华北理工《采矿学I》教案02矿石开采步骤、矿石损失与贫化及矿井生产能力.docx

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1、第2讲次课程名称：采矿学I第三章矿床开采步骤和三级储量授课题目(章、节)第四章矿石损失和贫化第五章矿床开采强度、矿井生产能力及对矿床开采的要求本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握矿床的开采顺序，了解矿床开采步骤及各开采 步骤之间的关系；掌握三级储量的概念及划分；掌握矿石损失与贫化的概念，了解矿石 损失与贫化的的原因；掌握矿石损失与贫化的相关计算方法为探讨降低矿石损失和贫化 措施打好基础；了解矿床开采强度、矿井生产能力及对矿床开采的要求。【重 点】掌握矿床的开采顺序，掌握矿床开采步骤及各开采步骤之间的关系；掌握 三级储量的概念及划分；掌握矿石损失与贫化的概念，了解矿石损失

2、与贫化的的原因， 掌握矿石损失与贫化的相关计算方法。【难 点】掌握三级储量的概念及划分；掌握矿石损失与贫化的概念，掌握矿石损失 与贫化的相关计算方法。【本讲课程的引入】矿床开采过程中，一部分矿石因种种原因未被采下，或在运输过程中遗失，造成矿 石的损失；同时，因废石的混入，使矿石品位降低，产生贫化现象。通过本讲内容的学 习，重点了解矿石损失与贫化的的原因，掌握矿石损失与贫化的概念及相关计算方法， 并探讨降低矿石损失和贫化措施打好基础。第三章矿床开采步骤和三级储量第一节矿床开采步骤矿床地下开采可分为开拓、采准、切割和回采四个步骤。这些步骤反映了不同的工 作阶段。一、矿床开拓从地面掘进一系列巷道通达

3、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。 二、矿块采准采准:是指在已开拓完毕的矿床里，掘进采准巷道，将阶段划分成矿块作为回采的独 立单元，并在矿块内创造行人、凿岩、放矿、通风等条件。衡量采准工程量指标：采准系数和采准工作比重。采准系数：每一千吨采出矿石量所需掘进的采准、切割巷道米数。y K = xlOOOM/Kt(3-1)TEL个矿块中采准巷道和切割巷道的总长度，m；T矿块的采出矿量，to注：这个系数每届学生都错，错在采出的矿石量

4、中包括混入的废石量。而不是纯矿K矿石总回采率，%；r废石总混入率，%o 我国金属矿山经济上合理的矿井生产能力和服务年限综合资料，见表5-1 o表5-1经济上合理的矿井生产能力和服务年限表矿山规模矿井生产能力(104t/a)矿井服务年限(a)黑色金属矿山有色金属矿山大型10010030中型301002010020小型3010-15【本讲课程的小结】本讲课程主要讲授了矿石损失与贫化的概念、损失与贫化原因、以及其相关计算和 降低损失与贫化的相关措施，需要重点掌握；此外对矿井生产能力进行的简要讲解，需 要对此了解。【本讲课程的作业】1、金属矿床开采的顺序、步骤？采准工作量的大小如何表示？这些指标有何实

5、际义 意？2、矿石损失贫化的概念，损失贫化在矿床开采中有什么意义？3、矿石损失的原因？4、矿石贫化的原因？5、废石混入率、矿石贫化率的概念？6、矿石贫化率和废石混入率二者的区别？7、开采某铁矿床，已知条件如下：矿块工业储量，Q=84, OOOt；矿块工业储量品位, a =60%；从该矿块采出的矿石量，T=80, OOOt；采出矿石品位，a ? =57%；混入废石品位, a /z=15%o试求：(1)废石混入率；(2)矿石回采率；(3)矿石贫化率；(4)金属回收率。石量。采准的工作比重：采准切割巷道的采出矿量T与T矿块采出的矿石总量之比。TK2 = xlOO%（3-2）注： 采准系数只反映矿块的

6、采准切割巷道总长度，而不反映这些巷道的断面大小（即 体积太少）； 采避工作比重只反映了脉内采堆切割巷道，而未包括脉外的采准切割巷道。因此，应跟据具体情况，应用某个采准工作指标，或者两项指标配合使用，互相补 充，方可全面地反映出矿块的采准工作量。三、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。四、回采工作切割工作完毕之后，就可以大量的采矿，称为回采工作。它包括落矿、矿石运搬和 地压管理三项主要工作。落矿：以切割工作为自由面，借助凿岩爆破方法来崩落矿石。（一般

7、根据矿床的赋存 条件、所采用的采矿方法及凿岩设备，选用浅孔、中深孔、深孔及药室等落矿方法。）矿石运搬：在矿块内把崩下的矿石，运搬到阶段运输巷道，并装入矿车。重力运搬运搬方法机械运搬地压管理：指矿石采出后在地下形成的采空区，经过一段时间，矿柱和上下盘围岩 发生变形、破坏、移动等地压现象，为保证开采工作面安全，针对这种地压现象，所采 取的必要的技术措施以控制地压和管理地压，消除地压所产生的不良影响。地压管理方法： 留矿柱支撑采空区 充填采空区 崩落采空区第二节三级储量一、三级储量的意义及划分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

8、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。二、三级储量的计算1、我国现行规定三级储量用生产保有期来表示，如下表3-1。表3-1我国现行规定三级储量保有期限定额三级储量类别黑色金属矿山定额有色金属矿山定额开拓储量35年3年采准储量1.52 年1年左右备采储量672月6个月左右2、各级储量计算开拓储量Qk：(3-3)式中:A矿井年产量（选厂年处理原矿石能力），t/a；tk开拓储量的保有

9、期限，a；r废石混入率（混入采出矿石中的废石量与采出矿石量之比），%；K矿石回采率（采出的纯矿石量与工业储量之比），%o采准储量Qz：(3-4)=Ar（l-r）z K 式中：tz一采准矿量的保有期限，a。备采储量QB：(1-r)Kxl2(3-5)式中:tB备采储量保有期限，月。3、说明：（1）新建矿山移交生产时，公式3-3、3-4、3-5中的储量，应为投产时必须保有的 三级储量。混入废石混入率和矿石回采率采用设计所取的指标；选厂年处理原矿石能力 按选厂设计能力计算。（2）生产矿山计算三级储量时，废石混入率和矿石回采率采用本矿的实际指标。（3）在新建矿山的设计实践中，根据上述三个公式所算出的各级

10、储量（即按保有期 限所要求的各级储量），在阶段地质平面图上大致圈定各级储量的计算范围。在生产矿山 中则按正常生产时所完成的开拓、采准、切割工程所包含的各级储量范围，然后进行各 级储量计算。经试算所得结果，如符合规定的三级储量保有期限，则各级储量圈定范围合理，即 所完成的开拓、采准、切割工程符合三级储量平衡的要求。第四章矿石损失和贫化第一节 矿石损失和贫化的概念一、基本概念1、矿石损失：凡在开采过程中，造成矿石在数量上的减少，叫做矿石的损失。（在 矿床开采过程中，由于某些原因造成一部分工业储量不能采出或采下的矿石未能完全运 出地表而损失在地下。）2、矿石损失率：开采过程中损失的工业储量与工业储量

11、之比，（%）o3、矿石回采率：开采过程中，采出的纯矿石量与工业储量之比，（）。4、矿石贫化：开采过程中，造成矿石质量的降低，叫矿石的贫化。注：矿石贫化有两种表示方法：废石混入率、矿石贫化率。5、废石混入率：采出矿石中的废石量与采出的矿石量之比率。（%）6、矿石贫化率：凡因混入废石量和在个别情况下高品位粉矿的流失而造成矿石品位 降低的百分率，叫矿石贫化率。（）注：开采过程中混入废石是造成矿石贫化的主要原因。主要是在落矿过程中，因对 矿体边界控制不好，夹石未剔出和覆岩下放矿时发生的。二、降低矿石损失率、贫化率，废石混入率的意义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。矿石损失与贫化是评价

12、 矿床开采的主要指标，各表示地下资源的利用情况和采出矿石的质量情况。金属矿山矿床开采过程中，降低矿石损失率、贫化率，废石混入率具有重要意义：a）降低矿石损失率对充分利用资源，延长矿山企业寿命具有很大的意义。例：开采一个储量一亿吨的金属矿山，矿石损失率从15%降到10%,就可以多回收 500x10% 矿石。b）矿石损失必然使采出的矿石量减少，进而导致分摊到每吨采出矿石的基建费用增 力口，并引起采出矿石成本的提高。c）在开采高硫矿床中，损失在地下的高硫矿石，可能引起地下火灾。d）废石混入率的增加，必然增加矿石运输、提升和加工费用。e）矿石品位降低，会导致选矿流程的金属实收率和最终产品质量的降低。f

13、）资源损失还对矿山环境和矿区外围带来严重的污染。例：损失在地下的矿石，其中大量金属被溶析于排出地表的矿坑水，地表废石场废 石含有品位被雨水冲洗溶析以及选矿厂尾矿水，直接威胁农田作物和河流、湖泊、池塘 鱼类的生长，污染工业与民业用水源。第二节 矿石损失和贫化的原因一、矿石损失原因1、开采损失（1）采下损失： 遗留在采场充填料中； 遗留在采场内放不出来； 运输途中的损失。（2）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（1）由于地质条件及水文地质条件而产生的损失 在断层和褶皱带等地质构造内，由于矿床受到损坏，而不能全部采出的损失; 矿体边缘复杂，不能全部

14、采出的损失； 地下涌水量大，致使个别矿体或其一部分不能采出造成损失。(2)留永久矿柱造成的损失 为保护井筒、地面构筑物、铁路、河床及村庄等需保留保安矿柱而不能采 出的损失。二、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一、矿石损失贫化公式论证设：Q矿体(矿块)工业储量，t；Qo开采过程中损失的工业储量，t;R混入采出矿石中的矿石量，t；T采出矿石量，t；a工业储量矿石的品位，%；a 用于不能进入采场测量的采矿方法：采出矿石(含混入的废石)品位，%；a”混入废石的品位，%o根据矿体(矿块)开采结果，可以列出

15、矿石量和金属量各自的平衡方程组：1、矿石量平衡式：T=Q Qo+R(4-1)2、金属量平衡式：Ta=(Q -Q0)+Ran(4-2)3、由 4-1 式 R=T-Q+Q0,代入 4-2 式：2=(a-”. I。%(4-3)QQ即矿石损失率q的定义式为： 用直接法计算损失率q的公式：好义x 100% 。 (4-3a)” T(1- X )x100%a-ay Q(4-3b)Q4、由 4-1 式 Qo=Q + R-T 代入 4-2,得:a-axlOO%(4-4)a-a废石混入率的定义式为:7 = 0x100% (直接法)T(4-4a)(4-4b)日二三区Xi。 (间接法)T a-au当矿石不含品位时 酸

16、=0,则4-3b变为:a T q = (lx )x100%(4-5)cc Q4-4式变为：厂二生幺%100%(4-6)a5、贫化率：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)a a .ccc/p =x 100%(4-7)a6、废石混入率与矿石贫化率的概念区别：(1)废石混入率反映回采过程中废石混入的程度；矿石贫化率反映回采过程中矿石 品位降低的程度，故矿石贫化率又可称为矿石品位降低率。(2)按混入废石是否含有品位，就可在数值上区分二者关系： 当混入废石不含品位(a=0)时，二者在数值上相等，即P二r。 当混入废石含有品位时，则矿石贫化率应小于废石混入率，即废石混入率和矿石贫化

17、率是表示在开采过程中矿石质量降低的两个不同概念的指 标。应当分别进行计算，而不应误将废石混入率作为矿石贫化率来进行计算。 二、矿石损失与贫化的计算程序1、直接法凡采用的采矿方法，容许地质测量人员进入采场进行实地观测，则可用直接法计算 矿石损失率与废石混入率。(1)矿石损失率。按公式4-3a计算 矿石回采率为：K=l-q(4-8)(2)废石混入率。按公式4-4a中r=勺*100%计算。T2、间接法凡是采用的采矿方法，地质测量人员不能进入采场进行实地测量，则只能用间接法 计算。(1)废石混入率。按公式4-4b计算。(2)矿石回采率。矿石回采率是矿体(矿块)工业储量减去开采过程中损失的工业 储量对工

18、业储量之比。K = Q 一2(1-r)xl00%(4-9)Q Q矿石损失率：q=l-K(3)矿石贫化率。按公式4-7计算。(4)金属回收率。金属回收率是采出矿石中的金属量对工业储量所含金属量之比率。rri(4-10)E = = (l-/?)xl00%Qa Q计算多个矿块总的矿石贫化率时，除计算废石混入率、矿石回收率、矿石贫化率外,还要计算金属回收率。可按下列公式计算: （1）总的废石回收率“卒 xlOO%(4-11)（2）总的矿石回采率-1)x100%(4-12)（3）总矿石贫化率1）工业储量总的平均品位2）采出矿石总的平均品位3）总贫化率oc.n-a7npz一出 xlOO%(4-13)%，（

19、4）金属回收率YTa YT l-Rxl。%（4-14）注：当屋=0时（混入废石不含品位），直接对比Ezj与Kz EzjKz时，与上述情况相反，生产中力求EzjKzo屋0时（混入废石含有品位），比对Ezj与Kz关系，需从金属回收总量中减去混入废石中的金属量后，再计算万一，将其与Kz进行对比。(4-15)Ta -RajLy 2/三、例题：开采某铁矿床，已知条件如下：矿块工业储量，Q=84,000t；矿块工业储量品位，a=60%；从该矿块采出的矿石量，T=80,000t；采出矿石品位，a-57%；混入废石品位，a*-15%o试求：（1）废石混入率；（2）矿石回采率；（3）矿石贫化率；（4）金属 回收

20、率。解：（1）废石混入率由公式4-4b得：cc oc * iccc/ 0.60 0.57 （八八八/ / rc/ =x 100% =x 100% = 6.7%（2）矿石回采率由公式4-9得：K = Z(l-r)xl00% Q=800000 67)X100% = 88.8%84000（3）矿石贫化率由公式4-7得:a-aP =a义100% =0.60 。.57 060xl00% = 5%（4）金属回收率由公式4-10得:独盟(1- 0.05) x 100% = 90.4% 84000第四节矿石损失与贫化的统计（自学）第五节降低矿石损失与贫化的措施为充分利用地下资源，减少矿石损失与贫化所引起的经济

21、损失，提高矿产原料的数 量与质量，应针对产生矿石损失与贫化的原因，采取有效措施。（1）加强地质测量工作，及时为采矿设计和生产提供可靠的地质资料，以便正确确 定采掘范围，减少废石混入量和矿石损失量。（2）选择合理的开拓方法，尽可能避免留保安矿柱。（3）选择合理的开采顺序，及时回采矿柱和处理采空区。（4）选则合理的采矿方法及其结构参数，改进采矿工艺，以减少回采的损失与贫化。（5）改革底部出矿结构，推广无轨装运卸设备和振动放矿设备，加强放矿管理，以 提高矿石回采率，降低矿石贫化率。（6）选择适宜的提升、运输方式和盛器，避免多次转运矿石，以免减少粉矿损失。第五章矿床开采强度、矿井生产能力及对矿床开采的

22、要求第一节矿床开采强度矿床开采强度：是指矿床开采的快慢程度。当矿体范围及埋藏条件一定时，矿体的 开采强度取决于开拓、采准和切割的连续性以及回采强度。 当井田由井筒向井田边界方向开采时，开拓和采准工作对开采强度影响最大； 当由井田边界向井筒方向开采时，回采工作对开采强度影响最大。为比较矿床开采强度，在相类似条件下，使用强度指标。常用的强度指标为：回采 工作年下降深度和开采系数。一、年下降深度1、年下降深度由矿山测量人员按年初及年终测定的数据、采出矿石量及矿体水平面 积推算确定。该指标不能反映下降深度的具体位置，它是一个抽象概念，对开采强度是 一个可用指标。2、公式SyK式中：h-AS-Y-(5-

23、1)年下降深度，m；-矿井的生产能力，t/a；-矿体水平面积，n?；矿石体重，t/m3；-废石总混入率，%；-矿石总回采率，%o二、开采系数1、开采系数：每平方米矿体的水平面积每年（或月）采掘吨数所表示的单位生产能 力来评价矿床的开采强度。2、公式(5-2)式中：A矿井（或矿块）年生产能力，t/a或t/月；S矿体（矿块）水平面积，m2（第二节矿井生产能力矿井生产能力：在正常生产时期，单位时间内采出的矿石量。一般按年采出矿石量 计算，叫矿井年产量。有时，用日采出矿石量计算，叫矿井日产量。一、确定矿井生产能力的依据矿井生产能力是根据矿床地质条件、资源条件、技术经济条件，综合分析经济、技 术、安全和时间等因素确定的。二、矿井服务年限在井田已定的条件下，矿床工业储量是一定的，而矿山服务年限则随矿井生产能力 的变化而不同。矿床工业储量、矿井生产能力和矿井服务年限之间有下列关系：a_2 Hl - r)(5-3)式中：A矿井生产能力，t/a；Q矿床工业储量，t；T矿井服务年限，a；