現代采礦學知識講義-資料下載頁

　　

【正文】 度所決定的（如基建近期礦工程），中段高度應考慮礦量級網度來酌定。對那些礦體不連續或礦體分支復合、厚度變化復雜的礦體，則中段高度必須取低些，否則就會因控礦或采準工程對礦體控制不準而產生以下幾種后果：（1）在回采中礦體突然尖滅，備采礦量比預計的減少，使回采工作中途停止，從而影響了采礦或供礦能力，以致影響生產。同時，由于為整個礦房服務的采準和切割已投入，備采礦量的減少使采準切割比增加，從而增加了礦石成本。（2）在回采過程中，礦體突然變薄（），而上部中段控制事實上的備采礦量，這樣就勢必要繼續上采，為保證合理采幅，就造成了礦石的大量貧化，降低了礦石品位，增加了金屬成本。（3）在回采過程中，發現礦體局部傾角突然發生變化，使原來布置的底部漏斗負擔不了變化后的礦體情況，迫使回采工作停止。如圖32所示，原設計留礦法，低部采用雙側漏斗。但上部礦體突然變緩變寬，這時必須采取補救措施。即另設采準工程，另增加漏斗，然后進行回采。但是礦體變得太厚，即使是另設采準工程，也會因采場的暴露面積的增加甚至超過允許范圍，而給回采工作帶來不安全因素。對于探礦類型礦體，中段太高有可能使一些中段盲礦體漏掉，因此使本來應該利用的資源白白丟掉。礦體厚度和傾角（如果因礦體薄且傾角較緩（如30186。～40186。）而選擇的是充填采礦法，則按礦體傾角架設的順路溜礦井將達不到溜礦的目的。若提高順路礦井的傾角，則溜礦蟛上部或下部只好越出礦體到上盤或下盤時，才能達到要求。）一般說來，礦體中等以上且礦體傾角在中等傾斜以上時，可采用高中段（35～45m）。如礦體不連續，分支復合較多，礦體厚度較小，傾角較緩時，通常采用低中段（25～30m）。167。5 主要開拓巷道位置的確定主要開拓巷道位置是否合理，對礦山的基建施工和未來生產具有深遠的影響。就是說，主要開拓巷道位置直接影響基建工程量和施工條件，從而影響了基建投資和基建時間，對未來生產的采礦成本也有影響。因此，正確地確定主要開拓巷位置是礦山企業設計的一個關鍵問題。確定主要開拓巷道（豎井或斜井）位置，就是確定其在垂直礦體走向方向的位置和沿礦體走向方向的位置。只要將主要開拓巷道選在礦體移動范圍之外，就基本上確定了主要開拓巷道在垂直礦體走向方向的位置。根據礦石運輸功最小的原則可以基本確定主要開拓巷道在沿礦體走向的位置，再考慮地表和地下的其他因素，便可以最終確定主要開拓巷道的合理位置。影響因素1）有充足的工業場地，能容下有關建（構）筑物、調車場、堆放場地同時應考慮不占和少占農田的要求；2）有選廠距離較短且礦石運輸方便，或有較好的外部運輸條件，同時根據運輸的要求，稍高于選場儲礦倉卸礦口的地面水平，以便利于重車下坡運行；3）有排廢石場地，并且保護廢石場地安全，避免泥石流，大風揚塵、不要布置在常年主導風向方向，還應少占或不占農田耕地等；4）有防洪條件（一般高出最大洪峰3m），避免洪水淹井事故，且不受山嶺巖石崩塌、雪崩等的影響，我國易門銅礦及東川因民銅礦等有的坑口及有關建筑物位置選擇不當，受巖石滾落的威脅較大，既影響安全，又產生大量粉塵，危害居民健康；5）有較好的地質條件，盡量避免主要開拓巷道穿過斷層、含水層等不利地層，尤其 避開巖溶發育的巖層和流沙層，一般可以通過打檢查鉆孔等查明地質構造情況，以便更好的確定井巷的位置，方向和支護形式；6）盡量減少開拓工程量，例如改建或擴建礦山應考慮原有井巷和有關建構筑物的充分利用。7）井巷位置還應考慮地表和地下運輸聯系方便，應使運輸功最小，開拓工程量最小，如果一個選場或冶煉廠位于礦區內，選擇井筒位置時應選取最短及最方便的路線向選廠或冶煉廠運輸礦石。8）井筒及平硐位置應盡量位于移動帶以外避免壓礦，距離移動帶的安全距離應大于20米，否則要留設保安礦柱。一、采空區引起的巖層移動及其對主要開拓巷道的影響當礦石被采出后，形成采空區，這時原巖體的應力平衡狀態受破壞，隨后便 有采空區部分及周圍巖層地壓活動的出現（有時在采空區形成后一個相當長的時間，才出現地壓活動），巖石逐漸變形、移動直到陷落。根據采空區的大小以及離地面的深度不同，有的在采空區形成后不長時間，地壓活動會出現，迅速波及地表。有的在相隔很長一段時間后，才能影響地表。也有的因采空區容積小，與地表距離較大，將一直不會影響地表。但不管上述的哪種情況，都應引起人們的注意。如一些老礦山，在礦山生產過程中并未出現陷落現象，但在礦山末期，卻出現了問題。采空區上部地表發生崩落和移動的范圍，分別叫做崩落帶和移動帶（圖32）。采空區邊界與地表崩落帶和移動帶邊界的連線和水平面之間的夾角，分別叫做崩落角和移動角。崩落角與移動角的大小，與采空區上部巖層的物理機械性質、層理和節理的發育程度、水文地質構造、開采深度以及所采用的采礦方法等因素有直接關系，通常在30186。～80186。之間。每種巖層和地質條件有其自己的崩落角和移動角。一般說來，礦體上盤巖石移動角小于下盤巖石移動角，礦體走向兩端的移動角最大。表7－6為常見的巖石移動角。地表移動帶內區域為危險區，在移動地帶內布置的開拓工程或地表永久性建（構）筑物將受到破壞。為確保安全，避免因地表移動而帶來的損失，應將主要開拓巷道和其他需要保護的建（構）筑物布置在移動范圍之外，并與地表移動帶邊界保持一定安全距離。安全距離與建（構）筑物保護等級有關，按規定I級保護建（構）筑物的安全距離為20m，II級保護建（構）筑物的安全距離為10m。礦山各種建（構）筑物的保護等級見表77.表76 巖石移動角巖石名稱垂直礦體走向的巖石移動角沿礦體走向的巖石移動角δ上盤β下盤γ第四紀表土、含水中等穩固片巖45176。45176。45176。45176。55176。65176。穩固片巖55176。60176。70176。中等穩固致密巖石60176。65176。75176。穩固致密巖石65176。70176。75176。表77 地表建（構）筑物保護等級保 護 等 級ⅠⅡ 設有提升裝置的礦井井筒、井架、卷場機房；中央變電所；中央空壓機房；索道裝載站；鍋爐房發電廠；鐵路干線路基；車站建筑物；無法排除或泄水的天然水池和人工水池；多層住房；多層公用建筑物（戲院、醫院、學校等） 未設提升裝置的井筒（充填井、通風井等次要井筒）；架空索道支架；高壓線塔；礦山專用線路；最重要的排水構筑物、上下水道、水塔、小水池和小河底；礦山行政福利建筑；單層和雙層住宅及公用建筑；公路等移動帶的圈定：是根據若干個垂直于礦體走向的地質橫剖面圖和沿走向的地質縱剖面圖，從礦體開采的最低一個水平起（當礦體不規則時，從礦體上、下盤的突出部位起），按各層巖石的不同移動角（礦體的上盤、下盤和端部），分別做直線直到最后與地面相交，然后將礦體上、下盤和端部與地表各交點逐一連線，在地形圖上形成一條閉合圈，這便是所要圈定的地表移動帶。如果由于某些條件限制，主要開拓巷道或重要建（構）筑物只能布置在巖石移動帶內，為安全起見，必須留有保安礦柱或采用接頂效果較好的膠結充填采礦法。所謂保安礦柱，就是在主要開拓巷道的周圍和其他地表建（構）筑物之下，在服務年限內不予開采的礦石，也就是保護主要開拓巷道和地表建（構）筑物范圍內的礦體。留保安礦柱可以在巖石移動帶內形成一個不發生移動的安全保護帶，使位于其內的構筑物不受巖石移動的影響。在礦山設計中，主要開拓工程的布置，應以最深開采水平為基準。若礦床采用聯合開拓或分期開采，而深部的地質資料（主要指礦體產狀要素）了解得比較清楚，不管二期開拓采用何種方案，在確定上部開拓工程位置時，要考慮深部（或二期工程）工程所帶來的影響。參照移動帶圈定方法，確定保安礦柱，作圖（見金屬礦床地下開采P45）保安礦柱的圈定，是根據構筑物、建筑物的保護等級所要求的安全距離，沿其周邊畫出保護區范圍，再以保護區周邊為起點，按所選取的巖石移動角向下畫移動邊界線，此移動邊界線所截礦體范圍就是保安礦柱。如下圖表示一個比較規則的層狀礦體保安礦柱的圈定方法。（1）首先在井口平面圖上畫出安全區范圍（井筒一側自井筒邊起距20米，另一側自卷揚機房起距20米）。（2）在此平面圖上井筒中心線作一垂直走向剖面Ⅰ－Ⅰ，在這剖面井筒左側，依下盤巖石移動角γ畫移動界線，井筒右側依上盤巖石移動角β畫移動界線。井筒左側和右側移動線所截礦層的頂板和底板的點，就是井筒保安礦柱沿礦層傾斜方向在此剖面上的邊界點，即點、AB1。（3）將根據垂直走向剖面Ⅰ－Ⅰ，所畫巖層移動線所截礦層的頂板界點和A1 、底板界點和B1，投影在平面圖Ⅰ－Ⅰ剖面線上得、AB1各點，這便是保安礦柱在這個剖面傾斜方向上的邊界點。用同樣方法可求得剖面線上的邊界點、及剖面線上的邊界點、。分別連接頂底板界點便得相應的界線。（4）同理，根據平行走向剖面畫巖層移動線，得所截礦體的頂板界點和、底板界點和、將這些點轉繪在平面圖的剖面線上得、各點，這便是保安礦柱在這個剖面上走向方向的邊界點。用同樣方法還可求得剖面的邊界點、以及剖面的邊界點、。分別連接頂底板界點便得相應的界線。（5）將傾斜方向礦柱頂底板界線和走向方向礦柱頂底板界線延長，相交；或在垂直走向方向和平行走向方向多做幾個剖面，照上法求得頂底板界點和界線，連接起來，便得整個保安礦柱的界線。二、按最小運輸功確定開拓巷道位置在確定主要開拓巷道位置時，應使礦床開采過程中的礦石運輸費用最低。礦石的地下和地表運輸費用與運輸量同運輸距離的乘積成正比。我們把運輸量同運輸距離的乘積稱為運輸功。運輸費用的計費依據與運輸距離有關，也與井筒位置有關。合理的井筒位置應在礦石的地下與地表運輸功之和為最小之處。為減少運輸功，應盡可能使地下與地表之間無反向運輸。此外，在使用相同的運輸設備而運輸距離又相近的條件下，地表運輸費用往往低于井下運輸費用。利用最小運輸功確定主要開拓巷道位置，一般不做定量計算，而只做大概的定性分析即可。三、主要開拓巷道位置確定方法選擇主要巷道位置時的幾項要求：在選擇合理位置時，不能將所有影響因素等價進行分析，設計者必須抓住其中的幾個主要矛盾進行分析，然后方可得到合理的位置。圖34中，礦床的開拓方法已擬定為下盤豎井開拓。根據井下最小動輸功的原則，位置1較合理，1與3處都有很好的排廢石場地，且有較理想的工業場地，但若豎井定為位置1則必須形成兩翼通風，即兩翼均需掘通風井，這樣基建工程量大，工期長，同時不利于管理。在確定豎井位置時，這將成為主要矛盾。最后確定在2 掘主豎井，在位置3掘主風井，形成了對角式通風，大大減少了基建工程量和資金，縮短了基建周期。考慮了上述條件后，主要開拓巷道的位置就確定了。為了解井筒將要穿過的巖層情況，檢查是否有利于井筒掘進和維護的因素，一般需要先打得超過10～15m，并超深于井筒3～5m。當主要開拓巷道為斜井時，需要打彼此間距不大于50m，且與井筒垂直的鉆孔。在巖性較為復雜的礦田內，打的必要性是顯而易見的。如某石棉礦因事先未打工程鉆，豎井下掘時遇到一段較厚的破碎帶，結果不得不采取特殊辦法施工，這不僅拖延了工期，增加了掘進費用，也突破了基建投資概算。167。5 中段（階段）平面開拓設計中段平面開拓設計是礦床設計的一部分，其主要內容是中段開拓平巷的布置，主要目的是滿足礦巖運輸、通風、排水和探礦等要求。中段需要開拓一系列的運輸巷道及硐室，將礦聲與主要開拓巷道（各種掘進的井筒）連接起來，從而形成完整的運輸、通風和排水，給井下人員造成良好的工作環境和必要的條件。因此，中段運輸巷道布置是否合理，直接影響著井下工人的安全生產和作業條件、開拓工程量、中段的運輸能力乃至礦塊的生產能力。中段運輸平巷一般有單軌、雙軌和環形等形式。一、影響中段運輸平巷布置的因素中段運輸能力中段運輸平巷的布置，首先要滿足中段生產能力的要求，即保證能夠將礦石完全運至井底車場，其次階段運輸能力應該留有一定的余地，以滿足發展（擴大生產）的需要。礦體厚度和礦石圍巖的穩固程度當礦體厚度小于6～8m時，常采用單一沿脈巷道布置；礦體厚度在8m以上，在中小型礦山多采用單一沿脈巷道加穿脈巷道布置；只有極厚礦體，才采用環形巷道布置。中段運輸巷道在可能的條件下，應布置在穩固的圍巖中，避免在巖性松軟吸水膨脹易風化的巖層中，以利于巷道維護，礦柱回采和掘進比較平直的巷道。應貫徹探采結合的原則，中段運輸巷道布置既要能滿足探礦的要求，又能為今后采礦、運輸所利用，這樣可以不必另開探礦巷道，節省掘進費用，開拓巷道及采準巷道要起到探礦作用。必須要考慮所采用的采礦方法，包括礦柱回采方法。例如崩落法一般需要布置脈外巷道，并且要布置在階段的移動界線以外（10米），以保證下階段開采時做回風巷道，有些采礦方法不一定要布置脈外巷道。此外礦塊沿走向或垂直走向布置以及底部結構形式等決定了礦塊裝礦點的位置數目及裝礦方式。通風系統中段運輸平巷的位置應有明確的進風和回風線路，盡量減少轉彎，要避免大的拐彎和銳角（小于90186。）拐彎，避免巷道斷面突然擴大或縮小，以減少通風阻力，并要在一定時期內保留中段回風道。如果下盤階段運輸巷道兼做下階段的回風巷道時則必須使其位于下階段開采移動界限10米以外，保證使用期間不受破壞。系統簡單，巷道工程量小，開拓時間短，這要求巷道平直，避免過多拐彎和轉折，布置緊湊一巷多用。其它技術要求：如涌水量大，礦石中含泥較多，則放礦溜井裝礦口應盡量布置在穿脈內，或將主溜井布置在圍巖中，以減少主要運輸巷道因泥漿等影響運輸工作。某些地應力大的礦山，在設計時應盡量把運輸巷道布置在地應力最小方向的部位上，如果避不開時應根據具體情況采用合理的巷道斷面形狀，使坑道周邊受力均勻，增強巷道自身的抵抗力。按照運輸設備的類型，技術規格，外形尺寸等考慮巷道斷面。布置運輸巷道時，彎道曲線半徑應大于通行設備軸距的7～10倍，并應考慮曲線段加寬巷道及外軸加高。二、中段運輸平巷的布置形式單一沿脈平巷布置這種布置又可分為脈內布置和脈外布置，其軌道布置形式分為單軌會讓式（加局部雙軌會車段）和雙軌過渡式兩種。在一個礦山，由于各中段情況不同，尤其是各中段礦石儲量不同，各中段運輸平巷的設