緒論

第1章礦山地質簡介

1.1礦區成礦與地質概述

1.1.1“紅透山式”礦床及賦礦層位

1.1.2控礦構造

1.1.3巖漿巖成礦作用

1.1.4“紅透山式”銅鋅礦床成因概述

1.2礦體地質特征

1.2.1礦區及礦床地質簡述

1.2.2礦床水文地質概況

1.2.3工程地質條件

1.3礦山勘探與礦產資源簡述

1.3.1礦區地質探礦工作簡介

1.3.2地質勘查工作研究程度

1.3.3地質工作的研究成果

1.3.4礦產資源現狀

第2章礦山主要生產系統簡介

2.1開拓系統與豎井提升

2.1.1礦山開拓系統綜述

2.1.2深部開拓系統及生產運行現狀

2.1.3提升系統主要簡述

2.1.4礦石（廢石）的提升運輸

2.1.5主要開拓工程及規格

2.2采場運搬與中段運輸系統

2.2.1中段運輸系統概述

2.2.2運搬與運輸設備

2.3供風（壓氣）系統

2.3.1供風（壓氣）系統概述

2.3.2供風（壓氣）、系統設備構成

2.3.3供風（壓氣）系統存在的主要問題

2.3.4供風（壓氣）系統改進方向

2.4供電系統

2.4.1供電系統概述

2.4.2供電系統完善改進方向

2.5通風系統

2.5.1通風系統沿革綜述

2.5.2不同時期通風系統評述

2.5.3通風系統運行參數及工況

2.5.4礦井原巖溫度

2.5.5生產作業需風量計算

2.6充填系統

2.6.1充填系統概述

2.6.2充填系統存在的主要問題

2.6.3充填系統改造簡介

2.7供排水系統

2.7.1供排水系統簡介

2.7.2供排水系統存在問題及改進

第3章采礦方法應用與工藝技術創新實踐

3.1井下開采的基本特點

3.1.1累計開采深度大

3.1.2礦體產狀復雜

3.1.3深部開采問題典型

3.1.4采礦方法呈現多樣性

3.2采礦方法應用概述

3.2.1淺孔留礦法

3.2.2充填采礦法

3.2.3分段鑿巖階段礦房（小分段）采礦法

3.3保安礦柱回收實踐

3.3.1問題提出的背景

3.3.2保安柱積壓礦量核實

3.3.3回收可行性論證

3.3.4保安礦柱設計及相關問題分析

3.3.5保安礦柱回收的可行性分析

3.3.6豎井保安柱回收的實施

3.4二步礦房開采工藝及改進

3.4.1一步礦房充填體強度標準問題

3.4.2二步礦房開采工藝改進

3.5不同回采工藝組合應用實例

3.5.1留礦法與水平深孑L及中深孑L工藝相結合實例

3.5.2淺孔留礦采礦法與小分段法相結合

3.5.3中深孔回收礦房邊角礦體

第4章殘礦資源回收綜述

4.1殘礦資源概述

4.1.1“殘礦”類型與回收概況

4.1.2殘礦回收概況

4.1.3殘礦保有資源概況與回收條件

4.2殘礦資源回收危險源辨識與風險控制

4.2.1“深部作業區殘礦”回收危險源辨識

4.2.2“深部作業區殘礦”回收風險控制措施

4.2.3“淺部關閉中段殘礦”回收危險源辨識

4.2.4“淺部關閉中段殘礦”回收風險性數值模擬分析

4.2.5“淺部關閉中段殘礦”回收風險控制

4.3“深部作業區殘礦”回收工作實踐

4.3.1電耙道底部結構礦體回收方法與實踐

4.3.22m礦層（頂柱）礦體回收方法與實踐

4.4“淺部關閉中段殘礦”回收工作實踐

4.4.1工作準備

4.4.2階段性成果

4.5殘礦資源回收成果與效益分析

4.5.1項目取得的基本成果

4.5.2“深部作業區殘礦”回收工藝實現集成創新

4.6效益評價

4.6.1經濟效益分析

4.6.2社會效益評價

第5章充填系統改造與科技創新

5.1高效充填制備系統改造綜述

5.1.1尾砂濃縮系統

5.1.2河砂充填系統

5.1.3干灰添加系統

5.1.4其他輔助改造

5.2充填系統運行優化與技術創新

5.2.1充填系統網絡運行存在的問題

5.2.2實現“全尾”充填

5.2.3系統網絡防爆管技術方法

5.3廢石充填系統

5.3.1建設廢石充填系統的必要性

5.3.2廢石系統改造實施過程

5.3.3廢石充填系統工藝優化概述

5.3.4廢石充填系統的運行與管理

5.3.5運行效果與經濟效益

5.3.6存在的問題與改進的方向

5.4充填工藝優化及系統發展展望

5.4.1多物料充填工藝的集成與優化

5.4.2探討提高尾砂利用率方法

5.4.3探討井下增建接力充填站的可行性

5.4.4高濃度或膏體充填的可行性研究

第6章通風系統技術進步與科研創新

6.1通風系統存在的主要問題分析

6.1.1系統網絡結構不合理

6.1.2系統通風阻力大

6.1.3風量供需矛盾突出

6.1.4系統受自然風壓影響大

6.1.5通風系統擴容能力低

6.1.6通風防塵存在較大困難

6.2通風系統技改與科技創新成果

6.2.1通風系統網絡優化

6.2.2高溜井多中段卸礦粉塵治理

6.2.3冬季主豎井通風預熱與防凍

6.2.4冬季地表小豎井平硐入風的預熱方法

6.3系統循環通風應用綜述

6.3.1課題研究背景

6.3.2循環通風技術與應用概述

6.3.3循環通風技術在紅透山礦的應用

6.4通風系統管理

6.4.1繼續完善定時爆破作業管理

6.4.2深入優化通風系統網絡

6.4.3重視區域輔扇的應用

6.4.4采空區空調功能的應用與優化

……

第7章礦山地壓活動性與災害預防研究

第8章微震監測技術及其應用

第9章深部礦床開采接續開拓系統工程評述

附錄A

附錄B2100433B

《紅透山礦開采技術方法與工程實踐》編輯推薦：紅透山礦業公司具有70余年的生產歷史，仍在生產的采礦坑口——紅透山銅鋅礦——自1958年起就開始地表小規模露天開采活動，隨后歷經多年平硐式開采階段，現已全部轉為地下開采，迄今其連續生產也超過50年。該礦山累計開采深度超過1250m（開拓深度超過1350m），為國內開采及開拓深度最大的金屬礦山。在該企業，巖爆型地質災害及地壓活動性研究、“似全尾”自流充填工藝、廢石不出坑（充填）系統、循環風利用及冬季預熱通風方法等在國內深部開采礦山中極具行業特色。

第1章 緒論 1.1 露天礦運輸工藝現狀 1.1.1 國外露天礦運輸現狀 1.1.2 國內露天礦運輸現狀 1.2 露天礦運輸方式 1.2.1 鐵路運輸 1.2.2 公路運輸 1.2.3 膠帶運輸機運輸 1.2.4 聯合運輸 1.2.5 重力運輸 1.3 露天礦深部開采運輸系統實踐與研究的意義 1.3.1 鞍鋼集團礦業公司發展史 1.3.2 意義第2章 鞍鋼集團露天鐵礦運輸系統實踐 2.1 鞍鋼礦業生產現狀 2.1.1 露天礦山開采技術 2.1.2 鞍鋼露天礦開拓運輸工藝實踐 2.2 露天運輸科研新成果 2.2.1 礦山關于運輸的科研情況 2.2.2 相關科研成果 2.3 鞍礦露天礦運輸遇到的問題 2.4 提高露天礦運輸效率的途徑第3章 陡坡鐵路和雙能源汽車 3.1 陡坡鐵路的研究 3.1.1 陡坡鐵路的優點 3.1.2 陡坡鐵路在國外的使用情況 3.1.3 我國陡坡鐵路運輸工藝研究現狀 3.2 雙能源汽車 3.2.1 雙能源汽車的特點 3.2.2 雙能源汽車的發展第4章 整車提升 4.1 露天礦礦用汽車整車提升機的形式 4.1.1 外部驅動力卷揚整車提升運輸系統 4.1.2 汽車自驅動 卷揚整車提升運輸系統 4.1.3 汽車自驅動整車提升運輸系統 4.2 露天礦礦用汽車整車提升機的特點 4.3 露天礦礦用汽車整車提升機的合理使用條件 4.4 齊大山鐵礦整車提升概念設計第5章 輕質氣體平臺低空運搬技術研究 5.1 簡介 5.1.1 輕質氣體平臺低空運搬的基本原理 5.1.2 輕質氣體平臺運輸系統的優勢 5.2 氦氣球與飛艇發展現狀 5.2.1 飛艇技術的發展現狀 5.2.2 飛艇技術關鍵研究領域 5.2.3 系留氣球、飛艇的結構和材質 5.2.4 我國浮空器的發展歷程和技術現狀 5.2.5 真空氣球的設想 5.3 氦氣平臺低空運搬項目調研 5.3.1 調研目的與調研方案 5.3.2 調研的工作過程與對象 5.3.3 調研的主要成果 5.3.4 調研結論與建議 5.4 氫氣平臺低空運搬技術可行性研究 5.4.1 氫氣的來源 5.4.2 氫氣球存在的安全問題及應對策略 5.4.3 氫氣作為汽車燃料的研究進展 5.5 輕質氣體平臺低空運搬技術方案 5.5.1 系統概述 5.5.2 系統結構 5.5.3 輕質氣體平臺低空運搬系統的生產能力的可行性 5.5.4 氦氣平臺低空運搬安全性分析 5.5.5 經濟可行性分析 5.6 輕質氣體平臺低空運搬項目研究成果 5.6.1 輕質氣體平臺低空運搬技術相關專利申請 5.6.2 懸浮運輸機模擬實驗 5.7 輕質氣體平臺結論及建議 5.7.1 結論 5.7.2 建議參考文獻2100433B

金工實習、電工實習、認識實習、生產實習、畢業實習、金屬礦開采課程設計、礦井通風與安全課程設計、畢業設計等，以及各校主要特色課程和實踐環節。

露天開采 各種金屬礦脈或礦體的地表露頭、坡積或殘積礦床很多，因此，露天開采成為古代一種重要的采礦方法。露天開采又可分成掘取法和墾土法。

掘取法 用于采取地表淺部的銅、錫等礦石。清代在云南東川開采銅礦,把埋藏很淺的礦體叫做“草皮礦”或“雞窩礦”，只要把表土或薄層巖層剝除，掘下數尺，即可得礦。開采坡積錫礦，也只須剝除礦體上部的表土。明宋應星卷14記載，廣西河池山錫“皆穴土不甚深而得之”。有些礦雖然可以露天開采，但由于礦脈與圍巖堅硬，用手工工具不易破碎，則輔以“火爆法”。宋寇宗奭《本草衍義》記載：“辰州砂多出蠻洞。錦州界佶僚洞老鴉井，其井深廣數十丈，先聚薪于井焚之。其青石壁迸裂處，即有小龕。龕中自有白石床，其石如玉，床上乃生砂。”這種深廣數十丈的礦井，實際上是一個露天礦。

墾土法 翻耕有礦的土地,礦物隨之露出地面。《天工開物》記載：土錠鐵“淺浮土面，不生深穴”，“浮者拾之，又乘雨濕之后，牛耕起土，拾其數寸土內者”。土錠鐵即褐鐵礦結核，這是古代一種特殊的露天采礦方法。

地下開采 從湖北銅綠山礦冶遺址的18個地下采區來看，春秋時期已經使用了立井、斜井、平巷聯合開拓，初步形成地下開采系統。戰國至西漢時期，開采系統已相當完整。立井開挖到一定深度，便向兩邊掘進階段平巷，在巷道的中部或一端，下掘盲井直達采礦場。立井深度達80～98米，斜巷呈階梯式向下延伸，適用于次生富集帶的探礦和采礦，還可以作為階段平巷的聯絡通道。這個時期的平巷距離長，支護堅固,人可以直立行走,掘進斷面達5米以上。據《菽園雜記》記載，明代礦井深度達數百丈。清初，《顏山雜記》記載開氣井(通風井)，將工作井巷與氣井、氣巷分開。

井巷支護 古代井巷支護有四種形式：無支護、留石柱支護、木架支護、充填支護。

無支護 在變質巖或其他堅硬的圍巖中開采脈狀銅、銀、鉛、金礦時不需支護。現在能看到的古礦洞大都屬于這一類。

留石柱支護 古代開采大型囊狀或厚層狀礦體時，常故意留下一部分礦體用作支柱,以支撐井巷頂部。江西德興銀山古銀礦在唐初曾經大規模開采，留有石柱。到唐天祐(904～907)末年,有人想采取留柱中的銀礦,“持斧而入，將斫取之,俄而山摧,入者盡壓死”（《稽神錄補遺》）。唐宋時期，廣東肇慶端石開采，也用留石柱法。曹溶《硯錄》記載：開采端石的所在，“中空如一間屋者，每丈許留石柱拄之”。到了清代，所留石柱也被開采而代之以木柱。屈大均《廣東新語》卷5說:“昔人取石,留數柱,虞其頹圮。今名為東留柱、西留柱；亦取之，以木柱代矣。”清代開采云南東川等大型銅礦時，也采用留石柱法，所留石柱稱為“象腿”。

木架支護 銅綠山礦區在西周時期采用間隔支護，木架距離4～6米。春秋時期斜井支護有兩種：一是井框支架垂直于井巷的頂底板，一是井框支架沿地心方向敷設。支護方法的進步，表明古人對礦井地壓和壓力方向有了進一步認識。戰國至西漢時期，立井采用經過精細加工的方木（或圓木）密集式垛盤支護，與現代的木結構井架相差無幾；而斜井的支架型式類似現代木結構的“馬頭門”。破碎帶或松散巖體內的巷道，采用封閉式支架，以防止底部上鼓。后代的井巷木架支護與此大同小異。如明代云南永昌瑪瑙礦平巷支護是“以巨木為橋圈、支架于下，若橋梁之鞏、間尺余輒支架之”（《徐霞客游記》卷18）。清代的井巷木架支護是“間二尺余，支木四，此四木為廂”（《滇南新語》）。

充填支護 銅綠山古礦井已應用充填支護法。在方框支柱開采和橫撐支架開采中，將廢石和低品位礦石充填在下部采空區，防止圍巖塌落。

巖石破碎 古代巖石破碎法有工具破碎和火爆破碎，兩種方法常結合在一起使用。

工具破碎 開鑿坑道時，如果巖石硬度低或圍巖疏松，可用工具破碎巖石。

火爆破碎 即火爆法。用火加熱巖石，使巖石內部結構受到破壞。有時用火燒熱巖石，潑冷水或醋使巖石在熱脹冷縮的作用下破裂，或在醋的作用下變酥。宋祝穆《方輿勝覽》卷30說：“辰州府沅陵光明山，一名龍門山，有砂（指辰砂）井，土人采取……燒石取之。”“僚（指少數民族）以薪竹燔火爆石以取之。”明陸容《菽園雜記》卷14記載浙江處州銅礦的情況：“先用大片柴，不計段數，裝疊有礦之地，發火燒一夜，令礦脈柔脆。次日火氣稍歇，作匠方可入身，動錘尖采打。”還記載浙江龍泉縣用燒爆法開采銀礦：“大率坑匠采礦，如蟲蠹木……舊取礦，將尖鐵及鐵錘竭力擊之，凡數十下，僅得一片。今不用錘尖，惟燒爆得礦。”

通風、照明、提運、排水 井巷通風 隨著掘進深度的增加,為使井下空氣流通順暢,必須有通風措施。銅綠山銅礦戰國時期遺址已利用立井井口標高的差別造成壓差，形成自然風流。隨著巷道的不斷增長，通風方法由自然通風改為人力通風，風量加大。清代云南一些礦山用風箱、風柜鼓風；有的開鑿氣井、氣巷；也有的既開氣井、氣巷，又用風柜、風箱鼓風，以解決較深井巷的通風問題。

井巷照明 銅綠山春秋銅礦遺址用燃點干竹篾片井下照明。以后,有的礦用油燈照明，“洞內五步一火,十步一燈”（《滇南新語》）。礦工以巾束頭，名叫“套頭”，燈掛在套頭上，叫“亮子”，用鐵做成碟形，可裝半斤油。燈柄長尺余，柄端作鉤，用以吊燈碟（卷上）。

礦井排水 銅綠山戰國礦井遺址已有排水設施。井內有水倉、水槽，采用分段提升法。后來又有專門的排水井，有的將水排入采空區，以減少提運工作量。清代康熙、乾隆年間開采云南銅礦，井內水小時用皮袋提或背，水大則用竹制或木制的“水龍”(一種大型唧筒)排水。大礦拉龍排水的人多至一兩千人。

礦井提運 最初是直接用手提拉。戰國、西漢時期，由于井深增加，提升量也增加到一二百公斤，于是發明了帶制動機構的木轆轤。在提升方式上也發展到分段提升和聯合提升。井下運輸通常由人背肩扛，在比較平坦的巷道中則用斗車推拉。

選礦 手選法 用人工揀選礦石。銅綠山古礦常用手選法進行初選，把巖石和低品位礦石留在井下，以減少提運量。

淘汰盤選法 利用巖石砂粒與礦物顆粒的比重不同，通過水的沖淘，將它們分開的選礦方法，又稱重選。古代開采的砂礦有砂金、砂錫和砂鐵三種，一般都要用淘汰盤選法選取。

① 砂金 古代淘金常用特制的木盤。宋代在山東登、萊兩州大規模采金，使用木制流槽。朱彧《萍州可談》卷2記載:“兩川冶金，沿溪取砂以木盤淘，得之甚微，且費力。登、萊金坑戶止用大木，鋸剖之，留刃痕，投沙其上，泛以水，沙去，金著鋸紋中，甚易得。”清代嚴如熤《三省邊防備覽》卷 9《山貨》記載南鄭（漢中）淘金廠用淘床淘金的情況：用木料作淘床，四周有邊，淘床上固定一個圓竹筐。將沙倒入筐內，手把住淘床后面的木架，不住掀簸，用水頻洗沙筐，則沙隨水流，金從筐底細縫透下，沉淀于淘床上。淘床兩頭鑲板，中空三尺多，另安木板一塊，上面橫刻木槽，筐底透出的沙金順水沉入槽內。另用木匣一個，空出一面，類似簸箕形狀，將槽內金沙掃入木匣，在水中淘洗，得到金屑。

② 砂錫 《天工開物》卷14記載，湖南衡陽、零陵的山溪中和廣西南丹州河內出水錫（砂錫），呈黑色，粉碎后，用篾羅在河中淘洗，即得礦砂。

③ 砂鐵 《天工開物》卷14記載：“凡砂鐵拋土膜，即現其形，取來淘洗。”淘砂木盤用兩塊梯形木板為底、兩塊鈍角等腰三角形木板為邊拼成，與現代民間所用淘金斗一樣。

磨礦 明代已有磨礦的記載。先將礦石破碎，再用碓舂成細末，然后用大桶盛水,把礦末投入水中攪拌,攪后，浮在水面上的稱“細粘”，懸浮水中的稱“梅砂”，沉于桶底的稱“粗礦肉”。再將細粘和梅砂用尖底淘盆淘洗，取得精礦。粗礦肉也要用舟形木盤淘洗，取得精礦（《菽園雜記》卷14）。這是磨礦與淘汰盤選相結合的綜合選礦法。

磁選 明代王宗沐《江西省大志·陶書》記載青花料的磁選：“首用錘碎……敲青后，取其奇零瑣碎碾碎，入注水中，用磁石引雜石，真青澄定，每斤可得五、六錢。”