第一章.金属矿床地下开采基本概念

金 属 矿 床 地 下 开 采 的 基 本 概 念
金 属 矿 床 工 业 特 征 （一）金属矿石按其所含金属矿物的性质，化学成份，矿物 组成可以分为以下几类 （1）自然金属矿石:以单一元素形式存在的，如金、铂等。 （2）氧化矿石:矿石的成分为氧化物。 如：赤铁矿。 （3）硫化矿石:矿石的成份为硫化物。 如黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PnS）、辉铜矿（MOS2）、 闪锌矿（ZnS）等 （4）混合矿石:前三种的混合物。 二、矿石的种类 在自然界中的矿物很多，现在已经知道的矿物有3000多种， 而有用矿物约有二百余种。 在地壳中，以自然金属形式存在的矿石是很少的，大量的矿 石是以氧化矿，硫化矿等形式存在的。
f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩） f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩） f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿） f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3）
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金 属 矿 床 工 业 特 征
（三）矿岩的稳固性 （1）矿岩稳固性的概念： 稳固性是指在一定暴露面积下和在一定时间内不自行垮落 的性能。或者说稳固性是指矿岩在空间允许暴露的面积大小 和允许暴露的时间长短的性能。 影响稳固性的因素十分复杂，与矿岩的成份，结构，构造 节理状况，风化程度，以及水文地质条件都有关系，还与矿 岩在开采过程中形成的实际情况有关，（如巷道的方向，开 采深度等）。 稳固性对于采矿方法的选择，及支护方法的选择，掘进方 式等都有很大影响。
（6）非金属矿石——如建筑石材、石膏、滑石等。
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金 属
三、矿石品位的概念
（一）矿石品位的概念 通常我们把矿石中凡是可供利用的元素或矿物称为有用成 品位：矿石中有用成份的重量与矿石重量之比，常用百分 数（%）表示。 一般金属品位是指矿石中该种金属元素含量的百分数。 对于贵重金属（金铂等）矿石的品位是用克/吨表示。这是
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金 属 （二）矿岩的坚固性 有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石 一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的
矿 说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表 床 示岩石在破碎时的难易程度。 工 业 ① 特 ② ③ 征 ④ 极坚固岩石 坚硬岩石 中等坚固岩石 不坚固岩石 坚固性的大小用坚固性系数来表示，（普氏系数f值）。
工 超过合格块度时，则要求进行二次破碎。 业 特 征
B
L
H
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金 属 矿 床 工 业 特 征 五、金属矿床分类及其工业特征 （一）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，因此，金属矿床的分类，一般 按其矿体形状、倾角和厚度三个因素进行分类。（此三个要 素习惯上称为矿体三要素）。
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金 属 矿 （5）围岩——矿体周围的岩石叫围岩。
①上盘围岩——指矿体上部围岩。
②下盘围岩——指矿体下部围岩。 （6）夹石——夹在矿体中的岩石叫夹石。
（7）废石——在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称
床 为废石。 工
上盘围岩
业 特
下盘围岩
矿石
征
夹石Baidu Nhomakorabea
金 （四）矿岩的碎胀性 矿岩的碎胀性是指矿石和围岩破碎之后的体积比原体积
属 增大性质。碎胀性可用碎胀系数来表示（又叫松散系数） 矿 床 工 业 特 征 对于一般坚硬矿岩石松散系数为1.4~1.6（或1.2~1.6）。 松散系数的大小主要取决于破碎之后，矿岩的粒度组成和 块度的形状。初装入容器（矿车、箕斗等）内的矿岩块，因 矿岩块之间空隙较大，则松散系数值可达 1.8~2.0（产生了 二次松散）。
圈定的矿体范围内，任意取样点的品位，一般都不应当小于 边界品位。 （三）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。
这意思是说，根据目前工业技术水平，当矿石的品位低于 某个数值时，便没有利用的价值，则这一数值的矿石品位叫 最低工业品位，或者说，用边界是品位圈定的矿体或矿体中 某个块段的平均品位，必须高于最低工业品位才有开采价值， 否则无开采价值。
破碎后的体积 碎胀系数 原体积（破碎前的体积）
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金 （五）矿岩的结块性 属 矿 床 工 业 特 征
结块性是指采下的矿岩遇水受压，经过一定的时间，又结
成整块性质。 我们通常见到的是粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压， 经过一段时间后，易出现结块现象。结块性对于放矿，装卸， 运输等生产环节造成困难，甚至于影响到某些采矿方法的顺
矿 份。矿石中所含有用成分的多少用品位来表示。 床 工 业
特 因为这些贵重金属在矿石中含量很少。 征
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金 属 矿 床 工 业 特 征 （二）边界品位
可采矿石有用成份含量的最低界限。它是矿体边界上矿石 的最低品位，是划分矿石和废石，圈定矿体范围的标准。在
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金 属 块度通常用三个相互垂直方向的平均尺寸来表示。 （或用最大方向的尺寸）即B、L、H的平填值。 对于一定的装运，破碎等设备，对矿岩的最大块度 矿 有一定的要求。为了保证矿山持续生产，必须使矿石的最大 床
块度与装运等设备的要求相应。
通常用合格块度来表示限制采出矿石的块度，矿石块度
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（八）其他的
（1）容重——容重是指单位体积中原岩的重量。 一般岩石的容重为2.3——3.0T/m3之间。
有色金属矿石中金属含量较少，其容重与岩石差不多或稍
大些。黑色金属矿石中金属含量较高，容重可达3.5T/m3左 右。（或更大） （2）块度——矿岩体崩落后则形成矿石块，或岩石块，其 尺寸的大小称为块度。
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金 属 矿 床 工 业 特 征 （七）含水性 含水性是指矿岩裂缝和孔隙中含水的性质。矿岩含水性直 接影响到矿石的提升，运输，矿仓内储矿。矿岩含水过多， 会使排水费用增加。对于此方案寒冷地区的矿山，由于含水 性会造成结冰河。
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厚度。（也即真厚度。若
文中不加说明时，一般指 真厚度）。
b——为垂直厚度； a——为水平厚度； φ——a与b夹角； α——矿体倾角；
α
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2）分类：可分五类
① 极薄矿脉 矿体厚度在0.8米以下。开采时要采一部分围岩，才能保 证正常的工作宽。（用浅孔凿岩开采的方法） ② 薄矿脉
③ 中等稳固：允许有一定的暴露面积，即50m2——200m2，
一般不支护，或作临时支护，即可安全地进行生产。 ④ 较稳固：允许有较大的暴露面积，为200——500m2，一 般不支护。 ⑤ 极稳固：允许有很大的暴露面积，即800m2以上。不必
支护，可以长期时不垮落。
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（1）按矿体形状分类 金 1）层状矿体——这种矿体是一层一层的。 属 ① 层状矿床的品位，倾角和厚度变化不大，比较稳定。 ② 矿床规模比较大。 矿 2）脉状矿体 床 ① 矿脉与围岩接触处有蚀变现象 ② 矿床赋存条件不稳定； 工 ③ 有用成分含量不均匀；（品位变化大）。 3）块状矿床 ① 形状很不规则。呈不规则的透镜状，矿株等形 特 ② 矿体大小不一； ③ 矿体与围岩的界限不明显； 征 业
矿体厚度为0.8——4.0米之间。考虑近似水平矿床，用
木支护时支护高度不得超过4米，超过4米，支护作业困难 很大。用浅孔回采。 ③ 中厚矿体 矿体厚度为4.0——10米之间。一般此时矿块沿走向布置， 多用浅孔回采。
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金 属 矿 床 工 业 特 征 ④ 厚矿体 矿体厚度为10——30米，（此时30米为使用沿走向布置与 垂直走向布置矿块的界限，也可以用沿走向布置矿块）。
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一、矿石和废石的概念
（1）矿物——在地壳中，由于地质作用形成的自然元素和自 然化合物，统称为矿物。 （2）矿石——凡是在地壳中遇到矿物集合体，在现在技术经 济水平条件下，能以工业规模从中提取国民经济必须的金属或 矿物产品的都叫矿石。 （3）矿体——矿石的聚集体叫矿体。（一个矿体是一个独立 的地质体，具有一定的几何形状，具有一定的空间位置等）。 （4）矿床——矿床是矿体的总称。（对于某一矿区而言，一 个矿床由一个或几个矿体组成，矿床又可分为工业矿床和非工 业矿床）。
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金 属 矿 床 工 业 特 征 （2）按矿体厚度分类 1）矿体厚度的概念：
矿体厚度是指矿体的上盘与下盘之间的垂直距离或水平距
离。前者称为矿体的真厚度，后者称为矿体的水平厚度。
对于急倾斜矿体，常用水
平厚度，对于缓倾斜矿体， 水平或倾斜矿体常用垂直
b a φ
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金 属 矿 床 工 业 特 征 四、矿石和围岩的性质
矿石和围岩的性质主要包括有：硬度、坚固性、稳固性、
碎胀性、结块性、氧化性、自燃性及含水性等。
（一）矿岩的硬度
矿岩的硬度是指矿岩抵抗工具侵入的性能。矿岩的硬度取 决于矿岩的组成，即取决于矿岩颗粒的硬度，形状，大小， 晶体结构以及颗粒间胶结构的情况等，矿岩的硬度除了对凿 岩有很大影响外，往往影响矿岩的坚固性和稳固性。
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金 属 矿 床 工 业 特 征 （3）矿岩稳固性分类：大致可分为五类 ① 极不稳固：不允许有暴露面积。要求在掘进及开采中必
须超前支护。否则会昌落。（非金属矿条件）；
② 不稳固：允许暴露的面积在50m2以内。也即允许有较小 的暴露面积，随着回采，要立即进行支护。
利使用。具有结块性的矿石在采场中，在天井中存放时间不
宜过长。
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金 （五）矿岩的结块性 属 矿 床 工 业 特 征 结块性是指采下的矿岩遇水受压，经过一定的时间，又结 成整块性质。
我们通常见到的是粘土矿物、滑石、或高硫矿遇水受压，
经过一段时间后，易出现结块现象。结块性对于放矿，装卸， 运输等生产环节造成困难，甚至于影响到某些采矿方法的顺 利使用。具有结块性的矿石在采场中，在凿井中存放时间不 宜过长。
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金 属 矿 床 工 业 特 征 （六）矿石的氧化性与自燃性
硫化矿石特别是高硫化矿石（含硫量在18~20%以上）
在水和空气的作用下，很容易发生氧化，由此会放出大量 的热，经过一段时间，温度升高，会引起井下火灾，特别 粉状的高硫化矿与空气接触的面积大，更容易引起火灾。 即便不发生火灾，在硫化矿石中渗杂入氧化矿石后，也 会降低了选矿的回收率。（选矿用的药剂不同）。因而硫 化矿与氧化矿石切记不要混在一起。
一般用深孔回采。
⑤ 极厚矿体 矿体厚度在30米以上。采用深孔回采。矿块可垂直走向布 置。
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金 （3）矿体倾角分类： 属 矿 床 工 业 特 征 水平微倾斜 缓倾斜矿体 倾斜矿体 急倾斜矿体 ＜5° 5°-30° 30°-55° ＞55°
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金 （一）井田、矿田和矿区的概念
属
矿
实际在采矿企业中，在矿务局下面或在公司下面设一
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金 属 矿 床 工 业 特 征 （二）根据所含金属种类的不同，矿石又可分为以下几种
（1）黑色金属矿石——如铁、锰、铬
（2）有色金属矿石——如铜、铅、锌、铝等 （3）稀有金属矿石——如铌、钽等 （4）放射性矿石——如铀、钍等 （5）贵重金属矿石——如金、银、铂等