矿区工业生产流程

矿区工业生产流程

矿井地面生产流程与平面布置

一、矿井地面总平面布置的概念

矿井总平面布置的主要内容是形成适应于采矿和选矿生产的矿业工业场地以及居住区的布局，它是决定矿井生产系统合理性的主要环节，也是影响矿区工作、生活环境的最根本条件。

（一）矿井地面生产系统与设施

矿井地面生产系统，主要包括矿物的生产系统和矸石运输系统，其组成和流程由矿井开拓方式、提升类型与矿物的加工方法及其外部运输方式等因素确定。

1.矿物生产系统根据地面运输与对从矿井生产出来的矿物的加工处理程度不

同，生产系统有下列几种类型

（1）无加工或有初步加工的生产系统，该系统是井下矿物由井口设施（井架、井口房、提升机房）提升到地面，直接经输送机栈桥送到装车仓

待运出矿井；或在井口筛拣、破碎后运出矿井。当装车仓满库时，应

转运至专门的储矿场暂存。

（2）有加工过程的生产系统，是在井口筛拣、破碎后矿物运到选矿厂，经过加工后，再运到装车仓待运出矿。这时候暂存用的储矿场要根据需

要设置两个或多个，以区分未选和已选的以及不同规格用途的矿产品。

2.矿物装运系统包括装车站和运输线路。矿物生产量大的矿井设有专门的铁路

装运系统。

3.矸石运输系统，井下的矸石与选矿厂选出的矸石要运送到专门的矸石场；选

矿厂产出的尾矿（尾砂）排放到专门的尾矿库。

（二）矿山总平面布置的基本原则

1.矿山总平面布置应满足先进的生产工艺和生产技术要求，在保证采、选生产

需要的同时，应尽量减少生产环节和工程量，以使项目的经济效益高、投入少、施工周期短。

2.矿山总平面布置应在规划的场地范围内，合理布置各种设施的位置。除工业

场地内部各建（构）筑物之间的关系外，还应考虑方便工业场地与外部环境的关系。

3.矿山总平面布置采用集中与分散相结合的原则。主体建（构）筑物以外的其

他建（构）筑物配置应注意既不要分散，又要避免过于集中。

4.矿山总平面布置必须符合相关的安全、卫生和环境保护的规定，便利生产和

生活（交通、供电、供水等）方便。

5.矿山总平面布置应注意节约用地，尽量减少占用耕地；适当考虑今后生产的

发展需要。

二、矿山总平面布置的形式和主要内容

（一）矿山总平面布置的形式

矿山总平面布置的内容包括矿山工业场地以及居民住宅区。当必须兴建

居民住宅区时，住宅区应选择在靠近矿山附近环境适宜、生活方便的地

区，同时要避免留设大量保护矿主的情况。矿山工业场地可以是一个，也可以有多个（例如主副井工业广场和风井工业广场）。对采矿和选矿联

合的矿山项目，主副井工业场地包括采矿工业场地与选矿工业场地的联

合工业场地；对只有采矿内容的矿山项目，可以是单独的采矿工业场地。

（二）矿山工业场地内主要建（构）筑物，工业场地的主要建（构）筑物可以归为5类，即：主要生产流程设施、生产性辅助设施、行政福利设施、

运输线路与管线以及涉及重大安全、环保影响的设施等。

1.主要生产设施包括地面直接用于采矿或选矿生产的运输、加工、堆运的建（构）

筑物设施，其中采矿工业场地主要有：井架与井口房以及绞车（卷扬机）房与提绞设备（或井塔与提绞设备）、皮带走廊、破碎筛分厂（金属等矿山）、选矿厂、浓缩池和沉淀池、矿仓、尾矿砂泵站。

2.生产性辅助设施。地面工业场的生产性辅助设备包括提供能源和动力、进行

材料或机具加工、设备和材料存储等建构筑物，包括变电所、压风机房、通风机房、水泵房、机修车间、坑木加工厂以及相应的生产设备、器材仓库与材料堆放场地。

3.行政福利设施主要指生产和行政办公楼、锅炉房与浴室、矿灯房、医务室、

食堂等。除专门用途的设施（如矿灯房）以外，行政福利设施经常是采矿与选矿分别设立。

4.运输线路与管线，包括矿石或各种选矿成品的外运公路、铁路以及矿区内窄

轨铁路、矿区内公路，动力与照明线路，生活用水管线与下水道，供热管线，以及压气管路。

5.涉及重大安全、环保影响的设施，主要指炸药库、油脂库、矸石场及尾矿设

施（尾矿库或尾矿坝、尾矿泵站等。）

（三）矿山总平面布置设计的基本方法

1.主、副井筒位置与工业广场确定。井筒位置是影响整个采矿生产系统和决定

工业场地位置的基本因素。确定井筒与工业场地的一般基本原则：

（1）一般主、副井筒应设在井田中央，以尽量减少矿井通风、运输的投入。

有利于加快矿井建成。在地面与井下地质地形条件不允许或附近有村

庄影响时，应另行考虑。

（2）主、副井筒位置的考虑应以第一生产水平为主，兼顾其他，尽量减少井筒和巷道开拓工程量，缩短贯通距离，加快整个矿井建设速度。

（3）尽量减少场地面积和井筒矿柱损失，通常采用近长方形布置，且长边与岩层走向垂直。

（4）工业场地还应选择在工程水文地质条件良好、地形平坦、足够的面积且无易发灾害（如滑坡、泥石流、洪涝水害）的环境，以及交通方便，

满足与外部运输线路布局等；除此之外，还应考虑节约用地、留有发

展余地等。

（5）选矿工业场地一般应靠近采矿工业场地，并应尽量利用自然地形条件。

2.主要行政与生产设施布置的基本要求

（1）生产和行政办公楼是企业生产指挥中心，也是企业的重要形象，一般设于工业广场地势平坦、内外联络方便、交通便利的位置；作为生产

指挥中心，办公楼应位于主要井口附近，且应远离噪声影响并在广场

中主导风向的上风一侧。

（2）主要生产设施

1）绞车房由井口位置及提升系统的要求所决定。一般绞车房内设置有吊车，吊车与提升中心校平行布置，以免与钢丝绳干扰。绞车

房室内地坪应易于保持清洁，室外要求环境安静，工作不受干扰。

2）井口房设施是建在井口及周围的建筑物，它和矿井井架连在一起

形成一个整体，具有矿物或矸石的转载、卸载设施，保护井口免

受风雪、冰冻及火灾的侵蚀和危害，以及上下井人员的生产准备

和生活用房等三部分功能。井口房的尺寸、形式及结构特征主要

取决于矿井的提升和运输系统的布置及操作方法。井口的转载、

卸载形式要根据地面运输方式并考虑井口标高与地形等条件选

定。矿井提升运输的井口，应有井口调车场。井口房还包括矿灯

房、更衣室、浴室等。根据安全防火的要求，井口房须用耐火材

料及半耐火材料修建。井口房内也要设置消防设施。

3）压风机房的设备一般包括：空气压缩机、电机等动力设备、附属装置（包括风包、空气过滤器、冷却水系统）、压缩空气管网。目

前，国内压风机房多采用单层建筑。由于压风机的振动和噪声影

响严重，因此压缩机的基础应与机房的墙壁及机房内的其他基础

分开；压风机房应设在远离办公楼、绞车房等建筑物。同时，压

风机房应尽量靠近主要负荷地，以减少管路和压风损失。压风机

房应布置在广场主导风向的上风位置，风包（压气贮气罐）应布

置在室外的荫凉、通风处。

4）变电所一般设在主要用户附近的地方，这些主要用户通常是矿井井下、绞车房、压风机房；同时变电所应与公路相联接，以便大

型设备的装运。考虑安全，还应尽量避免变电所的进出高压线与

主要交通线路交叉。变电所建筑结构有耐火和防潮要求，室内还

应配备防火器具。

5）其他厂房与仓库，工业广场中的机修厂、材料库、坑木场等厂房设施的布置应注意与场内外的交通运输便利并有足够的装卸场地，

以及物料的堆卸不影响井口交通运输。坑木场特别要求注意防火

安全，宜设在井口的下风一侧；锅炉房、破碎筛分厂等设施均应

布置在广场的下风侧，且与入风井口保持一定距离。

（3）炸药库等有特殊安全要求的设施

1）炸药库、油脂库必须具有符合规程要求的安全设防，构筑相应的安全措施。地面炸药库区设施包括炸药库。雷管库、消防水池

等；库区应远离村镇和居住区，与周围建筑物、道路、输电线路

等的安全距离应符合国家有关规定；炸药库区的防水、防爆及安

全围护设施应符合要求；各库房之间应符合防爆安全距离。

2）矸石（废石）场应有足够的容积，尽量使其不占有农田。矸石场应布置在广场主导风向的下风侧，且要避免在地质条件不稳定的

山坡或河边，以免因大雨或河水冲刷造成塌坡或矸石对环境的污

染。

3）尾矿库以设在天然沟堑，峡谷等地为优，尽量利用谷大口小的地势并使库位建在低于选矿厂标高的地方，既能保证库容，又便于

筑坝，并利用尾矿自流，节省尾矿设备与费用的投入。尾矿库与

坝的建设还要求避免尾矿水排入农田，更不允许直接排入江河中，

以免污染环境。

矿物加工的生产流程

一、矿物加工（选矿）方法及其基本生产流程

（一）矿物加工（选矿）及选矿方法。与采矿工程直接相连的矿物加工工作，

就是选矿。选矿是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种分离、

加工的手段和方法将矿石中有用矿物和脉石分离的工作，达到有用矿

物相对富集的目的，以便进一步加工、利用。常用的矿物加工方法主

要有：重选法、磁选法、电选法、浮选法、化学分选、生物分选、特

殊分选法等。其中以重选法和浮选法应用最广。

（二）选矿作业的主要生产流程。各种选矿作业一般包括三个基本工艺过程：（1）矿物选前的准备（破碎与筛分，磨矿与分级）；（2）分选；（3）

选后产品的处理作业（过滤、干燥脱水作业，尾矿处理等），但不同

的选矿方法有不同的工作内容。

1.重选法生产流程。重选法是根据矿物相对密度（比重）的差异来

分选矿物。密度不同的矿物粒子在运动的介质中（水、空气与重

液）受到流体动力和各种机械力的作用，造成适宜的松散分层和

分离条件，从而使不同密度的矿粒得到分离。重选法作业流程的

具体内容是：（1）重选法的准备作业包括使有用矿物单体解离而

进行的破碎与磨矿，对多胶性或含黏土多的矿石进行选矿和脱泥，

以及采用筛分或水力分级方法对入选矿石按粒度分级。矿石分级

后分别入选，有利于选择操作条件，提高分选效率。（2）选别作

业时矿石分选的主要环节，选别流程有繁有简，简单流程由单元

作业组成，如重介质分选。（3）选后产品处理作业主要指精矿

脱水、尾矿输送和堆放。

2.浮选法的生产流程，浮选即泡沫浮选，是经浮选药剂处理，使有

用矿物选择性地附着在气泡上，达到分选的目的。浮选的选别前

物料准备工作主要也是进行磨矿分级，达到适宜浮选的浓度细度。

浮选的分选工作主要有以下几个基本作业：（1）矿浆的调整与浮

选药剂的加入。其目的是要造成矿物表面性质的差别，即改变矿

物表面的湿润性，调节矿物表面的选择性。（2）搅拌并造成大量

气泡。借助于浮选机的充气搅拌作用，导致矿浆中空气弥漫而形

成大量气泡，或促使溶于矿浆中的空气形成微饱析出。（3）气泡

的矿化。矿粒向气泡选择性附着，这是浮选过程中最基本的行为。

（4）矿化泡沫层的形成于刮出。矿化气泡由浮选槽下部上升到矿

浆面形成矿化泡沫层，有用矿物富集到泡沫中，将其刮出而成为

精矿（中矿）产品。而非目的的矿物则留在浮选槽内，从而达到

分选的目的。通常，浮选作业浮起的矿物是有用矿物，这样的浮

选过程称之为正浮选；反之，浮起的矿物为脉石，则称之为发浮

选（逆浮选）。

浮选工艺流程的选择，主要取决于矿石的性质及对精矿质量的要求，矿石在磨矿过程中的泥化情况，矿物的物理化学特性等，不同的规模和技术条件下，往往决定了浮选流程的繁简程度，规模较小，技术经济条件差的选厂，不宜采用比较复杂的流程；反之，规模较大的选厂，为了最大限度地获得较好的技术经济效果，可以采用较为复杂的浮选流程。

二、尾矿处理

经选矿处理后所剩余的部分称之为尾矿。尾矿一般都需堆放在专门的尾矿库。

（一）尾矿处理的意义。尾矿常以矿浆状态排出，尾矿数量很大，占用不少土地；选矿厂排出的尾矿中常含有大量的药剂及有害物质，其来源为

选矿过程中加入的浮选药剂以及矿石中的金属元素。因此选矿厂尾矿

不能任意排放，以免造成污染和占用土地。保存尾矿的另一个意义在

于保留尾矿中今后可能重新开发利用的有用矿物成分。因此，对选矿

厂尾矿进行妥善处理有着十分重要的意义。

（二）目前尾矿的常用处理方法

1.尾矿用作矿山地下开采采空区的充填料。在生产上采用的都是利

用尾矿中的粗粒部分作为采空区的充填料。选矿厂的尾矿排出后

送尾矿制备工段进行分级，把粗砂部分送井下采空区，而细粒部

分进入尾矿库堆存。

2.用尾矿作为建筑材料的原料，如制作水泥，硅酸盐尾砂砖、瓦，

混凝土骨料，泡沫玻璃和泡沫材料。

3.用尾砂修筑公路、海岸造田，用作路面材料、防滑材料。

4.在尾矿堆积场上覆土造田，种植农作物或植树造林。

5.把尾矿堆存在专门修筑的尾矿库内。

（三）尾矿堆存作业。尾矿车间通常由尾矿输送及尾矿堆存工序组成，其作用是将暂时不能利用的尾矿堆存在尾矿库并防止固体废物污染环境，

因此，尾矿库是矿山的一项重要安全措施。砂泵站、回水泵站、输送

管道、尾矿库是构成尾矿车间的主要措施。

地基与基础工程

基坑工程施工

土石方工程施工与技术要求

一、工程场地平整

（一）场地平整的程序。场地平整是在即将进行建筑的范围内，对其自然地面通过人工或机械挖填平整改造成为设计所需要的平面，以利现场平

面布置和文明施工。场地平整要考虑满足总体规划、生产施工工艺、

交通运输和场地排水等要求，并尽量使土方的挖填平衡，减少运土量

和重复挖运。场地平整的一般施工工艺程序安排是：现场勘察→清除

地面障碍物→标定整平范围→设置水准基点→设置方格网，测量标高

→计算土方挖填工程量→平整土方→场地碾压→验收。大面积平整土

方宜采用机械进行，如用推土机、铲运机推运平整土方；有大量挖方

应用挖土机进行。

（二）平整场地的技术要求

1.平整场地应做好地面排水。平整场地的表面坡度应符合设计要求，

如设计无要求时，一般应向排水沟方向做成不小于0.2%的坡度。

2.平整后的场地表面应逐点检查，检查点为每100～400㎡取一点，

但不少于10点；长度、宽度和边坡均为每20m取1点，每边不少

于1点。

3.场地平整应经常测量和校核其平面位置、水平标高和边坡坡度是

否符合设计要求。平面控制桩和水准控制点应采取可靠措施加以

保护，定期复测和检查；土方不应堆在边坡边缘。

二、开挖施工的技术要求

（一）开挖工程的施工顺序。基坑开挖前应先进行测量定位，抄平放线；并根据土质和水文情况确定直立或放坡开挖形式及坡度大小。场地开挖

一般采取由上而下、分块分段分层进行。大面积场地宜用推土机、装

卸机、铲运机或挖土机等大型土石方机械进行。

（二）开挖工程的施工技术要求

1．基坑（槽）和管沟周围的地面应有可靠的排水措施，杜绝地面水流入坑内，防止因冲刷造成边坡塌方和基土破坏。在地下水位一

下挖土，应采取降、排水措施，将水降至槽底以下500mm，降水

工作应持续到基础施工完成。雨期施工时，基坑（槽）应分段开

挖，挖好一段施工一段。

2．基坑开挖应尽量防止对地基土的扰动。相邻基坑开挖时应先深后浅或同时进行，且保持一定的距离和坡度，以免影响其稳定；不

能满足要求时应设挡墙或支撑进行加固。

3．基坑周边不得超堆荷载，在基坑边缘上侧堆土或材料以及移动施工机械时，应与基坑边缘保持1m以上距离。

4．当开挖基坑的含水量大而不稳定，或基坑较深，或受到周围场地限制而不能保证边坡稳定时，应采取可靠的临时性支撑加固措施。

5．基坑土方开挖的顺序、方法必须与施工工况一致，并遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。

三、填方与压实施工的基本要求

（一）填方的施工基本要求

◆填方的土质要求。填方的含水量应预先试验，确定符合密实要求的最优

含水量和最少夯实或碾压遍数。应尽量采用土质相同的土，其含水量应

符合压实要求。土质不同时，应有规则的分层，将透水性大的土层置于

透水性较小的土层之下，不得混杂使用。一般碎石类土、砂土和爆破石

渣在用于表层以下的填料，其最大粒径不得超过每层铺填厚度的2/3～

3/4。

◆基底处理。场地回填前应先清除基地上草皮、树根等杂物、积水，并采

取措施防止地表滞水流入填方区，浸泡地基，造成基土下陷；松软不符

合要求的地方应排水，或挖出换土处理。填土工作一般由场地最低部分

开始，由下而上分层铺填、分层夯实，人工填土每层虚铺厚度约20～30cm；

机械填土为30～50cm。

（二）压实的基本要求与方法。人工打夯要按一定线路、方向进行，分层夯打。碾压机械压实填方时应控制行驶速度和压实遍数，注意保护管道

或基础。

四、基坑稳定与支护

1.边坡及其稳定。边坡坡度以其高度（H）与底宽度（B）之比表示。边坡

可做成直线形、折线形或踏步形、边坡形式与坡度应根据土质、开挖深

度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定。

2.基坑（基槽）支护方法与选型。常用的支护结构包括透水挡土结构、止

水挡土结构、支撑结构。支护结构选型应根据基坑的工程地质与水文地

质条件、开挖深度、周边环境、施工设备、施工季节等条件分别选择不

同支护结构形式或者它们的组合结构。对软土场地，可以采用深层搅拌、

注浆、间隔或全部加固等方法对基坑局部或整体进行加固处理，或采用

降水措施提高基坑内土体承载能力。

五、土方工程机械化施工。土方机械化开挖应根据基础形式、工程规模、开挖深

度、地质、地下水情况、土方量、运距、现场和机具设备条件、工期要求以

及土方机械的特点等合理选择挖土机械，以及充分发挥机械效率，节省机械费用，加速工程进度。常用的土方工程施工机械：推土机、铲运机、挖掘机（正铲、反铲、拉铲、抓铲等）、装载机和各种碾压、夯实机械。

1.推土机开挖的基本作业是铲土、运土和卸土三个工作行程和空载回驶行

程。其特点是操作灵活，运转方便，需工作面小，可挖土、运土，易于转移，行驶速度快，广泛应用。多用于场地清理和平整、开挖深度1.5m 以内的基坑，填平沟坑，以及配合铲运机、挖土机工作。在推土机后面可安装松土设置，也可施挂羊足碾进行土方压实工作。推土机可以推挖一至三类土，四类土以上需经预松后才能作业。回填土和填沟渠时，铲刀不得超出土坡边沿。上下坡坡度不得超过35°，横坡不得超过10°。

几台推土机同时作业，前后距离应大于8m。

2.铲运机是一种能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。

其特点是操作简单，灵活，不受地形限制，不需要特设道路，准备工作简单，行驶速度快，易于转移；需用劳力少，动力少，生产效率高，在土方工程中常用于大面积场地平整、开挖大型基坑、填筑堤坝和路基。

最适宜于开挖含水量不超过27%的松土和普通土，坚土（三类土）和砂砾坚土（四类土）需用松土机预松后才能开挖。铲运机有拖式铲运机和自行式铲运机。

3.单斗挖土机，其行走装置不同分为履带式、轮胎式。工作装置不同可以

更换正铲、反铲、拉铲和抓铲。传动装置又分机械传动和液压传动。正铲挖掘机的挖土特点是：“前进向上，强制切土”。正铲挖土机装车轻便灵活，回转速度快，移位方便；能挖掘坚硬土层，以控制开挖尺寸，工作效率高。适用于开挖停机面以上的一至四类土和经爆破的岩土、冻土。

与运土汽车配合能完成整个挖运任务，可用于开挖大型干燥基坑以及土丘。反铲挖土机的特点：“后退向下，强制切土”。操作灵活，挖土、卸土均在地面作业，不用开运输道。能开挖停机面一下一至三类土，适用于开挖深度不大的基坑、基槽或管沟以及含水量大或地下水较高的土方。

拉铲挖土机的特点：“后退向下，自重切土”。可挖深坑，挖掘半径及卸载半径大，操作灵活性较差。能开挖停机面以下的一、二类土，适用于开挖较深较大的基坑（基槽）、沟渠，挖取水中泥土以及填筑路基、修筑堤坝。抓铲挖土机的特点是：“直上直下，自重切土”。抓铲挖土机钢绳牵拉灵活性较差，工效不高，不能挖掘坚硬土；适用于开挖停机面一下

一、二类土，如挖窄而深的基坑、疏通旧有渠道以及挖取水中淤泥，或

用于装卸碎石、矿渣等松散材料。在软土地基的地区，常用于开挖基坑、沉井。

4.土方压实机械。（1）碾压法施工机械有平碾和羊足碾。