高等采矿学.ppt

1、高 等 采 矿 学xxx2012年9月采矿是一种生产过程和作业把有用矿物开采出来，并运送到选矿厂或其它使用地点。采矿工程是应用工程学知识和科学方法，来圈定、设计、开拓和回采有用矿物的矿床，它是运用多学科的理论、技术和方法，来系统研究和解决有关采矿方面的问题，它包括的内容见图：采矿工业：开采有用矿物的原材料工业。u根据统计，目前我国有95%以上的能源、80%以上的工业原料、70以上的农业生产资料，30%农田灌溉用水1/3人口饮水，来自矿产资源。u工业化、自动化、信息化u2030年u矿产的消耗，全世界25年增加1倍，我国10年u矿床分类 金属矿床：有色、黑色、贵重金属、放射性金属、稀有金属 非金属

2、矿床：石灰石、白云石、石膏 燃料矿物 煤采煤(采矿)石油采石油 天然气采天然气硬岩采矿采矿学：研究有用矿物开采理论、方法、工艺和管理的一门应用科学。应用工程科学高等采矿学：近年来，采矿科学、技术、工程的新成就。采矿科学理论研究的成就传统上，认为采矿是一种工艺，靠经验来办事工程地质学:评价各类工程建设场地的地质条件数值分析：有限元法、有限差分法和离散元法计算机：编程力学：岩石力学、工程力学数学：国内外地下金属矿山开采技术发展概况 1.1金属矿床地下开采概况国外：地下开采约占35%国家矿石种类露天开采%地下开采%美国铁矿石有色金属9488.2611.8加拿大铁矿石有色金属9679421前苏联铁矿石

3、有色金属85.26714.833瑞典金属矿石1387法国金属矿石694德国金属矿石397日本金属矿石298南非金属矿石27731.美国、加拿大、前苏联等以露天开采为主瑞典、法国、德国、日本、南非等以地下开采为主2.露天开采的范围在扩大，产量比重在增加，但是随着现代工业的迅速发展，对许多金属矿石的需求量大量增长，开采深度逐渐加大，露天开采可能陆续转为地下开采，地下开采也向深部矿床伸展。南非，金矿采矿3700米，开拓4500米矿业部门露天开采比重地下开采比重黑色金属9010有色金属3268化工矿山42.657.4铀矿山2080煤 矿1090我国各矿业部门开采比重（%）1.2 金属矿床地下开拓国内外

4、金属矿床开拓基本方法：竖井开拓广泛采用无轨设备，引起矿床开拓方法变化1）矿床埋深300米，斜坡道开拓，铲运机、自卸卡车、带式输送机2）矿床埋深300500m，采用竖井开拓，斜坡道作为辅助开拓巷道3）矿床埋深500600m，主要采用竖井开拓，各生产阶段用辅助斜坡道连通1.矿床开拓的世界先进水平主要体现在装备水平和建设周期两个方面露天矿：14年地下矿：48年1.3 金属矿床地下采矿方法及其回采工艺1.3.1采矿方法采矿方法美国加拿大瑞典法国日本平均房柱采矿法35.14.35.098.02.033.7留矿采矿法0.82.91.014.72.0阶段矿房法6.935.86.032.814.3充填采矿法5

5、.140.05.01.038.015.2分段崩落法12.774.016.4阶段崩落法52.16.016.1其 他4.33.01.012.52.3合 计100100100100100100矿床赋存条件、工艺技术和采掘设备发展情况 采矿方法及回采工艺 应用比重美国：是以房柱法和阶段崩落法为主，该国有大型铜、钼和铝矿床的地质条件决定的加拿大：稳固的急倾斜厚矿体，适用于阶段矿房法；而条件复杂的开采深度很大的急倾斜矿体广泛使用充填采矿法瑞典：铁矿主要应用无底柱分段崩落法，而大多数的有色金属矿山都应用机械化的充填采矿法采矿方法的演变国外：国外：1）房柱法、分段崩落法、水平分层充填法等工效大幅增长、留矿法、

6、阶段矿房法有较大幅度增长。20世纪60年代以来，无轨凿岩和运输设备的应用，以及利用尾砂、胶结充填工艺，使过去效率低、成本高的充填采矿法，变为现代的机械化充填采矿法。实践证明，充填采矿法（特别是胶结充填）开采深度较大的厚矿体，能很好地控制地压（金川有色、大红山铜矿），有利于提高矿石回采率（会泽铅锌矿），选矿厂尾砂得到利用（济南张马屯铁矿），可减少对地表环境的污染。2）消耗大量木材的采矿方法，如支柱充填法、分层崩落法等，采矿工效增长太少，使用比重逐渐减小，目前基本上由分段崩落法、分层充填法所代替3）大孔径深孔落矿的采矿方法 阶段强制崩落法、阶段矿房法加拿大国际镍业公司研究出的VCR法：国内：国内：

7、1）铁矿床，多为倾斜和急倾斜的厚和极厚矿体，采矿方法以无底柱分段崩落法为主，其他房柱法、阶段矿房法等2）有色金属矿床，绝大多数为倾斜和急倾斜（占86.4%），且多数为中厚以下的矿体（厚度小于10m占77.7%），阶段矿房法、留矿法、有底柱分段崩落法和充填法3）电耙出矿的有底柱分段崩落法采矿方法使用比重%留矿采矿法21.0阶段矿房法8.1尾砂及胶结充填法18.6分段崩落法25.4阶段崩落法17.6我国有色金属矿山采矿方法应用情况充填采矿法，从干式充填向尾砂和胶结充填演变，同时有些矿山采用长采场或盘区开斜坡道和下盘溜井的采准系统以及无轨自行设备，使其生产效率不断提高，采矿成本逐渐下降，机械化充填采

8、矿法采矿方法总的发展趋势是简化采矿方法结构，便于实现综合机械化开采。1.3.2 回采工艺1）落矿：为了适应大直径深孔凿岩的需要，国内外都在生产风动潜孔钻机。风压11.5Mpa。凿岩爆破方法在未来一段时间内仍将是主要落矿方法。爆破研究的重点是炸药的最佳利用，以获得良好破碎效果，并减轻爆破的震动破坏。2）矿石运搬 无轨装运设备 振动出矿机3）充填 尾砂胶结充填：高浓度、高效率、低成本 嗣后充填深孔落矿 块石充填（+尾砂）1.4 地下金属矿山采掘设备地下采矿对采掘设备的基本要求：使用灵活、结构简单、坚固耐用1.4.1无轨装运卸设备铲运机（装运机）、汽车国外：美国、德国、法国、芬兰、瑞典，4m3国内：

9、引进、自制1.4.2液压凿岩机：巷道掘进和回采优点：凿岩效率高、降低动力消耗2/33/4、改善劳动条件、不需压风设备及风管系统。缺点：设备费用大、维修质量要求高1.4.3 天井钻机天井钻机技术已为地下矿山广泛使用。直径3.7m，高度超过600m费用：据加拿大的统计资料，费用比普通法低82246美元/米国外：美国、澳大利亚、南非、加拿大国内：起步阶段云锡研制的TZ1200型全液压全断面天井钻机，1986年在云锡松树脚矿2095 1920中段施工的一口通风井深度达到175m，井径为1.5m，是迄今该机施工中最深的一口天井。1.5 地下矿山生产规模大型化美国克莱马克斯钼矿，42000t/d国内：梅山

10、铁矿，400万吨/年，大红山铜矿700万吨/年、铁矿1200万吨/年大型矿山适于实现机械化开采，作业条件容易得到保证，因而工伤率低，有利于降低采矿成本1.6 金属矿床地下开采发展趋势低品位矿石开采，深部开采由于对金属矿石需求量的迅速增加，一些老矿山将重新开采低品位的矿石（二次开采，选冶技术进步，大屯锡矿）或继续向深部矿床开采（大姚铜矿）。金矿：国内3g/t，1g/t；加拿大0.5g/t铜矿：露天0.2%，井下0.3%集中化、连续化：随着科学技术的发展，回采工艺和采掘设备的变革，高效率的采矿方法会不断出现（梅山铁矿）。采矿方法结构趋于简化1974年，国际专家们就对21世纪的地下采矿技术进行预测：

11、充填法、分段崩落法和分段凿岩阶段矿房法是各种采矿方法中最有发展前途的采矿方法，而缓倾斜矿体的开采，以房柱法最有希望大孔径落矿的采矿方法和矿块崩落法溶浸采矿：埋藏较深、品位低、储量不大的矿体，铜、铀计算机在矿山的应用：模拟、优选采矿方法、工艺、设备，研究采场结构和控制矿石出矿品位，监控采矿作业等。复习题1国内外地下采矿方法发展和应用概况 2金属矿床地下开采发展趋势高等采矿学文献综述题目高等采矿学文献综述题目 1.：国内外下向水平分层充填采矿法研究与应用现状2.：留矿采矿法国内外研究应用现状3.：国内外阶段空场（矿房）采矿法研究与应用现状4.：国内外分段空场（矿房）采矿法研究与应用现状5.：国内外

12、数值分析方法的研究应用现状6.：国内外房柱采矿法研究与应用现状7.：垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法研究与应用现状8.：国内外有底柱分段崩落法研究与应用现状9.：国内外无底柱分段崩落法研究与应用现状10.：溶浸采矿技术研究应用现状研究与应用现状11.：国内外上向水平分层充填采矿法研究与应用现状12.：露天金属矿山爆破技术研究应用现状13.：国内外胶结充填采矿法研究与应用现状14.：数字矿山技术的研究应用现状15.：地下无轨设备研究与应用现状16.：地下凿岩设备研究与应用现状17.：国内外膏体充填技术研究与应用现状18.：矿山地质灾害防治技术研究应用现状19.：国内外矿山环境保护研究应用现状20.

13、：采空区处理方法、技术研究应用现状21.：地下金属矿山采场地压及其控制研究应用现状22.：井下金属矿山巷道支护研究应用现状23.：尾矿库安全管理现状24.：非煤矿山边坡稳定性研究应用现状25.：ANSYS的研究应用现状备选：26.有限元的研究应用现状27.残矿回收（二次开采）研究应用现状28.倾斜中厚矿体采矿方法研究应用现状29.低贫损开采技术研究应用现状30.国内外自然崩落法研究与应用现状31.金属矿山可持续发展研究现状32.金属矿山无废开采（绿色开采）研究现状33.金属矿床露天开采工艺技术新进展34.金属矿山绿色（无废）开采研究应用现状35.金属矿山深部矿床开采技术研究应用现状36.地下金属矿山落矿（爆破）技术研究应用现状37.国内外上向水平分层点柱采矿法研究与应用现状三、要求三、要求1.内容包括：国内外研究现状、最新进展、存在问题、改进方向；2.小4号字体，不少于3000字；3.格式：封面、目录、正文、参考文献；4.11月15日之前交给班长。参考教材1 高等硬岩采矿学，童光煦，北京：冶金工业出版社，19952 矿床地下开采理论与实践，解世俊，北京：冶金工业出版社，1990