河北地质大学选采冶复习资料资源院李伟老师.docx
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矿物:
凡在自然条件下,在自然界中构成的化学成分和物理性质相同的无机物质。
矿石:
凡是在地表和地壳里面的矿物集合体,在现代技术水平与经济条件下,能以工业规模从中提取国民经济所必须的金属和矿物产品的金属。
废石:
在矿体周围的岩石(围岩),以及夹在矿体中的岩石(夹石),不含有有用成分,或含有有用成分过少,按当前技术水平与经济条件不适宜作为矿石开采的,称之为废石。
矿石品位:
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。
边界品位:
是划分矿石和废石的有用组份(矿物)最低含量标准。
工业品位:
最低可采品位是指在当前技术经济条件下,开发这部分矿体,在技术上可行,在经济上合算的品位。
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。
最小可采厚度:
是指矿石质量达到工业品位要求时,可以被开采利用的最小厚度要求。
夹石剔除厚度:
是指可以保留在矿体内最大允许厚度,或不剔除的最大厚度。
矿石与围岩的物理力学性质:
坚固性稳固性结块性自燃性含水性碎胀性
矿床种类
倾角范围
矿石运搬方式
水平和缓倾斜矿床
小于5º
各种有轨和无轨运搬设备都可以直接进入采场
缓倾斜矿床
5º-30º
可采用人力运搬或电耙、输送机等机械设备
倾斜矿床
30º-55º
可借助溜槽、溜板、或爆力抛掷、自重运搬矿石
急倾斜矿床
大于55º
重力运搬方法
矿体分类
厚度
采掘特点
极薄矿体
0.8m以下
掘进巷道和采矿都需要开掘部分围岩,方能够创造正常的工作空间。
薄矿体
0.8~4m
在缓倾斜条件下,可用单分层进行回采,其厚度为人工支柱的最大允许厚度;在倾斜和急倾斜的条件下,回采时不需要采掘围岩
中厚矿体
4~10m-15m
回采中厚矿体时,可沿矿体走向布置矿体。
厚矿体
10~15-40m
开采矿体时,垂直走向布置矿块。
极厚矿体
大于40m
开采极厚矿体时,矿块垂直走向布置,往往需留走向矿柱。
金属矿床的特性:
一、矿床赋存条件不稳定二、矿石品位变化大三、地质构造复杂四、矿石和围岩的坚固性大,矿体和岩体较稳固五、矿床的含水性六、伴生矿较多,单一矿种较少。
地下开采:
开拓、采准、切割和回采。
露天开采:
开拓、穿孔爆破、采装运输三个步骤。
矿床开拓:
是指从地面掘进一系列巷道通达矿体,并形成提升、运输、通风排水及动力供应等完善的矿井生产系统。
回采包括:
落矿、运搬和地压管理三项主要工作。
三级储量又叫三级矿量,使之开拓矿量,采准矿量和备采矿量,正常生产的矿山必须保有一定的三级矿量。
实际上三级储量是资源的生产储备。
1.开拓矿量:
是指矿山开拓系统基本形成,并拥有完善的运输、提升、通风、排水系统,并已经作过生产勘探,在此范围内所控制的矿量称之为开拓矿量。
开拓矿量是矿床工业储量的一部分,但其并不包括保安矿柱的矿石量。
一般来说开拓矿量至少应包括一个阶段,或其一部分,也既是说,开拓矿量是“阶段”级别的矿量。
2所谓的采准矿量是指完成开拓的基础上,各种采准工程巷道已经完成,并且已经形成回采矿块,在此范围内的可采工业储量称之为采准矿量。
采准矿量是开拓矿量的一部分,一般采准矿量不包括矿柱矿量。
采准矿量是矿块级别的矿量。
3备采矿量是采准矿量的一部分,是指在采准工程基础上,又完成切割辟漏工程,马上就可投入回采作业的工业储量。
备采矿量也是矿块级别的矿量。
三级矿量的储量级别是逐级上升的。
二、露天开采(开拓、穿孔爆破、采装运输)
露天采矿场组成要素:
工作帮:
是由正在进行采剥工作的台阶组成,工作帮的位置随开采工作的进行而不断移动。
工作平盘:
工作帮上各台阶的水平部分,即工作台阶的平盘。
非工作帮:
由已经结束采剥工作的非工作台阶组成。
非工作帮的位置是固定的,必须保持稳定。
还有一个地下采矿的图但是我没有ppt
露天矿采场构成要素如图所示。
由结束开采工作的台阶平台、坡面和出人沟组成的露天采场的四周表面称为露天矿场的非工作帮或最终边帮(见图1中的AC、BF)。
位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮,位于矿体上盘一侧的边帮叫做顶帮,位于矿体走向两端的边帮叫做端帮。
露天矿采场构成要素示意图
1一工作耳盘;2一安全平台;3一运艳平台;4一清扫平台;
β、γ一最终帮坡角;φ-工作帮坡角
正在进行开采和将要进行开采的台阶所组成的边帮叫露天矿场的工作帮(见图中的DF)。
工作帮的位置是不固定的,它随开采工作的进行而不断改变。
通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面,叫做露天矿场的非工作帮坡面或最终帮坡面(见图中的AG、BH)。
该帮坡面是代表露天矿场边帮的最终位置,在分析研究问题时,用它代替边帮的实际折线可使问题简化并保证足够的精确性。
最终边帮坡面与水平面的夹角叫做最终帮坡角或最终坡面角(见图中的β、γ)。
通过工作帮最上一个台阶坡底线与最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面,叫做工作帮坡面(图1中的DF)。
工作帮坡面与水平的夹角叫做工作帮坡角(1中的φ)。
工作帮的水平部分叫做工作平盘(见图中的1)。
即台阶构成要素中的上部平盘和下部平盘,它是作为安装设备进行穿孔爆破、采装和运输工作的场地。
最终帮坡角和工作帮坡角在露天矿设计和生产中有十分重要的意义,其大小直接影响露天开采境界和露天矿的生产能力。
最终帮坡面与地表的交接线为露天矿场的上部最终境界线(见图中的A、B点)。
最终帮坡面与露天矿场底平面的交线为下部最终境界线(见图中的G、H点)。
上部最终境界线所在水平与下部最终境界线所在水平的垂直高度为露天矿场的最终深度。
非工作帮上的平台,按其用途不同可分为安全平台、运输平台和清扫平台。
安全平台(见图中的2)是用作缓冲和阻截滑落的岩石,同时还用作减缓最终帮坡角,以保证最终边帮的稳定性和下部水平的工作安全。
宽度一般为台阶高度的1/30运输平台(见图中的3)是作为工作台阶与出入沟之间的运输联系的通路。
它设在与出入沟同侧的非工作帮和帮沟上,其宽度由所采用的运输方式和线路数目决定。
清扫平台(见图中的4)是用作阻截滑落的岩石,并用清扫设备进行清扫。
它又起安全平台的作用。
每隔2~3个台阶在四周的边帮上设一清扫平台,其宽度依所采用的清扫设备而定。
在凹陷露天矿,由上而下进行掘沟、剥离和采矿工作。
从上部工作水平依次的推进到境界,下部水平依次地开拓和准备出来,旧的工作水平依次不断结束,新的水平陆续投产,这是露天矿在整个开采期间的客观规律。
掘沟、剥离和采矿三者之间的关系是相互依存和相互制约的。
为了保证露天矿正常持续生产,它们在时间和空间上必须保持一定的超前关系,必须遵循“采剥并举、剥离先行”的方针组织生产。
否则露天矿的正常生产秩序必然遭到破坏,造成采剥失调,剥离欠量,掘沟落后,生产下降的被动局面.这在一些露天矿中有着深刻的教训。
因此在矿山生产中必须有计划的组织好各项矿山工程的进行。
最终边坡线——最上一个非工作台阶坡顶线与最下一个非工作台阶坡底线的连线。
露天开采程序主要是指台阶的开采程序。
从露天采矿场采出矿石和岩石需要做大量的工作,这些工作统称为露天矿山工程。
按施工对象,矿山工程分1、剥岩工程2、采矿工程
按施工形式,矿山工程分1、掘沟工程2、扩帮工程
按一定的开拓方法掘进出入沟的工作叫开拓,掘进开段沟的工作叫采准。
在金属露天矿掘沟和采剥的生产过程中,矿山的生产工艺主要包括穿孔爆破、采装、运输和排土四项工作。
铁路运输
公路运输
常用的运输方式平硐溜井运输
斜坡卷扬
架空索道运输
排土工作:
露天开采的一个重要特点是要剥离覆盖在矿床上部及其周围的大量表土和岩石,并将其运送到专门设置的场地进行排弃。
接受排放岩土的场地叫排土场,在排土场内堆置岩土的作业称为排土工作。
排岩工作:
将岩石运送到废石场以一定方式堆放岩石的作业称为排岩工作。
①要尽量少占用耕地,不占农田,有条件的应放置在山谷洼地处;
②排土场应尽量分散布置在采场附近缩短运输距离,降低运输费用
选择排土场位置③避免将排土场设在水文地质条件复杂的地方,防止塌落事故
应遵循如下原则④避免设在居民区上风侧;
⑤回收装运方便。
露天矿贮备矿量划分两级,即开拓矿量(出入沟到达水平以上的矿量)和采准(备采)矿量(开段沟水平以上,各台阶的可采矿量)。
1.宽度法贮备矿量贮备矿量中的采准矿量设在最小采矿台阶宽度Bmin之外的Bc,宽度上。
贮备矿量在生产中是波动的。
a——新水平刚开始延深时,贮备矿量最少(出入沟刚掘时)
b——新水平延深刚结束时,贮备矿量最多(开段沟刚掘完时)
平均剥采比——露天开采境界内岩石总量与矿石总量之比值
分层剥采比——露天开采境界内某一水平分层的岩石量与矿石量之比值
生产剥采比——露天矿某一时期内所剥离的岩石量与所采出的矿石量之比值。
境界剥采比——露天开采境界增加单位深度所引起的岩石增量与矿石增量之比值
经济合理剥采比——露天开采单位矿石在经济上允许的最大剥岩量
开采境界的确定原则:
1境界剥采比不大于经济合理剥采比
2平均剥采比不大于经济合理剥采比
3最大生产剥采比不大于经济合理剥采比
4根据矿石的需要量和勘探程度来确定开采境界
矿石损失率-开采过程损失的工业储量与整个工业储量的比率
矿石回采率-采出的纯矿石量与工业储量的比率
矿石贫化的指标:
1、废石混入率-采出矿石中的废石量和采出矿石量之比
2、矿石贫化率-由于混入废石或者高品位矿石流失而造成的矿石品位下降的百分率
按混入的废石是否含有品位。
可以看出二者在数值上的关系
当混入废石不含品位时,二者在数值上相等。
当混入废石含有品位时,矿石贫化率应小于废石混入率。
3、地下开采
立井(竖井)—在地层中开凿的直通地面的垂直巷道。
主立井(主井)用于提升矿石。
副立井(副井)用于行人、运料、通风、排放矸石。
风井、排水井
暗立井—无直通地面的出口的垂直巷道。
主暗立井,副暗立井
溜井—用于自上而下溜矿的垂直巷道。
平硐—在地层中开凿的直通地面的水平巷道。
主平硐,副平硐
石门—无直接地面出口,垂直或斜交于矿床走向,在岩层中开掘的水平巷道。
斜井—在地层中开凿的直通地面的倾斜巷道。
矿床开拓:
为了开采地下矿床,需从地面掘进一系列巷道通达矿体,使之形成完整的提升,运输,通风,排水和动力供应等系统,称为矿床开拓。
竖井开拓法:
用竖井作为主要开拓巷道来开拓矿床的方法叫竖井开拓法。
使用条件:
地平面以下、倾角大于55°或小于20°的矿床。
平硐与井筒(竖井和斜井)的比较
平硐优点:
(1)基建时间短:
因为平硐施工简便,施工条件好,比竖井或斜井的掘进速度快得多;
(2)基建投资少:
平硐的单位长度掘进费用比井筒低的多,维护费用也少,没有井底车场,洞口设施简单,布设井架,提升机房,所以投资费省;
(3)排水费用低:
一般自流排水;
(4)运输费用低:
平硐一般用电机车,用溜井下放矿石,比较井筒提升,运输费用低的多;
(5)通风容易:
往往可自然通风,困难时期加扇风机;
(6)生产安全可靠:
平硐的运输能力大,运人、运货安全性好;
竖井与斜井的比较
1.工程量:
斜井长石门短井底车场简单
2.井筒装备:
竖井井筒装备复杂,而斜井内管道、电缆、提升钢丝绳比竖井长,即经营费用高
3.地压、支护:
斜井承压大,维护费用高
4.提升:
竖井提升速度快,能力大提升费用低,斜井提升速度慢,能力小,设备修理,钢丝绳磨损大
5.排水:
斜井排水管道长,设备费,安装费,修理费较大,因管道阻力随管道长度增加,故排水费用高
6.施工:
竖井比斜井容易机械化,采用的施工设备和装备较多,要求技术管理水平较高。
斜井施工较简便、需要的设备和装备少,适合中小矿山
7.安全:
竖井井筒不易变形,提升过程中停工事故较少;斜井井筒易变形,提升容器易发生脱轨脱钩事故
按矿车运行系统分为:
折返式、尽头式、环形式三种。
(按照矿石年产量确定)
掘进工作面的炮眼按其位置和作用可以分为掏槽眼、辅助眼和周边眼。
常用的支护方法有整体混凝土支护、锚杆支护、喷射混凝土支护和棚式支护。
采矿方法:
为了很好地回采矿石而在矿块中所进行的采准、切割和回采工作的总和,就称为采矿方法。
采矿方法分类时以回采时的地压管理方法为依据,可将采矿方法分为三类:
(1)空场采矿法:
此法将矿块划分为矿房和矿柱,分两步骤开采。
(2)充填采矿法:
回采矿房时,随着回采工作面的推进,逐步用充填料充采空区,防止围岩片落,即用充填采空区的方法管理地压。
(3)崩落采矿法:
随回采工作面的推进,同时崩落围岩充满采空区,从而达到管理和控制地压的目的。
影响采矿方法选择的主要因素:
一矿床地质条件:
二开采技术经济条件
空场法的基本应用条件是:
矿石围岩稳固,采矿区在一定时间内允许有较大的暴露面积。
全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法、阶段矿房法。
全面采矿法和房柱采矿法,除房间矿柱的留法不同外其他均相同。
空场采矿法的特点
①空场法在回采过程中它是把矿块划分为矿房和矿柱两部分开采。
②在回采矿房时,采场以空场形式存在。
③它是用矿柱和围岩体的稳固性来维护采空区。
④矿房采完以后,要及时回采矿柱,并及时处理采空区。
⑤在回采过程中,采场主要依靠暂留的矿柱或永久矿柱进行自然支撑,有时辅以人工矿柱支撑。
房柱采矿法用于开采水平和缓倾斜的矿体。
矿体与围岩稳固
留矿法分为:
浅孔留矿(划分到空场法),深孔留矿。
特点:
分矿房、矿柱,工人在矿房暴露面下的留矿堆上面作业、自下而上分层回采,每次采下的矿石靠自重放出三分之一。
矿房采完后进行大量放矿。
(图也是重点)
采空区处理:
1)崩落围岩处理采空区
崩落围岩处理采空区的目的,是使围岩中的应变能得到释放,减小应力集中程度;用崩落岩石充填采空区,可以防止对人员造成伤害。
2)充填采空区
在矿房回采之后,用充填料将矿房充满,再回采矿柱。
用充填料支撑围岩,可以减缓或阻止围岩的变形,能保持稳定。
3)封闭采空区
修筑隔墙,适用于空区体积不大,离主区较远,下部不再回采
随着崩落矿石,依靠强制(或自然)崩落围岩充填采空区,以控制和管理地压的方法叫崩落采矿法。
有底柱分段崩落法适用条件:
地表允许崩落。
截至品位:
随着矿石的开始贫化,出矿品位逐渐下降,当出矿品位到某一值时停止出矿,这就是截至品位。
阶段崩落法的特征:
单步骤,连续回采
放顶:
有计划的撤除支柱崩落顶板充填采空区的工作称为放顶。
随着回采工作面的推进,逐步用充填料充填采空区的采矿方法称为充填采矿法。
充填采空区的目的:
利用充填体进行地压管理,以控制围岩崩落和地表下沉,并为回采工作创造安全和方便条件,还可预防有自燃性矿石的内因火灾。
一、充填采矿法特点:
充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采,先采矿房,后采矿柱。
矿柱回采可用填法,也可以考虑用其他方法。
充填的目的
(一)进行地压管理
(二)杜绝内因火灾(三)为回采矿柱创造了条件(四)为深部、水下开采创造条件。
充填采矿法的适用条件:
(一)开采品位较高的富矿,要求有比较高的回采率和比较低的贫化率;或开采稀贵金属。
(主要条件)
(二)赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床
①水文地质条件、矿体形状比较复杂;
②矿体埋藏较深而且地压较大;
③矿石或围岩有自燃发火的危险;
④地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护;
⑤露天和地下同时进行开采。
(三)适用于矿石稳固,围岩不稳固的矿床
(四)适用于开采急倾斜矿体
充填采矿法按充填料和输送方式分为:
干式充填法水力充填法胶结充填法
选矿:
就是利用矿物的物理或物理化学性质的差异,借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离,并达到使有用矿物相对富集的过程。
选矿的意义:
1将矿石中有价成分富集起来,使之达到冶炼或其他工业上规定的质量要求,以便经济有效的利用矿产资源
2去除矿物原料中的有害杂质,使之易于或能够被利用。
3将矿石中多种有价值矿物分选为各种精矿产品
4从废物废渣中回收有价成分
5从废液中或工业排放水中回收有价成分或净化水质,保护环境
磁选:
是利用磁性矿物颗粒在不均匀磁场中受到磁力的吸引,而非磁性矿物颗粒不受吸引,但受其他方向的作用力而达到选分的。
电选:
是利用给矿中不同矿物颗粒导电性质的差异来选分的。
浮选:
是利用不同矿物颗粒表面对水不同的润湿性来选分的。
重选:
利用给矿物中矿物颗粒密度的差异来分选的。
选矿常用的工艺指标:
产率、回收率、富矿比、选矿比
矿石准备作业包括破碎筛分和磨矿分级。
在破碎过程中,入料粒度与产物粒度的比值叫做破碎比。
破碎比确定方法:
1破碎比通常由入料最大颗粒直径(Dmax)与产物最大颗粒直径(dmax)的比值来确定,
2用破碎机给矿口的有效宽度和排矿口宽度来确定破碎比
3用原料平均粒度和产品平均粒度来确定破碎比,这种确定方法称为真实破碎比
鄂式破碎机(压碎)、圆锥破碎机和旋回破碎机(压碎和弯曲)、辊式破碎机(挤压和劈裂)
重力选矿定义:
根据矿物的密度不同而进行分离的方法叫做重力选矿。
重力选矿的分类:
根据介质运动形式和作业目的不同,重力选矿可分成6种工艺方法,不同方法所处理物料的密度及粒度也有别.
水力分级和洗矿不完全是重选
各种重选过程的共同特点:
①矿粒间必须存在密度的差异;
②分选过程在运动介质中进行;
③在重力、流体动力及其他机械力的综合作用下,矿粒群松散并按密度分层;
④分层好的物料,在运动介质的作用下实现分离,并获得不同的最终产品。
浮选药剂:
捕收剂、起泡剂、调整剂(必须有)、活化剂、抑制剂
磁选是在不均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不同矿物实现分离的一种选矿方法。
电选----是利用各种矿物及物料电性质不同而进行分选的一种物理选矿方法。
所谓矿物电性质是指矿物的电阻、介电常数、比导电度以及整流性等。
根据矿物介电常数和电阻的大小,可以大致确定矿物用电选分离的可能性;根据矿物的比导电度,可大致确定其分选电压,当然此电压乃是最低电压;根据矿物的整流性,可确定电极的极性。
但实际上往往采用负电进行分选,正电很少采用,因为采用正电时对高压电源的绝缘程度要求较高,且不能带来更好的效果。
矿粒带电的方法有传导、感应、电晕以及接触摩擦带电。
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