前四节 · 矿床开采基础

第一节 矿床开采概念

矿床开采的含义

矿床开采是专门研究从矿床中将有用矿物开采出来的科学，包括开采理论和工艺两部分。开采对象为铀矿时称铀矿开采，为金属矿时称金属矿床开采，为煤矿时称煤矿开采。

按开采方式分类

开采方式	课件中的表达
地下开采	通过地下井巷和采场组织矿石开采。相关设施包括井筒、运输阶段和矿仓等。
露天开采	在地表形成露天采场，形成具有台阶的露天矿坑。
露天地下联合开采	把露天开采与地下开采相结合，两种开采空间相互联系。

第一节 按开采原理分类

按开采原理，课件列出常规开采、砂矿开采、溶浸开采、热熔开采和海洋开采等类型。相应的作业和设施包括井下常规作业、采砂船、溶浸井组及海上作业平台。

类型	类型说明
常规开采	井下巷道及作业设备。
砂矿开采	水上采砂船作业。
溶浸开采	注入井、回收井、监测井及含矿层之间的联系。
热熔开采	课件列为按开采原理划分的类型，未进一步展开。
海洋开采	海上作业平台。

分类时注意区分依据

地下、露天及露天地下联合开采，是按开采方式划分；常规、砂矿、溶浸、热熔和海洋开采等，是课件按开采原理列出的类型。阅读或作答时，应先说明采用哪一种分类依据。

第二节 矿石废石与品位指标

矿体与围岩 矿石与废石

矿石：地壳中的矿物集合体，在现代技术经济水平条件下，能够以工业规模从中提取国民经济所需的金属或矿物产品。

矿体：矿石的聚集体。一个矿床由一个或几个矿体组成。

废石：矿体周围的岩石，即围岩，以及夹在矿体中的岩石，即夹石；其有效成分缺乏或含量过少，当前不宜作为矿石开采。

夹石：夹在矿体中的岩石。上盘、下盘、矿石和夹石用于说明矿体与围岩的空间关系。

圈定矿体的品位指标

指标	含义
矿石品位	矿石中有用金属或组分的含量。单位可用%、g/t、g/m³；地浸条件下课件还列出kg/m²。
矿石边界品位	圈定矿体时，对单个样品有用组分含量的最低要求，是矿石与废石的分界线。
最低工业品位	在边界品位圈定的矿体范围内，符合工业开采要求的平均品位最低值。
原矿品位	矿床中未开采时的矿石品位。
采出矿石品位	采出的纯矿石与混入废石形成的综合品位。

单指标体系与双指标体系

单指标体系只用边界品位圈定矿体；双指标体系同时采用最低工业品位和边界品位。课件列出的铀矿“三、五指标”为：边界品位0.03%，最低工业品位0.05%。

铀矿石和废石的划分受国家经济制度和技术经济政策、矿石需求与价格、开采加工技术水平、原材料价格、当地经济地理条件，以及矿床埋藏条件等因素影响。

第二节 铀及金属矿石的种类

按金属种类划分

种类	课件所列实例
贵重金属矿石	金 银
有色金属矿石	铜 铅 锌等
黑色金属矿石	铁 锰 铬
稀有金属矿石	钽 铌等
放射性矿石	铀 钍等

铀矿石按铀元素含量划分

类别	铀平均品位
富矿	大于0.3%
中矿	0.1%至0.3%
贫矿	0.05%至0.1%
表一	0.03%至0.05%
表二	0.01%至0.03%

以上分组名称与数值按课件保留；原课件没有逐项规定相邻区间端点的归属。

按非金属组分划分

铀矿石可分为硅酸盐型、碳酸盐型、磷酸盐型、硫化物型和可燃性有机盐等类型。

按氧化程度划分

类别	特点及主要矿物
原生矿石	未受氧化。主要矿物为沥青铀矿、晶质铀矿。
氧化矿石	大部分已被氧化。主要矿物为硅钙铀矿、钙铀云母、铜铀云母。
混合矿石	原生铀矿物与次生铀矿物共存。

第三节 放射性坚固性与稳定性

铀矿石与围岩的性质包括放射性、坚固性、稳定性、结块性、氧化性、自燃性、碎胀性和含水性。它们分别影响辐射防护、破岩、采法选择、地压管理以及放矿运输等环节。

放射性

铀矿石最突出的特点是放射性。课件列出自然界中的铀镭系、钍系和锕系三个放射性系列；放射性核素衰变时可放出不同射线，主要包括α、β、γ射线，并可发生电子俘获。铀矿开采中要加强放射性防护。

坚固性及坚固性系数

坚固性是矿岩抵抗综合外力作用的性能，例如抵抗锹、镐、机械破碎和炸药爆炸等作用。其大小用坚固性系数f表示，反映矿岩抗压强度、凿岩速度和炸药消耗量等的平均特征。

式中，R为矿岩单轴抗压强度，单位MPa。

矿岩稳定性及分类

稳定性指矿石和围岩在空间上允许暴露面积大小与暴露时间长短的性能，对采矿方法选择及地压管理均有较大影响。课件按不支护暴露面积分为五类。

稳固程度	课件所列特征或不支护暴露面积
极不稳固	掘进巷道或开辟采场时，不允许形成暴露面，否则可能片帮或冒落。
不稳固	仅允许较小的不支护暴露面，一般在50 m²以内。
中等稳固	50至200 m²。
稳固	200至800 m²。
极稳固	800 m²以上。

坚固性侧重矿岩抵抗外力的性能；稳定性侧重暴露空间能维持多大、多久。两者在课件中分别定义，比较采矿条件时应加以区分。

第三节 其他矿岩性质及开采影响

结块性

结块性是采下矿石遇水、受压并经过一段时间后重新结成整块的性质。主要原因有两类：矿石含黏土质物质，受潮和受压后黏结；高硫矿石遇水后，表面氧化形成硫酸盐薄膜，受压后连接成块。结块会影响放矿、运输和提升。

氧化性与自燃性

氧化性是硫化矿石在水和空气作用下转变为氧化矿石的性质。课件指出，氧化后的矿石会降低选矿回收率；采下铀矿石暴露于空气中发生氧化，对浸出有利，但也容易造成损失。

高硫矿石具有自燃性。课件给出的表述为含硫18%至20%以上的矿石，自燃可能导致地下火灾。

含水性

含水性是矿石和岩石吸收、保持水分的性能，随矿岩孔隙度和节理裂隙变化。矿岩含水性对装药落矿和矿石运输有较大影响。

碎胀性及碎胀系数

矿岩破碎后，碎块间形成较大空隙，总体积比原矿岩增大，这种性质称为碎胀性。碎胀系数又称松散系数，是破碎后体积与原岩体积之比。

课件给出的碎胀系数通常为1.2至1.5；矿岩装入运输容器后，因二次松散可达1.8至2.0。碎胀系数用于补偿空间以及矿车、箕斗等容积的计算。

性质与主要影响对照

性质	课件强调的主要影响
放射性	铀矿开采中的放射性防护。
坚固性	破碎、凿岩、炸药消耗等。
稳定性	采矿方法选择、地压管理、允许暴露范围与时间。
结块性	放矿、运输、提升。
氧化性	选矿回收、铀矿浸出及损失。
自燃性	地下火灾。
含水性	装药落矿、矿石运输。
碎胀性	补偿空间、矿车和箕斗容积。

第四节 按矿体形状分类

矿体形状、厚度和倾角直接影响采矿方法选择。课件据此划分矿床，并比较层状、脉状和块状矿床。

层状矿床

多为沉积岩或变质岩矿床。其规模较大，赋存要素和有用矿物成分组成稳定，品位比较均匀。

脉状矿床

主要由热液和气化作用将矿物充填在地壳裂隙中形成。矿脉与围岩接触处可有蚀变；矿床赋存条件不稳定，有用成分含量不均匀。

块状矿床

主要由充填、接触交代分离和氧化作用形成。形状很不规则，可呈不规则透镜状、矿株等形态；矿体大小不一，矿体与围岩界限不明显。

第四节 按矿体倾角分类

课件将矿体按倾角分为水平和微倾斜、缓倾斜、倾斜和急倾斜四类，并把分类同矿石运搬条件联系起来。

类别	倾角	课件所列运搬条件
水平和微倾斜矿体	小于5°	可使有轨或无轨运输设备直接进入采场运搬矿石。
缓倾斜矿体	5°至30°	可用人力、电力和运输机等机械设备运搬矿石。
倾斜矿体	30°至55°	可借助溜槽、溜板或外力抛掷等方式，进行自重运搬。
急倾斜矿体	大于55°	可利用矿石自重进行重力运搬。

设备条件对倾角分类应用的影响

课件指出，随着无轨设备及其他机械设备推广，按倾角分类的方法也会发生相应变化。在原本可利用矿石自重运搬的条件下，为提高效率，也开始普遍采用大型机械设备，例如铲运机等装运矿石。

形状与倾角的比较要点

形状分类主要反映矿体空间形态、赋存条件稳定程度和边界特征；倾角分类在课件中主要联系运搬方式。选采法时，应将形状、倾角和厚度合并考虑，再与矿岩性质相联系。

第四节 矿体厚度及分类

真厚度与水平厚度

矿体厚度用于表示矿体上盘与下盘之间的间距。上下盘之间的垂直距离称垂直厚度或真厚度，记作A；水平方向的距离称水平厚度，记作B。

式中，A为矿体垂直厚度，B为矿体水平厚度，单位均为m；α为矿体倾角。课件指出，急倾斜矿体常用水平厚度表示，其他矿体多用垂直厚度表示。

按矿体厚度分类

类别	课件厚度范围	开采特点
极薄矿体	0.8 m以下	约为一个肩宽。采用浅孔凿岩时，为保证正常工作宽度，需要采下一部分围岩。
薄矿体	0.8 m至4.0或5.0 m	课件以近水平矿床和木支护为例，说明支护高度超过4至5 m后作业困难增大。
中厚矿体	5.0至15 m	一般矿块沿走向布置，多用浅孔回采。
厚矿体	15至50 m	一般用深孔回采。课件以30 m为沿走向和垂直走向布置矿块的分界，并指出也可沿走向布置。
极厚矿体	50 m以上	采用深孔回采，矿块可垂直走向布置。

薄矿体上限在原课件中写作“4.0至5.0 m”，中厚矿体下限写作5.0 m。本表保留这种表达，不另行指定统一分界值。

第四节 中国铀矿床的特点

成因类型

课件列出的主要成因类型包括花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥质型和角砾岩型。

矿床勘探类型

课件将铀矿床勘探类型分为五种，并表述为“一类没有，二类不多，主要是三、四类”。这些描述反映课件所列勘探条件，不应与前面的矿石品位分类混用。

矿床工业类型

矿床工业类型关注铀元素是单独富集，还是与其他金属伴生。课件给出的统计表述为已勘探矿床中有40%多为单富集。

矿体埋深

课件表述为当时主要在浅部勘探，矿体埋深一般在500 m以上。这里保留原课件中的“浅部”和埋深表述，不据此另作深度方向解释。

本页比例、分布和埋深描述为原课件的资料口径。

四节内容的对应关系

节次	主要内容	原课件合集页码
第一节	矿床开采概念与分类	1至3页
第二节	矿石废石 品位指标 铀矿石分类	4至9页
第三节	矿岩性质及其开采影响	10至16页
第四节	矿体形状倾角厚度分类及中国铀矿床特点	17至27页

本章将矿床的空间划分、回采先后顺序、开采准备过程和生产矿量接续联系起来。学习时应分清两组关系：阶段与盘区属于空间划分，开拓与采准属于工程准备；开采顺序说明先采哪里，开采步骤说明先完成什么工作。