7矿床开拓 - 图文

第七章 矿床开拓

第七章 矿床开拓

§1 开拓方法分类

矿床开拓方法大致可分为单一开拓和联合开拓两大类。凡用某一种主要开拓巷道开拓整个矿术的开拓方法，叫做单一开拓法；有的矿体埋藏较深，或矿体深部倾角发生变化，矿床的上部用某种主要开拓巷道开拓，而下部则根据需要改用另一种开拓巷道开拓，这种方法叫做联合开拓法。常用的开拓方法见表7-1。除此之外，斜坡道开拓以及其相关的联合开拓也逐渐增多。

表7-1 开拓方法分类表

开拓方法 单 一 开 拓 法 联 合 开 拓 法 平硐开拓 竖井开拓 斜井开拓 平硐盲竖井开拓 平硐盲斜井开拓 竖井盲竖井开拓 竖井盲斜井开拓 斜井盲竖井开拓 斜井盲斜井开拓 主要开拓巷道的形式和位置 1．矿体走向；2. 平硐与矿体走向相交 3．竖井穿过矿体；2. 竖井在矿体上盘；3. 竖井在矿体下盘； 4．竖井在矿体侧翼 1．斜井在矿体下盘；2. 斜井在矿体中 矿体上部为平硐、深部为盲竖井 矿体上部为平硐、深部为盲斜井 矿体上部为竖井、深部为盲竖井 矿体上部为竖井、深部为盲斜井 矿体上部为斜井、深部为盲竖井 矿体上部为斜井、深部为盲斜井

§2 开拓方法

主要开拓巷道是决定一个矿床开拓方法的核心，其选择在矿山设计中是至关重要的。主要开拓巷道类型的选择由以下几个条件来决定：

（1）地表地形条件。不仅要考虑矿石从井下（或硐口）运出后，通往选矿厂或外运装车地点的运输距离和运输条件，同时要考虑附近是否有容积较充分的排废石场地，势必造成废石的远距离运输，从而增加了矿石成本。此外，还需要考虑地表永久设施（如铁路）、河流等影响因素。

（2）矿床赋存条件。它是矿山选择开拓方法的主要依据，如矿体的倾角、侧伏角等产状要素对决定开拓方法有重要意义。

（3）矿岩性质。这里主要指的是矿体的围岩的稳固情况。为减少因矿岩稳固程度差或成巷后地压活动的影响而增加的工程维护费用，在选择开拓方法时，必

7.1

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须考虑矿岩性质。

（4）生产能力。就前节所介绍的开拓方法，因主要开拓巷道与巷道装备不同，其生产能力（提升或运输）也不同。一般来说，平硐开拓方法的运输能力最大，竖井高于斜井。

另外，开拓巷道施工的难易程度、工程量、工程造价和工期长短等，虽然不能作为确定开拓方案的重要依据，但决不可忽视。尤其是小型矿山，往往存在施工力量不足和技术素质较差、施工管理跟不上等情况。因此，当地的施工力量和特点，在巷道类型的选择上也应一并考虑。

下面介绍较常用的开拓方法。 一、平硐开拓法

以平硐为主要开拓巷道，是一种最方便、最安全、最经济的开拓方法。但只有在地形有利的情况下，才能发挥其优点，即只有矿床赋予于山岭地共，埋藏在周围平地的地平面以上才能使用。

采用平硐开拓水平，平硐以上各中段采下的矿石，一般用矿车中转，经溜矿井（或辅助盲竖井）下放到平硐水平，再由矿车经平硐运出地表，如图7-1所示。上部中段废石可经专设的废石溜井再经平硐运出地表（入废石场），或平硐以上各中段均有地表出口时，从各中段直接排往地表。

图7-1中的154m中段为主要运输中段，主平硐1就设在这里。上部各生产中段废石经224m和194m巷道直接运出地表，生产矿石经由溜矿井2，放到154m水平，再经主平硐1运出硐口。

7.2

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平硐开拓方法又有以下几种方案： 1.与矿体相交的平硐开拓方案

这种开拓方案又有上盘平硐和下盘平硐两种形式。图7-1所示是下盘平硐开拓，上盘平硐图7-2所示，这种方案的矿石运输方式与图7-1相同，只有因上部中段无地表出口（如条件条例，也可直通地表），人员、设备、材料等由辅助盲竖井4提升到上部各中段。为通风需要，在490m水平与地表相通。

在图7-1和图7-2中，如果各段通往矿体的平巷工程量不大，该方案的优点是较为突出的，各中段可同时开工，特别是为上下中段的溜井等工程施工创造了有利条件（如用吊罐法施工开井等工程，且可达到压缩工期、缩短基建周期的目的。同时，掘进过程中通风等作业条件也比较好。在选择方案时，平硐短的方案通常应该是平硐与矿体走向正交，这无疑是最理想的。然而，现场条件往往不能如愿。如有以下情况者，就需要考虑平硐与矿体斜交的方案：①与矿体走向正交时，由于地势不利而加长了平硐长度；②与矿体正交时，平硐口与外界交通十分不便，尤其是没有足够的排废石场地和外部运输条件；③欲使平硐与矿体走向正交，但需通过破碎带。这种不得不采用平硐与矿体斜交的方案已成为一般通用的方案。

2、沿矿体走向的平硐开拓方案

当矿体的一端沿山坡露出或距山坡表面很近，工业场地也位于同一端，与矿体走向相交的平硐开拓方案又不合理时，可采用这种开拓方案。该方案有两种常见的形式。

（1）平硐在矿体下盘。只有矿体厚度很大且矿石不够稳固时才用这种方法。从矿床勘探类型来看，适用于走向较稳定的矿体，即Ⅰ、Ⅱ勘探类型矿体；或者矿体勘探密，尤其是矿体产状在走向方面摸得较清楚。否则因矿体走向不太清楚。而造成穿脉工程过大。

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图7-3所表示的下盘沿脉平硐开拓方案，由上部中段采下的矿石经溜井4放至主平硐1并由主平硐运至地表，形成完整的运输系统。人员、设备、材料等由85m平巷、45m主平硐送至各工作地点。

（2）平硐在矿体

内。只有在围岩很不稳固的情况下才采用这种方法，否则将增加平巷和平硐的掘进成本及巷道支护、管理等费用。

二、竖井开拓法

竖井开拓法以竖井为主要开拓巷道。它主要用来开采急倾斜矿体（一般矿体倾角大于45o）和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体（倾角小于20o）。这种方法便于管理，生产能力较高，在金属矿山使用较普遍。

矿体倾角等是选择竖井开拓的重要因素，但是，同其他方案选择一样，也受到地形的约束。由于各种条件的不同，竖井与矿体的相对位置也会有所不同，因而这种方法又可分为穿过矿体的竖井开拓、上盘竖井开拓、下盘竖井开拓和侧翼竖井开拓四种开拓方案：

1.穿过矿体的竖井开拓方案

竖井穿过矿体的开拓方案如图7-4所示。这种方法的优点是石门长度都较短，基建时三级矿量提交较快；缺点是为了维护竖井，必须留有保安矿柱。这种方案在稀有金属和贵重金属矿床中应用较少，因为井筒保安矿柱的太得往往是相当可观的。在生产过程中，编制采掘计划和统计三级矿量时，这部分矿量一般是要扣除的，有可能在矿井生产末期进行回采，且要采取特殊措施，这样不仅增加了采矿成本，而且回采率极低。因此，该方案的应用受到限制，只在在矿体倾角较小（一般在20o左右），厚度不大且分布较广或矿石价值较低时方可使用。

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2.下盘竖井开拓方案

下盘竖井开拓是开拓急倾斜矿体常用的方法。竖井布置在矿体下盘的移动界线以外（同时要保留安全距离），如图7-5a所示。从竖井掘若干石门与矿体连通。此方案的优点是井筒维护条件好，又不需要留保安矿柱；缺点是深部石门较长，尤其是矿体倾角变小时，石门井筒维护条件好，又不需要留保安矿柱；缺点是深部石门较长，尤其是矿体倾角变小时，石门长度随开采深度的增加而急剧增加。一般说来，矿体倾角60o以上采用该方案最为有利，但矿体倾角在55o左右，作为小矿山亦可采用这种方法。因小矿山提升设备小，为开采深部矿体，可采用盲竖井（二级提升）来减少石门长度（见图7-5b）。

7.5

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3.上盘竖井开拓方案

竖井布置在矿体上盘移动带范围之外（段留有规定的安全距离），掘进石门使之与矿体连通。这种开拓方案的适用条件是：（1）从技术上看，不可能在矿体下盘掘进竖井（如下盘岩层含水或较破碎，地表有其他永久性建筑物等）。（2）上盘开拓比下盘开拓在经济上更合理（矿床下盘为高山，无工业场地，地面运输困难且费用高），如在图7-6所示的地形条件下，上盘开拓就更为合适。

上盘竖井开拓与下盘竖井开拓相比，有明显的缺点：上部中段的石门较长，初期的基量大，

基建时间长，初期基建投资也必须增加等。鉴于上盘竖井方案本身所存在的缺点，一般不采用这种开拓方案。

4.侧翼竖井开拓方案

侧翼竖井开拓方案是将主竖井布置在矿体走向一端的移动范围以外（并留有规定的安全距离），如图7-1所示。

凡采用侧翼竖井的开拓系统，其通风系统均为对角式，从而简化了通风系统，风量分配及通风管理也比较方便。由于前面所提到的原因，小型矿山凡适用竖井开拓条件的，大都采用了侧翼竖井开拓方案。如山东省某金矿，矿体倾角40o，厚度8～14m，矿体走向长度400m，上部采用了下盘斜井开拓方案，设计深度自+5～-120m。后期发现深部矿石品位高，且矿体普遍变厚，地质储量猛增，因此在二期工程中，设计能力由原来的150t/d增加到250t/d；中段高度由原业的25m增加到30m；采用了对角式通风系统，由原来两侧回风井（图7-8中的9、7）改为一条回风井8.这样，二期工程由于采用了侧翼竖井开拓方案，节省了主回风井，使工期安排更为合理。

在金属矿床的竖井开拓中，除下盘竖井开拓方案外，侧翼竖井开拓应用较多。与下盘竖井开拓方案相经经， 这种方案存在以下缺点：①由于竖井布置在矿体侧

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翼，井下运输只能是单向的，因而运输功大；②巷道掘进与回采顺序也是单向的，掘进速度和回采强度受到限制。

这种开拓方案通常的适用条件如下： （1）矿体走向长度较短，有利于对角式通风，对于中小矿山，当矿体走向长度在500m左右时，适用这种方案是合理的。

（2）矿体为急倾斜，无侧伏或侧伏角不大的矿体采用侧翼竖井开拓方案，较上下盘竖井开拓方案的石门都短，如图7-7和图7-8所示。

（3）矿体上下盘的地形和围岩条件不利于布置井筒，且矿体侧翼有较合适的工业场

地，这时的选厂布置在同侧为宜，这样可使矿石的地下运输方向与地表方向一致。

（4）矿体比较厚，或矿体为缓倾斜而面积较大的薄矿体。见图7-9.

三、斜井开拓法

斜井开拓法以斜井为主要开拓巷道，适用于开采缓倾斜矿体，特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20o～40o的矿床。这种方法的特点是施工简便、中段石门短、基建少、基建期短、见效快，但斜井生产能力低。因此更适用于中

7.7

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小型金属矿山，尤其是小型矿山。

根据斜井与矿体的相对位置，可分为下盘斜井开拓方案（图7-10）和脉内斜井开拓方案（图7-11）。

（一）下盘斜井开拓方案

这种方案是斜井布置在矿体下盘围岩中，掘若干个石门使之与矿体相通，在矿体（或沿矿岩接触部位）中掘进中段平巷。这种开拓方法不需要保安矿柱，井简维护条件也比较好。这是它的最大优点。此方案在小型金属矿山应用较多，如在山东省招-掖裂带和招-平断裂带的矿床，其生产能力在300t/d以下的十几个金属矿山大都采用这种方案。这种方案斜井的倾角最好与矿体倾角大致相同，上这地区的矿体倾角均在35o～42o左右；多半采用了斜井倾角为25o～28o的下盘伪斜井方案。斜井的水平投影与矿体走向夹角?为：

sin??tan?tan?；??arcsin tan?tan?式中γ—已确定的斜井倾角，γ=24o～28o；α为矿体倾角。

7.8

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在确定斜井开拓方案之前，必须搞清楚矿体倾斜角度，就是说在设计前，除了要了解矿体有关产状等资料外，要准确掌握矿体（尤其下盘）倾角，否则，不管是下盘斜井方案或是脉内斜井方案，都会使工程出现问题。如某金矿的下盘斜井开拓方案，因钻控程度较低，只是上部较清楚，设计时按上部已清楚资料为准，完全没预料到-30m以下矿体倾角的变化。因此在施工中，当斜井掘到-25m时，斜井插入矿体，结果因地质资料不清楚而造成的失误。

要防止上述情况的发生，惟一的办法是按规程网度提交地质资料（这是起码的要求），同时要做调查工作，充分了解和掌握本地区的矿床和矿体赋存规律。在，而一些中小型矿山，特别是地方小矿山，矿山设计工作在地质资料尚不足或不十分充分的情况下就开始，这时设计者要充分注意矿体深部（或局部）倾角发生的变化（尤其是倾角变急），如果就此地质资料采用斜井，可考虑斜井口距矿体远些，以防矿体倾角发生变化而造成工程上的失误。

（二）脉内斜井开拓方案

采用脉内斜井开拓方案（图7-11）时，斜井布置在矿体内，斜井靠近矿体下盘的位置，其倾角最好与矿体倾角相同（或相接近）。这种开拓方案的优点是：不需掘进石门，开拓时间短，投产快；在整个开拓工程中，同时开采出副产矿石，这种副产矿石可以抵消部分掘进费用；脉内斜井掘进有助于进一步探矿。其缺点是：矿体倾斜不规则，尤其是矿体下盘不规则，井筒难于保持平直，不利于提升和维护；为维护斜井安全，要留有保安矿柱。因此在有色金属矿山和贵重金属矿山，这种方案应用不多。只有那些储量丰富且矿石价值不高的矿山，才可考虑使用。

四、联合开拓法

由两种或两种以上主要开拓巷道来开拓一个矿床的方法称为联合开拓法。其实质是因矿床深部开采或矿体深部产状（尤其是倾角）发生变化而采用的两种以上单一开拓法的联合使用，即矿床上部用一种主要开拓巷道，而深部用另一种主要开拓巷道补充开拓，成为一具统一的开拓系统。

由于地形条件、矿床赋存情况、埋藏深度等情况的多变性，联合开拓法所包括的方案很多（见表7-1），这里介绍常用的几种联合开拓方案。

（一）上部平硐下部盲竖井开拓方案

7.9

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当矿体上部赋存在地平面以上山地、下部赋存于地平面以下时，为开拓方便和更加经济合理，矿体上部可用平硐开拓，下部可采用盲竖井开拓，如图7-13及图7-14所示。

7.10

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在图7-13中，在平硐接近矿体处（见321m平面图）考虑盲竖井的位置时（其影响因素与单一开拓方案中的下盘竖井方案相同），应使各中段石门较短。矿石（或废石）可经盲竖井提升到321m中段，矿车在车场编组后用电机车运出硐口。

这种方案的特点是需要在321m平硐增掘井下车场和卷硐室等工程。如果矿体上部离地表不远，平硐口又缺乏排废场地时（或为了压缩排废石场占用农田面积），可采用平硐竖井通地表的联合开拓方案（图7-14），这时卷扬机安设在地表，井下废石提升到井口，然后排往井口废石场，而各中段矿石经竖井提升到平硐水平，经平硐运往硐口。在具体选择方案时必须多方面考虑，才能最终确定最合理的方案。

（二）上部平硐下部盲斜井开拓方案

这种方案的适用条件为：①地表地形为山岭地区，矿体上方无理想的工业场地；②矿体倾角为中等（即倾角在45o～55o之间），为盲矿体且赋存于地平面以下；③如地平面以上有矿体，但上部矿体为土法开采结束，且形成许多老硐者。

这种方法的优点是可以减少上部无矿段或已采段的开拓工程量，缩短斜井长度，从而达到增加斜井生产能力的目的，同时石门长度可尽量压缩，从而缩短了基建时间。

该方案的运输系统如图7-15所示，矿石或废石经各中段石门，由盲斜井提到323平硐的井下车场，然后经平硐运出硐口。

（三）上部竖井下部盲竖井开拓方案

7.11

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这种开拓方案（图7-16）一般适用于矿体或矿体群倾角较陡，矿体一直向深部延伸，地质储量较丰富的矿山。另外，因竖井或盲竖井的生产能力较大，所以中型或偏大型矿山多用这种方法。

竖井盲竖井开拓方案的优点是：1）井下的各中段石门都不太长，尤其基建初期石门较短，因此可节省初期基建投资，缩短基建期。2）在深部地质资料不清的情况下，建设上部竖井；当深部地质资料搞清后，且矿体倾角不变时，可开掘盲竖井，两段提升能力适当，能山保持较长时间的稳定生产。

（四）上部竖井下部盲斜井开拓方案

如前所述，当上部地质资料清楚且矿体产状为急倾斜，上部采用竖井开拓是合理的，一旦得到深部较完善的地质资料，且深部矿体倾角变缓，则深部可采用盲斜井开拓方案，如图7-18所示。这样可使一期工程（上部竖井部分）和深部开拓工程（下部盲斜井部分的工程量压缩到最大限度，缩短建设时间，使开拓方案在经济上更为合理。

（五）上部斜井下部盲竖井开拓方案

这种开拓方案一般适用于矿体倾角较缓，且沿倾斜方向延伸较长，或地质储量不大以及生产能力也不大的小矿山。在小型矿山，由于各方面条件的限制，矿山设备（包括矿井提升设备）的规格宜小不宜大，这就给开采深部矿体带来不便。若矿体倾角变缓，其深部开拓可采用与上部同样的斜井，往深部形成“之”字型折返下降。实际上这种做法在经济上是不合理的：其一，斜井的维护费用较高，

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第七章 矿床开拓

提升能力却较低；其二，这样会形成多（节）提升，将增加不少辅助生产人员，使井下车间管理费增加，从而增加了矿山成本；同时，因为设备多，生产环节多，设备事故发生率也高，这又增加了生产管理中的困难。如某金矿就是因上述原因才决定深部采用盲竖井的联合开拓方案。

§3 主要开拓巷道比较

既然开拓方法是由主要开拓巷道形式决定的，那么为选择一种技术可行、经济合理的开拓方法，就必须了解各种主要开拓巷道的优缺点。这里就各种主要开拓巷道从掘进费用、掘进速度、投资额、生产能力、运输成本以及其他因素进行比较。

一、

平硐与竖井比较

（1）平硐掘进费用低。平硐每米工程掘进费用比竖井低得多，且维护费用低。平硐内安装设施简单，不像竖井那样要设钢（木）梁、罐道、声光信号等设施，也不需要专设人行间以及相应的行人生产能力相等的情况下，每米平硐总费用（包括掘、砌和安装费用）还不一竖井的一半，用平硐开拓时的基建工程量少；平硐没有像竖井那样需要复杂的井底车场以及复杂的辅助设施（如摇台或托台、上罐等）；平硐口设置简单，不需要井架和卷扬机房；平硐不需要像竖井那么多的重型设备，所以投资费用低。

（2）平硐设施管理方便，施工条件好。平硐掘砌速度要比竖井快得多。尤其在掘进机械化水平进步较快的今天，如使用凿岩台车、立抓式装岩机等，极大地改善了掘进工作的施工条件和成巷速度，即使是大断面的平巷掘进，其速度也是竖井所不能比的（在同等条件下，平巷成巷速度是竖井建井速度的2～3倍）。因此，用平硐开拓的矿山，基建时间短，可以做到早投产，早见效。

（3）平硐排水费用低。平硐排水靠平硐排水沟自流排出（而竖井需要设专门的排水设施），大大地减少了矿井的排水费用。

（4）平硐运输设备费用低。就ф2000双筒卷扬机价格来说，其费用为同等运输硐设备的2～3倍。

（5）平硐运输费用低。在单位长度内平硐吨矿石的运输费用比竖井低得多，一般仅为提升费用的1/3.

（6）平硐通风容易（如单一平硐开拓，在小型矿山，常以自然通风便可以满

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第七章 矿床开拓

足生产需要），而且简单。平硐通风费用（按每吨矿石分摊的通风费用）比竖井开拓低。

（7）平硐生产安全可靠，运输远远大于竖井的运输能力，且方便管理，不像竖井提升常有坠罐、矿车坠井等事故。

由于平硐开拓具有较为显著的优点。因此在条件允许的情况下，应尽量采用。 二、

竖井与斜井比较

（1）就基建来说，为开拓同样深度，斜井比竖井长得多，但斜井开拓时，一般倾角均小于矿体最终移动角，因此斜井竖井的石门长度短得多。尤其是当矿体为缓倾斜时，上述两点更为突出。斜井开拓的井底车场比竖井开拓的车场简单（工程量少且辅助设施少）。

（2）在提升方面，竖井提升速度快，提升能力大且提升费用低。斜井不具备这种优点，同时提升钢绳磨损较大。

（3）在地压和工程支护方面，斜井承受的地压较大，尤其在岩石不够稳固，服务年限较长，或矿井较深的条件下，因地压问题，常用竖井开拓，这时竖井断面常用圆形。在巷道管理和地压管理方面，竖井有较大的优越性。

（4）在施工方面，竖井较斜井容易实现机械化，但施工设备和辅助设备较多，工作条件差，且要求技术平较高。斜井施工较简单，需要的设备和装备少，一般说来，斜井掘进速度比竖井快。

（5）从井筒装备来看，斜井较简单，造价较低。

（6）在安全方面，竖井提升过程事故较少，而斜井事故较多，如矿车容易因脱轨、脱钩而造成跑车事故。虽然斜井设有安全人道，一旦跑车，撞人等事故常常不可避免的。

由于斜井在安全、提升能力和机械化水平等方面的缺点，因此本来可以用斜井的开拓方案，也因此放弃斜井而采用竖井。如图7-19所示的方案，以及胶东一些矿山的二期开拓工程，由于上述因素，都由斜井改为竖井。

§4 中段高度的确定

不管用什么方法对矿床进行开拓，主要开拓巷道都是经石门通过中段平巷来与矿体连通的，这就提出了阶段高度问题。在选择中段高度时，应考虑以下因素：

1.矿体勘探类型

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第七章 矿床开拓

勘探类型指矿体沿走向和倾向的连续程度和矿体厚度变化的复杂程序。一般说来，勘探类型越高，矿体越连续且产状越稳定，中段的高度可取高些。因为矿量级别要求是由其相应的工程网度所决定的（如基建近期矿工程），中段高度应考虑矿量级网度来酌定。对那些矿体不连续或矿体分支复合、厚度变化复杂的矿体，则中段高度必须取低些，否则就会因控矿或采准工程对矿体控制不准而产生以下几种后果：

（1）在回采中矿体突然尖灭，备采矿量比预计的减少，使回采工作中途停止，从而影响了采矿或供矿能力，以致影响生产。同时，由于为整个矿房服务的采准和切割已投入，备采矿量的减少使采准切割比增加，从而增加了矿石成本。

（2）在回采过程中，矿体突然变薄（如厚度小于0.8m），而上部中段控制一事实上的备采矿量，这样就势必要继续上采，为保证合理采幅，就造成了矿石的大量贫化，降低了矿石品位，增加了金属成本。

（3）在回采过程中，发现矿体局部倾角突然发生变化，使原来布置的底部漏斗负担不了变化后的矿体情况，迫使回采工作停止。如图7-21所示，原设计留矿

法，低部采用双侧漏斗。但上部矿体突然变缓变宽，这时必须采取补救措施。即另设采准工程，另增加漏斗，然后进行回采。但是矿体变得太厚，即使是另设采准工程，也会因采场的暴露面积的增加甚至超过允许范围，而给回采工作带来不安全因素。

对于探矿类型矿体，中段太高有可能使一些中段盲矿体漏掉，因此使本来应该利用的资源白白丢掉。

2、矿体厚度和倾角

如果因矿体薄且倾角较缓（如

30o～40o）而选择的是充填采矿法，则按矿体倾角架设的顺路溜矿井将达不到溜矿的目的。若提高顺路矿井的倾角，则溜矿蟛上部或下部只好越出矿体到上盘或

7.15

第七章 矿床开拓

下盘时，才能达到要求。一般说来，矿体中等以上且矿体倾角在中等倾斜以上时，可采用高中段（35～45m）。如矿体不连续，分支复合较多，矿体厚度较小，倾角较缓时，通常采用低中段（25～30m）。

§5 主要开拓巷道位置的确定

当主要开拓巷道的形式确定之后，就要进一步确定它的具体位置。主要开拓巷道是井下与地表连续运输的枢纽，主要开拓巷道位置是否合理，对矿山的基建施工和未来生产具有深远的影响。就是说，主要道位置直接影响基建工程量和施工条件，从而影响了基建投资和基建时间，对未来生产的采矿成本也有影响。因此，正确地确定主要开拓巷位置是矿山企业设计的一个关键问题。

确定主要开拓巷道（竖井或斜井）位置，就是确定其在垂直矿体走向方向的位置和沿矿体走向方向的位置。只要将主要开拓巷道选在矿体移动范围之外，就基本上确定了主要开拓巷首在垂直矿全走向方向的位置。根据矿石运输功最小的原则可以基本确定主要开拓巷道 在沿矿体走向的位置，再考虑地表和地下的其他因素，便可以最终确定主要开拓巷道的合理位置。

一、

采空区引起的岩层移动及其对主要开拓巷道的影响

当矿石被采出后，形成采空区，这时原岩体的应力平衡状态受破坏，随后便 有采空区部分及周围地压活动的出现（有时在采空区形成后一个相当长的时间，才出现地压活动），岩石逐渐变形、移动直到陷落 。根据采空区的大小以及离地面的深度不同，有的在采空区形成后不长时差，地压活动会出现，迅速波及地表。有的在相隔很长一段时间后，才能影响地表。也有的因采空区容积小，与地表距离较大，将一直不会影响地表。但不管上述的哪咱情况，都应引起人们的注意。如一些老矿山，在矿山生产过程中并未出现陷落现象，但在矿山末期，就出现了问题。

辽宁省几个中型矿山的末期，地表都曾出现了移动和陷落。有的使矿山地表建筑受到了破坏。如华铜矿坑口原卷扬机就受到了破坏。有的影响了公路和民用住房，甚至影响到井筒，使其受到破坏。因此，在矿山设计中，采空区岩层行动移动对主要开拓巷道位置的影响，必须予以足够的重视。

采空区上部地表发生崩落和移动的范围，分别叫做崩落带和移动带（图7-22）。采空区边界与地表崩落带和移动带边线的边线和水平面之间的夹角，分别叫做崩

7.16

第七章 矿床开拓

落角和移动角。

崩落角与移动角的大小，与采空区上部岩层的物理机械性质、层理和节理的发育程度、水文地质构造、开采深度以及所采用的采矿方法等因素有直接关系，通常在30o～80o之间。每种岩层和地质条件有其自己的崩落角和移动角。一般说来，矿体上盘岩石移动角上于下盘岩石移动角，矿体走向两端的移动角最大。表7-6为常见的岩石移动角。

地表移动带内区域为危险区，在移动地带内布置的开拓工程或地表永久性建（构）筑物将受到破

坏。为确保安全，避免因地表移动而带来的损失，应将主要开拓巷道和其他需要保护的建（构）筑物布置在移动范围之外，并与地表移动带边界保持一定安全距离。安全距离与建（构）筑物保护等级有关，按规定I级保护建（构）筑物的安全距离为20m，II级保护建（构）筑物的安全距离为10m。矿山各种建（构）筑物的保护等级见表7-7.

表7-6 岩石移动角

岩石名称 垂直矿体走向的岩石移动角 上盘β 45° 45° 55° 60° 65° 下盘γ 45° 55° 60° 65° 70° 沿矿体走向的岩石移动角δ 45° 65° 70° 75° 75° 第四纪表上、含水中等稳固片岩 稳固片岩 中等稳固致密岩石 稳固致密岩石

表7-7 地表建（构）筑物保护等级

保 护 等 级

Ⅰ 设有提升装置的矿井井筒、井架、卷场机房；中央变电所；中央空压机房；索道装载站；锅炉房发电厂；铁路干线路基；车站Ⅱ 未设提升装置的井筒（充填井、通风井等次要井筒）；架空索道支架；高压线塔；矿山专用线路；最重要的排水构筑物、上下建筑物；无法排除或泄水的天然水池和人工水道、水塔、小水池和小河底；矿山行政福水池；多层住房；多层公用建筑物（戏院、利建筑；单层和双层住宅及公用建筑；公路医院、学校等） 等 7.17

第七章 矿床开拓

各种岩石移动角的选取要综合各种有关资料，同时又要参考与之毗邻岩石的情况。在设计中，主要开拓巷道位置的选择是以地质探矿等资料作为主要依据。现在一些小矿山的地质资料，因工程不全，对地质情况掌握得不那么准，这就要根据实际情况，尤其在地势较平缓的地方，布置竖井工程。由于第四纪岩层较厚，工程穿过的各种岩层的移动角和地平安全距离均应留有余地，否则就会产生预想不到的后果。

移动带的圈定，是根据基干个垂直于矿体走向的地质横剖面图和沿走向的地质纵剖面图，从矿体开采的最低一个水平起（当矿体不规则时，从矿体上、下盘的突出部位起），按各层岩石的不同移动角（矿体的上盘、下盘和端部），分别做直线与地面相交，然后将矿体上、下盘和端部各交点逐一连线，在地形图上形成一条闭合圈，这便是所要圈定的地表移动带。

如果由于某些条件限制，主要开拓巷道或重要建（构）筑物只能布置在岩石移动带内，为安全起见，必须留有保安矿柱或采用接顶效果较好的胶结充填采矿法。

所谓保安矿柱，就是在主要开拓巷道的周围和其他地表建（构）筑物之下，在服务年限内不予开采的矿石，也就是保护主要开拓巷道和地表建（构）筑物范围内的矿体。留保安矿柱可以在岩石移动带内形成一个不发生移动的安全保护带，使位于其内的构筑物不受岩石移动的影响。

在矿山设计中，主要开拓工程的布置（位置），应以开采所最深水平为基准。若矿床采用联合开拓或分期开采，而深部的地质资料（主要指矿体产状要素）了解得比较清楚，不管二期开拓采用何种方案，在确定上部开拓工程位置时，要考虑深部（或二期工程）工程所带来的影响。当深部矿体未封闭，但是地质情况了解得又比较少时，就应该进行综合分析和研究。即设计人员要广泛调查财围同一种类型矿床的赋存规模，研究其深部矿体产状，根据可能延伸到的矿体，做出大致的矿岩移动角，划出移动界限，然后布置地表工程和上部开拓工程。只有这样，才能使矿山在整个生产过程中不因岩石移动而产生意外。

二、按最小运输功确定开拓巷道位置

在确定主要开拓巷道位置时，应使矿床开采过程中的矿石运输费用最低。矿石的地下和地表运输费用与运输量同运输距离的乘积成正比。我们把运输量同运输距离的乘积称为运输功。运输费用的计费依据与运输距离有关，也与井筒位置

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第七章 矿床开拓

有关。合理的井筒位置应在矿石的地下地表运输功为最小之处。

为减少运输功，应尽可能使地下与地表之间无反向运输。此外，在使用运输设备而运输距离又相近的条件下，地表运输费用往往低于井下运输费用。最小运输功确定主要开拓巷道位置，一般不做定量计算，而只做大概的定性分析即可。

三、主要开拓巷道位置确定方法

主要开拓巷道位置的选择，在本章第二节已提到，此外仅述选择主要巷道位置时的几项要求：

1）有充足的工业场地，能容下有关建（构）筑物；

2）有选厂距离较短且矿石运输方便，或有较好的外部运输条件； 3）有排废石场地；

4）有防洪条件（一般高出最大洪峰2m），且不受山岭岩石崩塌的影响； 5）有较好的地质条件，尽量避免主要开拓巷道穿过断层、含水层等不利地层； 6）尽量减少开拓工程量。 总之，在选择合理位置时，不能将上述所有影响因素等价进行分析，设计者必须抓住其中的几个主要矛盾进行分析，然后方可得到合理的位置。

图7-23中，矿床的开拓方法已拟定为下盘竖井开拓。根据井下最小动输功的原则，位置1较合理，1与3处都有很好的排废石场地，且有较理想的工业场地，但若竖井定为位置1则必须形成两翼通风，即两翼均需掘通风井，这样基建工程量大，工期长，同

时利于管理。在确定竖井位置时，这将成为主要矛盾。最后确定在掘主竖井，在位置3掘主风井，形成了角式通风，大大减少了基建工程量和资金，缩短了基建周期。

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第七章 矿床开拓

考虑了上这条件后，主要开拓巷道的位置就确定了。为了解井筒将要穿过的岩层情况，检查是否有利于井筒掘进和维护的因素，一般需要先打得超过10～15m，并超深于井筒3～5m。当主要开拓巷道为斜井时，需要打彼此间距不大于50m，且与井筒垂直的钻孔。在岩性较为复杂的矿田内，打的必要性是显而易见的。如某石棉矿因事先未打工程钻，竖井下掘时遇到一段较厚的破碎带，结果不得不采取特殊办法施工，这不仅拖延了工期，增加了掘进费用 用，也突破了基建投资概算。 第二节 中段平面开拓设计

中段平面开拓设计是矿床设计的一部分，其主要内容是中段开拓平巷的布置，主要目的是满足矿岩运输、通风、排水和探矿等要求。中段需要开拓一系列的运输巷道及硐室，将矿声与主要开拓巷道（各种掘进的井筒）连接起来，从而形成完整的运输、通风和排水，给井下人员造成良好的工作环境和必要的条件。因此，中段运输巷道布置是否合理，直接影响着井下工人的安全生产和作业条件、开拓工程量、中段的运输能力乃至矿块的生产能力。

中段运输平巷一般有单轨、双轨和环形等形式。 一、

影响中段运输平巷布置的因素

1、中段运输能力

中段运输平巷的布置，首先要满足中段生产能力的要求（如有溜井与上中段相通成为组合石门中段，还应考虑从上部中段溜至本中段部分矿岩量的运输能力，在矿山设计时，中段运输留有余地，以满足生产情况多变的需要，同时也可使矿块（房）生产能力的发挥得到保证。

对于中小型矿山，因为中段运输能力不大，一般都采有用单一沿脉运输平巷；如运输些紧张，可采取在运输平巷内每隔一段距离加大巷道宽度，使局部单轨加宽为双轨的办法，以便提高中段运输能力。

2、矿体鹌鹑和矿石围岩的稳固程度

当矿体鹌鹑小于6～8m时，常采用单一沿脉巷道布置；矿体厚度在8m以上，在中小型矿山多采用单一沿脉巷道加穿脉巷道布置；只有极厚矿体，才采用环形巷道布置。

中段运输平巷一般采用沿下盘脉外布置，下盘围岩的稳固程度也应予以考虑，实践中，由于下盘围岩不稳固而将中段运输巷道布置在脉内的情况仍少，这是因

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第七章 矿床开拓

筒数量、各种主要硐室及其布置要求、地面生产系统要求、岩石稳定性以及井筒与运输巷道的相对位置等，因此，必须予以全面考虑。但在金属矿山，一般情况下主要考虑前面四项。

生产能力大的选择通过能力大的形式。年产量在30万t以上的可采用环形或折返式车场，10～30万t的可采用折返式车场，10万t以下可采用尽头式车场。

当采用箕斗提升时，固定式矿车用翻车机卸载。产量较小时，可用电机车推顶矿石列车进翻车机卸载，卸载后立即拉走，亦即采用经原进车线返回的折返式车场。在阶段产量较大并用多台电机车运输时，翻车机前可设置推车或采用自溜坡。此时可采用另设返回线的折返式车场。

当采用罐笼井并兼作主、副提升时，一般可用环形车场。当产量小时，也可用折返式车场。副井采用罐笼提升时，翻车，根据罐笼的数量和提升量大小确定车场形式。如系单罐且提升量不大时，可采用尽头式井底车场。

当采用箕斗-罐笼混合井或者两个井筒（一主一副）时，采用双井筒的井底车场。在线路布置上须使主、副提升的两组线路相互结合，在调车线路的布置上应考虑线路共用问题。又如当主提升箕斗井车场为环形时，副提升罐笼井车场在增加不大的条件下，可使罐笼井空车线路与主井线路连接，构成双环形的井底车场。

总之，选择井底车场形式时，在满足生产能力要求的条件下，尽量使结构简单，节省工程量，管理方便，生产操作安全可靠，并且易于施工与维护。车场通过能力要大于设计生产能力的30％～50％。

7.26

第七章 矿床开拓

为在脉久布置中段运输平巷可对同时工作的矿块分配风量，而且不须为保护运输巷道而留矿柱。

3、采矿方法

如采矿方法为崩落法（或其他空场采矿法），中段运输平巷一般布置在脉外，而且要布置在下中段的崩落界线以外，以保证开采下中段时作回风巷道。另外，中段运输平巷沿矿体走向或垂直走向的布置方式以及其底部结构形式等，都能影响矿块装车点位置、数目和装矿方式。

4、通风系统

中段运输平巷的位置应有明确的进风和回风线路，尽量减少转弯，要避免大的拐弯和锐角（小于90o）拐弯，以减少通风阻力，并要在一定时期内保留中段回风道/

二、中段运输平巷的布置形式 1、单一沿脉平巷布置

这种布置又可分为脉内布置和脉外布置，其轨道布置形式分为单轨会让式（加局部双轨会车段）和双轨轨过渡式两种。

在一个矿山，由于各中段情况不同，尤其是各中段矿石储量不同，各中段运输平巷的设计也应有怕不同。如矿体厚度很薄（如细脉状矿体），多采用主、脉内单轨会让式的布置，如图7-24a所示。中段运输蹁较短，生产能力很低时，采用脉外单轨（图7-24b）；中段运输距离较长时，虽然生产能力不高，但为了给生产能力留有余地，多采用单轨会让式。

当中段生产能力增大，采用单轨会让式不能满足生产需要时，可采用双轨过渡式布置（图7-24c）。图7-17所表示的中段均为脉外单轨会让式布置。只有到15中段，由于矿体变厚，中段储量较大，不需要两个中段同时生产，为满足生

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第七章 矿床开拓

产城建，在该中段采用了双轨过流式布置。这是大幅度提高运输能力的有效措施。生产能力在20万t以下的矿山，大都采用单轨会式布置。

2、沿脉平巷加穿脉布置

如图7-25所示，当矿体厚度大于8m时，多采用这种布置方式，即沿脉平巷布置在下盘围岩内，每隔一定距离掘一穿脉与沿脉平巷配合；在线路布置上，沿脉和穿脉巷道均为单轨布置。

穿脉巷道间距的确定，一是根据采矿方法而定，因穿脉垂直于矿体走向布置，如矿房宽为8m，则间距15m为宜，二是取决于生产探矿需要，如探矿规定穿脉间距为30m。图7-26所示是某矿中段平面布置图。

此外，中段平巷布置还有环形运输布置等，这些布置方式均适用于中大型矿山。

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第七章 矿床开拓

在确定巷道布置方式前，设计人员首先根据地质剖面图做出各中段的地质平面图，然后根据矿体厚度，采矿方法以及探矿要求等因素进行中段平面设计。 第三节 进底车场

井底车场连接着井下运输与井筒提升，提升矿石、废石和下放材料、设备等，都要经由这里转运。因此，要在井筒附近设置储车线、调车线和绕道等。此外，井底车场也为升降人员、排水以及通风等工作服务，所以相应地还要在井筒附近调协一些硐室 ，例如水泵房与水仓、井下变电所等。井底车场就是这些巷道和硐室的总称。

井底车场根据开拓方法不同，可分为竖井井底车场和斜井井底车场两大类，但由于斜井井底车场应用较少，且较简单，所以这里重点讲述竖井井底车场。

一、

竖井井底车场形式

井底车场按使用的提升设备分为罐笼井车场、箕斗井底车场、罐笼箕斗井底车场和经输送机运输为主的井底车场，按服务的井筒数目分为单一井筒的井底车场和多井筒（如主井、副井）的井底车场，按矿车运行系统分为尽头式井底车场、折返式井底车场和环形井底车场，如图7-27所示。

尽头式井底车场如图7-27a所示，用于罐笼提升。其特点是井筒单侧进、出车、空、重车的储车线和调车场均设在井筒一侧，从罐笼拉出来空车后，再推进重车。这种车场的通过能力小，主要用于小型矿井或副井。

折返式井底车场如图7-27b所示。其特点是井筒或卸车设备（如翻车机）的两侧均铺设线路。一侧进重车，另一侧出空车。空车经过另外铺设的平行线路或从原线路变头（改变矿车首尾方向）返回。折返式井底车场的优点主要是：提高了井底车场的生产能力；由于折返式线路比环形线路短且弯道 少，因此车辆在井底车场逗留时间显著减少，加快了车辆周转；开拓工程量省。由于运输巷道多数与矿井运输平巷或主要石合一，弯道和交叉点大大减少，简化了线路结构；运输方便、可靠，操作人员减少，为实现运输自动化创造了条件，列车主要在直线段运行，不仅运行速度高，而且运行安全。

环形井底车场如图7-27c所示。它与折返式相同，也是一侧进重车，另一侧出空车，但其特点是由井筒或卸载设备出来的空车经由储车线和绕道不变头（矿车首尾方向不变）返回。

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第七章 矿床开拓

图7-28b是双井筒的井底车场，主井为箕斗井，副井为罐笼井。主、副井的运行线路均为环形，构成双环形的井底车场。

为了减少井筒工程量及简化管理，在生产能力允许的条件下，也有用混合井代替双井筒，即用箕斗提升矿，用罐笼提升废石并运送人员和材料、设备的。此时

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第七章 矿床开拓

线路布置与采用双井筒时的要求相同。图7-28c为双箕斗单罐笼的混合井井底车场的线路布置，箕斗提升采折返式车场，罐笼提升采用尽头式车场。图7-28a也是混合井井底车场的线路布置，箕斗线路为环形车场，罐笼线路为折返式车场，通过能力比c种型式大。

二、竖井井底车场的选择

选择合理的井底车场形式和线路结构，是井底车场设计中的首要问题。影响井底车场选择的因素很多，如生产能力、提升容器类型、运输设备和调车方式 、井

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第七章 矿床开拓

筒数量、各种主要硐室及其布置要求、地面生产系统要求、岩石稳定性以及井筒与运输巷道的相对位置等，因此，必须予以全面考虑。但在金属矿山，一般情况下主要考虑前面四项。

生产能力大的选择通过能力大的形式。年产量在30万t以上的可采用环形或折返式车场，10～30万t的可采用折返式车场，10万t以下可采用尽头式车场。

当采用箕斗提升时，固定式矿车用翻车机卸载。产量较小时，可用电机车推顶矿石列车进翻车机卸载，卸载后立即拉走，亦即采用经原进车线返回的折返式车场。在阶段产量较大并用多台电机车运输时，翻车机前可设置推车或采用自溜坡。此时可采用另设返回线的折返式车场。

当采用罐笼井并兼作主、副提升时，一般可用环形车场。当产量小时，也可用折返式车场。副井采用罐笼提升时，翻车，根据罐笼的数量和提升量大小确定车场形式。如系单罐且提升量不大时，可采用尽头式井底车场。

当采用箕斗-罐笼混合井或者两个井筒（一主一副）时，采用双井筒的井底车场。在线路布置上须使主、副提升的两组线路相互结合，在调车线路的布置上应考虑线路共用问题。又如当主提升箕斗井车场为环形时，副提升罐笼井车场在增加不大的条件下，可使罐笼井空车线路与主井线路连接，构成双环形的井底车场。

总之，选择井底车场形式时，在满足生产能力要求的条件下，尽量使结构简单，节省工程量，管理方便，生产操作安全可靠，并且易于施工与维护。车场通过能力要大于设计生产能力的30％～50％。

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