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《地下开采方法学》开采单元划分

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视频简介

矿产开采单元的划分与管理对实现资源的有序开发至关重要,涉及矿田与井田、矿块与产区的合理布局,以保障开采效率与资源的高效利用。开采顺序的科学制定,包括中段勘察、矿块开采及矿体间开采的安排,对于提升开采效率和确保作业安全具有重要意义。矿井生产能力的确定直接影响矿山的设计与运营,其大小需综合考量对基建工程、设备选择及企业规模的影响。同时,矿石损失与贫化问题的探讨,强调了减少这些损失的重要性,这不仅关乎资源的经济价值,也直接关系到矿产资源利用效率的提升。通过精确计算与有效管理,旨在实现矿产资源的可持续开采与利用。  

视频脑图

         

内容要点

为什么要对矿体进行开采单元的划分?  

为了实现矿产资源的有序合理化开采,必须将规模较大、储量动辄数十万吨甚至数亿的矿体或矿场划分为不同的开采单元,并根据合理的勘察顺序逐步进行回采作业。  

 

矿田与井田如何划分以及它们的关系是什么?  

矿田是指一个矿山企业开采的全部或部分矿产范围,而井田是在矿田内一组矿井或坑口所划分的开采区域,可能是整个矿田或矿田的一部分。通常情况下,矿田包含多个井田,如湘西金矿就有两个坑口分别属于不同的井田。  

 

井田划分时应考虑哪些因素?  

井田划分时需考虑企业规模、矿产勘探程度、矿体走向长度和厚度、地表地形条件以及矿山生产能力等因素。这些因素将直接影响井田的大小和数量。  

 

矿块与产区是如何划分的,以及阶段的概念和特点是什么?  

在倾斜或急倾斜矿体中,井田进一步划分为阶段和矿块。阶段是指在井田垂直方向上,沿着矿体走向掘进运输巷道后形成的若干矿段,其高度取决于矿体赋存特征、矿岩物理性质、开采方法、矿柱回采条件、矿体形态变化程度及基建投资和运行成本等因素。矿块则是指阶段中按一定尺寸划分的独立回采单元,其尺寸与采矿方法密切相关。  

 

盘区和产区划分的依据及特点是什么?  

盘区主要针对微倾斜矿体,当矿体厚度不超过阶段高度时,用盘曲运输巷道将井田划分为长方形矿段;而在盘区基础上,按照一定尺寸将盘区划分为若干独立的回采单元——厂区,作为最小独立规划单元。例如,在三盘区中可以划分为一产区、二产区等,每个产区即为最小的回采单元。  

 

为什么需要设计不同的开采顺序?阶段内矿块的开采顺序有哪些分类?  

为了实现矿产资源有序合理化开采,首先必须将矿体划分为不同的勘察单元,并根据合理的勘察顺序进行回采作业。由于矿体规模较大,储量丰富,形态各异,因此设计不同的开采顺序以确保高效利用资源。阶段内矿块的开采顺序可以分为前进式、后退式和混合式三种情况。前进式开采是从靠近主要出矿巷道的矿块开始,向井田边界推进;后退式开采则是从井田边界开始,向主井方向依次回采;混合式开采则是在初期采用前进式,到达井田边界后转为后退式回采。  

 

如何确定相邻矿体间的开采顺序?  

对于相邻矿体的开采顺序,根据矿体间无矿带厚度、矿体倾角以及稳固性等因素来确定。一般情况下,矿体间无矿带厚度较小可采用混采,厚度较大则按上盘下盘顺序开采,且需考虑矿体倾角与岩石移动角的影响,以避免因开采顺序不合理加大矿体开采难度。  

 

井田内阶段的开始顺序有哪些类型?  

井田内阶段的开始顺序主要有两种形式,分别是下形式和上行式。下形式是指从上部开始逐阶段开采,而上行式则是先从下部阶段开始回采,再逐步向上部阶段推进。  

 

下行式开采顺序相较于上行式的优势是什么?  

下行式开采顺序可以提前进行矿石回采,快速回收投资,更快见到效益。而上行式在主要开头景象和主要开头巷道完成之前无法进行有效作业,但两者各有优劣,尚未有绝对权威结论区分优劣。  

 

前进式和后退式开采顺序各自的优缺点是什么?  

前进式开采维护工作量较大,因为所有运输巷道需全程维护,但可以提前进行回采作业。而后退式开采中,当第一个采场完成后,运输巷道仅起到通风作用,维护工作量减少,且采场可边掘进边回采。  

 

矿藏开采步骤的第一步是什么?查准切割在矿藏开采步骤中的含义是什么?  

矿藏开采步骤的第一步是开拓,即从地表决定一系列巷道工程,通过提升、运输、通风、排水、供水、供电、压气、充填等系统将人员、材料、设备等送至井下,并将井下的矿石、废石等提升到地表。这个过程需要形成完整的八大系统,例如通过竖井开拓系统图所示的方式实现地表与井下的连接。查准切割是指在已完成开拓工作的矿体中,决定必要的井巷工程,划分回采单元,并解决回采单元的人行通风、运输、充填等问题。切割则是指在查准后的回采单元内,按照采矿法规定要求完成井巷工程,以提供良好的爆破和回采矿石条件,包括形成切割槽和拉底空间。  

 

回采工作在矿藏开采步骤中的具体流程是怎样的?  

回采工作是在完成查准和切割工作的回采单元中进行大量采矿作业的过程,包括凿岩、爆破、通风、矿石运搬和低压管理等工序。其中,通风确保作业环境安全,矿石运搬将矿石从采集中装入运输设备,低压管理则涉及地压管理和采空区地压管理。  

 

三级矿量是如何分类的?  

三级矿量根据矿场开采准备程度分为开拓矿量、查准矿量和备采矿量。开拓矿量是在井田中已形成完整开拓系统的矿量,查准矿量是在开拓矿量基础上完成查准井巷工程所控制的矿量,而备采矿量是在查准矿量基础上完成切割工程所控制的矿量。  

 

矿井生产能力主要涉及哪两个方面内容?  

矿井生产能力主要涉及两个方面内容,一是开采强度,即矿产开采的快慢程度,通常用年下降速度和开采系数衡量;二是生产能力,这与资源储量和采矿方法密切相关,不同地质条件和矿体赋存条件下的年下降速度会有所不同。  

 

采矿方法与年下降数字的关系是怎样的?  

在不同的采矿方法中,年下降速度会随着矿体规模和面积的变化而变化。例如,填孔流法在矿体长度小于600米且面积为1000至2000平方米时,年下降速度可能是15至25米;而对于长度600至1000米、面积2000至6000平方米的矿体,则年下降速度为21米。不同的采矿方法和矿体条件决定了其年下降速度。  

 

勘察系数是如何定义和计算的?  

勘察系数是指用单位水平面积每年或每月产出的矿石量来评价矿场的采矿强度。其计算公式为CK=A/S,其中A代表矿井或矿山的生产能力(以每年的矿石量表示),S则是矿体的水平面积。  

 

矿井生产能力的重要性及影响因素有哪些?  

矿井生产能力是一个关键指标,它反映了矿山企业在正常生产状态下,在一定时间内开采或处理矿石的能力,通常以每年的万吨数表示。该指标的重要性在于它决定了基建工程量、主要生产设备类型、技术构筑物规模和类型,以及辅助车间规模、职工人数等。矿井生产能力受矿产品紧缺程度、市场需求量、矿体工业储量及资源前景、矿藏地质条件、矿产勘探程度以及技术经济因素等多方面因素影响。  

 

矿井生产能力过小或超能力开采会带来哪些问题?  

矿井生产能力过小可能导致安全投入不足、资源综合利用率低、企业规模小且可能引发无序开采和安全事故。而超能力开采则会造成采掘不平衡、三级矿量难以保证、产能波动大,降低矿山可持续发展能力;同时,提升运输、通风、排水系统超负荷运行,可靠性降低,增加安全风险,并可能扰乱市场秩序,造成市场价格波动。  

 

矿井服务年限是如何确定并与矿井生产能力相关联的?  

矿井服务年限是在确定矿井生产能力、矿产储量、采矿损失率和回收率等因素后维持正常生产状态的时间。服务年限应与矿井生产能力相适应,计算服务年限的公式为A=QL/(T*(1-6)),其中A为生产能力,T为服务年限,Q为矿产工业储量,R为矿石回采率。实际服务年限往往大于计算服务年限,且矿山生产过程中可采储量的变化会影响服务年限。  

 

不同规模矿山的矿井生产能力和服务年限有何标准?  

根据固体矿藏类型(如煤矿、黑色金属矿和有色金属矿),大型矿山、中型矿山和小型矿山在矿井生产能力和服务年限上有所区分。例如,大型煤矿矿井生产能力需大于100万吨,服务年限大于30年;小型矿山生产能力小于30万吨,服务年限为10到15年。其他金属矿种也有类似的规定,但具体数值有所差异。  

 

矿石平化的定义及衡量方式是什么?  

矿石平化是指在采矿和运输过程中,由于围岩与假石混杂或副矿丢失导致查出矿石品位低于计算范围内工业矿石品位的现象。通常通过矿石平化率和废石混入率来衡量,其中废石混入率是废石量与产出矿石量的比例,矿石贫化率则反映了因废石混入和高品位粉矿流失造成的工业矿石品位降低现象。  

 

矿石损失与贫化产生的原因有哪些?不同采矿方法下的矿石损失情况有何差异?  

矿石损失产生的原因包括开采损失(如产销损失和非产销损失)以及非开采损失(如永久矿区损失)。开采损失涉及遗留在插槽内无法运出、矿石渗入充填料、运输途中丢失、硫化矿石自燃损失及崩落法因废石过多提前达到放矿截止品位等。而非开采损失主要源于地质条件复杂导致的永久矿区损失。矿石贫化除了合理性平滑原因(如极薄矿脉采下围岩造成贫矿、回采过程中围岩混入及采矿工艺不合理)外,还包括非合理性平滑原因(如踩空方法、结构参数、回采顺序、工艺管理不当以及分层重叠体强度不够等造成废石混入)。不同的采矿方法会导致不同的矿石损失情况,例如充填法的平滑损失指标通常优于矿房法和崩落法。从数据上看,矿房的矿石损失变化指标优于矿柱的比例,这表明在后续的采矿实践中,矿房的设计和应用能更有效地减少矿石损失和平滑现象。  

 

如何计算矿石损失率和平滑率?  

矿石损失率是指矿山开采过程中损失的工业储量与原工业储量的比例,可通过直接法或间接法计算。直接法计算为(Q-Q1)/ Q × 100%,间接法则根据围岩是否含矿进行计算。矿石平滑率则是指工业储量矿石品位与查出矿石品位之差占工业储量矿石品位的比例,同样有直接法和间接法两种计算方式,它们分别表示废石混入产出矿石中的量与产出矿石量的比例以及矿石品位降低的程度。   

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