项目一 金属矿地下开采基本知识

如巷道的方向、开采深度等。稳固性对于采矿方法、支护方法的选择及掘进
方式等都有很大影响。 (2)稳固性与坚固性的关系
两者既省联系，又有区别。一般在节理发育，构造破碎的地带，矿岩的坚
固性虽然可能好，但稳固性大为下降。因此，稳固性与坚固性不能混同，坚 固性不好的，不一定稳固性不好。
(3)矿岩稳同性大致可分为5类：
蓝铜矿（CuS）
孔雀石 CuCO3·Cu（OH2）（铜绿）
铜铅铀硒矿
辉钼矿( MoS2 )
根据所含金属种类的不同对矿石的分类
黑色金属矿石：如铁、锰、铬。 有色金属矿石：如铜、铅、锌、铝等。 稀有金属矿石：如铌、钽等(为相对概念) 放射性矿石：如铀、钴等。
贵重金属矿石：如金、银、铂等。
非金属矿石：如建筑石材、石膏、滑石等。
④较稳固的：允许有较大的暴露面积，200-500m2，一般不支护。
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。
1.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颗粒的 硬度、形状、大小、晶体结构以及颗粒间胶结的情况等，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。 2．坚固性 坚固性指岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固系数来表示，也 称普氏系数，单位MPa。 f=R/100 式中：R为岩石标准试样的单轴抗压强度，MPa。 （岩石的单轴抗压强度，是指试样只在一个方向受压时所得的极限破坏 强度，也就是说将岩石试验放在压力机的上下压板之间进行加压，直至试 样被压坏时测得的压力强度值）
米，最宽处约18厘米，最厚处约8厘米。更
为奇特的是，该天然金块有如人工镂空艺术 品一般，牧民们说看起来有点像中国地图。 拿在手里一只手很艰难地托起来。不同的角 度能够看出不同的造型，又像一只大脚印， 还像一个人坐在山巅……金块镂空处集聚着 的是一些砂石和泥土，黄色的土色也难以掩 饰住黄橙橙金子的颜色。
不支护。 5)极稳固的：允许有很大的暴露面积，即800m2以上。不必 支护，可以长期不垮落。
4．矿岩的碎胀性
矿岩的碎胀性是指矿石和围岩破碎之后体积增大的性质。碎胀性可用碎胀系数
（又称松散系数）来表示 一般坚硬矿岩石的碎胀系数为1.2—1.6。
碎胀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
三、矿石品位的概念及计算
1、矿石品位的概念 通常把矿石中凡是可供利用的元素或矿物称为有用成分。矿石中所含有 用成分的多少用品位来表示。 所谓品位就是：矿石中有用成分的质量与矿石质量之比，常用百分数(％)
表示。贵重金属(金、铂等)矿石的品位是用g/t(m³ )来表示。
2、边界品位 指可采矿石有用成分含量的最低界限。是矿体边界上矿石的最低品
应当指出，矿石与废石的概念是相对的，他与一个国家的 社会制度、科技发展水平、已经掌握的资源情况以及对某 种金属的需要量都存在关系。过去的废石，或许因为选矿
设备的研发改进，就变成了可开采的矿石。
二、矿石的种类
在自然界中的矿物很多，现在，人们已经知道的矿物有4000多种，而有用矿物约 有200余种，这些矿物都可以通过选矿设备使用不同的方法分选出来而加以使用。 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。含金属成分的矿石，称金属矿石。
1)极不稳固的：不允许有暴露面积。要求在掘进及开采中必 须超前支护，否则会塌落。 2)不稳固的：允许暴露的面积在50m2以内。亦即允许有较 小的暴露面积，随着回采，要立即进行支护。 3)中等稳固的：允许有一定的暴露面积，即50--200m2，一 般不支护，或作临时支护，即可安全地进行生产。
4)较稳固的：允许有较大的暴露面积，200--500m2，一般
7、 废石（脉石）：在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称为废石。
自然金
根据统计资料，世界上已发现大于10kg的狗头 金约有8000~10000块。数量最多的国家首推澳 大利亚，占狗头金总量的80%。其中最大的一 块重达235.87kg的狗头金也产于澳大利亚。 2015年2月5日，新疆青河县一牧民上周意 外捡到重7.85公斤左右的一块狗头黄金，这 块黄金酷似中国地图。该天然金块长约23厘
前节回顾
矿产是指自然界产出的有用矿物资源。 矿产资源是指产于地壳和地表的、可以被开采利用的天然富集物。是地质 过程的产物。 矿业是指按社会化大生产分工所形成的从事矿产资源勘查、开发和选冶 的相关部门和产业。 矿产资源的特点
天然性 可用性 有限性 难确定性 不可再生性
共生性与伴生性
分布不均匀性
有多种分类方法：根据矿产特性及其主要用途，分为能源矿产、金属矿产、非金
金属矿石按其所含金属矿物的性质、化学成分、矿物组成的分类 • 自然金属矿石：它是以单一元素形式存在的，如自然金、钠、自然银等。
自然界含金矿物有20余种。最常见的最主要的矿物是自然金，其次是银金矿、 碲化金等；自然银是自然生成的单质银元素（Ag）矿物。不过自然界中，大 多都是多种化学元素结合而成，像银金矿（AgAu） 、辉银矿（Ag2S）。
矿体的形状反映了矿体在地壳中的空间外部形态。矿体形态对采矿有直接影响，形状 越复杂，开采越困难。按形状不同将矿体分为层状矿体、脉状矿体和块状矿体。
(1)层状矿体
矿体呈层状分布，多源于沉积或变质沉积矿床。特点是：①层状矿床的品位、厚度变
化不大，较稳定；②矿床规模比较大；③多见于黑色金属矿床。
(2)脉状矿体
通常用的普氏岩石分级法就是根据坚固性系数
来进行岩石分级的。 ① 极坚固岩石f＝15--20(坚固的花岗岩、石灰
岩、石英岩等) ②坚硬岩石 f＝8--10(如不坚固的花岗岩，坚
固的砂岩等) ③中等坚固岩石f＝4--6(如普通砂岩、铁矿等) ④不坚固岩石f＝0.8--3(如黄土，仅为0.3)
③中等稳固的：允许有一定的暴露面积，即50-200m2，一般不支护，或作临时支护，即可安全地进 行生产。
一、有关矿物、矿石的概念
5 、围岩：矿体周围的岩石称围岩。位于矿体上部的围岩称为上盘围岩，位 于矿体下部的围岩称为下盘围岩。
6 、夹石：夹在矿体中的岩石称夹石。
上盘围岩
下盘围岩
矿石 夹石
7、 废石（脉石）：在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一
般称为废石，即矿床周围的围岩以及夹石。根本不含有用或 成分含量过少，当前不宜作为矿石开采。
主要由于热液和气化作用，将矿物充填于地壳的裂隙中生成的矿床。特点是： ①矿脉
与围岩接触处有蚀变现象；②矿床赋存条件不稳定； ③有用成分含量不均匀。
(3)块状矿床
主要是充填、接触交代分离和氧化作用形成的。特点是：①呈不规则的透镜状、棱柱 等形状；②矿体大小不一； ③矿体与围岩的界限不明显。
前节回顾
1 、矿物：在地壳中，由于地质作用所形成的天然单质或化合物统称为矿物。 2 、矿石：指在现有技术经济条件下，能够从中提取有用组分（元素、化合 物或矿物）或利用其特性的自然矿物聚集体。 3、 矿体：矿石的聚集体称为矿体。
4 、矿床：矿床是矿体的总称。
5 、围岩：矿体周围的岩石称围岩。
6 、夹石：夹在矿体中的岩石称夹石。
引起井下火灾，特别是粉状的高硫化矿与空气接触的面积大，更容易引起火 灾。因此对于高硫化矿床必须采取快采、快处理的办法来开采，以减少矿石
的损失。
8 含水性 含水性是指矿岩裂缝和孔隙中含有和保持水分的性能，含水性直接影响到
矿石的提升、运输及矿仓内储矿。矿岩含水过多，会使排水费用增加。
五、矿体的分类
1、矿体的形状
金属矿石以及有用的岩石。
3、 矿体：矿石的聚集体称为矿体。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。在当前技术经 济条件下，符合开采和利用要求的矿床称为工业矿床，否则称为非工 业矿床。
强度是指选矿设备矿岩抵抗压缩、拉伸、弯曲及剪切等单向作
用的性能；而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力，如抵抗 锹、镐、机械破碎、炸药的综合作用力等，它对爆破及空区的影
响较大。
3．稳固性 (1)矿岩稳固性的概念
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。
影响稳固性的因素计分复杂，它与矿岩的成分、结构、构造、节理状况、 风化程度及水文地质条件都有关系，还与矿岩在开采过程中的暴露形状有关，
通常用的普氏岩石分级法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。
极坚固岩石f＝15--20(坚固的花岗岩、石灰岩、石英岩等)
坚硬岩石 f＝8--10(如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等) 中等坚固岩石f＝4--6(如普通砂岩、铁矿等)
不坚固岩石f＝0.8--3(如黄土，仅为0.3)
矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却 是两种不同的概念。
金矿石
氧化矿石：矿石成分为氧化物，如赤铁矿(Fe2O3；)、赤铜矿(Cu2O)
硫化矿石：矿石的成分为硫化物，如黄铜矿(CuFeS2)、方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS) 混合矿石：是前三种的混合物。
方铅矿石结晶（PbS）
铅锌矿石
铅锌矿石
含锗铅锌矿石
辉锑矿结晶(Sb2S3)
黄铁矿结晶(FeS2)
ຫໍສະໝຸດ Baidu 前节回顾
1、矿石品位：矿石中有用成分的质量与矿石质量之比，常用百 分数(％)表示。贵重金属(金、铂等)矿石的品位是用g/t(m³ )来表 示。
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2、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。
①极不稳固的：不允许有暴露面积。要求在掘进 及开采中必须超前支护，否则会塌落。 ②不稳固的：允许暴露的面积在50m2以内。亦即 允许有较小的暴露面积，随着回采，要立即进行支 护。
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。
矿石的边界品位,意即如果低于这个品位就不在称之为矿石,虽然也含
有某种有用矿产,就是有用矿产含量太低。最低工业品位则是工业生 产过程中对矿石品位的具体要求,不同的国家或地区,由于经济技术水
平的差异,最低工业品位也各不相同。
属矿产
项目一 金属矿地下开采 技术基础
预备知识 了解矿石及矿体埋藏要素
一、有关矿物、矿石的概念
1 、矿物：在地壳中，由于地质作用所形成的天然单质或化合物统称为 矿物。矿物是组成岩石或矿石的基本单元。 2 、矿石：指在现有技术经济条件下，能够从中提取有用组分（元素、 化合物或矿物）或利用其特性的自然矿物聚集体。包括金属矿石、非
位．是划分矿石和废石，圈定矿体范围的标准。在圈定的矿体范围内，
任意取样点的品位，一般都不应低于边界品位。 边界品位是矿产工业要求的一项内容，计算矿产储量的主要指标。
3、最低工业品位
指以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。即根据目前的工业技术水平，当矿石品位低于某个数值时， 便没有利用价值，这一数值的矿石品位叫最低工业品位。用边界品
(矿车、箕斗等)内的矿岩块，因矿岩块之间空隙较大，则碎胀系数值可达1.8— 2.0(称作二次碎胀)
5．结块性
结块性是指采下的矿岩遇水受压，经过一定的时间，又结成整块的性质。常见的 是粘土矿物、滑石或高硫矿。这些矿石遇水受压，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，甚至影响某些采矿方法 的顺利使用。具有结块性的矿石不宜在采场、井巷中存放时间过长。
6 氧化性
矿石的氧化性是指硫化矿石在水和空气的作用下，变成了氧化矿石的性质。
在硫化矿石中混入氧化矿石后，会降低选矿的回收率。因此硫化矿与氧化 矿石不要混在一起。
7 自燃性
自燃性是指高硫化矿石（含硫量在18％~20%），在其透水性及透气性良 好的条件下，发生自燃的性能。
高硫化矿石在井下氧化时，放出大量的热，经过一段时间，温度升高，会
Ⅱ号矿田
1号井田
2号井田
Ⅰ号矿田
Ⅲ号矿田
矿区
矿床是一个地质体的概念。矿体严格来讲应该是通过地质工作而圈定出来的，有工业意 矿区、矿田、井田 义的矿化地质体。矿区、矿田指的是地区概念。 矿区 矿田：划归一个矿山企业开采的全部矿床或者是一部分叫矿田（如金岭铁矿、招远 金矿等） ； 划归一个公司或矿务局开采的矿体，叫矿区（西北区，中央区，东南区） （如杨杖子矿务局，中条山有色金属公司等）。