对采矿技术影响较大的矿产资源物理、力学性质包括如下。
(1)硬度
硬度,即矿岩的坚硬程度,也就是抵抗工具侵入的能力,主要取决于矿岩的组成,如颗粒硬度、形状、大小、晶体结构以及颗粒间的胶结物性质等。硬度愈大,凿岩愈困难。矿岩的硬度,不仅影响矿岩的破碎方法和凿岩设备的选择,而且会影响开采成本等经济指标。
(2)坚固性
坚固性也是一种抵抗外力的能力,但它所指的外力是机械破碎、爆破等综合作用下的一种合成力。坚固性的大小一般用相当于普氏硬度系数的矿岩坚固系数(f)表示,该系数实际表示矿岩极限抗压强度、凿岩速度、炸药消耗量等值的平均值,但由于各参数量纲的不同,因此求其平均值难度较大,一般采用下式来简化求取:
式中 R——矿岩极限抗压强度,kgf·cm-2。
(3)稳固性
稳固性,即矿岩允许暴露面积的大小和暴露时间的长短。影响矿岩稳固性的因素十分复杂,不仅与矿岩本身地质条件(包括工程地质和水文地质)有关,而且与开采工艺和工程布置关系密切。稳固性是影响开采技术经济指标和作业安全性的重要因素。
(4)结块性
高硫矿石、黏土类矿石崩落后,在遇水和受压并经过一段时间,可能会重新黏结在一起,这一性质称为结块性。矿石的结块性,会对采下矿石的放矿、运输和提升造成困难。
(5)氧化性
硫化矿石在水和空气的作用下,发生氧化反应转变为氧化矿石的性质,称为氧化性。矿石氧化会降低选矿回收指标。
(6)自燃性
煤、硫化矿石、含碳矸石等在适当的环境中,与空气接触发生氧化而产生热,当产生的热量大于向周围介质散发的热量时,该物质的温度自行升高。升高的温度反过来又加快了氧化的速度,如此循环,当物质的温度达到其燃点后,就引起着火自燃。矿石自燃不仅造成了资源的浪费,而且恶化了工作面环境。
(7)含水性
矿岩吸收和保持水分的性能称含水性。含水性会影响矿石的放矿、运输和提升作业。
(8)碎胀性
矿岩破碎后,碎块之间的大量孑L隙使其体积增大的现象,称为碎胀性。破碎后体积与原矿岩体积之比,称为碎胀系数(或松散系数)。
矿床在地壳中的走向长度、埋藏深度、延伸深度、形状、倾角、厚度等几何因素统称为矿床的埋藏要素。
(1)埋藏深度和延伸深度
矿体的埋藏深度是从地表至矿体上部边界的垂直距离,而延伸深度是指矿体上下边界之间的垂直距离(图1-2)。
(2)矿体形状
由于成矿环境和成矿作用的不同,矿体形状千差万别,主要有层状、脉状、块状、透镜状、网状、巢状等(图1-3)。
图1-2 矿体的埋藏深度和延伸深度
1-地表;2-矿体;H1-埋藏深度;H2-延伸深度
(3)矿体走向与倾向
矿体(岩层)面与水平面的交线方向称为矿体(岩层)的走向;矿体(岩层)垂直于走向的倾斜方向,即向下延伸的方向称为矿体(岩层)的倾向。
(4)矿体倾角
矿体(岩层)面与水平面的夹角称为矿体(岩层)的倾角。根据矿体倾角,矿体可分为以下几类:
①水平和微倾斜矿体,矿体倾角在5。以下;
②缓倾斜矿体,矿体倾角为5°~30°;
③倾斜矿体,矿体倾角为30°~55°;
④急倾斜矿体,矿体倾角大于55°。
(5)矿体厚度
矿体厚度是指矿体上下盘之间的垂直距离或水平距离,前者称为垂直厚度或真厚度,后者称为水平厚度。除急倾斜矿体常用水平厚度来表示外,其它矿体多用垂直厚度。由于矿体形状不规则,因此厚度又有最大厚度、最小厚度和平均厚度之分。垂直厚度与水平厚度和矿体倾角有如下关系(图1-4):
Hv=H1sinα (卜2)
式中 Hv——矿体垂直厚度;H1——矿体水平厚度;α——矿体倾角。
矿体按厚度可分为5类:
①极薄矿体,矿体平均厚小于0.8m;
②薄矿体,矿体厚度为0.8~2.0m;
③中厚矿体,矿体厚度为2.0~5.0m;
④厚矿体,矿体厚度为5.0~20.0m;
⑤极厚矿体,矿体厚度大于20.0m。
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