华北理工《采矿学I》教案.docx

授课教案课程名称：采矿学I一授课学期：秋季学期授课专业：采矿工程课程负责人：主讲教师：矿业工程学院课程名称：采矿学I第1讲次摘要授课题目（章、节）绪论第一章金属矿床的工业特性第二章矿床回采单元的划分及其开采顺序本讲目的要求及重点用:点:【目的要求】通过本讲课程的学习，了解采矿对社会活动和国民经济建设的作用，掌握矿石、废石、矿岩物理力学性质等概念，掌握金属矿床的分类方法，了解金属矿床的工业特性。【重点】矿石、废石、矿岩物理力学性质等概念，金属矿床的分类方法，矿床回采单元划分、开采顺序。【难点】矿石、废石概念，金属矿床的分类。内容【本讲课程的引入】采矿工业是现代工业的基础，大力发展采矿工业是高速发展冶金工业和其它一切工业的需要是实现社会工业、农业、国防和科学技术现代化的需要。采矿工作的对象是种类繁多的矿床，受矿床赋存条件、水文地质及工程地质条件的不同等因素的影响，采矿具有复杂性、不确定性和矿产资源的不可再生性等特点。随着采矿活动的不断发展，地表前部资源的露天开采开采逐渐转向地下开采，并且具有深井开采的趋势，地下开采的比重也逐渐加大。地下采矿学的学习具有重要的现实意义和时代意义。【本讲课程的内容】绪论第一节采矿及其在社会经济发展中的地位一、矿产资源与采矿自然资源是人类可以直接或间接利用的存在与自然界的物质或环境，与人类生存直接相关的自然资源有土地资源、水资源、气象资源、森林资源、海洋资源和矿产资源。矿产资源则是由于存在于地壳中的矿物组成的可利用物质。矿产资源依其在地壳中富集的物质形态的不同，可分为：二、采矿在社会经济发展中的地位1、采矿工业是许多工业的基础为许多工业和农业提供原材料和辅助材料。2、人均矿产品消耗水平衡量一个国家发展程度及其国民生活水平的重要指标之一。第二节采矿技术的发展一、古、近代采矿技术发展简述17世纪初，黑火药在采矿中的应用使采矿工艺发生了重大变化。18世纪蒸汽机的出现为采矿提供了全新的运输方式；19世纪，风动凿岩机的发明，动力机械凿岩开始代替手工凿岩；1867年，诺贝尔发明的比黑火药威力更大的达那炸药被用于凿破岩石。20世纪初，采矿技术进入了一个全新的时代一一机械化大规模开采时代。21世纪，绿色矿山、无废矿山、数字矿山建设已初见端倪。二、现代采矿技术发展概述1、地下采矿方法发展特点（1）地下采矿方法演进的主要特点： 木材消耗量大、工效低的采矿方法比重逐渐下降，在现代化矿山已基本消失； 采用大孔径深孔落矿的高效采矿方法逐渐推广，20世纪70年代出现的大直径深孔法、VCR法和分段空场法可以说是采矿方法的一大进展； 充填法应用比重有增长趋势； 充填法与空场法联合工艺一一深孔落矿嗣后充填法的使用；地下采矿方法结构逐步简化。2、地下矿主要生产设备（1）凿岩设备法国1861年掘进的MOntCeniS隧道被认为是机械凿岩的诞生地，从1870年到19、20世纪之交的凿岩机为活塞式凿岩机。1897年，美国的GLeyner发明了钢管冲水凿岩机。20世纪20和30年代，自动推进等技术的出现为现代风动凿岩机奠定了基础。之后凿岩机的技术发展集中与产品设计和冶金技术的改进，使凿岩机更轻更可靠。20世纪70年代初，用于露天穿孔的潜孔钻机被引入地下矿山。地下潜孔钻钻孔孔径为10023Omm,深度可达150m。（2）井巷掘进设备天井钻机:60年代初期投入使用，80年代已成为西方国家天井掘进的标准方法。平巷钻机：应用开始于50年代。（3）搬运设备地下开采中使用的主要搬运、装运设备有电耙绞车、装岩机和铲运机。（3）搬运设备采场矿石搬运、装运设备的装备水平在很大程度上决定着整个地下矿的生产能力和效率。地下开采中使用的主要搬运、装运设备有电耙绞车、装岩机和铲运机。三、自动化与计算机技术的应用计算机在矿山生产中的作用主要体现于：（1）计算机使优化理论走出书本，在矿山生产中发挥着越来越重要的作用。（2）计算机使矿山地质、开采及经营管理数据在存储、显示和通信方面发挥了革命性的变化。矿区的所有地质地貌特征、采场现状及总体布置均可在计算机屏幕上实现二维、三维显示。日常生产与管理的所有图文数据均通过计算机进行存储、调用、显示和输出。功能强大的计算机管理信息网络在发达国家已成为矿山公司生产经营的神经和脉络。（3）计算机与优化使矿山设计和计划从方法到手段发生了质的飞跃。（4）如前所述，计算机是矿山生产中各类自动化的神经中枢。第三节采矿学的研究内容采矿学是一门综合应用性工程技术科学，其基本任务是揭示安全、经济、充分和无害地开采有用矿物的客观规律，阐述有关矿床评价、规划设计和矿床开采的理论、方法、工艺及管理知识。采矿学的主要研究内容有：矿床评价、矿床开拓、采矿方法、开采程序、开采工艺、矿山技术经济以及矿山系统工程。第一章金属矿床的工业特征第一节矿石与废石和金属矿石的种类一、矿石与废石1、矿石：凡是地壳中的矿物集合体，在现代技术经济条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必需的金属或非金属矿物产品的，就叫矿石。注：（矿石的聚集体叫矿体，矿床是矿体的总称。一个矿区，可由一个或若干个矿体组成。）2、废石：矿体周围的岩石（围岩）以及夹在矿体中的岩石（夹石），不含有用成份或含量过少。当前不宜作为矿石开采的，则成为废石。3、矿石与废石的辩证关系：矿石和废石的概念是相对的，是随着国民经济的发展、矿山开采和矿石加工技术水平的提高而变化。二、金属矿石的种类金属矿石：作为提取金属成分的矿石。按所含金属种类贵重金属石（金、银、钻、等）、有色金属石（铜、铅、锌、铝、银、等）、黑色金属石（铁、钻、络）、稀有金属石（粗、锯等）、放射性石（轴、灶等）一按所含金属种类金属r石分类自然金属矿石金属以单一元素存于/床中的矿石（金、银、伯等）单一金属矿石、多金属于石按所含金属物性质、矿物组份、 化学成分-氧化矿石矿物化学成分为锐化物、碳酸世、麻酸盘，赤铁矿 （Fe2O3）,红锌矿（ZnO）.伏隹矿（MnO?）等-硫化矿石矿物化学成分破化物，黄铜矿（CuFe.）、方铅0 （PbS）.辉铜矿（MoS2）等L混合矿石矿石中含有前三种矿物两种以上的混合物按品位高低富、贫矿例：磁铁矿石品位，55%为平炉富ST 5（卜55%高 炉官矿、30*50%贫矿第二节矿石和围岩的物理力学性质矿石和围岩的物理力学性中，对矿床开采影响较大的有：坚固性、稳固性、结块性、氧化性和自燃性、含水性、碎胀性。1、坚固性矿岩坚固性是矿岩抵抗外力的性能，常用坚固性系数表示。2、稳固性：是指矿石或矿岩在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。直接影响采矿方法选择及地压管理方法根据矿岩或矿石的稳定程度，可分为五种情况： 极不稳固的：不允许有暴露面积，掘巷道时用超前支护； 不稳定的：允许不支护的暴露面积50 中等稳固的：允许不支护的暴露面积50-20（2; 稳固的：允许不支护的暴露面积200-80OnA 极稳固的：允许不支护的暴露面积800m）3、结块性：指采下的矿石遇水和受压并经过一段时间后，又连结成整体的性质。对放矿、装车、运输不利。可能是矿石结块的因素： 矿石中含有粘土质物质，受湿及受压后粘接在一起； 高硫矿石遇水后，由于矿石表面氧化，形成硫酸盐薄膜，受压后连接在一起。4、氧化性和自燃性：指高硫矿石在水和空气的作用下，变为氧化矿石的性质。氧化后的矿石，选矿回收率降低。含硫矿石（含硫1820%以上）具有自燃性，即在空气中氧化、放热，导致火灾。象山硫铁矿平均含硫18%,用无底柱分段崩落发，其覆盖矿岩应能粘结形成悬顶，使矿石回收率增加。不能用留矿法，不能做崩落法的覆盖层，充填料。5、含水性：矿石或岩石吸附和保持水分的特性叫含水性。6、碎涨性：岩石破碎后碎块之间有较大的空隙，其体积比原岩体积增大的性质称破碎性。破碎后体积与原岩体积之比称碎涨系数（松散系数）。一般坚硬岩石1.21.5,帆土矿为软岩，L952.0880第三节金属矿床分类金属矿床的矿体形状、厚度及倾角，对于矿床开拓和采矿方法的选择，有直接的影响。 按矿体形状分类层状矿床脉状矿床块状矿床 按矿体倾角分类水平微倾斜矿床：倾角5°缓微倾斜矿床：倾角5°-30°倾斜矿床：倾角30°-55°急倾斜矿床：倾角55° 按矿体厚度分类极薄矿体：矿体0.8m薄矿体：矿体厚度0.8-4中厚矿体：矿体厚度410T5m厚矿体：矿体厚度10T540m极厚矿体：矿体厚度40m第四节金属矿床特性金属矿床的地质条件较为复杂，对矿床开采有较大影响的因素有以下几个方面。1、矿床赋存条件不稳定矿体厚度、倾角及形状均不稳定。要求有多种采矿方法和采矿方法本身要有一定灵活性，以适应复杂的地质条件。2、矿石品位变化大对采矿提出特殊的要求：如按不同品种、不同品级进行分采，品位中和,剔除以及确定矿体边界等。3、地质构造复杂给采矿和探矿工作，带来很大的因难。4、矿石和围岩坚层性大5、矿床含水性矿床含水大，不仅增加排水设备及设施，而且对回采工作造成很大的困难（如含水的碎矿石容易结块和堵塞漏斗，大量的含水会降低矿岩的稳同性等）；同时矿床疏干还会造成地下水位下降，地表下沉，破坏矿区生态等不良影响。第二章矿床回采单元的划分及其开采顺序第一节矿田和井田一、概念矿田：规划一个矿山企业开采的全部矿床或一部分。井田：规划一个矿井（坑口）开采的全部矿床或其一部分。二、井田划分及其范围确定1、井田的划分井田的大小是矿床开采中的重要参数。（1）倾斜和急倾斜矿体中，井田尺寸一般用沿走向长度和沿倾斜长度或垂直深度来表示；（2）水平和微倾斜矿体中，井田尺寸用走向长度和宽度来表示。（3）当矿床范围不大，矿床又比较集中，为了生产管理方便，可用一个井田开采；（4）当矿床范围很大或矿体比较分散，用一个井田开采全部矿床、所开掘巷道工程量大，生产地点过于分散，会造成经济上不合理，应划分为几个井田开采。2、合理确定井田范围考虑因素（1）矿山基本建设时间和年产量的要求（2）矿床勘探程度（3）矿床埋藏特征（4）矿区地表地形条件（5）最好的经济效果第二节阶段和矿块1 .阶段：在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时，在井田中每隔一定的垂直距离，掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将井田在垂直方向上划分为矿段，这个矿段叫阶段。2 .阶段高度：上下两个相邻阶段运输巷道底板之间的垂直距离，叫阶段高度。3 .阶段斜长：上下两个相邻阶段运输巷道沿矿体的倾斜距离。二、矿块矿块：在阶段中沿走向每隔一定距离，掘进天井连通上下两个相邻运输巷道，将阶段再划分为独立的回采单元，称为矿块。第三节盘区和采区一、盘区：在开采水平和缓倾斜矿床时，如果矿床厚度不超过允许的阶段高度，则在井田内不再划分阶段。为了采矿工作方便，将井田用盘区运输巷道划分为长方形的矿段，此矿段称为盘区。二、采区：在盘区中沿走向每隔一定距离，掘进采区巷道连通相邻两个盘区运输巷道，将盘区再划分为独立的回采单元，这个单元称为采区。盘区相当于阶段，采区相当于矿块。第四节矿床的开采顺序一、井田中阶段的开采顺序上行式、下行式二、阶段中的矿块开采顺序前进式、后退式、混合式三、相邻矿体的开采顺序（1）矿体倾角小于或等于围岩移动角时（2）矿体倾角大于围岩移动角、两矿体又相距很近时【本讲课程的小结】本讲课程主要讲述了：（1）采矿的发展及趋势，以及采矿在国民经济建设中的作用和地位；（2）矿石、废石，以及矿石的分类；（3）矿岩的物理力学性质；（4）矿体的几种分类方式；（5）矿床的开采顺序。【本讲课程的作业】1、矿石、废石、围岩的概念。2、矿石和围岩有哪些对矿床开采有影响的性质？它们对矿床开采各有些什么影响？3、矿体按厚度如何分类？按倾角如何分类？厚度和倾角对采矿方法有什么影响？4、矿田、井田、阶段、矿块、盘区、采区的概念。5、金属矿床开采的顺序。6.、相邻矿体开采时注意哪些事项？课程名称：采矿学1第2讲次摘要授课题目(章、节)第三章矿床开采步骤和三级储量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，了解矿石战失与贫化的的原因；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。内容【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。YZK=MXlOOOM/Kf(3-1)TL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，错在采出的矿石量中包括混入的废石量。而不是纯矿石量。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。K2=y×100%（3-2）注： 采准系数只反映矿块的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。国此，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。I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IiJ定额开拓储量采准储量备采储量35年3年1.52年1年左右672月6个月左右2、各级储量计算开拓储量Qk：QL他F（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一矿石回采率（采出的纯矿石量与工业储量之比），%o采准储量Qz：Q二二lr-1式中：tz采准矿量的保有期限，a。备采储量QB：QB-K×12式中：(3-5)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33、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之比，（%）,>3、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500×l04t矿石。b）矿石战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。D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；工业储量矿石的品位，%；a'采出矿石(含混入的废石)品位，%;a,混入废石的品位，。根据矿体(矿块)开采结果，可以列出矿石量和金属量各自的平衡方程组:1、矿石量平衡式：T=Q-Q0+R(4-1)2、金属量平衡式：Ta'=(Q-Q0)+Ra"(4-2)3、由4-1式R=T-Q+QO,代入4-2式：与=(l-,a"XZ)XlO0%(4-3)Qa-a"Q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：(4-3a)9=旦LXIO0%。Q 用于不能进入采场测量的采矿方法：q=(l-aaXZ)Xl00%(4-3b)a-a"Q4、由4-1式QQ=Q+R-T代入4-2,得：-=aa×00oo(4-4)Ta-a''废石混入率的定义式为：R=-×100%(直接法)(4-4a)=-=-×100%（间接法）（4-4b）T-”当矿石不含品位时"=0,则43b变为：<7=（1-X）×100%（4-5）aQ4-4式变为：CLd'r=-×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）act'p=xlOO%（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P<r.废石混入率和矿石贫化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43a计算矿石回采率为：K=l-q（4-8）（2）废石混入率。按公式44a中=4x100%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业储量之比。(4-9)K=Q-Q)=Z(I一r)XK)o%QQ矿石损失率：q=l-K（3）矿石贫化率。按公式47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。七=三=ZI(I_2)Xlo0%(4-10)QaQ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(4-11)落00%r（2）总的矿石回采率(4-12)（3）总矿石贫化率1）工业储量总的平均品位a=T02）采出矿石总的平均品位3）总贫化率pz=a：pa：p×00%(4-13)a(4)金属回收率YTaYt=釜（1-2）x100%（4-14）注：当a”=0时（混入废石不含品位），直接对比EZj与KZEzj<Kz时，表明高品位矿块损失率大于低品位矿块；%>Kz时，与上述情况相反，生产中力求Ezj>Kz°屋。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E；/,将其与KZ进行对比。一少/EQa(4-15)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，=60%;从该矿块采出的矿石量，T=80,000t;采出矿石品位，4=57%；混入废石品位，'-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。解：（1）废石混入率由公式4-4b得：a-a'0.60-0.57,a-an（2）矿石回采率0.60-0.15/=×100%=×100%=6.7%由公式4-9得：K=-(i-r)×00%=(1-0.67)×100%=88.8%Q84000(3)矿石贫化率由公式4-7得：a0.60(4)金属回收率p=X100%060057×100%=5%由公式4-10得：T2Q84000第四节矿石损失与贫化的统计（自学）E=-(l-p)×100%(1-0.05)×100%=90.4%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，以免减少粉矿提失。第五章矿床开采强度、矿井生产能力及对矿床开采的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； 当由井田边界向井简方向开采时，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A(l-r)SyK(5-1)式中：h年下降深度，m；A矿井的生产能力，t/a；S一矿体水平面积，m2；矿石体重，t/nP；r废石总混入率，%；K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LACK=飞（5-2）式中：A矿井（或矿块）年生产能力，Va或t/月；S矿体（矿块）水平面积，m2.第二节矿藻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：QK(l-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；K矿石总回采率，%；I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表5-1经济上合理的矿井生产能力，综合资料，见表51。租服务年限表矿山规模矿井生产能力（10,ta）矿井服务年限（a）黑色金属矿山有色金属矿山大型>100>100>30中型30-10020-100>20小型<30<20>1015【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=84,000t;矿块工业储量品位，=60%；从该矿块采出的矿石量，T=80,OOOt;采出矿石品位，'=57%；混入废石品位，a"=15%.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。第3讲次课程名称：采矿学I第六章矿床开拓方法授课题目（章'节）第七章主要开拓巷道类型和位置的选择本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握矿床开拓的概念，了解主要开拓巷道和辅助开拓巷道的区别，；了解主要开拓巷道类型和位置的选择的要点，掌握地表崩落带和移动带的圈定；掌握保安矿柱的圈定方法；掌握副井和通风井位置的确定方法，了解其它开拓巷道的布置方式。【重点】掌握矿床开拓的概念，掌握开拓巷道的分类及各种开拓方法的适用条件，掌握不同开拓方法之间的比较评述；掌握地表崩落带和移动带的圈定，掌握保安矿柱的圈定方法。【难点】矿床开拓的概念，主要开拓巷道和辅助开拓巷道的区别；掌握地表崩落带和移动带的圈定，掌握保安矿柱的圈定方法。【本讲课程的引入】地下矿体的开采，需要掘进一些列井巷工程，通达矿体，建立矿体与地表之间的运输、提升、通风、排水、供水、压气、供电的一系列系统，即通常所说的矿床开拓。通过本讲内容，将系统的学习矿床开拓的相关概念、开拓方法分类、各种开拓方法的应用及比较等内容。【本讲课程内容】第六章矿石开拓方法第一节矿床开拓及开拓巷道一、矿床开拓矿床开拓：为了开采地下矿床，需从地面掘进一系列巷道和碉室通达矿体，使之形成一个完整的提升、运输、通风、排水和压气、供水、供电系统，以便在矿床开采中为下一个步骤一一采准和回采工作创造必要的条件。形成上述工程的开掘工作称为矿床开拓。二、开拓巷道开拓巷道：为开拓矿床而掘进到井巷工程，成为开拓巷道。按其在开采矿床中所起的作用，开拓巷道分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道两类。主要开拓巷道：用于运输、提升矿石，这些工程在地表有出口，使地表与矿床相沟通,起着主要开拓作用。如：主运输平碉、提升竖井、提升斜井、等；提升矿石的盲竖井、盲斜井等虽无出口直通地表，因其与上述井巷一样起主要开拓作用，故也称为主要开拓巷道。 辅助开拓巷道：起辅助开拓作用的井巷工程，如废石提运、通风（进风、出风）巷道矿石（或）废石溜井，充填巷道、石门、井下调车场、阶段主要运输巷道等。第二节开拓方法分类一、单一开拓法单一开拓：用一种开拓巷道开拓矿床的开拓方法。单一开拓方法主要有： 平碉开拓方法； 斜井开拓方法； 竖井开拓方法； 斜坡道开拓方法。二、联合开拓方法联合开拓法：用两种以上开拓方法开拓矿床的开拓方法。 平碉与井筒联合：平嗣与盲（明）竖井联合开拓法平碉与盲（明）斜井联合开拓法 明井与盲井联合：明竖井与盲竖井联合开拓法明竖井与盲斜井联合开拓法明斜井与盲竖井联合开拓法明斜井与盲斜井联合开拓法开拓方法平碉与盲竖（明）井联合开拓法平项与盲斜（明）井联合开拓法明登井与盲竖井联合开拓法明登井与盲斜井联合开拓法明斜井与盲斜井联合开拓法明斜井与盲竖井联合开拓法表6-1矿床开拓方法图解表第三节平碉开拓方法使用条件：当矿体（或其大部分）赋存在地平面以上时，可使用平碉开拓法。一、垂直矿体走向下盘平嗣开拓当矿脉和山坡的倾斜方向相反时，则由下盘掘进平碉穿过矿脉开拓矿床,这种开拓方法叫做下盘平碉开拓方法。】一主平碉，2-主渊井J3-辅助竖井，4一人风井,5矿脉二、垂直矿体走向上盘平碉开拓方法当矿脉与山坡的倾斜方向相同时，则由上盘掘进平碉穿过矿脉开拓矿床,这种开拓方法叫做上盘平碉开拓方法。采用下盘平碉开拓法和上盘平碉开拓法时，平碉穿过矿脉，可对矿脉进行补充勘探。三、沿矿体走向平嗣开拓方法当矿脉侧翼沿山坡露出，平碉可沿矿脉走向掘进，成为沿脉平碉开拓法。平碉般设在脉内；但当矿体厚大且矿石不够稳固时，则平碉设于下盘岩石中。这种开拓方法的优点是能在短期开始采矿：各阶段平碉设在脉内时，在基建期间便可顺便采出部分矿石，以抵偿部分基建投资。平碉还可补充勘探作用。其缺点是平碉设在脉内，必须从井田边界后退开采。I一主平碉，2辅助官蟹井，3,4一主溜井,5一面井第四节斜井开拓法使用条件：倾斜或缓倾斜矿体，即矿体的倾角为15。20。至45。之间，矿体赋存在地平面以下，矿体埋藏又不太深的中小型矿山，地表无过厚的表土层，可采用斜井开拓法。按其相对位置有下列几种开拓法：脉内斜井开拓法；下盘斜井开拓法一、脉内斜井开拓法当矿体沿倾斜起伏不大，无褶皱和断层，才有可能采用脉内斜井开拓。