāi)采利用簡(jiǎn)單工具機(jī)械力破巖（石器時(shí)代手工開(kāi)采）

利用炸藥破巖，提高了破巖效率（17世紀(jì)初黑火藥的應(yīng)

2爆破破巖用，是采礦工藝發(fā)生重大變化，1867年諾貝爾發(fā)明炸藥

用于爆破破巖）

3機(jī)器的使用提升運(yùn)輸效率提高（18世紀(jì)工業(yè)革命后，機(jī)器的使用）

提高了穿孔效率，大規(guī)模提高了采礦效率（19世紀(jì)空氣

4鑿巖工具改善壓縮機(jī)的顯現(xiàn)導(dǎo)致風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)的發(fā)明，動(dòng)力機(jī)械鑿巖代

替手工鑿巖）

大規(guī)模機(jī)械化開(kāi)開(kāi)采強(qiáng)度、效率提高（二十世紀(jì)初）

5

采

6現(xiàn)代化采礦多學(xué)科知識(shí)應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率與質(zhì)量

建國(guó)快60年了，我國(guó)的采礦業(yè)發(fā)展到今天，我國(guó)的采礦業(yè)已經(jīng)有了飛躍發(fā)展，但是我們還應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到,

我國(guó)的采礦業(yè)與世界上先進(jìn)國(guó)家的采礦業(yè)相比還有一定的差距，還需要我們年輕一代連續(xù)去努力。

三、兩個(gè)專業(yè)方向?qū)W習(xí)的意義

采礦專業(yè)：是最主干的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是各類設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)采礦專業(yè)知識(shí)最主要的渠道，地下開(kāi)采,

露天開(kāi)采等。

礦物加工專業(yè)：了解開(kāi)采過(guò)程，作為選礦技術(shù)、生產(chǎn)治理者的基本要求；了解開(kāi)采帶來(lái)的加工問(wèn)題的原

因（廢石混入、礦石的貧化、合格塊度等）等。

四、礦床開(kāi)采方式及其存在的基本問(wèn)題（結(jié)合兩個(gè)平穩(wěn)）

當(dāng)前存在的開(kāi)采方式：地下開(kāi)采、露天開(kāi)采、特別開(kāi)采（海洋、采砂、生物化學(xué)法等），常規(guī)的主要開(kāi)采方

式為地下和露天開(kāi)采兩種。

常見(jiàn)的開(kāi)采方式：

（1）露天開(kāi)采：剝離、穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排土等工藝。

（2）地下開(kāi)采：開(kāi)拓、采準(zhǔn)、切割、回采等工藝。

（3）露天、地下聯(lián)合開(kāi)采：露天開(kāi)采淺層礦床，地下開(kāi)采深部礦床。

（4）特別開(kāi)采

①大洋采礦

②石材開(kāi)采：

③溶浸、溶解、熔融開(kāi)采

④月球采礦

⑤煤礦中的“三下”開(kāi)采

五、當(dāng)前的研究方向與學(xué)科發(fā)展*

國(guó)內(nèi)

就我國(guó)行業(yè)現(xiàn)狀，總體來(lái)講不均衡,因體制、種類、規(guī)模不同差異較大，與國(guó)外存在一定差距（參考教材

P6-15）,

近些年來(lái)在本學(xué)科知識(shí)應(yīng)用與研究方面主要有：

（1）巖體力學(xué)及其應(yīng)用；（一直接都在研究，只是進(jìn)展不大，近些年運(yùn)算機(jī)及大量軟件的應(yīng)用對(duì)于本學(xué)科

的研究提供了方便）

（2）充填技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；（近些年又熱了起來(lái)）

（3）現(xiàn)代決策技術(shù)的應(yīng)用；（借助于新型的理論與技術(shù)如專家系統(tǒng)，決策支持系統(tǒng)等）

（4）礦山環(huán)境保護(hù)與災(zāi)害防治；（人們的意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，這方面加強(qiáng)了）

（5）與其他相關(guān)學(xué)科的滲透；（礦山行業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展）

國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

理論上與國(guó)內(nèi)相差不大，與國(guó)內(nèi)研究相比有以下特點(diǎn)：

（1）研究更注重實(shí)效；（注重于解決問(wèn)題，而我們只是停留在紙上居多，問(wèn)題解決的少）

（2）機(jī)械化、自動(dòng)化程度高；（這是我們差距特別明顯的地方，國(guó)外有無(wú)人礦山，我們還沒(méi)有）

（3）環(huán)保意識(shí)強(qiáng)；（水資源、土地、礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)等）

（4）溶浸技術(shù)發(fā)展較成熟；（運(yùn)用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)溶劑，借助于某些微生物的生物化學(xué)作用，溶解、浸出、回

收礦床和礦石中的有價(jià)值的成分。用于不能用常規(guī)采礦方法來(lái)經(jīng)濟(jì)地開(kāi)采的潛在資源，可充分回收礦產(chǎn)資

源）

六、礦業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

1、對(duì)當(dāng)前新一輪“采礦熱”的認(rèn)識(shí)

客觀地講，當(dāng)前我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)行業(yè)處在一個(gè)非常好的發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展增長(zhǎng)的需要、國(guó)

際原材料價(jià)格的提高使得礦產(chǎn)品價(jià)格成倍增長(zhǎng)，形成了一股新的“淘金熱”，使得礦業(yè)在前些年的劣勢(shì)得以遏制，

出現(xiàn)出一派繁榮昌盛的景象，但業(yè)內(nèi)人士必須清醒認(rèn)識(shí)到，國(guó)內(nèi)礦業(yè)在環(huán)境保護(hù)、職業(yè)衛(wèi)生安全、職工福利等

方面還存在很多欠賬，直接的礦山職工并沒(méi)有獲得多少待遇，福利并沒(méi)有提高多少或者根本沒(méi)有提高，環(huán)境保

護(hù)依然很差甚至更糟，很多礦山企業(yè)只是在利用這個(gè)機(jī)會(huì)在片面地追求經(jīng)濟(jì)利益，其他的一概不管，我國(guó)礦業(yè)

發(fā)展與西方國(guó)家存在較大差距，暫時(shí)的利潤(rùn)在扣減了上述支出后就不存在當(dāng)前的“暴利”現(xiàn)象。

2、必須清醒認(rèn)識(shí)礦業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

①資源的枯竭與劣化趨勢(shì)；（越來(lái)越明顯，很多礦山要閉坑，資源越來(lái)越少等）

②環(huán)保壓力，當(dāng)前清潔生產(chǎn)、無(wú)廢（無(wú)害）礦山的發(fā)展；

③傳統(tǒng)學(xué)科與新興學(xué)科的對(duì)比；

④開(kāi)采條件劣化；（礦石品位低，技術(shù)條件差等）

七、關(guān)于我國(guó)礦山安全現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)

1、我國(guó)礦山安全現(xiàn)狀：地下采空區(qū)的威逼，尾礦庫(kù)的問(wèn)題，露天采坑閉坑等

2、造成事故的原因簡(jiǎn)析：片面追求經(jīng)濟(jì)利益，國(guó)家監(jiān)管力度不夠等，沒(méi)有形成一個(gè)良好的發(fā)展運(yùn)行機(jī)制。

八、學(xué)習(xí)要求與考核方式

對(duì)于采礦方向的同學(xué)絕不能局限在課堂內(nèi)容，廣泛涉獵相關(guān)參考材料的內(nèi)容，礦物加工專業(yè)方向的同學(xué)

基本概念、基本方法必須清楚，以消化課堂教學(xué)內(nèi)容為主。

暫定閉卷考核

第一章礦床地下開(kāi)采基本概念

§1、礦床特點(diǎn)

一、礦床分類

一樣按其礦體形狀、傾角和厚度三個(gè)因素進(jìn)行分類。（習(xí)慣上稱為礦體三要素）。

（1）按礦體形狀分類

1）層狀礦體一一這種礦體是一層一層的。多源于沉積或變質(zhì)沉積礦床。

特點(diǎn)是：①層狀礦床的品位，傾角和厚度變化不大，比較穩(wěn)固。

②礦床規(guī)模比較大。

③多見(jiàn)于黑色金屬礦床。（亂礦多見(jiàn)）

圖1層狀礦床（見(jiàn)PPT4）

2）脈狀礦體

這類礦床主要是由于熱液和氣化作用，將礦物充填于地殼的裂隙中生成的礦床。

特點(diǎn)是：①礦脈與圍巖接觸處有蝕變現(xiàn)象

②礦床賦存條件不穩(wěn)固；

③有用成分含量不平均；（品位變化大）。

（有色金屬，稀有金屬及貴重金屬硫礦床多屬此類）。

3）塊狀礦床

這類礦床主要是充填接觸交代分離和氧化作用形成的。特點(diǎn)：

①形狀很不規(guī)則。呈不規(guī)則的透鏡狀，礦株等形；

②礦體大小不一；

③礦體與圍巖的界限不明顯；

（2）按礦體厚度分類

1）礦體厚度的概念：性

礦體厚度是指礦體的上盤與下盤之間的垂直距離或水平距離。前者稱為礦體的真厚度，后者稱為礦體的水

平厚度。

b——為垂直厚度;a一—為水平厚度;

6----a與b夾角：a---礦體傾角；

對(duì)于急傾斜礦體，常用水平厚度，對(duì)于緩傾斜礦體，水平或傾斜礦體常用垂直厚

度。（也即真厚度。若文中不加說(shuō)明時(shí)，一樣指真厚度）。

圖4礦體厚度表示圖（見(jiàn)PPT7）

2）分類：可分五類

①極薄礦脈

礦體厚度在0.8米以下。（一個(gè)肩寬）開(kāi)采時(shí)要采一部分圍巖，才能保證正常的工作寬。（用淺孔鑿巖開(kāi)采

的方法）

②薄礦脈

礦體厚度為0.8一—4.0米之間，淺孔回采。

③中厚礦體

礦體厚度為4.0——10米之間。一樣此時(shí)礦塊沿走向布置，多用淺孔回采。

④厚礦體

礦體厚度為10——40米，（此時(shí)40米為使用沿走向布置與垂直走向布置礦塊的界限，也可以用沿走向布置

礦塊）。一樣用深孔回采。

⑤極厚礦體

礦體厚度40米以上，深孔回采。

（3）按礦體傾角分類

1）近水平礦體

礦體傾角小于5°（包括微傾斜礦體）?？墒褂糜熊壔驘o(wú)軌運(yùn)搬設(shè)備直接進(jìn)入采場(chǎng)運(yùn)搬礦石。

2）緩傾斜礦體

礦體傾角在5°——30°之間。可采用人力或電力，運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備運(yùn)搬礦石。

3）傾斜礦體

礦體傾角在30°一—55°之間?？山柚诹锊?，溜板或外力拋擲等方法，進(jìn)行自重運(yùn)搬礦石。

4）急傾斜礦體

礦體傾角應(yīng)大于55°?？衫玫V石自重的重力運(yùn)搬方法。

二、礦石和廢石的概念

（1）礦物一一在地殼中，由于地質(zhì)作用形成的自然元素和自然化合物，統(tǒng)稱為礦物。

（2）礦石一一凡是在地殼中的礦物集合體，在現(xiàn)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平條件下，能以工業(yè)規(guī)模從中提取國(guó)民經(jīng)濟(jì)必

須的（有用的）礦物產(chǎn)品的都叫礦石。

（3）礦體一一礦石的集合體叫礦體。（一個(gè)礦體是一個(gè)獨(dú)立的地質(zhì)體，具有一定的兒何形狀，具有一定的空

間位置等）。

（4）礦床一一礦床是礦體的總稱。（對(duì)于某一礦區(qū)而言，一個(gè)礦床由一個(gè)或幾個(gè)礦體組成，礦床又可分為工

業(yè)礦床和非工業(yè)礦床）。

「①工業(yè)礦床一一在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，符合開(kāi)采和利用要求的礦床叫工業(yè)礦床。

.②非工業(yè)礦床一一與上述情形反之，叫非工業(yè)礦床。

（5）［圍巖一一礦體周圍的巖石叫圍巖。

①上盤圍巖一一指礦體上部圍巖。

②下盤圍巖一一指礦體下部圍巖。

（6）夾石---夾在礦體中的巖石叫夾石。

圖5礦體圍巖表示（見(jiàn)PPT8）

（7）廢石的概念

在采礦過(guò)程中所采出的圍巖或夾石，一樣稱為廢石。（或者說(shuō)廢石是：礦床周圍的圍巖以及夾石、根本不含

有用成分或者含量過(guò)少，當(dāng)前不宜作為礦石開(kāi)采的稱之為廢石）。

三、礦石品位的概念

（-）礦石品位的概念

通常我們把礦石中凡是可供利用的元素或礦物稱為有用成份。礦石中所含有用成分的多少用品位來(lái)表示。

所謂品位就是：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。

品位=礦石中有用成分重量/礦石重量X100%（或克/噸）

一樣金屬品位是指礦石中該種金屬元素含量的百分?jǐn)?shù)。

還有克拉/噸（金剛石），

對(duì)于貴重金屬（金伯等）礦石的品位是用克/噸表示。這是因?yàn)檫@些貴重金屬在礦石中含量很少。

四、礦石和圍巖的性質(zhì)★

礦石和圍巖的性質(zhì)主要包括有：硬度、堅(jiān)固性、穩(wěn)固性、碎脹性、結(jié)塊性、氧化性、自燃性及含水性等。

（一）礦巖的硬度

礦巖的硬度是指礦巖抗擊工具侵入的性能。礦巖的硬度取決于礦巖的組成，即取決于礦巖顆粒的硬度，形

狀，大小，晶體結(jié)構(gòu)以及顆粒間膠結(jié)物的情形等，礦巖的硬度除了對(duì)鑿巖有很大影響外，往往影響礦巖的堅(jiān)固

性和穩(wěn)固性。

（-）礦巖的堅(jiān)固性

人們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到，有些巖石不容易破壞，有一些則難于破碎。難于破碎的巖石一樣也難于鑿巖,

難于爆破，則它們的硬度也比較大，概括的說(shuō)就是比較堅(jiān)固。因此，人們就用巖石的堅(jiān)固性這個(gè)概念來(lái)表示巖

石在破碎時(shí)的難易程度。

亦有如下定義：礦巖的堅(jiān)固性是指礦巖抗擊外力破壞的綜合能力。

堅(jiān)固性的大小用堅(jiān)固性系數(shù)來(lái)表示，（許多書(shū)中硬度系數(shù)，也叫普氏系數(shù)f值）。

堅(jiān)固性系數(shù)/=An00（R的單位kg/cml）

式中R一一為巖石標(biāo)準(zhǔn)試樣的單向極限抗壓強(qiáng)度值。

通常用的普氏巖石分級(jí)法就是根據(jù)堅(jiān)固性系數(shù)來(lái)進(jìn)行巖石分級(jí)的如：

①極堅(jiān)固巖石f=15?20（堅(jiān)固的花崗巖，石灰?guī)r，石英巖等）

②堅(jiān)硬巖石f=8~10（如不堅(jiān)固的花崗巖，堅(jiān)固的砂巖等）

③中等堅(jiān)固巖石I?6（如普通砂巖，鐵礦等）

④不堅(jiān)固巖石f=0.8?3（如黃土、僅為0.3）

礦巖的堅(jiān)固性也是一種抗擊外力的性質(zhì)，但它與礦巖的強(qiáng)度卻是兩種不同的概念。

（三）礦巖的穩(wěn)固性★

（1）礦巖穩(wěn)固性的概念：

穩(wěn)固性是指礦巖在一定暴露面積下和在一定時(shí)間內(nèi)不自行垮落的性能?；蛘哒f(shuō)穩(wěn)固性是指礦巖答應(yīng)暴露的

面積大小和答應(yīng)暴露的時(shí)間長(zhǎng)短的性能。

影響穩(wěn)固性的因素十分復(fù)雜，其與礦巖的成份，結(jié)構(gòu)，構(gòu)造節(jié)理狀況，風(fēng)化程度，以及水文地質(zhì)條件都有

關(guān)系，還與礦巖在開(kāi)采過(guò)程中形成的實(shí)際情形有關(guān)，（如巷道的方向，開(kāi)采深度等）。

穩(wěn)固性對(duì)于采礦方法的挑選，及支護(hù)方法的挑選，掘進(jìn)方式等都有很大影響。

（3）礦巖穩(wěn)固性分類：大致可分為五類

①極不穩(wěn)固的

不答應(yīng)有暴露面積。要求在掘進(jìn)及開(kāi)采中必須超前支護(hù)。否則會(huì)冒落。（非金屬礦條件）；

②不穩(wěn)固的

答應(yīng)暴露的面積在50米2以內(nèi)。也即答應(yīng)有較小的暴露面積，隨著回采，要立刻進(jìn)行支護(hù)。

③中等穩(wěn)固的

答應(yīng)有一定的暴露面積，即50m2——200m2,一樣不支護(hù)，或作暫時(shí)支護(hù)，即可安全地進(jìn)行生產(chǎn)。

④較穩(wěn)固的

答應(yīng)有較大的暴露面積，為200——500m2,一樣不支護(hù)。

⑤極穩(wěn)固的

答應(yīng)有很大的暴露面積，即800m2以上。不必支護(hù)，可以長(zhǎng)期時(shí)不垮落。

【注】穩(wěn)固性不僅與暴露面積和時(shí)間有關(guān)，而且與地壓大小，節(jié)理發(fā)育程度，節(jié)理方向，暴露面積形狀等有

關(guān)。

（四）礦巖的碎脹性

礦巖的碎脹性是指礦石和圍巖破碎之后的體積比原體積增大性質(zhì)。碎脹性可用碎脹系數(shù)來(lái)表示（又叫松散

系數(shù)）

碎脹系數(shù)=破碎后的體積

原體積（被碎前的體積）＞1

對(duì)于一樣堅(jiān)硬礦巖石松散系數(shù)為1.4一一1.6。

松散系數(shù)的大小主要取決于破碎之后，礦巖的粒度組成和塊度的形狀。初裝入容器（礦車、箕斗等）內(nèi)的

礦巖塊，因礦巖塊之間間隙較大，則松散系數(shù)值可達(dá)1.8——2.0（產(chǎn)生了二次松散）。

（五）礦巖的結(jié)塊性

結(jié)塊性是指采下的礦巖遇水受壓，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，又結(jié)成整塊性質(zhì)。

我們通常見(jiàn)到的是粘土礦物、滑石、或高硫礦遇水受壓，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，易顯現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。結(jié)塊性對(duì)于

放礦，裝卸，運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)造成困難，甚至于影響到某些采礦方法的順利使用。具有結(jié)塊性的礦石在采場(chǎng)中，

在溜井中存放時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

（六）礦石的氧化性

礦石的氧化性是指硫化礦石在水和空氣的作用下，變成了氧化礦石的性質(zhì)。在硫化礦石中滲雜入氧化礦石

后，降低了選礦的回收率。（選礦用的藥劑不同）。因而硫化礦與氧化礦石切記不要混在一起。

（七）礦巖的自燃性

自燃性是指高硫化礦石（含硫量在18——20%以上），當(dāng)其透水性及透氣性良好的條件下，具有自燃發(fā)生

的性能。

高硫化礦在井下氧化時(shí)，放出大量的熱，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，溫度升高，會(huì)引起井下火災(zāi)，特別粉狀的高硫化

礦與空氣接觸的面積大，更容易引起火災(zāi)。

由于上述原因，對(duì)于高硫化礦床必須要采取快采快處理的辦法來(lái)開(kāi)采，以減少礦石的缺失。

（八）含水性

含水性是指礦巖裂縫和孔隙中含水的性質(zhì)。礦巖含水性直接影響到礦石的提升，運(yùn)輸，礦倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)礦。礦巖

含水過(guò)多，會(huì)使排水費(fèi)用增加。對(duì)于北方冰冷地區(qū)的礦山，由于含水性會(huì)造成結(jié)冰。

（九）其他的

（1）容重——容重是指單位體積中原巖的重量。

一樣巖石的容重為2.3——3.0T/m3之間。

有色金屬礦石中金屬含量較少，其容重與巖石差不多或稍大些。黑色金屬礦石中金屬含量較高，容重可達(dá)

3.5170?左右。（或更大）

（2）塊度一一原礦巖崩落后則形成礦塊，或巖石塊，其尺寸的大小稱為塊度。

塊度通常用三個(gè)相互垂直方向的平均尺寸來(lái)表示。（或用最大方向的尺寸）即B、L、H的平填值。

（一樣按三度算，用方格法測(cè)定時(shí)，用二度定。

圖6礦石塊度表示（見(jiàn)PPT9）

對(duì)于一定的裝運(yùn)，破碎等設(shè)備，對(duì)礦巖的最大塊度有一定的要求。為了保證礦山連續(xù)生產(chǎn)，必須使礦石的

最大塊度與裝運(yùn)等設(shè)備的要求相應(yīng)。

通常用合格塊度來(lái)表示限制采出礦石的塊度，礦石塊度超過(guò)合格塊度時(shí)，則要求進(jìn)行二次破碎。

合格塊度---即答應(yīng)的礦石最大塊度。通常合格塊度為250------500mm之間，也有600mm。它是根據(jù)開(kāi)

采及加工的工藝和設(shè)備要求來(lái)確定的。隨著機(jī)械化水平的提高，合格塊度有增大的趨勢(shì)。

（3）自然安息角一一松散礦巖自然堆積時(shí)，其四周將形成傾斜的堆積坡面，我們把自然堆積坡面與水平面相

交的最大角度，稱為該礦巖的自然安息角。

圖7礦石自然安息角（見(jiàn)PPT10）

§2,礦床地下開(kāi)采概述

一、井田及其劃分原則

（-）井田、礦田和礦區(qū)的概念

實(shí)際在采礦企業(yè)中，在礦務(wù)局下面或在公司下面設(shè)一個(gè)或幾個(gè)礦山；而在礦山下面設(shè)一個(gè)或幾個(gè)坑口，而

每一個(gè)坑口都是一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)采系統(tǒng)，獨(dú)立的生產(chǎn)單位。

按照這種所屬關(guān)系來(lái)劃分井田，礦田和礦區(qū)，則：

（1）劃歸一個(gè)坑口開(kāi)采的礦體，叫井田；

（2）劃歸一個(gè)礦山企業(yè)開(kāi)采的全部礦床或者是一部分叫礦田；（如金嶺鐵礦、招遠(yuǎn)金礦等）

（3）劃歸一個(gè)公司或礦務(wù)局開(kāi)采的礦體，叫礦區(qū)。（西北區(qū)，中央?yún)^(qū)，東南區(qū)）（如楊杖子礦務(wù)局，中條山有

色金屬公司等）（長(zhǎng)嶺礦分為三個(gè)井田開(kāi)采）

一個(gè)礦田可以包括若干個(gè)井田，有時(shí)一個(gè)礦田就等于一個(gè)井田。

圖8礦區(qū)/礦田/井田關(guān)系圖（見(jiàn)PPT1D

（二）井田的大小范疇

井田的大小是礦床開(kāi)采中的重要參數(shù)。

（1）對(duì)于傾斜和急傾斜礦床，井田尺寸一樣用沿走向長(zhǎng)度和沿傾斜長(zhǎng)度或垂直深度H來(lái)表示。

（2）對(duì)于水平和微傾斜礦床中，則用長(zhǎng)度L和寬度B來(lái)表示。

（3）當(dāng)?shù)V床范疇不大，礦體又比較集中時(shí)，為了生產(chǎn)治理方便，可以用一個(gè)井田開(kāi)采。

（4）當(dāng)?shù)V體范疇很大，或礦體比較分散，如果仍舊用一個(gè)井田開(kāi)采全部礦床的話，則所開(kāi)掘的巷道工程量

大，生產(chǎn)地點(diǎn)過(guò)于分散，因而會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的不合理，此時(shí)可劃分幾個(gè)井田開(kāi)采。

（5）劃分井田時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮幾個(gè)方面的問(wèn)題

①照管到自然賦存條件，及地表地勢(shì)條件。往往以地面的河流、湖泊、鐵路干線，水庫(kù)、大的斷層等來(lái)劃

分，（或如楊杖子礦、大北嶺和寺前礦是由于上部?jī)傻V體中間有一個(gè)無(wú)礦帶，就依無(wú)礦帶劃分成兩部分，松北礦

單獨(dú)劃為一個(gè)井田，因距離遠(yuǎn)）（弓礦現(xiàn)分三個(gè)井田，主要的礦質(zhì)量〈赤及磁鐵礦＞及一條溝分為，另外上含鐵

帶和下含鐵帶也分不同井田開(kāi)采，因上下距離大）。

②照管到生產(chǎn)治理上的方便。

③要考慮到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要。

④考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性。

總之，要進(jìn)行綜合分析。

二、階段、礦塊和盤區(qū)采區(qū)的概念

（-）階段和礦塊的概念

（1）階段一一階段就是在開(kāi)采緩傾斜，傾斜和急傾斜礦床時(shí)，在井田中每隔一定的垂直距離，掘進(jìn)與走向一

致的主要運(yùn)輸巷道，將井田在垂直方向上劃分為礦段，把這個(gè)礦段叫做階段。

（2）階段高度一一階段高度是指上、下兩個(gè)階段運(yùn)輸平巷之間的垂直距離。

階段高度變化范疇一一階段高度變化范疇很大。

對(duì)于緩傾斜礦體，階段高度通常小于20——30米；

急傾斜礦體，階段高度通常為50——60米，個(gè)別也有達(dá)到80——120米左右的。

但是，對(duì)于不同的采礦方法，則所需求的階段高度是不同的。

（3）影響階段高度的主要因素

階段高度主要取決于礦體的賦存條件，采礦方法。

只要條件許可，適當(dāng)?shù)脑黾与A段高度，可以減少階段數(shù)目，降低開(kāi)拓、采準(zhǔn)工程量，減少礦石缺失和貧化。

因此，近年來(lái)有增加階段高度的趨勢(shì)。（受鑿巖設(shè)備等限制條件）

圖11階段和礦塊的劃分（見(jiàn)PPT14）

（4）礦塊

在階段中沿走向每隔一定距離，掘進(jìn)天井連通上、下兩個(gè)相鄰的階段運(yùn)輸平巷，將階段再劃分為獨(dú)立的回

采單元，我們把這樣的回采單元叫做礦塊。

礦床的賦存條件不同，則開(kāi)采礦塊的方法也不同。

（二）盤區(qū)和采區(qū)的概念

（1）盤區(qū)

①當(dāng)開(kāi)采水平和微傾斜礦床時(shí)，（即礦體傾角＜5°的礦床）如果礦床的厚度不超過(guò)答應(yīng)（如某礦體厚度

80多米，若選用淺眼鑿礦法開(kāi)采，則80米超過(guò)了鑿礦法常用的階段，高50米太長(zhǎng)，此時(shí)應(yīng)分幾個(gè)階段開(kāi)采，

如可分為30米階段開(kāi)采。根據(jù)具體采礦方法而定）的階段高度，此時(shí)，在井田內(nèi)不再劃分為階段。

為了工作上的方便，將井田用盤區(qū)運(yùn)輸巷道劃分為長(zhǎng)方形的礦段。我們把這礦段稱為盤區(qū)。

（當(dāng)?shù)V體厚度很大時(shí)，仍舊劃分為階段來(lái)開(kāi)采，如梅山鐵礦）。

②盤區(qū)的范疇一一盤區(qū)是以井田邊界為其盤區(qū)的長(zhǎng)度。而以兩個(gè)相鄰盤區(qū)運(yùn)輸巷道之間的距離為其盤區(qū)的

寬度。

采區(qū)

III

4

盤區(qū)寬

B一一礦床的寬（即井田寬）

盤區(qū)L--礦床的長(zhǎng)（井田的長(zhǎng)）

I-----開(kāi)拓盤區(qū)；II-----采準(zhǔn)盤區(qū)；

III----回采盤區(qū)；

1一一主井；2一一副井：3一一主運(yùn)輸巷道；

4一一盤區(qū)運(yùn)輸巷道；5一一回采巷道；

1王6一—采區(qū)；7一一切割巷道；

圖12盤區(qū)和采區(qū)的劃分（見(jiàn)PPT15）

（2）采區(qū)

在盤區(qū)中沿走向每隔一定距離,掘進(jìn)回采巷道連通相鄰兩個(gè)盤區(qū)運(yùn)輸巷道，將盤區(qū)再劃分為獨(dú)立的回采單

元,把這個(gè)獨(dú)立的回采單元稱為采區(qū)。

三、礦床的開(kāi)采步驟

金屬礦床地下開(kāi)采的步驟可以分為：開(kāi)拓、采準(zhǔn)、切割與回采四個(gè)步驟，這些步驟反映了不同的工作階段.

（-）開(kāi)拓工作

（1）開(kāi)拓工作的意義一一是指從地面掘進(jìn)一系列巷道達(dá)到礦體，使礦體連通地面，形成人行、通風(fēng)、提升、

運(yùn)輸、排水、供電、供風(fēng)、供水等系統(tǒng)。

「①把井下將要采出的礦石廢石運(yùn)到地表

（2）開(kāi)拓的目的一一j②把廢水和污濁的空氣排到地表

匚③把人員、材料、設(shè)備運(yùn)到井下進(jìn)行生產(chǎn)

（3）開(kāi)拓巷道——為了達(dá)到上述開(kāi)拓目的而掘進(jìn)的巷道，稱為開(kāi)拓巷道。

例如井筒（豎井、斜井）、平洞、石門、井底車場(chǎng)、井下大的胴室，主要階段運(yùn)輸巷道、主淄礦井，充填井

等，都屬于開(kāi)拓巷道。

圖13開(kāi)拓工作示意圖（見(jiàn)PPT16）

【井底車場(chǎng)】井底車場(chǎng)是井下井口鄰近一些洞室，巷道的總稱,

（如：水倉(cāng)、水泵房、井下變電站等）。

【石門】由井筒通向各個(gè)需要開(kāi)采的礦體所掘進(jìn)的巷道。

【井下主要碉室】指井下火藥庫(kù)，井下破碎胴室，翻礦碉室，卷?yè)P(yáng)機(jī)房等。

【注意】1）人行系統(tǒng)必須要保證至少有兩個(gè)安全出口，使人員可以安全進(jìn)入，上、下方便，有完好的人行設(shè)備。

2）主、輔開(kāi)拓巷道的區(qū)別，是提運(yùn)礦石的巷道都叫主開(kāi)拓巷道。

（二）采準(zhǔn)工作

（1）采準(zhǔn)工作定義一一它是指在已經(jīng)開(kāi)拓完畢的礦床里，掘進(jìn)采準(zhǔn)巷道。將階段劃分成礦塊作為獨(dú)立的回采

單元。并在礦塊內(nèi)創(chuàng)造人行、鑿巖、放礦、通風(fēng)等條件。

（2）采準(zhǔn)工作的任務(wù)一一它有兩個(gè)任務(wù)。即：

①劃分礦塊一一即將階段再劃分成礦塊，作業(yè)獨(dú)立的回采單元。

、階段運(yùn)輸平巷

圖14礦塊劃分示意圖（見(jiàn)PPT17）

②創(chuàng)造條件一一它為下一步回采工作創(chuàng)造條件（行人、通風(fēng)、鑿巖、放礦等條件）。

（3）采準(zhǔn)工作的手段一一指要開(kāi)掘一系列巷道來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采準(zhǔn)巷道如漏斗頸，淄礦小井、人行、通風(fēng)天井、

聯(lián)絡(luò)道等。

上階段運(yùn)輸平巷

n（回風(fēng)巷）

H人行寐要道

房

H礦

U人行通風(fēng)天井

階段運(yùn)輸巷道

漏斗斗徑小川

天井

4運(yùn)輸平緣

運(yùn)輸平巷

圖15采準(zhǔn)工作示意圖（見(jiàn)PPT18）

（4）采準(zhǔn)系數(shù)與采準(zhǔn)比

1）采用采準(zhǔn)系數(shù)和采準(zhǔn)比這個(gè)指標(biāo)的目的：

由于礦床賦存條件和所用的采礦方法不同，所掘進(jìn)的采準(zhǔn)巷道類型，數(shù)量和位置都不同。而用什么東西來(lái)

衡量采準(zhǔn)工作量的大小呢？為此，通常用采準(zhǔn)系數(shù)和采準(zhǔn)比重兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)表示。

2）采準(zhǔn)系數(shù)（Ki）

KJ是指每一千噸采出礦石總量所需要掘進(jìn)的采準(zhǔn)、切割巷道的米數(shù)。即

K,=TX1000米/千噸

式中：》L一一指一個(gè)礦塊中采、切巷道的總長(zhǎng)度（米）.

T—指一個(gè)礦塊的采出礦石總量（即為T總出）（噸）

T是已經(jīng)考慮了礦石缺失貧化以后的礦石總量，而不是礦塊的礦石總重量?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)部門都改用T表示運(yùn)

算K）

3）采準(zhǔn)工作比重（K2）

七是指礦塊中采，切巷道采出礦石量與礦塊采出礦石總量的比值。

式中T，——礦塊中采、切巷道的采出礦石量（噸）

T一—礦塊中采出礦石總量（噸）

4）Ki與K?的比較

①采準(zhǔn)系數(shù)Ki——它只反映了礦塊的采、切巷道的長(zhǎng)度，而未反映出這些巷道的斷面大?。大w積）。

②采準(zhǔn)工作比重K2一—它只反映了脈內(nèi)采準(zhǔn)巷道和切割巷道，而未反映出脈外的采、切巷道工作量。

因此，使用Ki還是K2要根據(jù)具體情形而定，有時(shí)用其中之一表示，有時(shí)Ki、&同時(shí)用，互相補(bǔ)充，使

之能反映出礦塊的采準(zhǔn)工作量。

5）Ki、&是比較采礦方法優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)，但是，對(duì)于地質(zhì)條件比較復(fù)雜的礦床，特別當(dāng)?shù)V體比較

薄，礦塊采出礦量比較小時(shí)，采準(zhǔn)工作必須為回采工作創(chuàng)造良好的條件。因此，不能不加分析地誤認(rèn)為采準(zhǔn)工

作量越小越好。

（三）切割工作

（1）切割工作定義：切割工作是指在已經(jīng)采準(zhǔn)完畢的礦塊里，為大規(guī)?；夭傻V石開(kāi)創(chuàng)自由面和自由空間的工

作。

（2）切割工作內(nèi)容：為了達(dá)到上述目的，就必須掘進(jìn)一系列巷道，有的還要在巷道基礎(chǔ)上，加以擴(kuò)大。

如：拉底巷道、開(kāi)創(chuàng)拉底空間、開(kāi)掘切割天井，形成切割立槽，在漏斗頸基礎(chǔ)上把漏斗辟開(kāi)等，這些工作

都是為大規(guī)模采礦創(chuàng)造條件的。

攆底巷道（切割平巷、橫巷等）

毋鑿切割巷道

切割工作包括切割天井（或切割上山等）

拉底K水平自由面）

在切割巷道基礎(chǔ)上擴(kuò)大自由面工作辟H（形成剌叭面）

卜立槽（垂直自由面）

（四）回采工作

1）回采工作定義一一當(dāng)切割工作完成以后，同可以進(jìn)行大量的采礦工作，通常把大量采礦工作叫做回采

工作。

2）回采工作的具體內(nèi)容

回采工作包括：落礦、運(yùn)搬和地壓治理三個(gè)主要工作。

3）落礦工作

①落礦工作的含義一一落礦是以切割空間為爆破自由面，用鑿巖爆破的方法崩落礦石。

②落礦方式-----樣是根據(jù)礦床的賦存條件，所采用的采礦方法及鑿巖設(shè)備，可選用淺孔、中深孔、深孔

及藥室等落礦方法。

1.淺孔落礦--孔深不大于35米，孔徑30----46mm,

2.中深孔落礦孔深在15米以下，孔徑50--70mm,

3.深孔落礦——孔深在15米以上，但一樣不超過(guò)25-—30米，

孔徑90----110mm,

4.藥室落礦一一它是在一定規(guī)格的胴室里，裝上炸藥，直接爆破落礦的方法。（不打回采炮孔）。由于這種

落礦方法開(kāi)鑿巷道工作困難，作業(yè)條件差，易產(chǎn)生大塊。因而正式回采礦房和礦柱時(shí)應(yīng)用很少。（弓長(zhǎng)嶺鐵礦有

時(shí)用它來(lái)回采礦房，同時(shí)用它來(lái)回采礦柱）。

4）礦石運(yùn)搬工作

①礦石運(yùn)搬工作的含意一一是指在礦塊內(nèi)，把爆破崩落下來(lái)的礦石運(yùn)到階段運(yùn)輸巷道，并裝入礦車中的

工作，運(yùn)搬工作僅僅限于礦塊內(nèi)（即采場(chǎng)內(nèi)，）采場(chǎng)之外的叫運(yùn)輸。

②礦石運(yùn)搬方式一一有兩種方式

1.重力運(yùn)搬：例如用普通漏斗放礦的淺孔留礦法就是重力運(yùn)搬。

2.機(jī)械運(yùn)搬一一如用電耙、裝運(yùn)機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、汽車、皮帶動(dòng)輸機(jī)等設(shè)備運(yùn)搬礦石。

在礦塊回采中，采用那一種運(yùn)搬方式比較合適，這主要取決于選用的采礦方法和礦床的賦存條件以及所選

用的運(yùn)搬機(jī)械等。

5）地壓治理工作

1）地壓治理工作的概念

地壓治理工作在采礦工作中占有重要的地位。

地壓一一是指礦石采出來(lái)以后，在地下形成采空區(qū)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，礦柱和上、下盤圍巖就發(fā)生變形、

破壞、崩落等現(xiàn)象。我們把這種現(xiàn)象叫地壓。

在回采過(guò)程中，必須要控制地壓和治理地壓，并且要清除地壓產(chǎn)生的不良影響，以保證生產(chǎn)的安全性，我

們把這些工作算為地壓治理工作。

2）地壓治理的方法：有三種方法

①鑿礦柱支撐采空區(qū)；

②用充填料充填采空區(qū)；

③用崩落的圍巖來(lái)治理地壓；

（1）礦床開(kāi)拓、采準(zhǔn)、切割、回采的關(guān)系是彼此超前的關(guān)系

即開(kāi)拓要超前于采準(zhǔn)，采準(zhǔn)要超前于切割，切割超前于回采。而究竟超前多少，這是由三級(jí)礦量來(lái)決定的,

一樣礦山遵循的三級(jí)礦量是“316”，即開(kāi)拓三年，采切1年，待采礦量半年。

（2）三級(jí)礦量的含意

①開(kāi)拓礦量一一是指開(kāi)拓工作搞完以后所圈定的礦量。

（也即開(kāi)拓巷道水平以上所控制的礦量）。開(kāi)拓礦量的邊界是：由已開(kāi)拓的巷道水平起，向上只能推算一個(gè)

中段的高度，沿走向算至巷道揭露點(diǎn)上。開(kāi)拓礦量要保證3——5年。

②采準(zhǔn)礦量一一采準(zhǔn)礦量是開(kāi)拓礦量的一部分。

凡是在已開(kāi)拓的礦體范疇內(nèi)，按設(shè)計(jì)規(guī)定的采礦方法所需要開(kāi)掘的采準(zhǔn)巷道已開(kāi)掘完畢，形成了礦塊的外

形尺寸，以此范疇圈定的礦量叫采準(zhǔn)礦量。采準(zhǔn)礦量應(yīng)保證1——3年。

③備采礦量一一待采礦量是采準(zhǔn)礦量的一部分。它是做完輔助采準(zhǔn)工作以后，所圈定的礦量。也就是指切

割工作全部完畢，可以立刻進(jìn)行回采工作的礦量，叫待采礦量。待采礦量一樣要保證0.5——1。年的數(shù)量。

四、礦床的開(kāi)采順序

（-）井田階段的開(kāi)采順序

階段的開(kāi)采順序可有兩種方式

（1）下行式一一即自上而下進(jìn)行開(kāi)采。即先采上階段，而后開(kāi)采下階段。也可以同時(shí)開(kāi)采幾個(gè)階段。（采用

多階段開(kāi)采，雖然可以增加工作線長(zhǎng)度和提高礦井生產(chǎn)能力，但也造成生產(chǎn)治理分散，巷道保護(hù)工作量大，占

用設(shè)備數(shù)量多，各種管線、軌道不能及時(shí)回收復(fù)用，污風(fēng)串聯(lián)，經(jīng)營(yíng)治理費(fèi)用增加等一系列的。一樣同時(shí)回采

的階段數(shù)目可保持為1一一2個(gè)，不應(yīng)超過(guò)3——4個(gè)。）

（2）上行式一一與下行式相反。

上行式開(kāi)采順序，僅在開(kāi)采緩傾斜礦床時(shí)的某些特別情形下使用。例如地表無(wú)廢石場(chǎng)（存放廢石的場(chǎng)地）,

必須將上部的廢石充填于下部的采空區(qū)，或者以深部采空區(qū)作為蓄水池用等。

在生產(chǎn)實(shí)際中，一樣多采用下行式開(kāi)采順序。下行式開(kāi)采的優(yōu)點(diǎn)是：可以節(jié)省初期投資，縮短基建時(shí)間：

在逐步向下的開(kāi)采過(guò)程中，能進(jìn)一步探清深部礦體，避免浪費(fèi)；生產(chǎn)安全條件好；適用的采礦方法范疇廣。

（二）階段中礦塊的開(kāi)采順序

階段中礦塊的開(kāi)采順序，按照回采工作對(duì)主要開(kāi)拓巷道的位置關(guān)系，可分為三種。

（主開(kāi)拓巷道指一一主井、主平碉及出礦巷道）。

（1）前進(jìn)式回采一一當(dāng)階段運(yùn)輸平巷掘進(jìn)一定距離后，從靠近主要開(kāi)拓巷道的礦塊開(kāi)始回采，向井田邊界依

次推進(jìn)。

【優(yōu)點(diǎn)】礦井初期基建時(shí)間短，投產(chǎn)快。

【缺點(diǎn)】增加了采準(zhǔn)巷道的保護(hù)費(fèi)用。

弄空區(qū)回采方向

A前進(jìn)式開(kāi)采

圖16兩翼前進(jìn)式開(kāi)采（見(jiàn)PPT19）

雙翼回采（多用）

副井

側(cè)翼回采

當(dāng)?shù)匦问艿较拗茣r(shí)采用

圖17階段中礦塊的開(kāi)采順序（見(jiàn)PPT20）

前進(jìn)式回采順序的適用條件一一當(dāng)?shù)V床滿足條件簡(jiǎn)單，礦巖穩(wěn)固，且要求較早在階段中開(kāi)展回采工作時(shí)可以

采用。

（1）后退式回采順序一一階段運(yùn)輸巷道掘進(jìn)到礦體井田邊界后，從井田邊界的礦塊開(kāi)始，向主要開(kāi)拓巷道

方向依次回采。這種開(kāi)采順序也可分為雙翼、單翼和側(cè)翼回采三種。

雙翼后退式回采

單翼后退式回采

圖18后退式各回采順序（見(jiàn)PPT21）

后退式回采【缺點(diǎn)】礦井初期基建時(shí)間長(zhǎng)，投產(chǎn)慢。

【優(yōu)點(diǎn)】巷道保護(hù)費(fèi)用低。（只有在中央并列式開(kāi)拓時(shí)才具有，中央對(duì)角式的就不行了）

（3）混合式回采一一混合式回采是指初期采用前進(jìn)式開(kāi)采，當(dāng)階段運(yùn)輸平巷掘進(jìn)完畢后，再改為后退式開(kāi)采,

或既前進(jìn)，又后退同時(shí)開(kāi)采。

【優(yōu)點(diǎn)】兼顧了前兩種的優(yōu)點(diǎn)

【缺點(diǎn)】生產(chǎn)治理比較復(fù)雜

（三）相鄰礦體的開(kāi)采順序

一個(gè)礦床如果有許多彼此相距很近的礦體，那么在開(kāi)采其中一個(gè)礦體時(shí)，將會(huì)影響鄰近的礦體。在這種情

形下，確定合理的開(kāi)采順序，對(duì)于生產(chǎn)的安全和資源的回收都有很重要的意義。

（1）當(dāng)?shù)V體傾角（a）小于或等于圍巖的移動(dòng)角（日或「）時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取從上盤向下盤推進(jìn)的開(kāi)采順序。這

樣的開(kāi)采順序是：先采上盤礦體H,后采下盤礦體I,使采空區(qū)的下盤圍巖不會(huì)移動(dòng)，因而不會(huì)影響下盤礦體

I的開(kāi)采。若反之，就會(huì)影響礦脈n的開(kāi)采。（如圖2。所示）

aWB（r）______卑J二盤向下盤采先II,后I。

X巖石移動(dòng)角，參閱講義P280,表10—1,上盤移動(dòng)角用B表示，下盤移動(dòng)角用r表示，走向端部移動(dòng)角用

8表示，如圖19所示。

上盤危險(xiǎn)區(qū)域

下盤危險(xiǎn)區(qū)域

圖19礦體上盤/下盤移動(dòng)角的表示（見(jiàn)PPT22）

12

圖20礦體傾角小于或等于圍巖移動(dòng)角相鄰礦體開(kāi)采順序（見(jiàn)PPT23）

（2）當(dāng)?shù)V體傾角大于圍巖移動(dòng)角（<!>6或丫），兩礦體又相距很近時(shí)，此時(shí)無(wú)論先采哪條礦脈，都會(huì)因采空

區(qū)圍巖移動(dòng)而相互影響。

圖21礦體傾角大于圍巖移動(dòng)角相鄰礦體開(kāi)采順序（見(jiàn)PPT24）

在這種情形下，相鄰礦體的開(kāi)采順序，應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦體之間夾石層的厚度，礦石和圍巖的穩(wěn)固性，所選取的

采礦方法和技術(shù)措施而定。一樣是用先采上盤礦體，后采下盤礦體的開(kāi)采順序。如果夾石層不大，采用充填結(jié)

成鑿礦法時(shí)，也可以采用由下盤向上盤的開(kāi)采順序。

（3）當(dāng)圍巖不夠穩(wěn)固時(shí)，為了加快回采強(qiáng)度，并且為了縮小采空區(qū)對(duì)圍巖的影響，則往往上盤礦體與下盤礦

體同時(shí)回采。也即對(duì)礦脈群進(jìn)行平行開(kāi)采的辦法。但這種方法僅適用于礦脈比較少的情形下。

（四）在同一個(gè)井田的數(shù)個(gè)礦體，往往有貧富不均，厚薄不均，大小不一及開(kāi)采條件難易等不同復(fù)雜條

件。在這種條件下，應(yīng)遵循以下原則未開(kāi)采，即：貧富兼采，薄厚兼采，大小兼采，難易兼采。若不以此原則

開(kāi)采，將會(huì)破壞合理的開(kāi)采順序，將會(huì)造成嚴(yán)重的資源缺失。

第二章礦床開(kāi)拓

§1開(kāi)拓方法分類

綜和國(guó)內(nèi)外金屬礦山采用的礦床地下開(kāi)拓方法，大致可分為單一開(kāi)拓和聯(lián)合開(kāi)拓兩大類。

開(kāi)拓方法是按主要開(kāi)拓巷道類型進(jìn)行分類的，每一類單一開(kāi)拓法又可按照主要開(kāi)拓巷道與礦體的位置關(guān)系

進(jìn)一步劃分。

主要開(kāi)拓巷道在礦床開(kāi)拓中占有及其重要的地位，其挑選設(shè)計(jì)是否合理，不僅直接影響到礦井的生產(chǎn)能力

和生產(chǎn)安全，而且還直接影響到開(kāi)拓工程量和基建投資的大小以及礦井建設(shè)時(shí)間的長(zhǎng)短，所有這些都是評(píng)判與

衡量開(kāi)拓方法的標(biāo)志。

常用的開(kāi)拓方法見(jiàn)表1。除此之外，斜坡道開(kāi)拓以及與其相關(guān)的聯(lián)合開(kāi)拓也逐步增多。

表1開(kāi)拓方法分類表（見(jiàn)PPT2）

開(kāi)拓方法主要開(kāi)拓巷道的形式和位置

單平碉開(kāi)拓1.沿礦體走向：2.平碉與礦體走向相交（上盤/下盤；正交/斜

一交）

開(kāi)豎井開(kāi)拓1.豎井穿過(guò)礦體；2.豎井在礦體上盤；

拓3.豎井在礦體下盤；4.豎井在礦體側(cè)翼

法斜井開(kāi)拓1.斜井在礦體下盤；2.斜井在礦體中（脈內(nèi)斜井）

平洞盲豎井開(kāi)拓礦體上部為平嗣、深部為盲豎井

聯(lián)

平洞盲斜井開(kāi)拓礦體上部為平胴、深部為盲斜井

4

豎井盲豎井開(kāi)拓礦體上部為豎井、深部為盲豎井

開(kāi)

豎井盲斜井開(kāi)拓礦體上部為豎井、深部為盲斜井

拓

斜井盲豎井開(kāi)拓礦體上部為斜井、深部為盲豎井

法

斜井盲斜井開(kāi)拓礦體上部為斜井、深部為盲斜井

斜螺旋式

坡

道折返式

開(kāi)

拓

§2開(kāi)拓方法

主要開(kāi)拓巷道是決定一個(gè)礦床開(kāi)拓方法的核心，是開(kāi)拓方法挑選的依據(jù)，其挑選在礦山設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要

的。主要開(kāi)拓巷道類型的挑選由以下幾個(gè)條件來(lái)決定：

（1）地表地勢(shì)條件。不僅要考慮礦石從井下（或洞口）運(yùn)出后，通往選礦廠或外運(yùn)裝車地點(diǎn)的運(yùn)輸距離和

運(yùn)輸條件，同時(shí)要考慮鄰近是否有空間較充分的排廢石場(chǎng)地。防洪要求（高于當(dāng)?shù)貧v年洪水水位3米），防止滑

坡、泥石流影響，此外，還需要考慮地表永久設(shè)施（如鐵路）、河流等影響因素。

（2）礦床賦存條件。它是礦山挑選開(kāi)拓方法的主要依據(jù)，如礦體的傾角、側(cè)伏角等產(chǎn)狀要素對(duì)決定開(kāi)拓方

法有重要意義。

（3）謫巖性質(zhì)。這里主要指的是礦體的圍巖的穩(wěn)固情形。為減少因礦巖穩(wěn)固程度差或成巷后地壓活動(dòng)的影

響而增加的工程保護(hù)費(fèi)用，在挑選開(kāi)拓方法時(shí)，必須考慮礦巖性質(zhì)。

（4）生產(chǎn)能力。就前節(jié)所介紹的開(kāi)拓方法，因主要開(kāi)拓巷道與巷道裝備不同，其生產(chǎn)能力（提升或運(yùn)輸）

也不同。一樣來(lái)說(shuō)，平洞開(kāi)拓方法的運(yùn)輸能力最大，豎井高于斜井.

另外，開(kāi)拓巷道施工的難易程度、工程量、工程造價(jià)和工期長(zhǎng)短等，雖然不能作為確定開(kāi)拓方案的重要依

據(jù)，但決不可忽視。特別是小型礦山，往往存在施工力量不足和技術(shù)素養(yǎng)較差、施工治理跟不上等情形。因此,

當(dāng)?shù)氐氖┕ちα亢吞攸c(diǎn)，在巷道類型的挑選上也應(yīng)一并考慮。

下面介紹比較常用的開(kāi)拓方法。

一、平洞開(kāi)拓法

以平洞為主要開(kāi)拓巷道，是一種最方便、最安全、最經(jīng)濟(jì)的開(kāi)拓方法?但只有在地勢(shì)有利的情形下，才能

發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，即只有礦床賦存于山嶺地區(qū)，埋藏在周圍平地的地平面以上才能使用。

采用平嗣開(kāi)拓水平，平銅以上各中段采下的礦石，一樣用礦車中轉(zhuǎn)，經(jīng)溜礦井（或輔助盲豎井）下放到平

碉水平，再由礦車經(jīng)平嗣運(yùn)出地表，如圖1所示。上部中段廢石可經(jīng)專設(shè)的廢石溜井再經(jīng)平碉運(yùn)出地表（入廢

石場(chǎng)），或平洞以上各中段均有地表出口時(shí)，從各中段直接排往地表。

圖1中的154m中段為主要運(yùn)輸中段，主平嗣1就設(shè)在這里。上部各生產(chǎn)中段廢石經(jīng)224m和194m巷道直

接運(yùn)出地表，生產(chǎn)礦石經(jīng)由溜礦井2,放到154m水平，再經(jīng)主平胴1運(yùn)出胴口。

下盤平硒開(kāi)拓法示意圖

III-為礦體編號(hào)1-主平碉2—溜井3—上部中段平巷4—回風(fēng)井

圖1下盤平洞開(kāi)拓法示意圖（見(jiàn)PPT3）

平南開(kāi)拓方法又有以下幾種方案：

1.與礦體相交的平嗣開(kāi)拓方案

這種開(kāi)拓方案又有上盤平洞和下盤平碉兩種形式。如圖1和圖2。

如有以下情形者，就需要考慮平胴與礦體斜交的方案：①與礦體走向正交時(shí)，由于地勢(shì)不利而加長(zhǎng)了平碉

長(zhǎng)度；②與礦體正交時(shí)，平胴口與外界交通十分不便，特別是沒(méi)有足夠的排廢石場(chǎng)地和外部運(yùn)輸條件；③欲使

平胴與礦體走向正交，但需通過(guò)破碎帶。這種不得不采用平碉與礦體斜交的方案已成為一樣通用的方案。

圖2圖2上盤平碉開(kāi)拓示意圖上盤平洞開(kāi)拓示意圖(見(jiàn)PPT4)

1-主平碉；2-中段平巷；3-溜井；4-輔助盲豎井

2、沿礦體走向的平洞開(kāi)拓方案

當(dāng)?shù)V體的一端沿山坡露出或距山坡表面很近，工業(yè)場(chǎng)地也位于同一端，與礦體走向相交的平洞開(kāi)拓方案又

不合理時(shí)，可采用這種開(kāi)拓方案。該方案有兩種常見(jiàn)的形式。

(1)平碉在礦體下盤。

圖3所表示的下盤沿脈平洞開(kāi)拓方案，由上部中段采下的礦石經(jīng)溜井4放至主平碉1并由主平碉運(yùn)至地表,

形成完整的運(yùn)輸系統(tǒng)。人員、設(shè)備、材料等由85m平巷、45m主平胴送至各工作地點(diǎn)。

(2)平胴在礦體內(nèi)。只有在圍巖很不穩(wěn)固的情形下才采用這種方法，否則將增加平巷和平碉的掘進(jìn)成本及

巷道支護(hù)、治理等費(fèi)用。

3、開(kāi)拓工程主要有：

(1)主平洞：運(yùn)輸?shù)V石、材料、行人、通風(fēng)、排水、兼?zhèn)渚布爸饕\(yùn)輸巷道的功能。

(2)輔助平嗣：行人、通風(fēng)、排出廢石。

(3)主溜井：下放礦石和儲(chǔ)存礦石，主平碉以上各階段采下的礦石都經(jīng)主溜井溜至主平洞水平，裝車運(yùn)

出(因此又叫平碉溜井開(kāi)拓法)

(4)輔助豎井：提升人員、設(shè)備、材料到各個(gè)階段。

A

A-A

圖3沿走向平碉開(kāi)拓示意圖

1一平麗；2—礦體；3—風(fēng)井；4一溜井

B-B

二、豎井開(kāi)拓法

豎井開(kāi)拓法以豎井為主要開(kāi)拓巷道。

適用條件：

急傾斜礦體（一樣礦體傾角大于45。）；

埋藏較深的水平和緩傾斜礦體（傾角小于20°）；

由于表土層太厚，以及由于其它一些特別原因（例如流沙層、污泥層）這種方法便于治理，生產(chǎn)能力較

高，在礦山使用較普遍。

變形方案：

由于各種條件的不同，豎井與礦體的相對(duì)位置也會(huì)有所不同，因而這種方法又可分為穿過(guò)礦體的豎井開(kāi)拓

（上盤豎井開(kāi)拓）、上盤豎井開(kāi)拓、下盤豎井開(kāi)拓和側(cè)翼豎井開(kāi)拓四種開(kāi)拓方案：

1.穿過(guò)礦體的豎井開(kāi)拓方案

圖4穿過(guò)礦體的豎井開(kāi)拓示意圖

1一豎井;2—石門;3一平巷；4一礦體;5—移動(dòng)界線

豎井穿過(guò)礦體的開(kāi)拓方案如圖4所示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是石門長(zhǎng)度都較短，基建時(shí)三級(jí)礦量提交較快；缺

點(diǎn)是為了保護(hù)豎井，必須留有保安礦柱。這種方案在稀有金屬和貴重金屬礦床中應(yīng)用較少，因?yàn)榫脖０驳V柱

的留設(shè)往往是相當(dāng)可觀的。因此，該方案的應(yīng)用受到限制，只在在礦體傾角較?。ㄒ粯釉?0°左右），厚度不大

且分布較廣或礦石價(jià)值較低時(shí)方可使用。

2.下盤豎井開(kāi)拓方案

下盤豎井開(kāi)拓是開(kāi)拓急傾斜礦體常用的方法。豎井布置在礦體下盤的移動(dòng)界線以外（同時(shí)要保留安全距離）,

如圖5a,圖5b所示。從豎井掘若干石門與礦體連通。

適用條件：

優(yōu)點(diǎn)是井筒保護(hù)條件好，又不需要留保安礦柱；

缺點(diǎn)是深部石門較長(zhǎng)，特別是礦體傾角變小時(shí)，石門長(zhǎng)度隨開(kāi)采深度的增加而急劇增加。

圖5下盤豎井開(kāi)拓

a一下盤豎井開(kāi)拓方案;b一下盤豎井開(kāi)拓方案（二級(jí)提升）

1一豎井;2—石門;3一平巷;4—移動(dòng)界線;5—礦體；6—盲豎井

3.上盤豎井開(kāi)拓方案

豎井布置在礦體上盤移動(dòng)帶范疇之外（留有規(guī)定的安全距

離），掘進(jìn)石門使之與礦體連通。適用條件是：

（1）從技術(shù)上看，不可能在礦體下盤掘進(jìn)豎井（如下盤

巖層含水或較破碎，地表有其他永久性建筑物等）。（2）上盤

開(kāi)拓比下盤開(kāi)拓在經(jīng)濟(jì)上更合理（礦床下盤為高山，無(wú)工業(yè)場(chǎng)

地，地面運(yùn)輸困難且費(fèi)用高），如在圖6所示的地勢(shì)條件下，

上盤開(kāi)拓就更為合適。

上盤豎井開(kāi)拓與下盤豎井開(kāi)拓相比，有明顯的缺點(diǎn)：上部

中段的石門較長(zhǎng)，初期的基建工程量大，基建時(shí)間長(zhǎng)，初期基

圖6上盤豎井開(kāi)拓方案建投資也必須增加等。鑒于上盤豎井方案本身所存在的缺點(diǎn)，

一樣不采用這種開(kāi)拓方案。

一上盤豎井；一階段石門；

124.側(cè)翼豎井開(kāi)拓方案

3一移動(dòng)界線;4—中段脈內(nèi)平巷；5—礦體側(cè)翼豎井開(kāi)拓方案是將主豎井布置在礦體走向一端的移

動(dòng)范疇以外（并留有規(guī)定的安全距離），如圖7所示。

凡采用側(cè)翼豎井的開(kāi)拓系統(tǒng)，其通風(fēng)系統(tǒng)均為對(duì)角式，從而簡(jiǎn)化了通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)量分配及通風(fēng)治理也比較

方便。由于前面所提到的原因，小型礦山凡適用豎井開(kāi)拓條件的，大都采用了側(cè)翼豎井開(kāi)拓方案。如山東省某

金礦,，礦體傾角40°,厚度8?14m,礦體走向長(zhǎng)度400m,上部采用了下盤斜井開(kāi)拓方案，設(shè)計(jì)深度自+5?-120m。

后期