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㈣ 采矿课程设计
1.1矿床地质条件
铅锌矿床产于变质火山岩系之中，属海相火山岩系热液沉积--改造硫化物矿床。矿区地质构造为一短轴背斜。矿床为一隐伏矿床，矿体呈透镜状、似层状，产在强烈蚀变的石英角斑凝岩中。矿体与岩层平行，沿片里产出。矿石类型主要有块状矿、浸染矿和黄铁矿三种。矿块块体形态与稳固性稍好，矿量占总矿量的57%，浸染矿矿体稳固性较差，占矿量的41%。
1.2 矿床开采技术条件
矿区内矿体走向长约800m，斜长600m，平均厚度15.5m，倾角60-80度。矿石为含铜铅锌硫化矿石，共含21种有用金属。主元素平均品位为Cu :1.66%,Pb:4.61%,Zn:5.87%,S:19.50%。矿体及直接围岩节理裂隙发育，稳固性较差，不允许有较大的暴露面。下盘石英钠长斑岩，稳固性较好。其矿岩物理力学性质如下：
表1.1矿岩物理力学性质
类型 体重t/m3 松散系数 f值 自然安息角（°） 备注
块状矿 4.4 1.76 8-14 45-50 可凿性好
浸染矿 3.1 1.92 6-8 45-50 可凿性好
黄铁矿 3.6 1.72 10-12 45-50 可凿性好
石英角斑凝灰岩 2.9 1.9 6-8 45-50
绿泥石千枚岩 2.65 1.72 4-6 45-50
石英钠长斑岩 2.65 1.63 8-10 45-50 可凿性好
矿区构造应力显著，水平应力为垂直应力的1.5-1.8倍，浸染矿、石英角斑凝灰岩遇水易泥化。矿石水文地质较为简单。地表允许陷落。采用主副井斜坡道的开拓方案。矿山年生产能力为33万吨。
第二章 采矿方法选择 2.1方案初选
由于围岩稳固性差，所以空场采矿法是不可能被采用的。根据矿石的价值、品位、围岩与矿石的稳定性和矿床规模等条件，以及矿石围岩的稳定性、矿体的倾角和厚度以及地表允许陷落等条件初步选出三种采矿方法：
2.1.1有底柱分段崩落法
有底柱分段崩落法也称有底部结构的分段崩落法。该方法的主要特征是，由上而下逐个分段进行回采，每个分段下部设有出矿专用的底部结构（底柱）。依照落矿方式，可分为水平深空落矿有底柱分段崩落法与垂直深空落矿有底柱分段崩落法两种。前种方法具有比较明显的矿块结构，每个矿块一般都有独立完整的出矿、通风、行人和运送材料设备等系统。此外，在崩落层的下部，一般需要开掘补偿空间，进行自由空间爆破。后种方法的落矿大都用挤压爆破，并且连续回采，采块没有明显的界限。
2.1.2无底柱分段崩落法
该法的基本特征是，分段下部不设由专门出矿巷道所构成的底部结构，分段的凿岩、崩矿和出矿等工作均在回采巷道中进行，因此，大大简化了采场结构，给使用无轨自行设备创造了有利条件，并可保证工人在安全条件下作业。
2.1.3上向水平分层充填法
此方法一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱。回采矿房时，自下向上水平分层充填，虽工作面向上推进，逐步充填采空区，并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩，并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上，用机械方法将矿石运至溜井中。矿房回采到最上面分层时，进行接顶充填。矿主则在采完若干矿房或全阶段回采后，再进行回采。回采矿房的充填方法，可用干式充填、水力充填或胶结充填。干式充填方法目前应用很少。
2.2具体方案
1.有底柱分段崩落法。阶段高度50米，分段高度25米，耙道间距10米。采用漏斗放矿，分段底柱高度为6米。YQ-100型凿岩机凿岩。
2.无底柱分段崩落法。采场沿矿体走向布置，分段高度为10米，回采巷道间距8米。回采工作从一翼向另一翼回采。YGZ-80型凿岩机凿岩，ZYQ-14型装运车装运。
3.上向水平分层充填法。采场分为矿房和矿柱，矿房宽15.5米，间柱宽为6米。矿房长度沿走向布置。矿房用上向水平分层尾砂胶结充填回采，矿柱用上向进路充填法回采。先采矿房后采矿柱。采用YSP-45凿岩机凿岩，ZYQ-12型装运车装运。
2.3技术经济分析
2.3.1列表分析
表2.1技术经济分析
指标名称： 有底柱分段崩落 无底柱分段崩落 上向水平分层充填
1．矿块生产能力 100~250 350~400 120~160
2．采切比 16~20 14~15 10~18
3．矿石贫化率 10% 20% 9%
4．矿石损失率 10% 25% 9%
5．生产成本（元/吨） 19~24 19~24 25~302.3.2各采矿方法适用条件,优缺点比较：
一．有底柱分段崩落法
1.适用条件：（1）地表允许崩落。但若地表表土随岩层泵落后于水可能形成大量泥浆涌入井下时，需要采取防御措施。（2）矿体厚度与倾角。极倾斜矿体厚度不小于5m，倾斜矿体不小于10m；当矿体厚度超过20m时，倾角不限。最适用于厚度为15~20m以上的极倾斜矿体。（3）岩石稳固性。上盘岩石稳固性不限，岩石破碎不稳固时，采用分段崩落法比其他采矿法更为合适。由于采准工程布置在下盘岩石中，所以下盘岩石稳固性以不低于中等稳固为好。（4）矿石稳固性。矿石稳固性应允许在矿体中布置采准和切割工程，出矿巷道经过恰当支护后，应能保持出矿期间不遭破坏，故矿石稳固性不低于中等稳固。（5）矿石价值。不是在特殊有利条件（倾角大于75~78°，厚度大于15~20m，矿体比较规整）下，此法的矿石损失贫化较大，故仅适于开采矿石价值不高的矿体。（6）夹岩厚度和矿石性能。由于该法不能分采分出，以矿体中不含较厚的岩石夹层为好。在矿体倾角大回采分段高的情况下，矿石必须无自燃性和结块性。
2.主要优点：（1）由于该法具有多种回采方案，可以用于回采各种不同条件的矿体，故使用灵活，适用范围广；（2）生产能力较大，年下深度可达20~30m，矿体单位面积产量达75~100t（㎡.a）；（3）采矿与出矿的设备简单，使用和维修都很方便，使用国内设备和供应条件；（4）与其他崩落法相比，通风条件较好，有贯通风流。
3.主要缺点：（1）采准切割工程量较大，施工机械化程度低。底部结构复杂，其工程量约占整个采准切割工程的一半；（2）矿石损失贫化较大，在矿体不陡、厚度不大的情况下更为严重。
二．无底柱分段崩落法
1.适用条件：（1）地表与围岩允许陷落。（2）矿石稳固性在中等以上，回采巷道不许大量支护。（3）极倾斜或缓倾斜的厚矿体，也可用于规模较大的中等厚度矿体。（4）需要剔除矿石中夹石或分级出矿时，采用该法最为有利。
2.主要优点：（1）安全性好。各项回采作业都在回采巷道中进行；在回采巷道端部出矿，一般大块都可流进回采巷道中，而此破碎工作比较安全。（2）采场结构简单，回采工艺简单，容易标准化，适用于采用高效率的大型无轨设备。（3）机械化程度高。（4）由于崩矿与出矿以每个步距为最小回采单元，当地质条件合适时，有可能剔除夹石和进行分级出矿。
3.主要缺点：（1）回采巷道通风困难。（2）采场结构与放矿方式不当时，矿石损失贫化较大。（3）采场强度不如有底柱崩落法。
三．向上水平分层充填法
1.适用条件：用于开采矿石不稳固或矿石与围岩均不稳固、矿石品位高或价值很高的有色金属或稀有金属体。
优点：矿石损失贫化小，但效率低，劳动强度大。应用水力充填和胶结充填技术，以及回采工作使用无轨自行设备，使普通充填法提高到机械化充填采矿法的新水平，进入高效率采矿法行列，其适用范围不断扩大，而且有进一步发展的趋势。
2.缺点：（1）充填成本高。据统计，水力充填费用占采矿直接成本的15%~25%，而胶结充填则占35%~50%。成本高的原因是采用价格较贵的的水泥和采用压气输送胶结充填料。因此应寻求廉价的水泥代用品或采用较小灰砂比（1︰25~1︰32），以及采用胶结材料输送新方法。（2）充填系统复杂。我国一般先用胶结充填回采矿房，然后用水力充填回采间柱，这就使充填系统和生产管理复杂化。如果两个步骤都用胶结充填，成本就要增高。（3）阶段间柱回采困难。水力或胶结充填都为间柱创造了安全和便利条件，但顶柱回采仍十分困难。
2.3.3最终方案
从上表得知，有底柱分段崩落法的采切工程量较大，且底部结构复杂，矿石损失率较上向水平分层充填法大。无底柱分段崩落法的矿石损失率、贫化率最大，而此矿山为金属矿山，有用金属达21种，显然采用此方法是不合理的。上向水平分层充填法的矿块生产能力虽然较上述两种采矿方法小，但其采切工程量小, 回收率高, 贫化率低, 充填体强度高、自立性好, 作砼矿柱可靠性高, 生产安全, 耗材低, 效率高。尤其适合用于回收矿体倾角在70~80°的金属矿山当中。故最终选择上向水平分层充填法。
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㈧ 采矿方法的变形方案
矿业权设置方案编制要求
矿业权设置方案是在矿产资源规划的基础上,对一定区域内探矿权采矿权空间布局的详细安排,是探矿权采矿权新立和调整的重要依据.
一,总体要求
(一)编制矿业权设置方案要以矿产资源法律法规,相关规范性文件,矿产资源规划等为依据,充分利用矿产资源潜力评价,储量利用调查和矿业权实地核查成果和既有地质矿产信息等资料,坚持整装勘查,集约开发的原则,优化矿产资源勘查开采布局.
(二)对高风险勘查区域,要以整装勘查区为重点编制矿业权设置方案.对低风险勘查区域,根据资源赋存状况和地质构造条件,编制矿业权设置方案;资源情况不清的,先由国家出资开展预查和必要的普查工作.其中,煤炭矿业权设置方案编制按已有文件要求执行.对无风险矿种,由国家出资开展必要的地质工作后,直接编制采矿权设置方案.
(三)编制矿业权设置方案,要在广泛征求地方,相关管理部门,矿业权人及利益相关人意见的基础上,组织专家进行充分论证,划分探矿权采矿权区块,合理确定矿业权数量和规模.编制区域凡可能涉及实行开采总量控制矿种成矿地质条件的地区,均应组织专家进行专题论证,论证结果应在矿业权设置方案中作专题说明,并在划分探矿权区块时,严格落实开采总量控制矿种的矿业权管理规定.
(四)国家规划矿区,对国民经济具有重要价值的矿区,以及整装勘查区的矿业权设置方案,由省级国土资源主管部门委托有相应资质的单位编制.其他区域矿业权设置方案的组织编制,由省级国土资源主管部门自行规定.
(五)已设矿业权不符合矿业权设置方案的,应按矿业权设置方案逐步调整和整合.
(六)矿业权设置方案实行动态管理,滚动修编.矿业权设置方案实施过程中,三分之二以上探矿权地质勘查工作程度有了阶段性提高,根据已进行的地质勘查工作情况,需对矿业权设置方案进行调整的;因矿产资源开发整合,区域内三分之一以上已设矿业权涉及范围调整的,由负责组织编制的国土资源主管部门提出修编意见.
(七)为加快整装勘查区矿业权设置方案编制,根据近期勘查工作部署,可以突出主攻矿种和重点区域.对面积较大的整装勘查区,可以划分多个编制单元,分步编制矿业权设置方案.
二,技术要求
矿业权设置方案由方案文本,附图,附表组成.矿业权设置方案文本应包括总则,地质成矿背景及社会经济发展分析,矿业权划分方案及结论,保障措施,附则等主要内容.主要技术要求如下:
(一)概述编制区域地理位置,范围(拐点坐标),面积,交通,自然条件,社会经济状况,地质工作情况,地质特征,资源储量,矿产资源开发利用情况等.
(二)依据编制区域自然地理条件,成矿规律,地质构造,开采技术条件,资源赋存条件,地质工作程度,经济技术条件及勘查开采现状,基础设施布局,行政区划,整装勘查实施方案等,提出探矿权采矿权的划分方案,并对确定设置的探矿权采矿权的数量,位置,范围等合理性进行论证.
(三)矿业权设置方案结论,要对设置的探矿权采矿权数量,位置,范围,面积,拐点坐标,标高,资源储量等进行描述.
(四)结合当地实际情况,制定经济,法律,技术和行政等方面保障矿业权设置方案实施的措施.
(五)在附则中说明方案编制的资料来源,与相关规划,整装勘查实施方案的衔接等情况;方案的审批,修改与解释权限.
(六)用表格形式列出已设探矿权采矿权的证号,名称,拐点坐标,面积,有效期,查明和占用的资源储量,开采设计规模等详细情况(具体见附表).
(七)矿业权设置方案平面图要有地理要素,地质矿产要素,地质勘查程度,已设探矿权采矿权名称和范围,拟设探矿权采矿权名称(或编号)和范围,探矿权采矿权整合的范围等内容.在图左侧分别以附表形式简要列出已设探矿权采矿权名称,面积等情况;在图右侧分别以附表形式简要列出拟设探矿权采矿权名称(或编号),面积等情况.具体要求如下:
地理部分.以经适当简化的本地区基础地理图为底图绘制.包括县级以上行政区划界限,乡镇以上居民点,铁路和主干公路,重要水系,重要山峰和标志点.
2.基础部分.标明编制区域的范围,地质工作程度(调查评价,预查,普查,详查,勘探)及范围;断层,褶皱等;已设探矿权采矿权范围;拟设探矿权采矿权范围.
3.矿业权设置方案平面图以编制区域为对象,比例尺以能清晰显示,标注各类探矿权,采矿权范围为原则确定.已设探矿权以蓝色实线圈画,已设采矿权以绿色实线圈画;拟设探矿权以蓝色虚线圈画,并以蓝色填充,拟设采矿权以绿色虚线圈画,并以绿色填充.地理要素和地质矿产要素图例遵照国家标准(或行业标准).
4.编制矿业权设置方案所采用资料的年份截止到上年年底.
(八)上报的矿业权设置方案最终成果包括纸质件3份,电子文档,电子报盘数据.矿业权设置方案电子报盘另行发布.
附表1 X X区矿业权设置方案基本情况表
区域名称
区域类别
拐点坐标
区内主要矿种
涉及开采总量控制矿种情况
面积(km2)
编制机关
批准机关
备注
注:1.区域名称是指矿业权设置方案编制区域的名称,应包含区域所在行政单元名称,如X X省X X县X X区域;跨行政区域的,应列出所跨行政单元共同的上级行政单元名称;
2.区域类别包括国家规划矿区,对国民经济具有重要价值的矿区,整装勘查区,省级重点矿区(勘查区)和一般矿区(勘查区);
3.拐点坐标应填写方案编制区域各拐点在1980年西安坐标系下的经纬度坐标或直角坐标;
4.区内主要矿种应列出该编制区域的主要矿种和主要共伴生矿种;
5.编制机关是指方案组织编制的机关,批准机关是指方案组织审查批准的机关;
6.对整装勘查区,如果编制了多个矿业权设置方案,应在备注中注明该编制单元属于X X整装勘查区.
附表2 X X区已设探矿权基本情况表
序号
图面号
许可证号
项目名称
探矿权
人名称
勘查主矿种
区块范围
(拐点坐标)
区块面积(km2)
勘查阶段
资源储量单位
预获资源储量
有效期起
有效期止
登记发证机关
备注
注:1.图面号是指在矿业权设置方案平面图上,该已设探矿权的图面编号;
2.许可证号是指所列探矿权的勘查许可证号;
3.项目名称是指所列探矿权对应的勘查项目名称;
4.勘查主矿种是指该探矿权勘查许可证上所列的主要勘查矿种;
5.区块范围填所列探矿权区块各拐点在1980年西安坐标系下的经纬度坐标;
6.勘查阶段主要是指勘查许可证载明的地质工作阶段,如预查,普查,详查,勘探等;
7.资源储量是指按照《固体矿产资源/储量分类(1999)》分类中333级别以上储量和资源量的总和;资源储量单位参照《国土资源部关于开展矿产资源储量登记工作的通知》(国土资发〔2004〕35 号)中附录一《矿产名称,统计对象及资源储量单位》的要求;
8.对审批通过的矿业权设置方案,在方案修编前,可暂不填本表.
附表3 X X区已设采矿权基本情况表
序号
图面号
许可证号
采矿权人名称
矿山名称
开采主矿种
矿区范围(拐点坐标)
矿区面积(km2)
资源储量单位
占用资源储量
服务年限(年)
开采设计规模
实际产能
有效期起
有效期止
登记
发证
机关
备注
注:1.图面号是指在矿业权设置方案平面图上,该已设采矿权的图面编号;
2.许可证号是指所列采矿权的采矿许可证号;
3.矿山名称是指所列采矿权对应的矿山名称;
4.开采主矿种是指该采矿权采矿许可证上所列的主要开采矿种;
5.矿区范围填所列采矿权范围各拐点在1980年西安坐标系下的直角坐标;
6.占用资源储量是指该采矿权占用的按照《固体矿产资源/储量分类(1999)》分类中333级别以上储量和资源量的总和;资源储量单位参照《关于开展矿产资源储量登记工作的通知》(国土资发〔2004〕35 号)中附录一《矿产名称,统计对象及资源储量单位》的要求;已设采矿权占用多种矿产并分别计算了资源储量的,以主要矿产,共生矿产,伴生矿产的顺序,分别填写各矿产的相关数据;
7.服务年限是指按照矿产资源开发利用方案和矿山设计,该矿山拟开采的年限;
8.开采设计规模是指按照矿产资源开发利用方案和矿山设计,该矿山的年度开采量;实际产能是指在矿山投入生产后,根据市场需求和实际生产情况,该矿山每年的实际开采量;固体矿产的开采设计规模和实际产能均按矿石量计,计量单位参照《国土资源部关于调整部分矿种矿山生产建设规模标准的通知》(国土资发〔2004〕208 号)的标准;
9.对审批通过的矿业权设置方案,在方案修编前,可暂不填本表.
附表4 X X区拟设探矿权设置方案表
序号
图面号
区块名称
勘查主矿种
涉及开采总量控制矿种
区块范围
(拐点坐标)
区块面积
(km2)
现有勘查程度
风险类别
设置类型
拟设探矿权勘查阶段
备注
注:1 图面号是指在矿业权设置方案平面图上,该拟设探矿权的图面编号;
2.区块名称是指在编制矿业权设置方案过程中,对拟新设,调整或整合的探矿权区块临时赋予的名称;拟保留的已设探矿权沿用已有勘查项目名称;
3.勘查主矿种是指该拟设或保留探矿权区块拟勘查的主要矿种;
4.区块范围是指该拟设或保留探矿权区块各拐点在1980年西安坐标系下的经纬度坐标;
5.现有勘查程度是指该拟设或保留探矿权区块在编制方案时已达到的地质工作程度,包括调查评价,预查,普查,详查,勘探等;
6.风险类别是指按照本通知要求,经各省调整并报部备案后的勘查风险分类,该拟设或保留探矿权区块的勘查风险,分高风险,低风险,无风险三类;
7.设置类型包括:空白区新设,已设探矿权保留,已设探矿权调整,已设探矿权整合四种类型;如拟设探矿权由已设探矿权经调整,或由多个已设探矿权经整合后设置,则应在备注中注明调整或整合前探矿权名称和证号;
8.拟设探矿权勘查阶段包括预查,普查,详查,勘探四个阶段.
附表5 X X矿区拟设采矿权设置方案表
序号
图面号
矿区名称
开采
主矿种
涉及开采总量控制矿种
矿区范围
(拐点坐标)
矿区面积(km2)
设置类型
资源储量单位
查明(占用)
资源储量
备注
注:1.图面号是指在矿业权设置方案平面图上,该拟设采矿权的图面编号;
2.矿区名称是指在编制矿业权设置方案过程中,对拟新设,调整或整合的采矿权临时赋予的名称;拟保留的已设采矿权沿用已有矿山名称;
3.开采主矿种是指该拟设或保留采矿权拟开采的主要矿种;
4.矿区范围是指该拟设或保留采矿权范围各拐点在1980年西安坐标系下的直角坐标;
5.设置类型包括:探矿权转采矿权,已设采矿权保留,已设采矿权调整,已设采矿权整合四种类型;如拟设采矿权由探矿权经申请转采矿权,或由已设采矿权经调整,或由多个已设探矿权采矿权经整合后设置,则应在备注中注明转采,调整或整合前的矿业权名称和证号;
6.对拟设采矿权填查明资源储量,对已设保留采矿权填占用资源储量;资源储量是指该采矿权占用的按照《固体矿产资源/储量分类(1999)》分类中333级别以上储量和资源量的总和;资源储量单位参照《国土资源部关于开展矿产资源储量登记工作的通知》(国土资发〔2004〕35 号)中附录一《矿产名称,统计对象及资源储量单位》的要求;已设采矿权占用多种矿产并分别计算了资源储量的,以主要矿产,共生矿产,伴生矿产的顺序,分别填写各矿产的相关数据.<p class="answer-refer mt-10 f-light-gray" accuse="aRefer"><span class="refer-title">参考资料：</span>矿产资源网