非煤开采技术

非煤开采技术一、名词解释：1矿产：形成于地壳内部的能被国民经济利用的矿物资源，它们是人类社会重要的生产资料和劳动对象。

2边界品味：是划分矿石与废石的有用成分最低含量标准。

3内生矿作用：热源主要来自地球内部物质产生的热能，包括岩浆热能、放射性元素的蜕变能、地球重力场内物质调整过程中释放出来的位能，以及地表表生物质转入地球内部后在高压下发生脱水、矿物变化和物质变相过程中释放出来的能量等等，上述作用即为内生矿作用。

4采准：在已经开拓的阶段掘进一系列巷道，将阶段划分为矿块，并在矿块内为行人、通风、运料、凿岩、放矿等创造条件的采矿准备工作。

5矿石贫化：指采出矿石品位低于工业储量平均品位的现象。

6矿块底部结构：为接受回采工作面崩落的矿石，并将其转运至运输水平，在矿块的底部一般都设受矿巷道、二次破碎巷道、放矿巷道。

7采矿方法：在矿块中进行采准、切割、回采工作的总和。

8空场采矿法：将矿块划分为矿房和矿柱，分两步骤回采-先采矿房，后采矿柱，矿房回采过程中形成采空区靠矿岩自身的稳固性和矿柱维护，采场一般无需采取采互措施。

9放出漏斗：在松动范围内，各水平层的对称漏斗状凹坑。

10原地浸出法：将化学溶剂注入天然埋藏的矿层，浸出矿石中的有用成分并通过钻孔提取反应生成物的特殊采矿方法。

11矿石品位：是指矿石中的有用成分（元素、化合物、矿石）的单位含量。

12放出体：放出矿石在采场原矿石堆中占据的空间位置所构成的形体称为放出体。

13补偿空间；矿石自矿体上崩落后，其体积将会由于碎胀而增大，所以崩落后的矿石所需占据的空间要大于矿石原始体积占据的空间，二者之差为容纳碎胀矿石而需开凿的空间，称为补偿空间。

二、填空：1根据变质矿床成矿组分的不同变化，变质矿床可分为受变质矿床和变成矿床两种。

2矿石的三性指结块性、氧化性、自燃性。

3开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿体时，回采单元采用井田-阶段-矿块的划分方式。

4按阶段运输巷道的数目及与矿体的相对位置关系，阶段运输巷道可以分为：沿脉单巷，沿脉双巷，下盘沿脉加穿脉，环形运输四种基本布置方式。

5常用的凿岩爆破落矿方法有：浅孔落矿、中孔落矿、深孔落矿。

6采空区处理有崩落围岩、充填采空区、封闭采空区等多种办法。

7根据主竖井与矿体的相对位置，竖井开拓法分为：下盘竖井开拓法，上盘竖井开拓法，侧翼竖井开拓法三种方式。

8合理的落矿方法应当是作业安全和矿石块度均匀。

9采准工作量可以用采准系数和采准工作比重两种方式表示。

10矿柱回采与采空区处理应遵循统一性原则，正常采序原则和时间性原则。

三、简述：1非煤矿床的赋存和开采特点有哪些？答：（1）矿体中有用成分的构成比较复杂，分布不均匀；（2）矿床规模一般较小；（3）矿体倾角多为急倾斜，开拓方法主要为竖井和平硐开拓。

（4）井工开采机械化程度不高，规模较小；（5）回采工艺普遍采用凿岩爆破法落矿，利用自身稳固性维护采场；（6）采矿方法种类多，主要与赋存条件有关；（7）部分矿体可用化工技术采矿。

2非煤矿床广泛采用矿块后退式开采顺序的原因？答：非煤矿床赋存条件一般比较复杂，矿体产状变化大，常常需要通过掘进巷道对矿床进行补充勘探；非煤井田尺寸一般比较小，后退式开采初期工程量大，基建时间长的缺点不突出。

3深孔挤压爆破落矿法的主要优缺点？答：优点是减少或取消了补偿空间，不进降低了矿块的切割工程量，也有利于矿体的稳定。

挤压爆破的效果好，既降低了大块产出率，也提高了放矿和运搬矿石的速度。

缺点是当发生爆破过挤压时，压实后的矿石易造成漏斗阻塞而使放矿困难。

此外，崩落的矿石易抛入凿岩巷道而增加辅助工作量。

但总得来说挤压爆破的优点是主要的。

4为什么深孔挤压爆破法比自由空间爆破效果好？答：挤压爆破时，在爆破的第一阶段，自由面前方是松散的矿岩，其密度比空气大，应力波传至自由面时，有一部分作为透射波传入矿岩，使反射波能量减弱而不利于矿石的破碎。

另一方面，工作面前方松散的矿岩挤压在工作面上，延缓了矿体内裂隙的形成，意味着延长了爆破应力波的作用时间，使爆破能力得以充分发挥，并使矿石得到均匀破碎。

爆破的第二阶段，膨胀的气体使裂隙破坏，并将破碎的矿石向松散矿岩推移和挤压，在这个过程中矿石获得两次破碎。

5胶结充填的充填料制备与输送系统与水砂充填相比，有哪些重要区别？答：胶结充填料由胶凝剂、骨料和水组成，按照充填料成分的不同又分为混凝土胶结填充料和尾砂胶结充填料两种。

胶结充填料的制备方法必须与输送方式密切配合，不同的制备与输送方式就构成了不同的制备系统。

国内目前采用的混凝土制备系统有间歇搅拌式、连续搅拌式、半分离制备系统三种。

尾砂胶结充填料制备系统有砂浆中加水泥粉的制备系统和尾砂浆中加水泥浆的制备系统两种。

6无底柱分段崩落采矿法的优缺点及适用条件？答：优点是：取消了底部结构，矿块结构大为简化；由于结构简化，便于使用高效率的无轨自行设备，机械化程度高；回采巷遭掘进、采矿凿岩、出矿等工作可以在同一矿块的不同分段或不同线路同时进行，生产集中，矿块生产能力大，效率高；工人在巷道中完成各项回采作业，安全性好；在回采巷道中以崩矿步距为单元回采，便于分采、分运、剔除夹石。

缺点是：回采工作面为独头巷道，不能形成贯穿风流，通风条件差；在覆盖废石层下放矿，每次放矿都要在损失部分矿石的同时放出部分废石，矿石损失与贫化大。

适用条件：地表允许塌陷；急倾斜厚矿体和缓倾斜、倾斜极厚矿体；矿石和下盘围岩中等稳固以上，上盘围岩稳固性不限；矿石价值不高，围岩含品味。

7有底柱分段崩落法的基本特征和适用条件？答：基本特征：将矿块沿倾斜方向划分为分段，每个分段下部都设出矿底部结构（有底柱），采下的矿石自崩落废石层下从分段底部结构放出，废石随矿石放出而充填采空区。

适用条件：（1）地表允许塌陷；（2）矿体厚度与倾角：急倾斜矿体厚不小于5m，倾斜矿体不小于10m，厚20m以上的矿体倾角不限；（3）矿岩稳定性：矿石及下盘围岩中等稳定以上，上盘围岩稳固性不限；（4）矿石价值：一般情况下矿石价值不高；（5）其他条件：矿石无自燃性、结块性、矿体中不含厚度较大的夹石层。

8椭球体放矿理论中放出体的性质。

答：性质一：放出体为下部被漏口所截的旋转椭球体，可以简化为完整椭球体计算；性质二：放出体在放出过程中，其表面颗粒点始终保持椭球状不断收缩变化，最后同时从漏口放出；性质三：放出体在放出过程中，其表面颗粒点的高度相关系数保持不变。

9试分析放出椭球体与松动椭球体的关系？答：不受边界条件约束时，底部放矿的放出体为下部被漏口所截的旋转椭球体，通常称之为放出椭球体。

由于放出椭球体内的矿石被放出，其周围一定范围内的矿岩将随之发生二次松散，向放出椭球体移动并占据放出矿石原来占用的空间，而松散范围以外的矿岩依然保持静止状态。

采场矿岩堆中，由于矿石放出产生松动（移动）的部分构成的形体称为松动椭球体。

根据实验，松动体与放出体的关系为：Hs=（2-2.5）Hf和Qs=（10-15）Qf（式中Hs和Hf分别为松动椭球体和放出椭球体高度，Qs和Qf分别为松动椭球体和放出椭球体体积）四、论述：1什么是斜坡道开拓，斜坡道开拓法的优缺点及适用条件？答：用斜坡道作为主要开拓巷道开拓矿床的方法，称为斜坡道开拓法。

优点是：（1）受地形、工业场地、工程地质条件等制约井筒位置的因素影响较小；（2）斜坡道兼有主井和副井的功能，利用无轨自行设备将斜坡道掘到矿体后即可投入生产，矿床开拓快，矿井投产早；（3）无轨自行设备机动灵活使用方便；（4）矿井生产系统简单、环节少；（5）不需要提升设备和相应的地面构筑物，井口布置大大简化；（6）有利于实现“掘采装运卸”综合机械化，劳动生产率高；（7）不需要轨道，节约钢材。

缺点是：（1）斜坡道工程量大（比同样深度的竖井工程量大3-6倍）；（2）开拓深度受掘进技术和经济因素的制约；（3）无轨自行设备初期投资多，维修工作量大，技术水平要求高；（4）无轨自行设备目前主要以柴油为动力，造成井下空气污染，要求加强通风，使通风费用增加。

斜坡道开拓法适用于矿床埋藏不深的中小型矿山。

2论述单层长壁式崩落采矿法与单一薄及中厚煤层走向长壁全部垮落采煤法的异同点？答：沿阶段倾斜全长布置的工作面为长壁工作面，将阶段沿倾斜划分为分段（相当于煤矿床划分的区段），在分段范围内布置的工作面为短壁工作面。

长壁式崩落法的工作面长度一般为30-60m，短壁式崩落法的工作面长度为15-30m。

单层长壁式崩落法用于开采顶板不稳固的缓倾斜层状薄矿体，将阶段划分为矿块，沿阶段倾斜全长布置工作面，沿走向推进，一次采全厚，随工作面推进，有计划地回柱放顶，崩落顶板充填采空区。

长壁式崩落法的回采工作主要有落矿、矿石运搬、采场顶板管理。

3试分析重力运搬、电钯运搬及无轨自行设备运搬的优、缺点？答：（1）重力运搬最简单，矿柱矿量少，费用低。

因此，在开采急倾斜薄及极薄矿脉并采用浅孔落矿时被广泛应用。

其主要缺点是放矿能力小，闸门易损坏。

（2）电钯运搬构造简单，坚固耐用，移动灵活，易于维修，虽有矿石易破碎、牵引绳磨损大、运搬能力随运距的增加而迅速减小等缺点，但由于其适应性强、应用范围广，因而在国内非煤矿山获得了非常广泛的应用。

电钯运搬的生产能力，随耙斗容积、绞车功率、耙运条件而改变，年生产能力约在2-3万t至3-5万t之间。

（3）无轨自行设备运搬与其他运搬方法相比的优点是，同一设备既可用于回采，有可用于掘进，铲运机还可用来清除路障和运输材料。

这种设备既可在同一阶段内的几个工作面间运搬，又可在几个阶段内的工作面间互相调度，机动灵活。

此外，这种运搬设备的主要缺点是设备昂贵、维修工作量大、操作技术水平要求高，以及装运机带有风绳，运距受限制，而柴油驱动的铲运机井下通风费用高等。

但由于无轨设备运搬的优点比较突出，所以国内外的应用日益广泛。

五、计算：1某矿开采铁矿床，已知矿块的工业储量为100kt，工业储量平均品味为60%，该矿块踩出矿石量90kt，采出矿石品位为56%，若混入的废石品位为15%，试计算以下指标：（1）矿石损失率：1-90*(56%-15%)/100*(60%-15%)=18%（2）矿石贫化率：(60%-56%)/60%=6.67%（3）废石混入率：(60%-56%)/(60%-15%)=8.89% （4）金属回收率：90*56%/100*60%=84%六、分析：2下图为某矿采矿方法图，试根据图示内容：（1）写出图中所示何种采矿方法？答：分段矿房法（2）写出图中数字序号所代表的名称？答：1分段运输平巷2装运横巷3堑沟平巷4凿岩平巷5顶柱回采凿岩平巷6切割横巷7间柱凿岩硐室8斜顶柱回采凿岩硐室9切割天井10斜顶柱（3）简要评价该采矿方法并说明其适用条件？答：分段矿房法采用高效率的无轨自行设备，而且可以多分段同时回采，所以生产能力比较大，效率也比较高。