第一章金属矿床地下开采基本概念课件.ppt
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- 第一章 金属 矿床 地下开采 基本概念 课件
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1、金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 一、矿石和废石的概念一、矿石和废石的概念(1)矿物矿物在地壳中,由于地质作用形成的自然元素和自然化合物,统称为矿物。(2)矿石矿石凡是在地壳中遇到矿物集合体,在现在技术经济水平条件下,能以工业规模从中提取国民经济必须的金属或矿物产品的都叫矿石。(3)矿体矿体矿石的聚集体叫矿体。(一个矿体是一个独立的地质体,具有一定的几何形状,具有一定的空间位置等)。(4)矿床矿床矿床是矿体的总称。(对于某一矿区而言,一个矿床由一个或几个矿体组成,矿床又可分为工业矿床和非工业矿床)。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的
2、 基基 本本 概概 念念 下盘围岩上盘围岩夹石矿石(5)围岩围岩矿体周围的岩石叫围岩。上盘围岩指矿体上部围岩。下盘围岩指矿体下部围岩。(6)夹石夹石夹在矿体中的岩石叫夹石。(7)废石废石在采矿过程中所采出的围岩或夹石,一般称为废石。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 二、矿石的种类二、矿石的种类在自然界中的矿物很多,现在已经知道的矿物有3000多种,而有用矿物约有二百余种。在地壳中,以自然金属形式存在的矿石是很少的,大量的矿石是以氧化矿,硫化矿等形式存在的。(一)金属矿石按其所含金属矿物的性质,化学成份,矿物(一)金属矿石按其所含金属矿物的性质,化学成
3、份,矿物组成可以分为以下几类组成可以分为以下几类(1)自然金属矿石:以单一元素形式存在的,如金、铂等。(2)氧化矿石:矿石的成分为氧化物。如:赤铁矿。(3)硫化矿石:矿石的成份为硫化物。如黄铜矿(CuFeS2)、方铅矿(PnS)、辉铜矿(MOS2)、闪锌矿(ZnS)等(4)混合矿石:前三种的混合物。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (二)根据所含金属种类的不同,矿石又可分为以下几种(二)根据所含金属种类的不同,矿石又可分为以下几种(1)黑色金属矿石如铁、锰、铬(2)有色金属矿石如铜、铅、锌、铝等(3)稀有金属矿石如铌、钽等(4)放射性矿石如铀、钍等(
4、5)贵重金属矿石如金、银、铂等(6)非金属矿石如建筑石材、石膏、滑石等。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 三、矿石品位的概念三、矿石品位的概念(一)矿石品位的概念(一)矿石品位的概念通常我们把矿石中凡是可供利用的元素或矿物称为有用成份。矿石中所含有用成分的多少用品位来表示。品位:矿石中有用成份的重量与矿石重量之比,常用百分数(%)表示。一般金属品位是指矿石中该种金属元素含量的百分数。对于贵重金属(金铂等)矿石的品位是用克/吨表示。这是因为这些贵重金属在矿石中含量很少。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (二)
5、边界品位(二)边界品位可采矿石有用成份含量的最低界限。它是矿体边界上矿石的最低品位,是划分矿石和废石,圈定矿体范围的标准。在圈定的矿体范围内,任意取样点的品位,一般都不应当小于边界品位。(三)最低工业品位(三)最低工业品位在边界品位圈定的矿体范围内,合乎工业开采要求的平均品位的最低值。这意思是说,根据目前工业技术水平,当矿石的品位低于某个数值时,便没有利用的价值,则这一数值的矿石品位叫最低工业品位,或者说,用边界是品位圈定的矿体或矿体中某个块段的平均品位,必须高于最低工业品位才有开采价值,否则无开采价值。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 四、矿石和围
6、岩的性质四、矿石和围岩的性质矿石和围岩的性质主要包括有:硬度、坚固性、稳固性、碎胀性、结块性、氧化性、自燃性及含水性等。(一)矿岩的硬度(一)矿岩的硬度矿岩的硬度是指矿岩抵抗工具侵入的性能。矿岩的硬度取决于矿岩的组成,即取决于矿岩颗粒的硬度,形状,大小,晶体结构以及颗粒间胶结构的情况等,矿岩的硬度除了对凿岩有很大影响外,往往影响矿岩的坚固性和稳固性。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (二)矿岩的坚固性(二)矿岩的坚固性有些岩石不容易破坏,有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩,难于爆破,则它们的硬度也比较大,概括的说就是比较坚固。因此,人们就
7、用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示,(普氏系数f值)。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (三)矿岩的稳固性(三)矿岩的稳固性(1)矿岩稳固性的概念:或者说稳固性是指矿岩在空间允许暴露的面积大小和允许暴露的时间长短的性能。影响稳固性的因素十分复杂,与矿岩的成份,结构,构造节理状况,风化程度,以及水文地质条件都有关系,还与矿岩在开采过程中形成的实际情况有关,(如巷道的方向,开采深度等)。稳固性对于等都有很大影响。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (3)矿岩稳固性分
8、类:大致可分为五类 要求在掘进及开采中必须超前支护。否则会昌落。(非金属矿条件);也即允许有较小的暴露面积,随着回采,要立即进行支护。即50m2200m2,一般不支护,或作临时支护,即可安全地进行生产。为200500m2,一般不支护。不必支护,可以长期时不垮落。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (四)矿岩的碎胀性(四)矿岩的碎胀性矿岩的碎胀性是指矿石和围岩破碎之后的体积比原体积增大性质。碎胀性可用碎胀系数来表示(又叫松散系数)原体积(破碎前的体积破碎后的体积碎胀系数 对于一般坚硬矿岩石松散系数为1.41.6(或1.21.6)。松散系数的大小主要取决于
9、破碎之后,矿岩的粒度组成和块度的形状。初装入容器(矿车、箕斗等)内的矿岩块,因矿岩块之间空隙较大,则松散系数值可达 1.82.0(产生了)。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (五)矿岩的结块性(五)矿岩的结块性 我们通常见到的是粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压,经过一段时间后,易出现结块现象。结块性对于等生产环节造成困难,甚至于影响到某些采矿方法的顺利使用。具有结块性的矿石在采场中,在天井中存放时间不宜过长。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (五)矿岩的结块性(五)矿岩的结块性结块性是指采下的矿岩遇水受压,
10、经过一定的时间,又结成整块性质。我们通常见到的是粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压,经过一段时间后,易出现结块现象。结块性对于等生产环节造成困难,甚至于影响到某些采矿方法的顺利使用。具有结块性的矿石在采场中,在凿井中存放时间不宜过长。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (六)矿石的氧化性与自燃性(六)矿石的氧化性与自燃性 硫化矿石特别是高硫化矿石(含硫量在1820%以上)在水和空气的作用下,很容易发生氧化,由此会放出大量的热,经过一段时间,温度升高,会引起井下火灾,特别粉状的高硫化矿与空气接触的面积大,更容易引起火灾。即便不发生火灾,在硫化矿石中渗杂入氧
11、化矿石后,也会降低了选矿的回收率。(选矿用的药剂不同)。因而金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (七)含水性(七)含水性矿岩含水性直接影响到矿石的提升,运输,矿仓内储矿。矿岩含水过多,会使排水费用增加。对于此方案寒冷地区的矿山,由于含水性会造成结冰河。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (八)其他的(八)其他的(1)容重容重是指单位体积中原岩的重量。一般岩石的容重为2.33.0T/m3之间。有色金属矿石中金属含量较少,其容重与岩石差不多或稍大些。黑色金属矿石中金属含量较高,容重可达3.5T/m3左右。(或更大)
12、(2)块度矿岩体崩落后则形成矿石块,或岩石块,其尺寸的大小称为块度。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 块度通常用三个相互垂直方向的平均尺寸来表示。(或用最大方向的尺寸)即B、L、H的平填值。对于一定的装运,破碎等设备,对矿岩的最大块度有一定的要求。为了保证矿山持续生产,通常用BLH金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 五、金属矿床分类及其工业特征五、金属矿床分类及其工业特征(一)金属矿床分类(一)金属矿床分类金属矿床的,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,一般按其三个因素进行分类。
13、(此三个要素习惯上称为矿体三要素)。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (1 1)按矿体形状分类)按矿体形状分类这种矿体是一层一层的。层状矿床的品位,倾角和厚度变化不大,比较稳定。矿床规模比较大。矿脉与围岩接触处有蚀变现象 矿床赋存条件不稳定;有用成分含量不均匀;(品位变化大)。形状很不规则。呈不规则的透镜状,矿株等形 矿体大小不一;矿体与围岩的界限不明显;金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (2 2)按矿体厚度分类)按矿体厚度分类1)矿体厚度的概念:矿体厚度是指矿体的上盘与下盘之间的垂直距离垂直距离或或水平距
14、水平距离离。前者称为矿体的真厚度真厚度,后者称为矿体的水平厚度水平厚度。abb为垂直厚度;a为水平厚度;a与b夹角;矿体倾角;对于急倾斜矿体,常用水对于急倾斜矿体,常用水平厚度,对于缓倾斜矿体,平厚度,对于缓倾斜矿体,水平或倾斜矿体常用垂直水平或倾斜矿体常用垂直厚度。厚度。(也即真厚度。若文中不加说明时,一般指真厚度)。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 2 2)分类:可分五类)分类:可分五类 极薄矿脉极薄矿脉矿体厚度在矿体厚度在0.80.8米以下。开采时要采一部分围岩,才能保米以下。开采时要采一部分围岩,才能保证正常的工作宽。(用浅孔凿岩开采的方法)
15、证正常的工作宽。(用浅孔凿岩开采的方法)薄矿脉薄矿脉矿体厚度为矿体厚度为0.80.84.04.0米之间。考虑近似水平矿床,用米之间。考虑近似水平矿床,用木支护时支护高度不得超过木支护时支护高度不得超过4 4米,超过米,超过4 4米,支护作业困难米,支护作业困难很大。用浅孔回采。很大。用浅孔回采。中厚矿体中厚矿体矿体厚度为矿体厚度为4.04.01010米之间。一般此时矿块沿走向布置,米之间。一般此时矿块沿走向布置,多用浅孔回采。多用浅孔回采。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 厚矿体厚矿体矿体厚度为矿体厚度为10103030米,(此时米,(此时3030米
16、为使用沿走向布置与米为使用沿走向布置与垂直走向布置矿块的界限,也可以用垂直走向布置矿块的界限,也可以用)。)。一般用深孔回采。一般用深孔回采。极厚矿体极厚矿体矿体厚度在矿体厚度在3030米以上。采用深孔回采。矿块米以上。采用深孔回采。矿块。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (3 3)矿体倾角分类:)矿体倾角分类:水平微倾斜水平微倾斜 5 5缓倾斜矿体缓倾斜矿体 5 5-30-30倾斜矿体倾斜矿体 3030-55-55急倾斜矿体急倾斜矿体 5555金金 属属 矿矿 床床 地地
17、 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念(一)井田、矿田和矿区的概念(一)井田、矿田和矿区的概念 实际在采矿企业中,在矿务局下面或在公司下面设一实际在采矿企业中,在矿务局下面或在公司下面设一个或几个矿山;而在矿山下面设一个或几个坑口,而每一个或几个矿山;而在矿山下面设一个或几个坑口,而每一个坑口都是一个独立的开采系统,独立的生产单位。个坑口都是一个独立的开采系统,独立的生产单位。按照这种所属关系来划分井田、矿田和矿区,则:按照这种所属关系来划分井田、矿田和矿区,则:(1 1)划归一个坑口开采的矿体,叫井田;划归一个坑口开采的矿体,叫井田;(2 2)划归一个矿山企业开采的全部矿床或者是一
18、部分叫矿划归一个矿山企业开采的全部矿床或者是一部分叫矿田;田;(如金岭铁矿、招远金矿等)(如金岭铁矿、招远金矿等)(3 3)划归一个公司或矿务局开采的矿体,叫矿区。划归一个公司或矿务局开采的矿体,叫矿区。一个矿田可以包括若干个井田,有时一个矿田就等于一个一个矿田可以包括若干个井田,有时一个矿田就等于一个井田。井田。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 号 矿 田矿 区 号 矿 田矿 区、矿 田、井 田2号 井 田 号 矿 田1号 井 田金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (二)井田的大小范围(二)井田的大小范围井
19、田的大小是矿床开采中的重要参数。井田的大小是矿床开采中的重要参数。(1 1)对于倾斜和急倾斜矿床,井田尺寸一般用)对于倾斜和急倾斜矿床,井田尺寸一般用沿走向长度沿走向长度和和沿倾斜长度或垂直深度沿倾斜长度或垂直深度H H来表示。来表示。(2 2)对于水平和微倾斜矿床中,则用)对于水平和微倾斜矿床中,则用长度长度L L和宽度和宽度B B来表示。来表示。(1)L 长B 宽(2)H金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 关于关于的概念的概念H0-5001-50a a)是指矿体在深度上分布情况是指矿体在深度上分布情况。可用。可用来表示。来表示。b b)指矿体上部界
20、线指矿体上部界线到地表的深度(到地表的深度(h h)。)。c c)指矿体上部界指矿体上部界限到下部界限的垂直距离。限到下部界限的垂直距离。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 (3 3)当矿床范围不大,矿体又比较集中时,为了生产管理)当矿床范围不大,矿体又比较集中时,为了生产管理方便,可以用一个井田开采。方便,可以用一个井田开采。(4 4)当矿体范围很大,或矿体比较分散,如果仍然用一当矿体范围很大,或矿体比较分散,如果仍然用一个井田开采全部矿床的话,则所开掘的巷道工程量大,生个井田开采全部矿床的话,则所开掘的巷道工程量大,生产地点过于分散,因而会造成经济
21、上的不合理,此时可划产地点过于分散,因而会造成经济上的不合理,此时可划分几个井田开采。分几个井田开采。(5 5)划分井田时应当考虑几个方面的问题)划分井田时应当考虑几个方面的问题 照顾到自然赋存条件,及地表地形条件。往往以地面照顾到自然赋存条件,及地表地形条件。往往以地面的河流、湖泊、铁路干线,水库等来划分,(或如杨杖子的河流、湖泊、铁路干线,水库等来划分,(或如杨杖子矿、大北岭和寺前矿是由于上部两矿体中间有一个无矿带,矿、大北岭和寺前矿是由于上部两矿体中间有一个无矿带,就依无矿带划分成两部分,松北矿单独划为一个井田,因就依无矿带划分成两部分,松北矿单独划为一个井田,因距离远)(弓矿现分三个井
22、田,主要由矿质量距离远)(弓矿现分三个井田,主要由矿质量 及一条沟分为,另外上含铁带和下含铁带也分不同井田开及一条沟分为,另外上含铁带和下含铁带也分不同井田开采,因上下距离大)。采,因上下距离大)。照顾到生产管理上的方便。照顾到生产管理上的方便。要考虑到国民经济的需要。要考虑到国民经济的需要。考虑技术经济的合理性。考虑技术经济的合理性。总之,要进行综合分析。总之,要进行综合分析。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 二、阶段、矿块和盘区、采区的概念二、阶段、矿块和盘区、采区的概
23、念(一)阶段和矿块的概念(一)阶段和矿块的概念(1 1)阶段阶段阶段就是在开采缓倾斜,倾斜和急倾斜矿阶段就是在开采缓倾斜,倾斜和急倾斜矿床时,在井田中每隔一定的垂直距离,掘进与走向一致的床时,在井田中每隔一定的垂直距离,掘进与走向一致的主要运输巷道,将井田在垂直方向上划分为主要运输巷道,将井田在垂直方向上划分为 (2 2)阶段高度阶段高度阶段高度是指上、下两个阶段运输阶段高度是指上、下两个阶段运输平巷之间的平巷之间的。阶段高度变化范围阶段高度变化范围阶段高度变化范围很大。阶段高度变化范围很大。对于缓倾斜矿体,阶段高度通常小于对于缓倾斜矿体,阶段高度通常小于20203030米;米;急倾斜矿体,阶
24、段高度通常为急倾斜矿体,阶段高度通常为50506060米,个别也有达到米,个别也有达到8080120120米左右的。米左右的。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念(3 3)影响阶段高度的主要因素)影响阶段高度的主要因素阶段高度主要取决于影响的赋存条件,采矿方法。阶段高度主要取决于影响的赋存条件,采矿方法。只要条件许可,适当的增加阶段高度,可以减少阶段数目,只要条件许可,适当的增加阶段高度,可以减少阶段数目,降低开拓、采准工程量,减少矿石损失和贫化。降低开拓、采准工程量,减少矿石损失和贫化。近年来有增加阶段高度的趋势。(受凿岩设备等限制)近年来有增加阶段高
25、度的趋势。(受凿岩设备等限制)(4 4)矿块)矿块 在阶段中沿走向每隔一定距离,掘进天井连通下、在阶段中沿走向每隔一定距离,掘进天井连通下、下两个相邻的阶段运输平巷,将阶段再划分为独立的回采下两个相邻的阶段运输平巷,将阶段再划分为独立的回采单元,我们把这样的回采单元叫做矿块。单元,我们把这样的回采单元叫做矿块。矿块是矿床开采的最基本单元。矿块是矿床开采的最基本单元。金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念 金金 属属 矿矿 床床 地地 下下 开开 采采 的的 基基 本本 概概 念念
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