采矿工程学

绪论

第一章金属矿床的工业特征

第一节矿石与废石和金属矿石的种类

一、一、矿石与废石

1、矿石：凡是地壳中的矿物集合体，在现代技术经济条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必需的金属或非金属矿物产品的，就叫矿石。

矿石的聚集体叫矿体，矿床是矿体的总称。一个矿区，可由一个或若干个矿体组成。

2、废石：矿体周围的岩石（围岩）以及夹在矿体中的岩石（夹石），不含有用成份或含量过少。当前不宜作为矿石开采的，则成为废石。

矿石和废石的概念是相对的，是随着国民经济的发展、矿山开采和矿石加工技术水平的提高而变化。例如，我国锡矿石的最低工业品位曾为0.8%，铜为0.6%。经过采矿、选矿工艺的不断改进，机械化程度的提高，锡的最低工业品位降为0.2～0.3%，铜降为0.4～0.6。过去的废石，今天变成了矿石。

又如湖北应城石膏矿：过去一直主要开采纤维石膏，将硬石膏作为废石处理，自从硬石膏在水泥工业中得到应用之后，当矿石开采。

二、二、金属矿的种类

（一）（一）金属矿石:作为提取金属成分的矿石，称为金属矿石。

金属矿石种类分为以下几种：

1、按所含金属种类的不同分为：

a. 贵重金属矿石（金、银、铂等）；

b. 有色金属矿石（铜、铅、镊、锑、钨、锑、锡、钼等）；

c. 黑色金属矿石（铁、锰、铬等）；

d. 稀有金属矿石（钽、铊等）；

e. 放射性矿石（铀、钍等）。

2、按所含金属成分分单一金属矿石和多金属矿石。

3、按金属矿物性质、矿物组成和化学成分分为：

a.自然金属矿石：金属以单一元素存在于矿床中的矿石，称为自然金属矿

石，如金、银、铂等。

b.氧化矿石：指矿石矿物的化学成分分为氧化物、碳酸盐及硫酸盐，如赤铁矿，红锌矿，铁锰矿，赤铜矿，白铅矿等。

c. 硫化矿石：即矿石矿物的化学成分为硫化物，如黄铜矿，方铅矿，辉钼矿等。

d. 混合矿石：矿石中含有前三种矿物中的两种以上的混合物。

品位：矿石中有用成分的含量。常用百分数表示。

黄金等贵重金属矿石用一吨（或一立方米）矿石中含若干克有用成分来表示。 按品位的高低，金属矿石可分为富矿和贫矿。以磁铁矿为例，品位超过55%为平炉富矿；品位在50～55%之间为高炉富矿；品位在30～50%为贫矿。铜矿石的品位大于1%即为富矿，小于1%则为贫矿。

（二）非金属矿石

石膏：主要成分为硫酸钙，按其中含结晶水的多少又分为石膏和无水石膏两种。

石膏又称二水石膏，软石膏，水石膏。纯理论含量：氧化钙32.5%，三氧化硫46.6%，水20.9%。由于形成条件不同，各矿床石膏化学成分也是颇有出入的。

硬石膏：是一种含有各种杂质的硫酸盐。理论成分为：氧化钙41.2%，三氧化硫58.8%。如云母，石墨，海泡石，归线石等。

第二节 矿石和围岩的物理力学性质

1 、坚固性系数：矿石的坚固性是一种抵抗外力的性能（综合外力）。国内用矿岩的极限抗压强度来表示，即

100R

f =

式中：R ——矿岩的极限抗压强度，标准大气压11.98=a kp 。

2、 稳固性：是指矿石或矿岩在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。

直接影响采矿方法选择及地压管理方法

根据矿岩或矿石的稳定程度，可分为五种情况：

a 、极不稳固的：不允许有暴露面积，掘巷道时用超前支护；

b 、 不稳定的：允许不支护的暴露面积〈502

m ；

c 、 中等稳固：2200~50m ；

d 、稳固的：2800~200m ；

e 、极稳固的：允许不支护的暴露面积 〉8002

m 。

3、 结块性：指采下的矿石遇水和受压并经过一段时间后又连结成整体的性质。对放旷、装车、运输不利。

4 、氧化性和自然性：指高硫矿石在水和空气的作用下，变为氧化矿石的性质。氧化后的矿石，选矿回收率降低。

含硫矿石（含硫18～20%以上）具有自然性，即在空气中氧化、放热，导致火灾。象山硫铁矿平均含硫18%，用无底柱分段崩落发，其覆盖矿岩应能粘结形成悬顶，使矿石回收率增加。

不能用留矿法，不能做崩落法的覆盖层，充填料

5 、含水性：矿石或岩石吸附和保持水分的特性叫含水性。

6 、碎涨性：岩石破碎后碎块之间有较大的空隙，其体积比原岩体积增大的性质称破碎性。

破碎后体积与原岩体积之比称碎涨系数（松散系数）。一般坚硬岩石1.2～

1.5，矾土矿为软岩，1.95～

2.088。 第三节 金属矿床分类

金属矿床的矿体形状、厚度及倾角，对于矿床开拓和采矿方法的选择，有直接的影响。因此，金属矿床的分类，一般按其矿体形状、倾角和厚度三个因素进行分类。

1、1、按矿体形状分类：

a 、a 、层状矿床；

b 、 b 、 脉状矿床；

c 、 c 、 块状矿床。

2、矿体倾角分类：

a 、水平和微倾斜矿体 倾角小于

5；

b 、 缓倾斜矿床 倾角为 30~5；

c 、倾斜矿体 倾角为 50~30；

d 、极倾斜矿体 倾角大于

55。

3、按矿体厚度分类：

a 、极薄矿体 厚度在0.8米以下；

b 、薄矿体 厚度在0.8～4米之间；

c 、中厚矿体 厚度在4～10—15米之间；

d 、厚矿体 厚度为10—15～40米之间；

e 、极厚矿体 厚度大于40米。

第二章矿床回采单元的划分及其开采顺序

第一节第一节矿田和井田

一、矿田：规划一个矿山企业开采顺序的全部矿床或一部分。

二、井田：规划一个矿井开采的全部矿床或其一部分。

例：古冶矾土矿即是一个矿田，国各庄采区为一个采区。

第二节第二节阶段和矿块

一阶段：在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时，在井田中每隔一定的

垂直距离，掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将井田在垂直方向上划分为矿段，这个矿段叫阶段。

二阶段高度：上下两个相邻阶段运输巷道底版之间的垂直距离，叫阶段高度。

影响阶段高度的因素：

a、矿体的倾角、厚度、沿走向的长度；

b、矿岩的物理力学性质；

c、采用的开拓方法和采矿方法；

d、阶段开拓、采准、切割和回采时间；

e、阶段矿柱的回采条件；

f、每吨矿石所摊的基建开拓和采准费用；

g、每吨矿石所摊的提升、排水及回采费用；

h、地质勘探和生产探矿的要求，矿床勘探类型和矿体形态变化。

三、矿块：在阶段中沿走向每隔一定距离，掘进天井连通上下两个相邻运输巷道，将阶段再划分为独立的回采单元，称为矿块。

第三节第三节盘区和采区

一盘区：为了采矿工作方便，将井田用盘区运输巷道划分为长方形的矿段，此矿段称为盘区。

二采区：在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进采区巷道连通相邻两个盘区运输巷道，将盘区再划分为独立的回采单元，这个单元称为采区。

盘区相当于阶段，采取相当于矿块。

第四节第四节矿床的开采顺序

一井田中阶段的开采顺序：

1 上行式：先采下部阶段，后采上部阶段，由下而上逐个阶段开采。

2 下行式：先开采上部阶段，后开采下部阶段，由上而下逐个阶段开采。

二、阶段中的矿块开采顺序

1、前进式；

2、后退式；

3、混合式。

三、相邻矿体

第三章矿床开采步骤和三级储量一、矿产开采分几步

开拓采准切割回采

第三章 矿床开采步骤和三级储量

第一节 第一节 矿床开采步骤

1、 1、 矿床开拓

从地面掘进一系列巷道通达矿体，以便把地下将要采出的矿石运至地面，同时把新鲜空气送入地下污浊空气排出地表，把矿坑水排出地表，把人员、材料和设备等送入地下和运出地面，形成提升、运输、通风、排水以及动力供应等完整系统，称为矿床开拓。

2、 2、 矿块采准

采准系数：是每一千吨采出矿石量所需掘进的采准、切割巷道米数 。 Kt M T L K /1000?∑=

注：这个系数每届学生都错，错在采出的矿石量中包括混入的废石量。而不是纯矿石量。

采准的工作比重：T ˊ采准切割巷道的采出矿量，T 矿块采出的矿量。

%100'

2?=T T k

3、 3、 切割工作

切割工作是旨在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间（拉底或切割槽），有的还要把漏斗颈扩大成漏斗形状（称为辟漏），以为大规模采矿创造良好的爆破和放矿条件。

4、 4、 回采工作

切割工作完毕之后，就可以大量的采矿，成为回采工作。它包括落矿、运搬和地压管理三项主要工作。

第二节 三级储量

1、开拓储量：凡设计所包括的开拓巷道均开掘完毕，构成主要运输，通风系统。并可掘进采准巷道者，则在此开拓巷道水平以上的设计储量

2、采准储量：在已开拓的矿体范围内，按设计规定的采矿方法所需掘进的采准巷道均已完毕，则此矿块的储量，叫采准储量。

3、备采储量：已做好采矿准备的矿块，完成了拉底空间或切割槽、辟漏等切割工程，可以立即进行采矿时，则次矿块内的储量称备采储量。

此量与采矿的损失贫化有关 如储量100t ，回收率60%贫化率20%则采出矿石量。

若按一年75万t 的采矿量则需准备100万t 的储量。所以三级矿量的叫法不如三级储量更直接更明确。

t A 75)2.01(6.0100=-?=

第四章 矿石的损失和贫化

第一节 矿石贫化的概念

矿石损失：损失的工业储量与工业储量之比。

矿石贫化：贫化率：矿石品位降低的百分比。

废石混入率：采出矿石中的废石与采出的矿石重量百分比。

损失贫化直接影响矿山的经济效益及国家有用资源的回收。

第二节 矿石损失和贫化的原因

矿石损失原因：

1、开采损失

a 、 a 、 采下损失：遗留在采场充填料中，遗留在采场内放不出来，运输途中损失；

b 、 b 、 未采下损失：设计应当开采而未采下的损失，留下各种矿柱而未采下的损失。

2、非开采损失

a 、 a 、 由于地质条件及水文地质条件而产生的损失

b 、 b 、 留永久矿柱造成的损失

矿石贫化的原因：

1、采矿过程中废石的混入

2、采矿过程中高品位粉矿的损失

3、采矿过程中有用成分氧化或被析出

第三节 矿石损失与贫化计算

矿石量平衡式 T=Q 。－Q ＋R

金属量平衡式 T α’=(Q － Q 。)+R α”

带入R=T+Q 。-Q 得

%100""'1??---==）（。Q T Q Q q αααα 称为间接法（用于不能进入采场测量的的采矿方法）

%100?=Q Q q 。 （用于不能进入采场测量的的采矿方法）

Q 。损失储量 Q 工业储量 R 混入矿石的废石量

废石混入率:

%100?=T R γ

将Q 。=Q+R-T 代入金属量平衡公式得

%100"'?--==ααααγT R

当矿石含品位时 α''=0，则 %100'?-=αααλ。

贫化率：按定义，工业品位与采出品位之差与原矿品位之百分比（品位降低的百分率）

%100'?-=αααρ

与不含品位时的废石混入率在数值上相等，但含义不一样，有的矿山就把矿石混入率当做贫化率

实际上ρ< r 。

第五章矿床开采强度、矿井生产能力及

对矿床开采的要求