煤矿开采讲稿-.ppt

非煤非煤矿开采技开采技术1本次本次课讲授内容授内容绪 论一、一、矿产资源、采源、采矿及其在社会及其在社会经济发展中展中的地位的地位二、二、采采矿技技术的的发展展三、我国非煤三、我国非煤矿床地下开采的床地下开采的发展展趋势四、非煤固体四、非煤固体矿床地下开采的特点床地下开采的特点五、学五、学习本本门课程的目的与学程的目的与学习的主要内容的主要内容六、本六、本门课的学的学习方法方法七、主要参考七、主要参考书目目八、本八、本门课考核考核办法法2绪 论一、一、矿产资源、采源、采矿及其在社及其在社会会经济发展中的地位展中的地位（一）（一）矿产资源与采源与采矿 矿产资源是由存在于地壳中的源是由存在于地壳中的矿物物组成的成的可利用可利用物物质。人人类已已发现并命名的并命名的105105种元种元素的素的绝大部分存在于地壳中，他大部分存在于地壳中，他们组成了成了约三千种已命名的三千种已命名的矿物。物。3 但但矿物的存在不一定就成物的存在不一定就成为矿产资源。源。“可利用可利用”和和“潜在可利用潜在可利用”是成是成为矿产资源的前提条件，它具有两源的前提条件，它具有两层含含义：一是：一是矿物的存在形式、存在物的存在形式、存在环境及境及其富集程度与数量，能其富集程度与数量，能够使人使人类在在现有有的和潜在的技的和潜在的技术条件下将其从地条件下将其从地层中挖中挖掘出来，并从中提取出有用的掘出来，并从中提取出有用的矿产品，品，既既可可获取性取性；二是从地壳中；二是从地壳中获取的取的矿产品，在品，在现有的或潜在的有的或潜在的经济环境中可境中可为获取者取者带来盈利，来盈利，即可盈利性。即可盈利性。4 在正常的市在正常的市场经济条件下，条件下，矿产资源必源必须同同时具有可具有可获取性和可盈利性；取性和可盈利性；而在非正常而在非正常环境中，如境中，如战争争时期或受期或受贸易封易封锁时期，期，为了生存和了生存和发展，展，矿产品品的的获取可以不取可以不计代价，代价，矿产资源只需具源只需具有可有可获取性。取性。可可见，矿产资源是个源是个动态的概念，的概念，随着开采、提取和利用技随着开采、提取和利用技术及及经济环境境的的变化而化而变化。化。5矿产资源分源分类6采矿是从地壳中将可利用矿物开采出来并运输到矿物加工地点或使用地点的行为、过程或工作。矿山是采矿作业的场所，包括开采形成的开挖体、运输通道和辅助设施等。开挖体暴露在地表的矿山称为露天矿；开挖体在地下的矿山称为地下矿。7（二）采二）采矿在社会在社会经济发展中的展中的地位地位 采采矿是除是除农业耕作外人耕作外人类从事的最从事的最早生早生产活活动。从。从约4545万年前旧石器万年前旧石器时代代人人类为获取工具而采集石取工具而采集石块开始，人开始，人类历史史发展的每一个里程碑无不与采展的每一个里程碑无不与采矿有有关，关，实质上上人人类文明文明发展史的各个展史的各个阶段段就是以就是以矿物的利用划分的物的利用划分的。8石器石器时代代(公元前公元前40004000以前以前)铜器器时代代(公元前公元前40004000公元公元前前1500)1500)铁器器时代代(公元前公元前15001500公元公元1780)1780)钢时代代(公元公元178017801945)1945)原子原子时代代(1945(1945后后)9 工工业革命以来短短的革命以来短短的200200年年间，科学技，科学技术的的飞速速进步、生步、生产力的大幅提高和人力的大幅提高和人类财富的快速富的快速积累，均是以累，均是以矿产资源的大源的大规模开模开发和和创造性利用造性利用为基基础的。采的。采矿业在在现代工代工业经济中的地位可从以下两个方面加以中的地位可从以下两个方面加以说明。明。（1 1）采）采矿工工业是是许多工多工业的基的基础，为农业和和许多工多工业提供原材料和提供原材料和辅助材料。助材料。（2 2）国民）国民经济的的发展和人展和人类生活水平的提生活水平的提高与高与矿产开开发和利用有着密切的正比关系。和利用有着密切的正比关系。10二、采二、采矿技技术的的发展展（一）古、近代采（一）古、近代采矿技技术发展展简述述 贯穿于采穿于采矿技技术发展展历史的主史的主线是采是采矿方方法的演法的演变和采和采矿手段的手段的进步。步。石器石器时代的原始采代的原始采矿者者们用白已的双手和用白已的双手和简单的木制、骨制和石制工具在地表的木制、骨制和石制工具在地表砸取岩石，取岩石，采采矿的主要目的是的主要目的是获取制造工具的原料。取制造工具的原料。公元前公元前3000030000年公元前年公元前2000020000年人年人类开开始开采粘土，用于制造器皿；始开采粘土，用于制造器皿；公元前公元前1500015000年公元前年公元前50005000年，出年，出现了在了在矿体的露体的露头开采自然开采自然铜；从砂从砂砾矿床开采自然金开始于公元前床开采自然金开始于公元前1000010000年之前。年之前。11 在漫在漫长的采的采矿实践中，采践中，采矿工具不断工具不断改改进，木，木锤、木楔和金属器具被用于挖掘；、木楔和金属器具被用于挖掘；篮子和畜力被用于搬运子和畜力被用于搬运矿石。随着挖掘能石。随着挖掘能力的提高，采力的提高，采矿由地表走向地下，出由地表走向地下，出现了了以巷道形式开采的地下以巷道形式开采的地下矿山。古埃及的地山。古埃及的地下宝石下宝石矿已达已达240m240m深开采深开采规模达到模达到400400名名矿工同工同时作作业。约在公元前在公元前50005000年出年出现的火法破岩的火法破岩 火火和水交替使用和水交替使用)、可以、可以说是人是人类在采在采矿技技术上的首次突破。上的首次突破。12 1717世世纪初，黑火初，黑火药在采在采矿中的中的应用使用使开采工开采工艺发生了重大生了重大变化。化。1818世世纪的工的工业革命空前地提高了人革命空前地提高了人类对矿产品的需求，品的需求，同同时也也为采采矿技技术的的飞跃提供了革命性的提供了革命性的工具工具机器。机器。蒸汽机的出蒸汽机的出现为采采矿提供了全新的运提供了全新的运输方式；空气方式；空气压缩机的出机的出现则导致了致了1919世世纪风动凿岩机的岩机的发明，明，动力机械力机械凿岩开始岩开始代替人工代替人工凿岩；岩；18671867年，年，诺贝尔发明的比明的比黑火黑火药威力更大的达那炸威力更大的达那炸药被用于爆破岩被用于爆破岩石。采石。采矿技技术在在2020世世纪初初进入了一个全新入了一个全新的的时代代机械化大机械化大规模升采模升采时代。代。13（二）、（二）、现代地下采代地下采矿技技术发展概述展概述1.1.地下采地下采矿方法、生方法、生产规模与开采比重模与开采比重 世界上金属世界上金属矿产以地下开采以地下开采为主的国家主的国家主要是瑞典、法国、德国、日本和南非等。主要是瑞典、法国、德国、日本和南非等。西方国家西方国家7070年代后地下开采量年代后地下开采量约占金属占金属矿石石产量的量的3535。世界各主要国家金属。世界各主要国家金属矿床地下床地下开采比重开采比重见表表1 1。地下开采在我国金属地下开采在我国金属矿山的开采中占很山的开采中占很重要的地位，特重要的地位，特别是有色和黄金系是有色和黄金系统为主要主要的开采方式，的开采方式，9090以上采用地下开采。以上采用地下开采。14表表 1 1 世界主要国家金属世界主要国家金属矿床地下开采比重床地下开采比重国国别矿石种石种类地下开采比重地下开采比重(%)(%)美国美国铁矿6 6有色金属有色金属矿11.811.8加拿大加拿大铁矿4 4有色金属有色金属矿2121前前苏联铁矿14.814.8有色金属有色金属矿3.33.3中国中国黑色金属黑色金属1010有色金属有色金属6868瑞典瑞典金属金属矿石石8787德国德国金属金属矿石石9797法国法国金属金属矿石石9494日本日本金属金属矿石石9898南非南非金属金属矿石石737315 随着开采深度的增加，一些露天随着开采深度的增加，一些露天矿开始开始转为地下开采，故从地下开采，故从长远看，地下开采的比重将看，地下开采的比重将会上升；会上升；为了适了适应不同的不同的矿床床赋存条件、存条件、矿石石和和围岩件岩件质及开采及开采环境，地下境，地下矿开拓和开采方开拓和开采方法随着开采技法随着开采技术的的进步不断演步不断演变，逐步形成了，逐步形成了以以竖井、斜井、平井、斜井、平硐和斜坡道开拓和斜坡道开拓为基本形式基本形式的的约十种十种矿床开拓方法，以及床开拓方法，以及空空场法、充填法法、充填法和崩落法和崩落法三大三大类共二十余种典型采共二十余种典型采矿方法。方法。应用用较为广泛的采广泛的采矿方法有十几种，世界几个主方法有十几种，世界几个主要国家地下采要国家地下采矿方法方法应用比重如表用比重如表2 2所示。所示。16表表2 2 世界主要几个国家地下采世界主要几个国家地下采矿方法方法应用比重用比重采采矿方法方法美国美国加拿大加拿大瑞典瑞典法国法国日本日本房柱法房柱法35.135.14.34.35.05.098.098.02.02.0留留矿法法0.80.82.92.91.01.014.714.7阶段段矿房房法法6.96.935.835.86.06.032.832.8充填法充填法5.15.140.040.05.05.01.01.038.038.0分段崩落分段崩落法法12.712.774.074.0阶段崩落段崩落法法52.152.16.06.0其他其他4.34.33.03.01.01.012.512.5172 2地下地下矿山主要生山主要生产设备 地下开采能地下开采能够应用高效、高开采用高效、高开采强度的采度的采矿方法，能方法，能够使开采使开采规模和模和劳动生生产率大幅度率大幅度提高的技提高的技术保障是地下开采保障是地下开采设备的快速的快速发展，展，尤其是地下尤其是地下凿岩岩设备、井巷掘、井巷掘进设备和装运和装运设备的的进步。步。（1 1）凿岩岩设备 我国在我国在5050年代后期开始仿制前年代后期开始仿制前苏联手持式、手持式、气腿式、支架式和上向式气腿式、支架式和上向式风动凿岩机，岩机，7070年代年代研制了独立回研制了独立回转式式凿岩机、岩机、凿岩台岩台车和天井和天井钻架等，架等，8080年代研制出大直径潜孔年代研制出大直径潜孔钻机，并开始机，并开始研制和研制和试验液液压凿岩机。岩机。18(2)(2)井巷掘井巷掘进设备 天井天井钻机是地下掘机是地下掘进技技术发展的一大成展的一大成就，就，6060年代初期投入使用。我国年代初期投入使用。我国7070年代初开年代初开始研制天井始研制天井钻机，机，19741974年研制成功直径年研制成功直径为0.5m0.5m的的钻机到机到8080年代末已有年代末已有1616台直径台直径为0.50.52m(2m(常用的常用的为1m)1m)的天井的天井钻机在机在1414个个矿山使用最大山使用最大钻井深度井深度140m140m。平巷平巷钻机也是地下掘机也是地下掘进技技术的一大成就，的一大成就，其其应用开始于用开始于5050年代。年代。19(3)(3)搬运搬运设备 采采场矿石搬运、装运石搬运、装运设备的装的装备水平在很大程度上决定着整个地水平在很大程度上决定着整个地下下矿的生的生产能力和效率。地下井采能力和效率。地下井采中使用的主要搬运、装运中使用的主要搬运、装运设备有有电耙耙绞车、装岩机和、装岩机和铲运机。运机。无无轨装装运运设备的的应用在地下开采技用在地下开采技术发展展中占有重要地位。中占有重要地位。203 3、自、自动化与化与计算机技算机技术的的应用用 2020世世纪8080年代之前采年代之前采矿技技术的的发展主要是采展主要是采矿工工艺与与设备的不断的不断进步，步，进入入8080年代之后的年代之后的发展，主展，主要是自要是自动化技化技术和和计算机及以算机及以计算算机机为核心的信息技核心的信息技术的推广的推广应用。用。这些新技些新技术的的应用使采用使采矿业开始从开始从机械化机械化时代步入又一个新的代步入又一个新的时代代信息信息时代。代。21三、我国非煤三、我国非煤矿床地下开采的床地下开采的发展展趋势 我国采我国采矿水平水平虽然取得一定成然取得一定成绩，但是，但是总体水平体水平较低，与国低，与国际先先进水水平相比存在平相比存在较大差距，其突出表大差距，其突出表现是：是：多数多数矿山装山装备落后、开采落后、开采规模小、模小、劳动生生产率低、率低、矿山效益差和山效益差和矿产资源利用源利用率低。今后率低。今后:（1 1）应向落向落矿能力大、生能力大、生产效率高，地效率高，地压控制好、控制好、矿石石损失失贫化少的方向化少的方向发展。展。22（2 2）研制机）研制机动灵活，适灵活，适应性性强，坚固耐用的无固耐用的无轨和液和液压设备，不，不仅应使其多使其多样化和系列化，也化和系列化，也应使其使其辅助助设备能能够与之配套与之配套齐全，全，实现连续化作化作业。（3 3）进一步改革一步改革矿山管理方式，山管理方式，将信息将信息设备，电子子计算机及其算机及其软件等先件等先进技技术应用于用于矿山，使山，使矿山管理更加山管理更加现代化。代化。（4 4）采用特殊法采）采用特殊法采矿。23 四、非煤四、非煤矿床地下开采的一床地下开采的一些特点些特点（1 1）多数非煤）多数非煤矿床，特床，特别是金属是金属矿床床的形成条件、的形成条件、赋存状况、存状况、矿岩的力学岩的力学和物理化学性和物理化学性质等方面与煤等方面与煤矿床有着床有着明明显的不同。的不同。（2 2）非煤）非煤矿床的形成多与岩床的形成多与岩浆活活动有有关，关，矿体中有用体中有用组分的构成不分的构成不仅比比较复复杂，而且分布也不均匀。，而且分布也不均匀。矿床的床的规模，除沉模，除沉积矿床外，一般都床外，一般都较小。小。24（3 3）非煤）非煤矿床中床中矿体的体的倾角，除沉角，除沉积矿床外多床外多为急急倾斜，而且斜，而且矿体多体多埋藏于山区或丘陵地区，所以埋藏于山区或丘陵地区，所以矿床床开拓方法主要开拓方法主要为单一一竖井和平井和平硐开开拓，斜井开拓相拓，斜井开拓相对不多。同不多。同时，由，由于无于无轨自行采自行采矿设备的的应用，用，还出出现了无了无轨斜坡道开拓法。斜坡道开拓法。非煤非煤矿床床中中联合开拓方法的合开拓方法的应用比用比较多多。25（4 4）由于非煤由于非煤矿床的床的规模一般模一般较小，小，赋存条件复存条件复杂，开采，开采对象多数属硬象多数属硬度度较大的大的矿体，所以在井工开采的体，所以在井工开采的条件下，机械化回采的普遍性和机条件下，机械化回采的普遍性和机械化程度都不如煤械化程度都不如煤矿高，而且一个高，而且一个开采开采单元往往只布置一个回采工作元往往只布置一个回采工作面，因而面，因而矿山的生山的生产能力，就国内能力，就国内而言一般也而言一般也较小，像煤小，像煤矿那那样年年产数百万吨的数百万吨的矿山山还不多。不多。26 （5 5）非煤）非煤矿床的床的赋存条件形形色色，存条件形形色色，矿体形状多种多体形状多种多样，产状复状复杂多多变，矿石种石种类繁多，价繁多，价值不一，、因而采不一，、因而采矿方法种方法种类多，采多，采矿方法有方法有100100种，种，仅常用的采常用的采矿方法典型方案就有方法典型方案就有2020多多种。其中除少数与采煤方法有相似之种。其中除少数与采煤方法有相似之处外，外，绝大多数与采煤方法不同。大多数与采煤方法不同。（6 6）非煤）非煤矿床回采工床回采工艺的最大特点是的最大特点是普遍采用普遍采用凿岩爆破法落岩爆破法落矿和广泛利用和广泛利用矿岩自身的岩自身的稳固性来固性来维护采采场。27五、学五、学习本本门课的目的及本的目的及本门课程程学学习的主要内容的主要内容 目的：目的：为了促了促进采采矿学科的学科的发展，展，拓拓宽原煤炭院校采原煤炭院校采矿工程工程专业学生的学生的知知识面和增面和增强培养人才的适培养人才的适应能力，能力，扩大就大就业面。面。本本门课程学程学习的主要内容的主要内容 28 六、本六、本门课的学的学习方法方法 与煤与煤矿开采开采对比学比学习，寻找特点找特点（1 1）非煤）非煤矿床地下开采，就其开采床地下开采，就其开采过程来程来讲，与我与我们热悉的煤悉的煤矿地下开采基本上是相似的，地下开采基本上是相似的，也要也要经过矿床开拓，床开拓，矿块采准采准(类似煤似煤矿的采的采区准区准备)和工作面回采等程序。和工作面回采等程序。（2 2）非煤）非煤矿床地下开采床地下开采虽有有许多特点，但与煤多特点，但与煤矿地下开采地下开采毕竟同属一个学科竟同属一个学科门类，任，任务又都又都是开采地下是开采地下矿产资源，所以，在源，所以，在诸如如矿床开拓、床开拓、运运输，提升、排水、通，提升、排水、通风及安全技及安全技术等方面有等方面有着不少共同之着不少共同之处，29（3 3）在学）在学习非煤非煤矿床地下采床地下采矿方方法的法的过程中，在尽可加程中，在尽可加强实践和践和着重于空着重于空间概念理解的同概念理解的同时，如，如将分析将分析问题的方法，解决的方法，解决问题的的原原则和途径与煤和途径与煤矿地下开采地下开采进行行互相互相对比，从中比，从中认识煤与非煤开煤与非煤开采的共性和个性，将有助于采的共性和个性，将有助于课程程内容的理解、内容的理解、领会和掌握。会和掌握。30七、主要参考七、主要参考书目目1 1、非金属非金属矿床地下开采床地下开采，建筑工，建筑工业出版社出版社2 2、金属金属矿床地下开采床地下开采，冶金工，冶金工业出出版社版社3 3、采采矿学学，煤炭工，煤炭工业出版社出版社4 4、金属金属矿床地下开采床地下开采，中南工，中南工业出出版社版社5 5、采采矿学学，冶金工，冶金工业出版社出版社31八、本八、本门课程成程成绩确定确定办法法1、出勤、出勤 152、作、作业 153、考、考试 7032