《ch5空场采矿法》PPT课件.ppt

第一节 概述 1、概念：将矿块划分为矿房和矿柱，分两个步骤 回采，先采矿房后采矿柱；回采矿房时，采场以 敞空形式存在，靠矿柱和围岩本身的强度来支护 形成的采空区。叫做空场采矿法。 2、基本条件：矿石和围岩稳固，采空区在一定时 间内，允许有较大 的暴露面积。 3、类型：全面采矿 法、房柱采矿法、 留矿采矿法、分段 矿房法和阶段矿房法。 第五章 空场采矿法 Date 第二节 全面采矿法 一、概念： 在划分好的采区（矿壁）或矿块内，不严格划分矿房矿柱，回采 工作面沿矿体走向或沿倾斜全面推进；随回采矿房以敞空形式存 在，靠围岩的稳固性及留下不规则矿柱或支柱来支撑顶板。 如果开采贵重或高品位矿石时，也可架设混凝土支柱、木支柱或 木垛等代替矿柱，以减少矿石损失。 二、结构参数 图5-2为沿阶段走向连续推进的全面采矿法。 矿柱：阶段上下各留24m的顶、底柱；矿块间留间柱35m ；回采过程中留设的不规则矿柱一般为圆形,直径36m，矿柱 间距820m。 阶段斜长:电耙运搬:4060m；无轨自行设备:5060m； 划分矿块时:矿块走向长度为5060m，矿块的厚度沿着走向布 置矿块时为矿体的厚度，沿着倾斜布置矿块时候一般为10 15m 第五章 空场采矿法 Date 第二节 全面采矿法 第五章 空场采矿法 沿阶段走向连续推进的全面采矿法 Date 三、采准与切割 如图5-2， 在阶段下部掘进阶段运输巷1； 沿走向掘12条天井，作为起始工作面； 沿走向每隔57m自阶段运输巷向上掘放矿漏 斗； 每隔20m向下掘一电耙绞车硐室。 第二节 全面采矿法 第五章 空场采矿法 Date 四、回采工作： 工作面多沿走向推进，当厚度小于3m时，可一 次采全厚；大于3m时可布置梯段工作面回采； 采用浅孔落矿时，炮孔可用单排眼、双排眼或 三排眼布置。矿石国内一般采用电耙运搬，也 有铺设轨道采用矿车运搬的。国外有采用无轨 设备运搬，一次采全厚的开采厚度较大的矿体 的情况。 采空区以敞空形式存在。 第二节 全面采矿法 第五章 空场采矿法 Date 五、评价与适用条件 1、优点：适应性较强，矿块的采准和切割工 作简单，工程量小，通风良好，回采工艺也 不复杂，采矿成本较低； 2、缺点：采空区暴露面积大，不安全，矿体 厚度大时，不易观察和处理顶板。 3、适用条件：水平及缓倾斜、矿石和围岩均 稳固、品位或价值不高的薄及中厚矿体。 在顶板岩石不太稳固时，如对顶板采用锚杆 加固，也可采用全面采矿法。 第二节 全面采矿法 第五章 空场采矿法 Date 第二节 全面采矿法 第五章 空场采矿法 Date 第三节 房柱采矿法 一、概念 将井田划分为矿块或采区，在矿块或采区内交替 布置矿房和矿柱，回采矿房，留下规则连续的或 间断的矿拄支撑顶板的方法。 如图5-3。当顶板不够稳固时还可辅以锚杆加强 对顶板的支护。 二、结构与参数 图5-3为浅孔落矿的房柱采矿法。矿房的长轴多 沿矿体的倾斜方向布置，以便采用电耙运搬矿石 ，其长度一般为4060m。矿房宽820m。矿 柱通常为圆形或方型，前者的直径为37m，后 者为3344m，间距为58m。矿块的宽 80150m至400600m。 第五章 空场采矿法 Date 第三节 房柱采矿法 第五章 空场采矿法 图5-3 房柱采矿法 1运输巷道；2放矿溜井；3切割平巷；4电耙硐室；5 天井；6联络平巷；7矿柱；8电耙绞车；9凿岩机； 10炮孔；11矿石 Date 三、采准与切割 房柱采矿法的阶段运输平巷可布置在脉内或 底板岩石中，多用后者。图5-3的采准工作是： 1、沿脉外阶段运输平巷1分别向每个矿房的 中 央掘矿石溜井2； 2、在矿房下部的矿柱内开掘电耙绞车室再沿 矿房底板的中心线处掘通风、行人、运料天井5 使 其与通风联络平巷6连通，既可用于回风，又可 作 为矿房回采时的自由面。 3、在矿房下部的边界处开凿切割平巷3，由 此 拉开回采工作面，然后沿矿房倾斜向上推进，切 割平巷也是连通矿房下部的联络道。 第三节 房柱采矿法 第五章 空场采矿法 Date 四、回采工作 （一）落矿 1、矿体厚度小于2.53m:浅孔落矿一次采全厚 2、矿体厚度大于3m：浅孔落矿分层开采，先拉 底后挑顶。小于5m挑顶一次完成；510m，用 2.5m的上向梯段分层挑顶； 3、矿体厚度大于810m：深孔落矿，先切顶后 用下向梯段工作面回采； 4、厚度不大硬度小的非金属层状矿床：连续式 采矿机； 5、建筑石材矿床：锯石机切割。 第三节 房柱采矿法 第五章 空场采矿法 Date （二）矿石运搬 1、电耙运搬：多用； 2、有轨设备运搬：少用；（轨道加矿车） 3、无轨设备运搬：国外多用。（装运机等） （三）顶板管理 顶板局部不稳固时，可局部留设矿柱予以支撑 ；整个顶板不稳固时，可采用锚杆支护。 第三节 房柱采矿法 第五章 空场采矿法 Date 四、评价 1、优点：采准切割工程量少，回采工艺简单 ，坑木消耗少，采场通风良好，采用大型设备 时，矿房生产能力可大大提高； 2、缺点：矿柱矿量大。 3、适用条件：矿石和围岩稳固、倾角在30 以下，矿石价值不高或品位较低的矿体。 第三节 房柱采矿法 第五章 空场采矿法 Date 第三节 房柱采矿法 第五章 空场采矿法 图5-3 房柱采矿法 1运输巷道；2放矿溜井；3切割平巷；4电耙硐室；5 上山；6联络平巷；7矿柱；8电耙绞车；9凿岩机； 10炮孔；11矿石 Date 第四节 留矿采矿法 一、概念： 将矿块划分成矿房和矿柱,（顶底柱和间柱）在底柱 中辟漏，回采工作自下而上分层进行,每次崩落的矿 石只放出1/3左右,其余暂时留在矿房中,作为工人继 续作业的平台,矿房全部采完后,再将全部矿石放出。 留矿采矿法有普通留矿法和选别留矿法两种类型。 二、普通留矿法 （一）结构与参数 如图5-6所示，矿块四周有顶、底柱和间柱。矿块高 度在开采中厚以下矿体时为30-60m，矿块走向长度在 40-60m之间，矿柱尺寸：薄及极薄矿体时，顶柱2-3m ，底柱4-6m，间柱2-6m；中厚矿体时，顶、底柱分别 为4-6m和8-10m，间柱8-12m。 第五章 空场采矿法 Date 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date （二）采准与切割 如图5-6， 在矿块底部边界处掘进脉内阶段运输巷5；然 后在间柱内掘进行人通风天井2，使其与阶段 回风巷相通；在天井内每隔56m掘联络道3通 向矿房；在阶段运输巷中每隔57m向上掘漏 斗颈至底柱上部边界；在底柱上部边界掘一条 拉底巷道，与两侧的天井和漏斗颈连通。将拉 底巷道扩宽至上下盘边界，形成拉底空间，为 落矿创造自由面，并为碎涨矿石提供补偿空间 ，称为拉底；将漏斗颈的上部扩大成喇叭口， 称为辟漏。 拉底和辟漏工作见课本P284-P285 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date （三）回采工作 1、凿岩爆破：浅孔落矿，炮孔有上向和水平 两种布置方式。矿岩稳固时用上向，不稳固 时用水平。 崩矿一般用铵油或硝铵炸药，火雷管起爆， 现在推广非电导爆管起爆系统。 2、通风：如图5-6所示。通风良好。 3、局部放矿：矿石一般采用重力运搬，每次 放矿量约为崩矿量的1/3左右，以保持采场有 1.8-2m的工作空间高度。 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date 4、平场：就是将局部放矿后凹凸不平的矿堆 表面整平，以便工人在上作业，平场主要是人 工作业，只有采场宽度较大时才能用电耙平场 5、撬顶：就是将采场顶板和两帮已松动而未 落下的矿石或岩石撬落，以保证安全。 6、二次破碎：爆破和撬顶产生的大块应在平 场时进行二次破碎，通常采用爆破法。 7、最终放矿：矿房采完后将留在矿房中的矿 石全部放出，又叫做大量放矿。 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date 三、选别留矿法的概念 在回采过程中对崩落的矿石进行人工选别，将品 质优良的矿石或矿物从工作面选出，由放矿天井 或放矿格放出，余下的和普通留矿法一样。暂留 矿房中经局部放矿和最终放矿放出。 选别留矿法在开采云母、纤维石膏和石棉等非金 属矿床时应用相当普遍，主要原因是： 可保护一些贵重的矿石或矿物不受或少受开采 的破坏； 许多非金属的矿石或矿物特征明显，肉眼可以 识别，有利于工作面分选； 可减少优质矿石的损失。 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date 四、选别留矿法的特点 1、主要用于开采薄及极薄矿脉，所以矿块内 应不留或尽量少留矿柱； 2、矿块天井内设有专门运输优质矿石的放矿 格或设专用天井； 3、在开采贵重的晶体矿石时，落矿前应注意 选择炮孔的位置，使其与矿体有一定的间距， 并采用加大炮孔密度少装药的办法，实行松动 爆破。 4、采下的矿石多为人工搬运。 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date 五、评价与适用条件 1、优点：工艺简单，能利用自重放矿，通风条 件好，采准工程量少，选别法还可分采分运， 有利于提高矿石的质量； 2、缺点：采场内积压大量矿石，不利于资金的 周转，平场和分选作业劳动强度大，矿岩不稳 固时易出大块，开采中厚矿体时采空区暴露面 积大，作业不够安全；选别作业生产能力小、 效率低、成本高； 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date 3、适用条件：矿岩稳固，特别是放矿过程中围 岩不应发生片落，以免造成矿石贫化、堵漏和 安全事故；薄及极薄矿体为宜，倾角不宜小于 65；矿石中的硫和粘土的含量不宜高，否则 可能发生矿石结块和自燃。 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date 第四节 留矿采矿法 第五章 空场采矿法 Date 第五节 分段矿房法 一、概念： 将矿块沿倾斜方向划分为若干分段，分段内再划 分矿房和矿柱，布置分段运输平巷，形成分段凿 岩落矿、分段出矿的回采方法。 矿房回采时，由顶柱支撑围岩，在空场的情况下 出矿，所以又叫分段空场采矿法。矿房回采完后 立即回采分段矿柱，并同时处理采空区。 二、结构与参数 见图5-17。 阶段高一般为40-60m，分段高15-25m；矿房走向 长度35-40m；间柱宽6-8m，斜顶柱真厚一般5-6m 第五章 空场采矿法 Date 第五节 分段矿房法 第五章 空场采矿法 开切割立槽 矿房回采 矿柱回采 Date 三、采准工作 1、各分段间及与阶段运输平巷之间采用斜坡道 无轨自行设备运输。 2、阶段运输平巷一般布置在下盘围岩中，并沿 阶段运输平巷走向每隔80-100m左右掘一矿石溜 井（为2-3个矿块服务），贯穿整个阶段高度并 和各分段运输平巷相通。 3、分段运输平巷1布置在下盘围岩中，沿走向 每隔10-12m掘装运横巷2，通到靠近矿体下盘的 堑沟平巷3。 4、在各分段运输平巷下部7-10 m处掘矿房凿岩 平巷4和顶柱回采凿岩平巷5，两巷分别位于矿 体上盘附近和下盘不远处的岩层中。 第五节 分段矿房法 第五章 空场采矿法 分段运输平巷、斜坡道、矿石溜井 装运横巷、堑沟平巷、凿岩平巷、 矿柱回采凿岩平巷、矿柱凿岩硐室（ 顶住和间柱） Date 四、切割工作 1.在矿房一侧掘进切割横巷6，连通凿岩平巷4和 5； 2.从堑沟平巷3掘切割天井9直到矿房的最高处； 3.在切割横巷6内凿平行炮孔或扇形炮孔，以切 割天井为自由面，爆炸后形成切割立槽，为崩矿 的自由面和补偿空间。 第五节 分段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 五、回采工作 包括矿房回采、顶柱和底柱回采两部分。 1、矿房回采 切割工作完成后，自切割立槽开始沿矿房走向 一侧向另一侧后退式回采。凿岩工作是在凿岩 平巷4凿环型深孔，崩落的矿石由铲运机从装 运横巷运至分段运输平巷最近的溜井。回采过 程中各分段可自上而下互相错开一定距离，分 别进行凿岩、爆破和出矿作业。 第五节 分段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 2、矿柱回采 矿房回采结束后立即回采斜顶柱和矿房一侧的间 柱。 回采间柱的凿岩硐室布置在切割横巷6靠近矿体 下盘的一侧(图5-17中的7)。 回采斜顶柱的深孔凿岩硐室布置在顶柱回采凿岩 平巷5的一侧(图5-17中的8) ，并对应于矿房中 央的部位。 回采矿柱的顺序：先崩落间柱，放出矿石后再崩 落顶柱。顶柱矿石在爆力抛掷作用下溜入受矿堑 沟。 第五节 分段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 五、评价 1、优点：可多分段同时开采，生产能力较大 ，效率较高；回采时的凿岩是在巷道中进行， 比较安全；底部结构大大简化； 2、缺点：采准工作量比较大，每个分段都要 掘分段运输平巷。 3、适用条件：矿岩和围岩中等稳固以上的倾 斜和急倾斜厚矿体。 第五节 分段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 第五节 分段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 1、概念： 沿阶段全高划分矿房，在阶段下部设底部结构出 矿的方法。 2、类型：主要分为水平深孔落矿和垂直深孔落矿两种 ，目前主要用后者；它又分为垂直深孔分段凿岩阶 段矿房法和垂直深孔阶段凿岩阶段矿房法及球状药 包落矿阶段矿房法。目前垂直深孔分段凿岩阶段矿 房法应用较多。 一、垂直深孔分段凿岩阶段矿房法 这种方法和分段矿房法一样，都是沿矿块倾斜方向 划分若干分段并将工作面垂直布置。二者的主要区 别是分段凿岩阶段矿房法的上下分段之间不留矿柱 ，即分段不设底部结构，而是分段凿岩阶段出矿。 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 （一）结构与参数 这种方法有沿矿体走向布置和垂直走向布置两种方案 。一般矿体厚度小于15m时沿走向布置，大于15m时垂 直走向布置。 图5-19表示的是沿走向布置矿块的分段凿岩阶段矿房 法的典型方案。 这种方法的阶段高度50-70m，分段高中深孔时为8- 10m，深孔时10-15m；矿房长一般40-60m；矿房宽沿 走向布置时为矿体的厚度，沿垂直走向布置时一般为15- 20m；矿房间柱沿走向布置时宽8-10m，垂直走向布置 时为10-14m；顶柱厚6-8m；底柱采用电耙运搬时高7- 13m。 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 （二）采准工作（P293图11-24） 1、阶段运输巷1布置于矿体厚度的中央或近下盘处的 矿体中； 2、自阶段运输巷1经联络巷9在矿房两侧的间柱中掘 通风行人天井3，并与阶段回风巷2连通； 3、从天井掘分段凿岩平巷5、拉底巷道10和电耙巷道 4； 4、在电耙巷道内沿走向每隔5-7m向上掘漏斗颈7至 拉 底水平，并自阶段运输巷向上掘矿石溜井6和从拉底巷道 掘切割天井8直至矿房顶部。 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 （三）切割工作 包括拉底、辟漏和开切割立槽。 1、拉底：可利用矿房最下面的一条分段凿岩平巷，也可在 拉底水平掘拉底巷道，然后从切割天井开始用浅孔向拉底 巷道两侧扩帮，形成拉底空间。 2、辟漏：可由拉底空间向下或从漏斗颈向上开凿。拉底和 辟漏可在矿房回采之前掘出，也可超前工作面1-2排漏斗随 采随掘。 3、开切割立槽：切割立槽的高度应贯穿矿房的全高，宽与 回采工作面的宽度相同（即矿块厚度）。其位置可布置在 矿房一侧，也可布置在矿房走向的中央。后者可在切割槽 两侧同时拉开工作面，有利于提高矿块的生产能力，并可 改善爆破效果。当矿体厚度变化比较大时，切割立槽的位 置宜选在矿体最厚处，以有利于矿房内的落矿效果。 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 （四）回采工作 1、落矿：一般采用导轨式凿岩机凿上向扇形中深孔， 集中凿岩，一次打完全部炮孔，用秒差、微差或导爆管爆 破，一次崩落3-5排炮孔。 2、运搬：一般用电耙。崩落的矿石借自重溜放到电耙 巷道后，由电耙耙运至矿石溜井向阶段运输平巷装车外运。 3、通风：矿房回采时，电耙巷道必须通风，通风方式 据切割立槽的位置有两种： （1）如图5-19，新鲜风流从矿房一侧的天井进入电耙 巷道和分段凿岩巷道，污风从另一侧的天井排入阶段回风 巷； （2）上部与阶段回风巷用回风联络巷连通，新鲜风流从 矿房两侧的天井进入电耙巷道和分段凿岩巷道，污风从 切割立槽和回风联络巷排入阶段回风巷。 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 （五）矿块垂直走向布置的分段凿岩阶段矿房法 当开采的矿体厚或极厚的急倾斜矿体时，矿块可垂直 走向布置，这时矿块的采准、切割与前者相似，主要 的区别是切割槽沿上盘接触面倾斜布置，爆破时向上 盘方向崩落矿石。如图5-21。 （六）评价 1、优点：矿块生产能力大，效率高，成本低，劳动 安全条件好； 2、缺点：矿石的损失和贫化率高，采准工作量大， 爆破效果不好，大块和 粉矿率都较高，采用电耙运搬，效率也低。 3、适用条件：主要用于开采矿岩稳固的急倾斜厚与 极厚矿体，也可用于开采极薄矿脉组成的急倾斜细矿 脉带。 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 二、垂直深孔球状药包阶段矿房法（VCR法） 这是将球状药包爆破技术具体应用于采矿工程后，发 展起来的一种阶段凿岩阶段矿房采矿法。 （一）阶段凿岩阶段矿房法 阶段凿岩阶段矿房法与分段凿岩阶段矿房法的主要区 别是，它不是分段凿岩，而是沿矿房全高（阶段）钻 垂直深孔落矿。这种方法是在矿块顶柱下面开掘凿岩 硐室或凿岩平巷，向下打大直径深孔直至矿房下部的 拉底空间（图5-23），向切割立槽爆破落矿，从矿块 底部结构出矿。 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 （二）VCR法 VCR法与阶段凿岩阶段矿房法相似，它的基本特点 是沿全矿房钻凿大直径深孔，采用球状药包爆破，直 下而上分层落矿，用大型设备出矿。 这种采矿方法的阶段高度一般为40-80m，矿房走 向长度多为30-40m，矿块垂直走向布置时矿房宽8- 14m，间柱宽度，垂直布置时为8m，沿走向布置时 为8-12m。顶柱厚6-8m，底柱高与出矿设备的类型 有关，铲运机出矿时为6-7.5m。 矿块的采准布置如图5-23所示，阶段运输巷一般布 置在矿体下盘围岩中，通过穿脉横巷与出矿巷道联系 。由于采用无轨设备运搬矿石，所以矿块底部采用平 底结构。落矿炮孔如采用平行垂直深孔，需在顶柱下 开掘空间较大的凿岩硐室（可用锚杆支护）。如用垂 直扇形深孔，如图5-24所示，则需在顶柱下开掘凿岩 平巷。 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 第五章 空场采矿法 Date 第六节 阶段矿房法 （三）球状药包 这是指长度小于直径6倍的药包。如图5-2