采矿方法(之二崩落充填)fgm

第三节崩落采矿法一 崩落采矿法的基本特征基本特征 以矿块为单元单步骤回采 在回采过程中强制 或自然 崩落围岩 充填采空区 控制地压 与全部垮落采煤法一样 崩落采矿法也会引起覆岩破坏和地表塌陷 使用该采矿法的基本条件 地表允许塌陷和覆岩允许破坏 但除单层崩落采矿法外 该类采矿法采下的矿石大部分是从崩落的覆盖废石层下放出的 故矿石损失 贫化大 矿石损失率 贫化率分别比其他采矿方法大5 10 二 崩落采矿法的分类1单层 长壁式 崩落采矿法 2分段 有底柱 无底柱 崩落采矿法 3阶段崩落采矿法 第三节崩落采矿法三 单层崩落采矿法1特点将阶段划分为矿块 在整个阶段斜长上布置工作面 沿走向推进 一次采全高 随工作面推进 有计划地回收支柱放顶 并崩落顶板充填采空区 显然 如果只从采场结构看 单层长壁式崩落法与单一走向长壁全部垮落采煤法很相似 阶段运输巷1掘进矿石溜井4 从阶段回风巷2安全通道6与采场相通 切割 切割上山3和切割平巷5 回采一般采用浅孔落矿 电耙运搬矿石 木支柱或金属支柱或液压自移支架管理顶板 第三节崩落采矿法三 单层崩落采矿法2评价及适用条件优点 1 结构简单 2 采掘机械化作业时 生产能力大 劳动效率高 3 矿石损失贫化小 4 通风条件好 缺点 1 顶板管理复杂 支护工作劳动强度大 2 坑木消耗量大 适用条件 顶板不稳固 矿体倾角小于30度 厚度小于3m的层状矿体 且地表允许崩落 第三节崩落采矿法四 分段崩落法 一 有底柱分段崩落法1特点将矿块沿倾斜方向划分为分段 依次自上而下逐段进行回采 随着矿石的放出 采空区随即为崩落的覆盖岩石所充满 在每个分段下部都布置底部结构 有底柱 出矿 崩落的矿石自覆岩下放出 覆岩随矿石放出而充填采空区 按落矿方式分为 水平深孔落矿法和垂直深孔落矿法 现面介绍 垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 1阶段沿脉运输巷 2阶段穿脉运输巷 3矿石溜井 4行人通风天井 5分段联络道 6电耙道 7堑沟巷道 8斗颈 9切割横巷 10切割天井 11分段凿岩巷道 12回风联络道 图36 18 将阶段沿倾斜划分为四个分段 分段下部设堑沟式底部结构出矿 电耙道6经矿石溜井3与环形运输系统相通 回采工作就是在分段凿岩巷道11中钻凿垂直深孔 爆破后在电耙道出矿 该图表示的开采状态为上两个分段已经采完 正在回采第三阶段 采准巷道布置特点 下盘脉外采准布置 即出矿 行人 通风和运料等采准工程都布置于下盘脉外 下两个分段采用独立垂直放矿溜井 上两个分段采用倾斜分枝放矿溜井 2垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 1 阶段沿脉运输巷 2 阶段穿脉运输巷 3 矿石溜井 4 行人通风天井 5 分段联络道 6 电耙道 7 堑沟巷道 8 斗颈 9 切割横巷 10 切割天井 11 分段凿岩巷道 12 回风联络道 1 阶段沿脉运输巷 2 阶段穿脉运输巷 3 矿石溜井 4 行人通风天井 5 分段联络道 6 电耙道 7 堑沟巷道 8 斗颈 9 切割横巷 10 切割天井 11 分段凿岩巷道 12 回风联络道 第三节崩落采矿法四 分段崩落法 一 有底柱分段崩落法2垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 1 特点采用了小补偿空间或向崩落矿岩侧向挤压爆破落矿 自由空间爆破 挤压爆破 2 结构与参数 阶段高度一般为50 60m 分段高度一般为10 25m 矿块长度一般为25 30m 宽10 15m 分段底柱高6 11m 第三节崩落采矿法四 分段崩落法 一 有底柱分段崩落法2垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 3 采准工作采准巷道布置特点 下盘脉外采准布置 即出矿 行人 通风和运料等采准工程都布置于下盘脉外 下两个分段采用独立垂直放矿溜井 上两个分段采用倾斜分枝放矿溜井 1 2 构成环形运输系统 4 行人通风天井 分段联络巷道5 6 电耙巷道 自2掘 分枝矿石溜井 矿石溜井3 与电耙道6相通 此外 掘漏斗颈8 凿岩巷道11和堑沟巷道7 第三节崩落采矿法四 分段崩落法 一 有底柱分段崩落法2垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 4 切割工作切割工作是开掘堑沟和切割立槽 堑沟是在堑沟巷道7中钻凿垂直上向扇形中深孔 与落矿同次分段爆破而成 切割立槽是为了给落矿和堑沟开掘自由面和提供补偿空间 切割立槽的开掘方法为 丁 字形拉槽法 因切割天井与切割横巷呈倒 丁 字形而得名 掘进切割横巷和切割井 切割横巷和切割井组成一个倒 丁 字形 自切割横巷钻凿平行于切割井的上向垂直平行中深孔 以切割井为自有面和补偿空间 爆破这些炮孔则形成切割立槽 第三节崩落采矿法四 分段崩落法 一 有底柱分段崩落法2垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 5 回采工作 落矿 出矿 垂直深孔采用扇形中深孔或深孔挤压爆破落矿 电耙出矿 按崩落矿石获得补偿空间的条件 挤压爆破落矿又可分为两种爆破方案 小补偿空间挤压爆破向崩落矿岩挤压爆破崩落矿石所需要的补偿空间是由崩落矿体中的井巷空间所提供 常用的补偿空间系数为15 20 第三节崩落采矿法四 分段崩落法 一 有底柱分段崩落法3评价优点 1 采用中深孔或深孔落矿 故生产能力大 效率高 2 设备简单 使用和维修方便 使用范围广 3 采用贯穿风流通风 通风条件好 与无底柱相比 4 垂直深孔落矿 挤压爆破 矿石破碎质量好 缺点 1 分段设底部结构 矿块结构较复杂 采准切割工程量大 2 矿石自覆盖石层下放出 矿石损失贫化大 损失率达15 20 矿石贫化率达20 30 适用条件地表允许塌陷 急倾斜中厚以上矿体 矿石价值一般不高 无自燃与结块 矿石及下盘围岩中等稳固以上 理想的是 矿体倾角大于75度 厚度大于15至20m 1阶段运输巷 2阶段回风巷 3回风天井 4行人通风斜坡道 5矿石溜井 6分段运输巷 7分段联络道 8回采巷道 9切割巷道 10切割天井 11炮孔 12穿脉运输巷 矿块长度等于矿石溜井的间距 这与无轨自行设备类型有关 高端壁通风方案1出矿进风巷道2凿岩回风巷道该法新鲜风流从下分段回采巷道到工作面 清洗工作面后 穿过端部的矿岩堆 爆堆 到上分段回采巷道被排出 该法通风状况有所改善 第三节崩落采矿法四 分段崩落法 二 无底柱分段崩落法6评价优点 1 结构简单 无底部结构 回采工艺简单 2 便于使用高效无轨自行设备 机械化程度高 3 生产集中 生产能力大 效率高 可多进路平行作业 4 安全性好 回采作业在进路中进行 5 小步距回采 便于分采 分运和剔除夹石 缺点 1 通风条件差 2 矿石损失与贫化大 适用 1 急倾斜矿体和缓 倾斜极厚矿体 2 矿石和下盘围岩中等稳固以上 上盘围岩稳固性不限 3 矿石价值不高 围岩含有品位 4 地表允许塌陷 主要用于开采急倾斜厚矿体 阶段与矿块尺寸阶段高度一般为50 60m 视矿体倾角而定 阶段平面尺寸 当矿体厚度不超过30m时 沿走向布置矿块 长为30 45m 宽为矿体厚度 当矿体厚度大于30m时 垂直走向布置矿块 长和宽均为30 50m 底柱高度一般为12 14m 阶段强制崩落法的适用条件 1 地表允许塌陷 2 急斜矿体厚度不小于15至20m 缓倾斜 倾斜矿体厚度应更大 3 矿石及下盘围岩中等稳固以上 4 矿石价值不高 5 矿石无自燃 氧化与结块 理想条件 矿体厚度大 倾角陡 形状规整 上盘围岩不稳固和矿石价值不高 或围岩含有品位 是应用阶段强制崩落法的理想条件 第三节崩落采矿法五 阶段 自然 崩落法基本特征 不划分分段 而是沿阶段全高落矿 崩落围岩管理地压 按落矿方式不同 将其划分为阶段强制崩落法和阶段自然崩落法 二 阶段自然崩落法阶段自然崩落法1895年始于美国派里克铁矿 我国从20世级60年代初开始进行试验 基本特征 是阶段上的矿石经大面积拉底后在自重或地压作用下 或开掘少量削弱工程 后逐渐自然崩落 并能破成碎块 一般无需用爆破法落矿 1阶段运输巷 2穿脉运输巷 3联络道 4电耙道 5漏斗 6切帮巷道 7边角天井 8观察天井 9观察人道 10控制崩落边界 崩落顺序 第三节崩落采矿法五 阶段 自然 崩落法基本特征 不划分分段 而是沿阶段全高落矿 崩落围岩管理地压 按落矿方式不同 将其划分为阶段强制崩落法和阶段自然崩落法 二 阶段自然崩落法 1阶段运输巷 2穿脉运输巷 3联络道 4电耙道 5漏斗 6切帮巷道 7边角天井 8观察天井 9观察人道 10控制崩落边界 崩落顺序 第三节崩落采矿法五 阶段 自然 崩落法基本特征 不划分分段 而是沿阶段全高落矿 崩落围岩管理地压 按落矿方式不同 将其划分为阶段强制崩落法和阶段自然崩落法 二 阶段自然崩落法 采准 切割 掘进矿块底部结构 在矿块边角处掘进四条边角天井 并每隔8 10m掘进一条削弱巷道 掘进观察天井8和观察人道9 第三节崩落采矿法五 阶段 自然 崩落法基本特征 不划分分段 而是沿阶段全高落矿 崩落围岩管理地压 按落矿方式不同 将其划分为阶段强制崩落法和阶段自然崩落法 二 阶段自然崩落法 回采工作 拉底以后 矿石开始自然崩落 回采工作主要是在矿块底部出矿 在矿石自然崩落过程中 一般只放出崩落矿的1 3左右 其余矿石留作缓冲垫层 待矿块内矿石全部崩落后再放出 第三节崩落采矿法五 阶段 自然 崩落法基本特征 不划分分段 而是沿阶段全高落矿 崩落围岩管理地压 按落矿方式不同 将其划分为阶段强制崩落法和阶段自然崩落法 二 阶段自然崩落法 矿石自然崩落原理 如右图 b 矿石在大面积拉底以后 将从失稳状态过渡到稳定状态 形成自然 平衡拱 在此过程中 拱 内的矿石将自然崩落 显然 由于 拱 式平衡的存在 矿石继续自然崩落将成为不可能或者使崩落过程极其缓慢 因此 必须设法打破这种平衡 让矿石持续自然崩落 打破 拱 平衡的技术措施就是破坏 拱脚 通过不断破坏 拱脚 打破自然平衡拱的平衡条件 使矿石的自然平衡过程得以继续下去 直至矿石全部崩落 在实际工作中 一般是通过布置边角天井和削弱巷道等削弱工程来破坏 拱脚 并控制崩落范围 必要时也可强制崩落 拱脚 阶段自然崩落法的评价该法是所有采矿方法中最经济的一种方法 使用条件相当严格 1 矿石要能自然崩落 2 能崩落成符合放矿要求的块度 3 具备阶段强制崩落法所要求的条件 一般地 松软破碎矿石和节理 裂隙非常发育的中硬矿石具有自然崩落的性质 矿石可崩性 缺点 需要掘进大量天井 削弱巷道和观察人道 故采准工作量大 初期投资高 第四节充填采矿法随着回采工作面的推进 逐步用充填料充填采空区的采矿方法称为充填采矿法 充填采空区的目的 利用充填体进行地压管理 以控制围岩崩落和地表下沉 并为回采工作创造安全和方便条件 还可预防有自然性矿石的内因火灾 第四节充填采矿法一 概述 一 主要特征一般将矿块划分成矿房和矿柱两步骤回采 先采矿房 然后采矿柱 回采矿房时 随矿石采出不断用充填材料充填采空区 该法多用于开采稀有 贵重或高品位富矿及覆岩或地表不允许崩落的条件 二 应用矿石价值高或稀缺矿产 或地表需要保护 如三山岛金矿 在海水下采矿 焦家金矿 保护地表高产田 金川矿区 矿石品位高 711矿 减少放射性污染 等等 第四节充填采矿法一 概述 三 基本评价矿石损失贫化小 矿块生产能力小 四 分类1按充填料与输送方式分 干式充填 水砂充填 胶结充填 2按矿块结构及工作面推进方向分 单层充填 分层充填 上 下向水平或倾斜 分采充填 削壁充填 第四节充填采矿法一 概述 四 充填采矿法在我国的使用50年代 干式充填法 64年凡口铅锌矿开始使用胶结充填法 70年代后水砂充填和胶结充填技术引进和发展 充填机械化程度增高 能力增大 成本降低 使用范围 78年有色金属矿山9 8 84年全国13 7 其中 有色18 黄金40 低浓度胶结充填 高浓度胶结充填技术发展很快 第四节充填采矿法二 上向水平分层充填采矿法特点将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采 矿房自下而上按水平分层进行 采一层充一层 逐分层充填 回采作业在充填体上进行 按充填料 干式 水力和胶结充填 充填体的作用 维护两帮围岩 采矿工作台 A 凿岩 B 爆破落矿 C 出矿 D 充填准备 E 充填 F 铺设分层底板 1顶柱 2充填天井 3矿石堆 4行人滤水井 5矿石溜井 6钢筋混凝土底板 7行人滤水井通道 8上盘运输巷 9穿脉巷道 10充填体 11下盘运输巷 12混凝土隔墙 第四节充填采矿法二 上向水平分层充填采矿法 1 水力充填方案1矿块结构与参数矿厚10 15m时 垂直走向布置 矿块长 50m 宽度8 10m 阶段高 30 60m 间柱宽度 6 8m 顶底柱 阶段运输巷如果布置在脉内 矿房应留顶底柱 一般顶柱厚4 5m 底柱高5m 开采贵重矿石时也可用人工假底代替 可用混凝土代替 矿石底柱 第四节充填采矿法二 上向水平分层充填采矿法 1 水力充填方案2采准与切割采准 每个矿房至少布置2个矿石溜井 1个顺路行人滤水井和1个充填天井 矿石溜井 混凝土浇灌 混凝土预制件构筑 行人滤水井 国内主要采用木垛或用混凝土浇灌 充填天井 断面一般为2 0m 2 4m的矩形 倾角80 90 内设充填管路和人行梯子等 1顶柱 2充填天井 3矿石堆 4行人滤水井 5矿石溜井 6钢筋混凝土底板 7行人滤水井通道 8上盘运输巷 9穿脉巷道 10充填体 11下盘运输巷 12混凝土隔墙 第四节充填采矿法二 上向水平分层充填采矿法 1 水力充填方案2采准与切割切割 在底柱上部标高掘拉底巷道 拉底 再向上挑顶2 5 3m 拉底总高可达4 5 5m 矿石溜井放矿后 即可浇注钢筋混凝土底板作为充填体的基础 并为顶底柱回采创造有利条件 1顶柱 2充填天井 3矿石堆 4行人滤水井 5矿石溜井 6钢筋混凝土底板 7行人滤水井通道 8上盘运输巷 9穿脉巷道 10充填体 11下盘运输巷 12混凝土隔墙 第四节充填采矿法二 上向水平分层充填采矿法 1 水力充填方案3回采工作落矿 出矿和充填 分层高度2 3m 浅孔 稳固时 分层高度4 6m 加高溜井 行人滤水井 混凝土隔墙 混凝土砖砌筑外层 浇灌0 5m厚的混凝土作为内层 总厚度0 8m 回采间柱 减少矿石损失与贫化 1顶柱 2充填天井 3矿石堆 4行人滤水井 5矿石溜井 6钢筋混凝土底板 7行人滤水井通道 8上盘运输巷 9穿脉巷道 10充填体 11下盘运输巷 12混凝土隔墙 第四节充填采矿法二 上向水平分层充填采矿法 1 水力充填方案3回采工作充填材料 选矿厂的脱泥尾砂或冶炼厂的炉渣 0 15 0 2m厚的混凝土底板 该底板可防崩落矿石渗入充填料 1天后可在其上凿岩 2 3天后可落矿运搬 接顶充填 人工接顶 最上层 分成1 5m宽的条带 逐条浇注 砂浆加压接顶 用液压泵将砂浆压入接顶空间 1顶柱 2充填天井 3矿石堆 4行人滤水井 5矿石溜井 6钢筋混凝土底板 7行人滤水井通道 8上盘运输巷 9穿脉巷道 10充填体 11下盘运输巷 12混凝土隔墙 第四节充填采矿法二 上向水平分层充填采矿法 2 胶结充填方案 1脉外阶段运输巷 2穿脉运输巷 3矿石溜井 4行人天井 5充填天井 6充填料层 灰砂比1 10 7充填料层 灰砂比1 4 由于水力充填工艺复杂 要不断地接长各种顺路天井 浇注混凝土隔墙以及铺设混凝土底板 排出的泥水污染巷道 水沟和水仓的清理工作量大 另外 充填体沉缩和压实量大 不能有效地解决岩层移动问题 为解决上述问题 胶结充填采矿法产生了 此法不必要考虑滤水问题 与矿石溜井一样 只立模板浇注即可 工艺简化 但其成本较高 第四节充填采矿法二 上向水平分层充填采矿法 3 评价及适用1优点利于工人作业和进行选别回采 利于采用高效率的自行设备 使采矿各工序实现机械化 提高矿块生产能力 效率较高 行走方便 矿石损贫小 2缺点两步骤回采 结构较复杂 不够安全 成本较高 3适用矿石中等稳固以上 矿石价值高 或地表需要保护的倾斜或急倾斜矿体 矿体厚度形态及围岩稳固性不限 第四节充填采矿法三 下向分层充填采矿法 一 特点 在阶段内自上而下分层回采 逐分层胶结充填 假顶下进行回采 按充填料 水砂和胶结充填两种 1人工假顶2尾砂充填体3行人通风天井4分层切割平巷5矿石溜井6阶段运输巷7分层采矿巷道 第四节充填采矿法三 下向分层充填采矿法回采巷道 进路 倾角4 10 上下分层回采巷道应交错布置 以防下部巷道采空后上部的充填体垮落 分层内各回采巷道应间隔回采 以便充填体充分养护 提高其强度 1进行回采的巷道2进行充填的巷道3分层运输巷道4分层充填巷道5矿石溜井6充填管路7斜坡道 第四节充填采矿法三 下向分层充填采矿法 二 评价1优点能有效控制采场围岩 矿损失贫化很小 矿块结构简单 单步骤 2缺点能力低 效率低 充填成本高 矿块生产能力小 3适用条件矿石不稳固 围岩不稳固 矿石价值高 倾斜和急倾斜 厚度不限 第四节充填采矿法四 分采 削壁 充填采矿法 开采0 3 0 4m极薄矿床时用 一 特点当矿脉厚度 0 3 0 4m时 只采矿石 工人无法在其中作业 必须分别回采矿石和围岩 是采空区达到允许工作的最小厚度 0 8 0 9m 采下的矿石运