IIChapter6开拓方法.pps

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二篇 矿床开拓,第六章 矿床开拓方法,第七章 主要开拓巷道类型和位置的选择,第八章 井底车场及硐室,第九章 阶段运输巷道的布置,第十章 矿床开拓方案选择,1,第六章 矿床开拓方法,6.1,开拓概念,6.2,开拓分类,6.3,平硐开拓,6.4,斜井开拓,6.5,竖井开拓,6.6,斜坡道开拓,6.7,联合开拓,2,6.1,开拓概念,1、,矿床开拓,从地表掘进一系列巷道通达矿体，形成提升、运输、通风、排水和动力供应等完整的生产系统。,掘进巷道,，,到达矿体,，,建立联系,，,形成八大系统,。,开拓系统,:,提升,运输,通风,排水,供水,供电,供压,行人。,3,6.1,开拓概念,2、,开拓巷道,为开拓矿床掘进的巷道。,任务,:,矿石、废石运往地表；,上下,:,人员、材料、设备；,为风、压、水、电、通讯建立通路。,按其作用,主要开拓巷道,辅助开拓巷道,用于提升矿石的井筒（包括盲井）,以及运输矿石的平硐和斜坡道。,只起辅助作用，如副井、风井、,充填井、,矿石溜井,、,石门和阶段运输巷,。,4,6.2,矿床开拓方法分类,概念：,类似于煤矿的井田开拓方式，但又不完全相同。,仅指,主要开拓巷道,及,矿床整个开采深度范围内,的主要开拓巷道形式。,平硐,单一开拓法 斜井,竖井,斜坡道,联合开拓法,：（,1,）平硐与竖井或斜井；（,2,）明井与暗井。,据不完全统计，在我国非煤矿山，各种开拓方法所占的比重为：平硐开拓,28,，斜井开拓,11,，竖井开拓,38,，联合开拓,23,。斜坡道作为主要开拓巷道，目前仅在,(,国外,),少数开采深度不大的中小型矿山采用。,5,6.2,开拓方法的分类,一、以主要开拓巷道命名：,平硐、竖井、斜井、斜坡道、联合,二、以主要开拓巷道位置命名：,上盘、下盘、侧翼、穿过矿体（穿脉）、脉内,6,开拓方法,主要开拓巷道的形式和位置,单,一,开,拓,法,平硐开拓,1,矿体走向；,2.,平硐与矿体走向相交,(,上、下盘,),竖井开拓,1,竖井穿过矿体；,2.,竖井在矿体上盘；,3.,竖井在矿体下盘；,4,竖井在矿体侧翼,斜井开拓,1,斜井在矿体下盘；,2.,斜井在矿体中,斜坡道开拓,1.,螺旋式斜坡道；,2.,折返式斜坡道,联,合,开,拓,法,平硐盲竖井开拓,矿体上部为平硐、深部为盲竖井,平硐盲斜井开拓,矿体上部为平硐、深部为盲斜井,竖井盲竖井开拓,矿体上部为竖井、深部为盲竖井,竖井盲斜井开拓,矿体上部为竖井、深部为盲斜井,斜井盲竖井开拓,矿体上部为斜井、深部为盲竖井,斜井盲斜井开拓,矿体上部为斜井、深部为盲斜井,表,7-1,开拓方法分类表,7,主要开拓巷道类型的选择,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。,（,1,）地表地形条件。（运输距离和运输条件、废石场地、地表永久设施（如铁路）、河流等）,（,2,）矿床赋存条件。如矿体的倾角、侧伏角等产状要素。,（,3,）矿岩性质。主要指的是矿体的围岩的稳固情况。,（,4,）生产能力。一般，平硐开拓方法运输能力最大，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。,8,6.3,平硐开拓法,由于阶段高度小，主平硐水平以上需要划分为若干,个阶段才能开采，各阶段与主平硐之间增设了,辅助,竖井和矿石溜井,。,垂直走向平硐,走向平硐,分类,：,适用条件,：,矿体（或其大部分）位于地平面以上。,三大优点,：,运费低；自流排水；布置简单，工程量少,.,9,10,一、垂直走向平硐开拓法,特点：,平硐的方向与矿体走向方向垂直（相交）,平硐位置：,上盘：,矿脉和山坡倾斜方向相同时，由上盘掘进平硐穿过矿脉开拓矿床。,下盘：,矿脉和山坡倾斜方向相反时，由下盘掘进平硐穿过矿脉开拓矿床。,11,一、垂直走向平硐溜井开拓法,图,6-1,下盘平硐开拓法,1,主平硐,2,溜井,3,竖井,4,进风井,5,矿脉,12,1,主平硐；,2,矿石溜井；,3,辅助竖井；,4,阶段平硐；,5,阶段运输巷；,6,阶段回风巷；,7,回风平硐；,8,矿体,图,6-2,平硐开拓法,13,图,6-3,上盘平硐开拓法,1,阶段运输,2,溜井,3,主平硐,4,盲竖井,风井？,14,15,二、沿走向平硐开拓法,当矿脉侧翼沿着山坡露出时，平硐的方向与矿体走向方向一致,平硐位置,脉内：一般情况下用；,脉外：矿脉厚度大且矿石不稳固时，设于下盘岩石中。,（一）脉内布置,优点,:,短期内可以开采；,及时探矿,确定矿石量级；,掘进中及时清楚矿体走向，并有付产矿石产生。,缺点,:,需采用后退式回采,。,16,二、沿走向平硐开拓法,图,6-4,脉内平硐开拓法,1,主平硐,2,盲竖井,3 4 5,溜井,17,（二）脉外布置,图,6-5,脉外平硐开拓法（平硐在下盘）,18,19,6.3,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，即只有矿床赋存于山岭地形，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。,20,6.4,斜井开拓法,斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道。,适用条件：,（,1,）矿体位于地平面以下，埋藏深度不大；,（,2,）矿体倾角,1540,；,（,3,）地表无过厚表土层。,特点：,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。,21,6.4,斜井开拓法,脉内斜井开拓法,下盘斜井开拓法,侧翼斜井开拓法,按相对位置,分类,22,图,6-6,斜井开拓法,(a),脉内斜井开拓法；,(b),下盘斜井开拓法,l,主斜井；,2,阶段运输巷；,3,井底车场与石门；,4,矿体；,5,风井；,6,阶段回风巷,23,一、脉内斜井开拓法,条件,:,矿石稳固,围岩不稳固，矿石价值不高；,急需早期投产，为充分探矿创造条件；,露天转地下，继续应用露天矿的边坡。,优,:,不需掘进石门,;,开采出副产矿石,;,探矿,。,缺,:,留保安矿柱；矿体倾斜不规则，井筒难于保持平直。,1-,脉内斜井，,2-,表土层，,3-,阶段平巷，,4-,矿体,24,二、下盘斜井开拓法,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。,提升设备,胶带,18,；串车,25,30,；箕斗,3040,优缺点,：,优,:,不用留保安矿柱、井筒好维护；,缺,:,需要掘进石门,1-,主斜井，,2-,矿体侧翼辅助斜井，,3-,岩石移动界线,25,（,a,）垂直走向投影图（,b,）沿走向投影图,下盘伪倾斜斜井开拓,三者关系式为,tan,=,sintan,26,三、侧翼斜井开拓法,适用条件：,（,1,）受地形、地质条件限制主井只能布置在侧翼。,（,2,）走向不长，侧翼能减少运输及开拓费用。,1-,斜井，,2-,石门，,3-,矿体侧翼岩石移动角，,4-,矿体,提示：斜井倾角及石门长度受偏角影响。,27,穿过矿体的竖井,下盘竖井,上盘竖井,侧翼竖井,多绳,提升方式,单绳,6.5,竖井开拓法,适用条件：,矿体位于地平面以下；,倾角,45,或,15,；埋藏较深。,提,升方式：,箕斗井、罐笼井、混合井,按相对位置,28,罐笼,提升容器,箕斗,矩形,井筒断面,圆形,6.5,竖井开拓法,29,1-,主竖井；,2-,井底车场与石门；,3-,阶段运输巷；,-,下盘岩层移动角；,-,上盘岩层移动角,表土层移动角；,l,安全距离,图,6-3a,下盘竖井开拓法,图,6-3b,上盘竖井开拓法,30,图,6-3c,侧翼竖井开拓法,(,立面图,),1-,主竖井；,2-,井底车场；,3-,阶段运输巷；,-,矿体走向端部岩层移动角,31,一、竖井穿过矿体开拓法,特点：少量压矿,大量缩短石门，节省投资。,1-,穿过矿体的竖井，,2-,下盘竖井井位，,3-,保安矿柱,32,一、竖井穿过矿体开拓法,适用：,只在在矿体倾角较小（一般在,20,左右），厚度不大且分布较广或矿石价值较低时。,33,二、下盘竖井开拓法,优：,井筒保护条件好，,不用留保安矿柱，,石门总长度最短。,缺：,深部石门较长。,开采深部矿体，可采用盲竖井（二级提升）来减少石门长度。,适用：,地平面以下的,急倾斜矿体,，,75,1-,竖井，,2-,石门，,3-,平巷，,4-,矿体，,5-,上盘，,6-,下盘,34,二、下盘竖井开拓法,35,三、上盘竖井开拓法,缺点：,上部石门长，基建时间长，初期投资大。,适用条件：,下盘地质条件复杂，岩石破碎。,下盘地表不能布置工业场地。,选厂和尾矿库布置于上盘,。,1-,竖井，,2-,石门，,3-,平巷，,4-,矿体，,5-,上盘，,6-,下盘,36,四、侧翼竖井开拓法,1-,竖井，,2-,石门，,3-,矿体，,4-,地质储量界线，,37,四、侧翼竖井开拓法,38,四、侧翼竖井开拓法,39,四、侧翼竖井开拓法,缺点：,井下运输只能是单向的，因而运输功大；,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。,条件：,走向不长，两井开拓。,矿体倾角小，石门过长。,上下盘不能布置工业场地；上下盘岩石破碎无法掘进竖井,偏角小，总运输功小。,矿体比较厚，或矿体为缓倾斜而面积较大的薄矿体。,40,41,6.6,斜坡道开拓法,高度机械化无轨设备的应用,斜坡道,斜坡道,：,供无轨自行设备运行的倾斜巷道。,主斜坡道：,直通地表的用于运输矿石的斜坡道。,辅助斜坡道：,是用于矿井辅助运输或仅供无轨自行设备在 井下各阶段间转移的斜坡道。,42,一、斜坡道类型,(a),折返式；,(b),螺旋式,图,6-11,斜坡道类型,43,6.6,斜坡道开拓法,二、斜坡道参数与路面结构,断面,:,宽,4-6m,，高,3.6-5m,曲率半径,:,大型设备 大于20,m,小型设备不小于10,m,坡度（,%,）,:,运输矿石与废石的斜坡道,9-11,通过大量无轨设备的长距离斜坡道,9-11,运送人员、材料和设备的一般辅助斜坡道,9-17,阶段与分段间的辅助斜坡道,16-25,路面结构：碎石、混凝土或沥青等,44,6.6,斜坡道开拓法,三、示例,l,主斜坡道；,2,阶段石门；,3,阶段运输巷,图,6-13,折返式斜坡道开拓法,(,立面图,),45,图,6-12,螺旋式斜坡道开拓法,日本神岗矿枥原矿井五号矿体,46,四、螺旋式和折返式的对比,螺旋式,折返式,线路、工程量,短、小,长、大,掘进施工要求,高（改变方向，外侧超高）,低,行车,安全性差，车辆磨损严重,安全，速度快，,线路和矿体距离,变化,固定,道路维护,工作量大,工作量小,通风和出渣,方便,掘进通风须和垂直井巷配合,适用,圆柱矿体,范围较广,47,五、选择,用途：主,折返；辅助,螺旋,年限：长,折返,开拓工程量：,通风条件：螺旋,风阻大，线路短。,斜坡道与分段的开口位置。,48,评价,斜坡道开拓法的优点：,受地形、工业场地和工程地质条件等制约,井筒位置,的因素影响较小；,矿井,生产系统简单,，环节少；,斜坡道,兼有主井和副井,的功能，利用无轨自行设备将斜坡道掘进到矿体后即可投人生产，矿床开拓快，矿井投产早；,有利于实现掘、采、装、运、卸,综合机械化,，劳动生产率高；,无轨自行设备,机动、灵活、使用方便；,不需要提升设备和相应的地面构筑物，,井口布置大大简化,；,不需要轨道,，节约钢材。,49,斜坡道开拓的缺点是：,斜坡道,工程量大,(,与同样深度的竖井相比，工程量大,36,倍,),；,开拓深度,受掘进施工技术和经济因素的制约；,无轨自行设备,初期投资大，维修工作量大，技术水平要求高；,无轨自行设备目前主要以柴油为动力，造成井下空气污染，使,矿井通风费用,增加。,50,适用条件,矿床埋藏不深（,200300m,）的中、小型矿山（生产能力,20100,万,t/a),。,目前非煤矿山用斜坡道作为主要开拓巷道的还不多，而广泛用作辅助开拓巷道。,斜坡道作为辅助开拓巷道，较常见的有,两种情况,：,采用竖井开拓法，斜坡道只用于无轨自行设备出入井下，运送人员、材料设备，兼作通风通道；,无轨自行设备用得较多的矿山，在阶段间设辅助斜坡道，供自行设备转移工作地点和作为行人、运料和通风通道。,51,6.7,联合开拓法,一、平硐与盲竖井的联合开拓,二、平硐与盲斜井的联合开拓,三、斜井与盲斜井或盲竖井的联合开拓,四、竖井与盲斜井或盲竖井开拓,52,6.7,联合开拓法,联合开拓：,两种主要开拓巷道组合起来开拓矿体。,一、平硐与盲竖井的联合开拓,应用：,地平面以上部分用平硐溜井，地下部分用平硐盲竖井。,优点：,（,1,）缩短石门的长度，地表无工业场地。,（,2,）解决了冬天冻井的问题。,53,一、平硐与盲竖井的联合开拓,1-,主平硐；,2-,下盘岩层移动边界；,3-,主盲竖井；,4-,矿石溜井；,5-,阶段运输巷；,6-,井底车场与石门；,7-,回风平巷；,8-,阶段回风平巷,图,6-7,平硐与盲竖井联合开拓法,54,一、平硐与盲竖井的联合开拓,55,平硐与盲竖井的联合开拓,56,6.7,联合开拓法,图,6-7,平硐与盲竖井联合开拓法,1,主平硐,2,盲竖井,3,溜井,4,阶段运输巷,57,6.7,联合开拓法,二、平硐与盲斜井的联合开拓,根据深部,矿体倾角,确定用竖井或斜井。,适用条件：,地表地形为山岭地区，矿体上方无理想的工业场地；,矿体倾角为中等（即倾角在,45,55,之间），为盲矿体且赋存于地平面以下；,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。,优点：,（,1,）不用建设井架和井口房及冬季取暖，节省费用。,（,2,）卷扬机房位于硐室内安装调试方便。,（,3,）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；,（,4,）同时石门长度可尽量压缩，从而缩短了基建时间。,58,平硐盲竖井（斜井）开拓法,1,平硐,2,盲竖井,3,盲斜井,59,60,三、上部竖井下部盲竖井开拓,适用：,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。,61,6.7,联合开拓法,1-,主明竖井；,2-,主盲竖井；,3-,井底车场与石门；,4-,下盘岩层移动边界,图,6-8,明竖井与盲竖井联合开拓法,62,63,四、上部竖井下部盲斜井开拓,适用：,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。,竖井盲斜井开拓方案的优点是：,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。,64,四、竖井与盲斜井或盲竖井开拓,图 竖井与盲斜井开拓,65,66,五、斜井与盲斜井或盲竖井的联合开拓,（一）斜井与盲斜井的联合开拓,优点：,缩短石门长度,分两段提升安全，提高效率,应用：,深部发现盲矿体,矿体倾角深部发生变化。,67,斜井与盲斜井联合开拓,1-,斜井，,2-,皮带运输机；,3-,地下破碎装载机组硐室；,4-,辅助竖井，,5-,皮带走廊,68,（二）斜井与竖井的联合开拓,矿体倾角变大，不宜用斜井；,深部发现盲矿体，改用竖井开拓；,提高深部提升能力。,斜井（竖井）与盲竖井的开拓,69,上部斜井下部盲竖井开拓,适用：,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。,70,斜坡道联合开拓法,71,6.7,主要开拓巷道比较,开拓方法是由主要开拓巷道形式决定的，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。,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。,平硐与竖井比较,竖井和斜井比较,斜坡道和其他开拓巷道比较,72,6.7,主要开拓巷道比较,平硐与竖井比较,（,1,）平硐掘进费用低，基建投资少。,（,2,）平硐设施管理方便，施工条件好，基建时间短。,（,3,）平硐排水费用低。,（,4,）平硐运输设备费用低。,（,5,）平硐运输费用低。,（,6,）平硐通风容易。,（,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。,73,6.7,主要开拓巷道比较,竖井与斜井比较,（,1,）基建：,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,）提升：,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,）地压和工程支护：,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。,74,6.7,主要开拓巷道比较,竖井与斜井比较,（,4,）施工：,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,）井筒装备：,斜井较简单，造价较低。,（,6,）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。,75,6.7,主要开拓巷道比较,斜坡道和其他主要开拓巷道比较：,优点：,（,1,）矿体开拓投产早；,（,2,）可代替主井或副井；,（,3,）节省大量钢材；,（,4,）产量达效率高。,缺点：,（,1,）柴油机，空气污染；,（,2,）无轨设备投资大，维修工作面大。,76,习 题,矿床开拓、主要开拓巷道、辅助开拓巷道、斜坡道。,非煤矿床开拓方法与煤矿狭义的井田开拓方式有何异同点。,和竖井、斜井相比，斜坡道开拓的优缺点？,各种开拓方式的分类、特点和适用条件。,77,