崩落采矿法研讨.ppt

第三章崩落采矿法 采矿方法的分类 一 采矿方法定义采矿方法是研究矿块开采方法 它包括矿块的采准 切割和回采工作 也就是说 为了回采矿块中的矿石 在矿块中和在围岩中所进行的采准 切割 回采工作 采准 切割在时间上与空间上所进行的顺序以及它与回采工作进行有机的合理的配合工作 叫做采矿方法 第三章崩落采矿法 采矿方法的分类 二 采矿方法分类的依据我们使用的采矿方法种类很多 为了使用上的方便 有必要进行分类 而分类的方法也有多种 而且前通用的分类方法是按地压管理方式不同来分类的 地压管理方法是以矿岩的物理力学性质为根据的 同时又与采矿方法的适用条件 回采工艺等有着密切关系 并且最终将影响到采矿方法的安全 效率和经济效果 第三章崩落采矿法 采矿方法的分类 三 采矿方法分类采矿方法按地压管理方法不同 分类三大类 即 空场采矿法充填采矿法崩落采矿法 四 对选择采矿方法的基本要求在矿山企业中 采矿方法决定着回采工艺 材料设备 掘进工程量 劳动生产率 储量回收以及采出矿石质量等 因而在设计中必须给予足够的重视 又由于矿床埋藏条件是多种多样的 各个矿山的技术经济条件又不尽相同所以在采矿方法选择中必须按具体条件来选择合适的采矿方法 正确合理的采矿方法选择应满足以下要求 第三章崩落采矿法 采矿方法的分类 第三章崩落采矿法 采矿方法的分类 一 工作安全保证人在采矿过程中生产安全 有良好的作业条件 如有可靠的通风 防尘措施 合适的温度和湿度等 使繁重的作业实现机械化 又如在一个采场中 应保证有两个安全出口 使人行 风流畅通 防止大规模地质活动 防止地下火灾和水灾等 第三章崩落采矿法 采矿方法的分类 二 最大限度的回收国家资源所选择的采矿方法要损失少 贫化小充分利用地下资源 尽量提高矿石质量满足加工部门对矿石质量的要求 应坚持 贫富兼采 厚薄兼采 大小兼采 难易兼采 的原则 力求使全矿回收率达到80 85 以上 第三章崩落采矿法 采矿方法的分类 三 生产能力大 劳动生率高 材料消耗少 生产成本低 不仅采出矿石成本低 而且最终产品成本也低 也就是说 所选择的采矿方法应当有良好的经济效果 第三章崩落采矿法 一 崩落采矿法的概念崩落采矿法就是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法 即在崩落矿石的同时强制或自然崩落围岩 充填采空区 用以控制和管理地压 崩落采矿法概述 第三章崩落采矿法 崩落采矿法概述 二 崩落采矿法分类 三 崩落采矿法特点 1 崩落法不把矿块划分为矿房和矿柱 而以整个矿块作为一个回采单元 按一定的回采顺序 连续进行单步骤回采 2 在回采过程中 围岩要自然或强制崩落 矿石是在覆盖岩石的直接接触下放矿 因此 这种采矿方法对放矿进行科学管理是十分必要的 3 崩落法开采在一个阶段内从上而下进行的 第三章崩落采矿法 崩落采矿法概述 第三章崩落采矿法 崩落采矿法概述 四 崩落采矿法的适用条件一般地讲 崩落法对矿体赋存条件 矿岩的物理力学性质等都具有比较广泛的适应范围 理想的适用条件是 上盘围岩能呈块状自然崩落 矿石中等以上稳固的急倾斜原矿体 地表允许塌落是使用这种方法的必要前提 这种方法在开采时矿石损失贫化大 因而它不用于开采高价 高品位的矿床 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 一 无底柱分段崩落法的发展现状这种采矿方法 采场结构简单 机械化程度高 效率高 而又安全性好的采矿方法 因而这种采矿方法在我国使用得到了推广应用 68年在大庙铁矿 弓长岭铁矿试验成功 70年代我国设计的地下铁矿山几乎都选用了这种方法 近年来 矿山数目已增加到40多个 从产量来看 地下黑色矿山 现在产量占地下矿山总产量的60 目前矿山使用的采装运设备 基本上是60年代定型生产的 品种少 能力小 效率低 近年来虽也研制和引进了一些高效率的柴油无轨自行设备 尚未大规模推广 二 无底柱分段崩落法典型方案 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 一 构成要素及阶段采准巷道布置 1 阶段高度 无底柱崩落法多用来回采矿石稳固的极倾斜厚矿体 因此 阶段高度都比较大 一般为60 75米 当矿体倾角较缓 赋存不规则 矿岩不够稳固时 阶段高度可以小一些 因为当矿岩不太稳固时 将会增加溜矿井 设备井和通风井的维护费用 当矿体倾斜较缓时 下部各分段通往溜井 设备井的联络道相应增长 运距也相应增加 对于易碎矿石 溜井若过大 将会增加粉矿量 因此 在开采条件不利时 阶段高度低一些好 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 阶段运输巷道布置 对于无底柱方法 阶段运输巷道多数布置在脉外 其目的是便于下一阶段回采时 可作为回风巷道用 3 分段高度 分段高度与运搬设备 凿岩设备和放矿要求多种因素有关 分段高度大 可以减少采准工作量 降低采准费用 但是它又受到凿岩设备 凿岩爆破技术工作量 以及放矿时损失贫化指标的限制 这样又使得分段高度不能太高 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 根据我国现有的凿岩设备情况 当孔深大于12 15米时 凿岩效率急剧下降 且此时易发生夹钎 断钎等事故 使深孔报废 大庙铁矿实践证明这个问题 分段高度大 还增加了拉切割槽的困难 不易拉开 同时易产生爆破立槽或易留下顶盖 分段巷道也不能过低 过低时 不仅增加了采准工作量 而且还影响回采巷道的稳固性 当矿体不规则时 若分段过低 在矿体边部 上下分段难以按菱形布置 分段高度也不宜过高 为了减少采准工作量 降低损失贫化 解决独头巷道通风问题 和适应高效率的出矿设备的需要 目前国内已开始试验用高分段双进路的方案 根据我国使用无底柱分段崩落法的具体情况 一般为分段高可在9 15米之间 实际使用的有9 12米的 大庙 金岭都有10米 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 1 设备井的布置 设备井并非是每个采场都开一个 而一般是一个阶段内按实际需要布置1 2个 一般是沿走向方向每隔150 300米长度 在下盘的崩落界限之外 布置设备井 设备井断面 根据运送的设备大小而定 如大庙铁矿的设备井断面为2 8 2 8米2 掘进断面 设备井的用途 无底柱方法机械化程度 为了便于运送设备 材料 人员到各分段方便 有必要掘设备井 4 分段之间的联络 设备井 斜坡道 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 设备井装备 a混合设备井 一井两套设备 电梯 绞车 平时提人 材料等 需运设备时 撤出电梯箱 使用绞车 小型矿山 b分别设人行电梯井 设备井 设大功率绞车 整车运设备 大型矿山 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 斜坡道随着铲运机的应用 分段之间 阶段之间也常用斜坡道连通 一般采用折返式 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 天井施工方法吊罐法掘进天井劳动强度低 消耗材料少 工序简单 通风好 掘进速度快 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 钻进法掘进天井是用天井钻机在预掘的天井断面内沿全深钻一个直径200 300mm的导向孔 然后用扩孔刀具扩大到所需断面大小 该方法全面机械化掘进 安全性高 缺点是工程成本较高 对中硬以上岩石不宜使用 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 爬罐法掘进天井采用一个沿轨道运行的可驱动的机械平台做为凿岩 装药平台 爆破时先将机械平台驱往避炮洞室 再次驱升平台前将导轨延伸 爬罐法可掘进高天井及盲天井 缺点是设备投资大 设备维修困难 工作面通风困难 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 5 溜井布置及矿块尺寸1 溜井间距及矿块的划分对于无底柱分段崩落法 没有明显的划分矿块的标志 为了生产管理上的方便 一般以一个溜井服务的范围来划分为一个矿块 溜井间距的大小 用装运机时平均距离为40 50米 一般可达50 60米 最大不得超过60 80米 采用铲运机时 则运距一般可达150 200米 个别可达300米 因而溜井间距一般可为150 200米 通常溜井间距可按4 5条进路布置 溜井间距不宜过大 否则会影响到运搬效率 ZYQ 14型装运机 拖着长风绳 行走不方便 运距长 反而降低了装运效率 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 溜井的位置溜井一般布置在脉外 如果溜井布置在矿体中 损失的矿量多这样生产上灵活 方便 若把溜井布置在脉外时 则应离开矿体边界15米以上 否则会影响安全性 3 溜井的断面溜井的断面 方形的一般为2m 2m 圆形的一般直径2m 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 3 对溜井的其他要求 溜井下部装矿口 应当位于运输水平穿脉巷道的直线段上 以便于装车 如果需要分级出矿或按不同品种分别出矿时 则可以适当增加溜井 如果矿体中有大量夹石 或脉外工程量大时 还需要开掘专门的废石溜井 在决定溜井间距时 还应当考虑溜井的通过能力 以免因溜井磨损过大提前报废而影响生产 当开采厚大矿体时 大部分溜井都布置在矿体内 当回采工作后退到溜井附近 本分段不再使用此溜井时 应将溜井口封闭 防止上部崩落下来的覆岩跑入溜井中 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 6 回采巷道布置1 回采巷道间距 在矿山生产中 回采巷间距一般取用8 12米 略小于或等于一个分段的高度 有不少矿山 如大庙铁矿 采用10米间距 回采巷道的间距过大 过小都不合适 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 回采巷道断面尺寸 回采巷道断面尺寸大小取决于矿石和稳固性 及选用的装矿 凿岩设备等 如选用ZYQ 14装运机和CEE 700型凿岩台车时 则进路断面可为 宽 高 3 3或4 3米2 回采巷道断面与放矿时矿石流动规律有关 i 进路宽度 从降低矿石损失贫化的角度看 进路宽一些好 进路宽 装矿设备可以在巷道的全宽上装矿 使矿岩呈水平接触面下降 这样就可改善矿石回收指标 因此 当矿石稳固条件允许条件下 使进路宽些好 ii 回采进路高度 从放矿角度看 进路高度小一些好 因为巷道高度大时 将导致上部废石提前混入到进路中的矿石中 使进路内正面损失加大 而正面损失难以回收 一般情况进路高度为3 3 5米左右 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 3 回采巷道断面形状回采巷道断面形状可有矩形和拱形断面两种 从放矿角度来看 矩形断面比拱形断面好 因为拱形巷道的拱越高 则矿石流动面越窄 越易发生堵塞 并且使放出椭球体变得瘦长 而增大了矿石损失 从巷道的稳固性来看 拱形的比矩形的好 因而当矿石的稳固性差 要采用拱形断面时 就应使回采巷道间距适当缩小 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 4 回采巷道的布置可分为沿走向和垂直走向两种 当矿体厚度较大 15 20米 可垂直走向布置进路 反之可沿走向布置 沿走向布置时 回采巷道尽量靠近下盘布置 这样可以使矿层呈菱形崩落 从而减少矿石损失 回采巷道布置时应注意 坡度要求 为了使回采巷道便于排水 装运设备重载下坡 故巷道应有0 3 0 5 的坡度 转弯半径要求 回采巷道有转弯的地方 为了装矿设备行走和装矿的方便 应有较大的曲率半径 一般转弯半径R 12米 上 下分段的回采巷道应呈菱形布置 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 7 分段运输联络道1 分段运输联络道的作用用来联结回采巷道与溜井 通风天井和设备井的巷道 使之形成完整的运送系统 它的主要作用是运输 因而又叫运输联络道 2 运输联络道的断面尺寸基本上与回采进路相同 因为设备要同样的行走 当运输联络道布置在脉内时 实际上它的一部分也是回采巷道 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 3 运输联络道的布置可分为脉内和脉外两种布置形式 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 脉内布置优点 a 可以得到付产矿石 b 减少岩石巷道掘进量 c 当围岩不稳固而矿石稳固时 可以提高联络道的稳固性 d 布在脉内 联络道可兼作回采巷道 可以减少采准工程量 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 缺点 当矿体赋存不规则时 往往影响上 下分段严格呈菱形布置 联络道布置在脉内时 往往是最后回采这条巷道 它承受的压力大 易被压坏 这样有时不得不一次崩落多排 造成矿石损失大 即不能安正常的崩矿步距落矿 正面损失大 且安全性不好 回采联络道与进路交叉口处也不得不加大崩矿步距 一次4 5排 也使损失加大 通风条件差 联络道变成了独头巷道 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 脉外布置从脉内布置存在的缺点来看 分段联络道还是布置在脉外好 虽然增加了岩石掘进量 但其他方面的条件都较好 但是 当矿体厚度大 而又选有ETQ 14型这类装运机时 由于受到设备有效运输距离的限制 此时 不得不把运输联络道布置在脉内 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 8 通风天井通风天井一般多布置在下盘围岩中 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 二 切割工作切割工作包括 掘进切割平巷 切割天井和形成切割立槽 即在回采之前 必须在回采巷道的端部形成切割立槽 作为最初崩矿的自由面及补偿空间 切割立槽的面积和形状要与崩矿的面积和形状相适应 切割立槽的宽度一般不小于2米 保证切割立槽的质量很重要 它将影响回采工作能力否顺利进行及矿石回收指标的好坏 形成切割立槽的方法有如下几种 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 1 切割巷道和切割天井联合拉槽法当矿体边界比较规整时 往往采用沿回采巷道端部矿体边界处 掘进切割巷道 根据切割平巷的长度 及爆破的需要在适当的位置掘进一个或几个切割天井 在切割巷道内 向上打平行的或扇形孔 以切割天井为自由面后退逐排爆破 形成切割槽 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 每排布置3 5个炮孔 在拉槽过程中 应装运出部分矿石 使崩落的矿石松散 防止回采落矿时 发生过挤压现象 优点 切割井少 使用广泛 缺点 凿岩爆破质量不好时 易形成悬顶 为此可适当增加拉槽宽度 加密炮孔 2 当矿体不规则时 或回采巷道沿走向布置时 则在每个回采巷道的端部都要掘进切割巷道和切割天井 这种拉切割槽的方法质量好 但掘进工程量较多 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 切割天井拉槽法不掘进切割巷道 而在每个回采巷道的端部掘进切割天井 切割天井位于回采巷道的端部中间 天井短边距回采端部1 2m 以利于凿岩天井的长边与回采巷道的方向一致 切割天井的断面可为1 5 2 5米2 在切割天井的两侧用台车打三排扇形深孔 用微差爆破一次成槽 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 优点 只要保证切割天井有足够的高度 就能保证顺利的形成切割槽 不用掘进切割平巷 切割炮孔与回采炮孔一致 都可以用台车钻成 工艺简单 各条回巷道可以在合理的位置上独立形成切割槽 灵活性大 适应性强 尤其当矿体边界变化大时 缺点 切割天井数量多 采准工作量大 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 3 无切割井拉槽法在切割平巷中 凿四排角度逐渐增大的扇形炮孔 用微差雷管一次爆破形成切割槽 适用于矿石不稳固或不便于打切割天井的地方 如我国程潮铁矿在破碎和夹黄泥的矿段成功地使用了这种拉槽方法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 三 回采工作回采工作主要包括落矿 通风和出矿等工作组成 1 落矿工作落矿工作包括有 凿岩 装药 炸破 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 1 凿岩工作 炮孔布置 无底柱分段崩落法是在分段回采巷道内打向上扇形炮孔 扇形炮孔排面倾角有三种布置方式 a 垂直布置 排面倾角成90 这种布置方式 矿石回收 指标较前倾布置好一些 且炮孔方向容易掌握 但装药条件差一些 若用压气装药问题不大 当矿石稳固时 大都采用这种形式 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 c 后倾布置 这种形式 矿石回收率较高 但装药及凿岩条件都比较困难 而且爆破时放矿口处易被爆破而冒落 当矿石稳固时 可采用 但因上述缺点 国内外还未见到生产中使用这种布置方式 b 前倾布置 排面倾角 90 为70 85 左右 这种形式 装药方便 如果矿石不稳定 还有利于防止放矿口上部被爆破崩落 矿石回收率低 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 扇形炮孔的边孔角边孔角的布置有三种 即边孔角5 15 45 50 70 三种 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 a 边孔角为5 15 这种布置方式 炮孔深度最小 这种布置随着爆破的进行 势必产生过挤压 及边孔拒爆等现象 同时45 以下的炮孔孔口容易被矿堆堵住 爆破前清理矿堆的工作量大 且不安全 因此 生产中只有个别矿山因凿岩设备生产能力差 又不愿意降低分段高度 采用这种布置方式 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 b 边孔角为45 50 炮孔的深度中等 45 左右的炮孔孔口 虽然有时被埋住 但清理工作量不大 当分段高度为10米时 最大炮孔深度为15米左右 这与目前国内所有使用的凿岩设备能力相适应 因而 国内外矿山大多采用这种布置方式 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 c 边孔角为 70 爆破后的矿石在未爆破矿石面上流动 能得到较好的回收率 崩落矿石不会将炮孔埋住 装药方便 但炮孔深度最大 当凿岩技术能在宽度较大的巷道中顺利的凿17米以上的深孔时 这种布置方式效果较好 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 凿岩设备国内主采用CZZ 700型胶轮自行单机凿岩台车 配YG 80型凿岩机 BBC 120F和YZ 90型凿岩机 这种台车可打扇形孔 也可打平行孔 移动灵活 操作方便 凿岩效率高 平均生产能力为30 50米 台 班 中型矿山使用凿岩台架 配YG 80型凿岩机 这种台架结构简单 易制造 维修量小 但凿岩效率比台车低 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 爆破参数 d W a底 崩落步距 常用的合金钎头直径为 51 65mm 最小抵抗线W 1 5 2 0m之间 一般可按W 30d来计算 d 孔径 若太小时 前排孔爆破时 易破坏后排孔 易带炮 W太大时 易产生大块和爆破立槽 影响爆破效果 孔底距a底 布置扇形孔时 一般使a底 W 但此时孔口炮孔过密 为了使矿石破碎均匀 可以考虑适当减小W值 同时加大a底值 保持a底 W不变 这样可以获得较好的效果 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 崩矿步距 指一次爆破崩落矿石层厚度 1 2排 在生产中常用的崩矿步距为1 8 3 0米 最优的崩矿步距要通过生产实践和试验来确定 过大过小都不好 都会使矿石损失贫化加大 a当崩矿步距过大时 放出椭球体很快伸入上部废石中 即上部的废石很快就会流到回采巷道中 堵住前面大量矿石 使这一部分矿石放不出来 结果造成矿石损失 b当崩矿步距过小时 放出椭球体很快伸入正面的废石中 回采巷道正面的废石提前出现 增加了矿石的贫化指标 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 通风工作无底柱分段崩落法的通风条件差 主要是因为分段回采巷道都是独头巷道 数量多 断面大 而且互相贯通 每个回采巷道又都通过崩落区与地表相通 因此 这种采矿方法很难形成贯通风流 管理起来很困难 通风问题 目前国内外均未很好解决 随着开采深度的增加和柴油设备的使用 这一问题将更加突出 目前国外矿山都采用加大送风量办法来改善通风条件 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 国内矿山主要是回采工作面用局扇通风这种方法 安装比较困难 管理也很困难 所以效果也不大好 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 3 出矿工作1 出矿用出矿设备把回采进路端部的矿石装运到溜井 目前使用的出矿设备主要是 ZYQ 14型装动机 车箱容积1 8m3左右 台班效率120 150T 台 班 台年效率8万吨左右 铲运机 柴油驱动 短距离生产能力为300 400T 台 班 影响出矿效率的因素是 矿石块度 运距 弯道半径 路面平正程度 使用铲运机虽然行走速度快 生产力大 效率高 但要解决废气净化问题 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 出矿管理问题出矿管理的目的是为了获得较好的矿石损失贫化指标 因而严格的控制放矿截止品位就显得很重要 而目前国内对出矿品位的获得 主要是依靠取样进行化学分析 这种方法速度慢 而放矿周期又短 出矿品位变化大 这样 取样化验满足不了现场生产的要求 所以 在实际生产中 通常不得不依靠出矿工人和工程技术人员的经验 根据放出矿石的颜色 比重和块度等情况的变化 用肉眼或感觉来识别矿石的贫化程度 因而这是不准确的 目前 国外一些金属矿山利用矿石的物理化学特性 制成一些仪器 例如 携带式同位素荧光分析仪 它可以在工作面对矿石进行快速分析 这样就有可能很好的控制放矿截止品位 也就有可能获得较好的损失贫化指标 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 4 回采顺序 阶段内上 下部分段之间的回采顺序 按自上而下的顺序回采 上分段的回采一般应超前下分段一定距离 一般为大于一个分段高度的距离 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 高端壁无底柱分段崩落法 1 阶段运输平巷 2 溜矿井 3 联络道 4 回采巷道 5 分段巷道 6 凿岩回风巷道 7 切割平巷 8 切割天井 9 回采巷道之间矿柱 10 炮孔 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 同一分段内各进路的回采顺序 当地压大 或者矿石不够稳固时 应当尽量避免采用由两翼向中央的回采顺序 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 同一分段内各矿块的回采巷道 应当保持在一条直线上 以减少矿石与废石的接触面 这样有利于降低矿石的损失和贫化 有利于对回采巷道的维护和增加它的稳固性 一般地3 5条进路尽量成一条直线 如果不能呈一直线 有超前的话 也应当不大于一个分段高的尺寸 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 四 覆盖岩层的作用与形成 1 覆盖岩层的作用采用无底柱分段崩落法回采矿体时 在其上部一定要形成一定厚度的覆盖岩层 其覆盖岩层的作用是 利用覆盖岩层形成挤压爆破条件 用以改善矿石回收和贫化指标 因为没有覆盖岩层的话 崩落下来的矿石都崩落到空区 在本分段中大部分不能放出来 利用覆盖岩层 形成安全缓冲垫层 如果没有缓冲垫层时 一旦围岩大量塌落下来 将造成严重的安全事故 不仅不能进行生产 而且直接威胁人身安全 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 覆盖岩层的厚度覆岩厚度应以尽量减少崩落围岩的总量 并满足回采工艺的要求和作业时的安全为原则 目前国内普遍采用的覆盖岩层厚度为 不小于两倍的分层高度 参考资料 大庙铁矿由实测得知 覆盖岩层厚度 最小25米 最大50米左右 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 3 覆盖岩层的块度要求覆盖层的块度比崩落的矿石块度要大 否则 在放矿过程中 岩石将穿过矿石的空隙 流到回采巷道 造成过早的贫化 因此 崩落围岩一般多有YA 100型潜孔钻机打深孔 炮孔的最小抵抗线和孔底距都取较大的值 一般在4 5米 将废石崩成大块 以便减少贫化 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 4 覆盖层的形成1 理想条件下覆盖岩层的形成 矿体上部已用其它方法回采 并已处理了空区 后改用无底柱分段崩落法开采 这时已自然形成了覆盖岩层 如大庙铁矿 上部用小中段法开采 下面用无底柱开采 上部用露天开采 之后转入地下开采时 则可以利用处理露天边坡或者是剥离的废石形成覆盖岩层 如板石沟铁矿等 围岩不稳定的盲矿体 随着矿石回采 围岩可以自然崩落形成覆盖层 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 2 强制崩落顶板围岩 形成覆盖岩层理想形成覆盖岩层条件并不多见 我国大部分使用无底柱分段崩落法的矿山 都是从第一分段起 就用无底柱方法开采 这就需要强制崩落顶板围岩来形成覆盖岩层 形成覆盖岩层的方法大致有三种 集中放顶形成覆盖岩层边回采边放顶形成覆盖岩层先放顶后回采形成覆盖岩层 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 集中放顶形成覆盖岩层在第一分段回采后 所形成的采空区作补偿空间 强制崩落上部围岩形成覆盖层 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 优点 放顶工作集中 放顶工艺简单 放顶工作和回采工作互不干扰 放顶工作不需要切割 不需要运输废石 缺点 第一分段的矿石大部分崩到采空区中放不出来 即第一分段是在无覆盖条件下进行的 出矿工作的安全性差 放顶工作的安全性和可靠性较差 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 边回采边放顶形成覆盖岩层 最常用 在第一分段上部掘进放顶巷道和回采一样形成切割槽 随着下部回采工作的进行 逐渐崩落上部的放顶炮孔 边回采边放顶 逐步形成覆盖岩层 在第一分段回采中 就能形成覆盖层 可在挤压爆破条件下崩落矿石 并可以正常出矿 回采和放顶必须严密配合 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 先放顶后回采形成覆盖岩层回采之前 在矿体顶板围岩中 掘进一层或两层放顶凿岩巷道 在其中凿扇形炮孔 最小抵抗线比回采时的最小抵抗线大 用崩落矿石的办法崩落围岩 形成覆盖层 第一分段矿石的回采就可以在覆盖岩层下进行 回采工作安全可靠 但放顶工作量太大 而且要运出部分废石 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 3 矿石垫层做覆盖岩层将矿体上部2 3个分段的矿石崩落 实施松动出矿 放出崩矿量的30 左右 余者暂留采空区作为垫层 随着回采工作面的推进 围岩的暴露面积逐渐增大 围岩暴露时间也在加长 到一定程度后 围岩开始逐渐自然崩落 并逐渐增加崩落高度 形成足够的岩石垫层 覆盖岩层 岩石垫层形成后放出暂留的矿石垫层 进入正常回采 这种方法放顶费用最低 但要积压大量矿石和实施严格放矿管理 还要对采空区岩石的崩落情况进行观测 典型矿山 酒钢镜铁山矿 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 三 对无底柱分段崩落法的评价 一 主要优点 1 安全性好 各项回采工作都在回采巷道中进行 没有大暴露面的工作空间 出矿口断面大 不易堵塞 减少了处理堵塞的困难和危险 有利于提高出矿强度 2 结构简单 不留矿柱 一步回采 没有回收矿柱的工序 也没有复杂的底部结构 3 采准和回采工艺简单 而且可以标准化 便于采用高效率的机械化设备 采准出碴及回采可以使用同一类型设备 4 采准工作量小 采准系数为5 10米 千吨左右 进路断面大且开在脉内 采准的付产矿石多品位高 付产矿量约10 20 5 采准 凿岩及出矿可以在不同的分段上同时进行不干扰 6 灵活性大 易剔除夹石 或分级出矿 第三章崩落采矿法 无底柱分段崩落法 二 主要缺点 1 通风条件差 大部分矿山的矿块内未设局扇通风 主要靠主风流扩散通风 系统不完整 措施不得力空气质量差 粉尘浓度大 生产技术管理又差 2 出矿落后于落矿 原因是出矿效率低 设备本身能力也不很高 国外用大铲斗的铲运机 电动蟹爪式装载机配柴油驱动的自卸汽车 出矿 3 矿石损失 贫化大 采用此方法矿石损失率一般达20 30 贫化15 20 损失率有的高达43 而贫化高达42 9 原因主要是 无底柱崩落法本身的原因 对这种方法使用不当 有的矿山本来是缓倾斜矿体也用无底柱方法开采 方法结构和结构参数选择的不够合理 及生产管理不善 第三章崩落采矿法 壁式崩落采矿法 一 壁式崩落法概述壁式崩落法主要用于开采顶板围岩不稳固 矿体厚度小于3 4米的缓倾斜层状矿体 如铁矿 锰矿 铝土矿和粘土矿 该方法特点 它把矿体划分成为矿块来回采 按矿体全厚沿走向方向推进 当回采工作面推进到一定距离以后 除了保留回采工作面所需要的空间外 还要有计划地回收支柱 并崩落顶板围岩 充填采空区 用崩落围岩的方法进行地压管理 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 二矿块构成要素及采准布置 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 1 阶段高度 一般保证工作面斜长为40 60米 多数为30米 阶段高取决于工作面斜长 斜长越大 采准工作量越小 而工作面斜长主要受顶板岩石稳固性 电耙有效耗运距离的限制 此外行人 运料和拆装风水绳等也随着斜长的增加而增加了困难 分阶段高度不能过大 但也不可过小 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 2 矿块长度 由于长壁工作面是连续推进的 对矿块长 沿走向长 没有严格要求 加大矿块长度 可以减少切割上山工程量 但矿块数目减少 矿块越长 则同时生产的矿块数越减少 这将影响阶段的生产能力 因而矿块长度一般是以地质构造 大的断层 为依据 并结合阶段同时开采的矿块数来决定 矿块长度变化范围一般为50 100米 最大可达200 300米 如王村粘土矿的矿块和工业区225 300米长 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 3 阶段运输平巷布置可布置在矿层中或底板的岩石中 当矿体底板起伏不平 断层等地质破坏的多 地压大时 以及同时开采多层矿体时 为了保证运输巷道的平直 和减少对巷道的维护工作量 一般都将运输巷道布置在底板岩石中 脉外 但是巷道又不能离开矿体太远 要保证漏口不过高 也不过低 而且能保证装一列车矿石 该矿在每个阶段都开凿2条单轨巷道 以解决放矿 行车安全 避免工作面串联通风的污染 在运输巷道与装车巷之间每隔150米用一条联络巷道贯通 每个联络巷道长为55米 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 4 矿石溜井 沿装车巷道每隔5 6米 向上掘进一条矿石溜井 并与采场下部切割平巷贯通 矿石溜井的断面为1 5 1 5 左右 暂时不用的矿石溜井可作为临时通风和行人通道 5 安全道 每隔10米左右开掘一条安全道 并与上部阶段平巷联通 它是上部行人通风运料的通道 断面 1 5 1 8 为了保证工作面推进到任何位置 都能有一个安全出口 要求安全道之间的距离不能太大 一般不应大于最大悬顶距 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 三切割工作切割工作包括掘进切割平巷和切割上山 1 切割平巷 沿走向掘进在采场下部边界的矿体 并且与每个矿石溜子都贯通 切割平巷宽 2米 高 矿层厚度 切割平巷作用是 作为崩矿自由面 二则作为安放电耙绞车和行人 通风的通道 2 切割上山 一般位于矿块的一侧 它联通下部矿石溜井与上部安全道 切割上山宽2 2 4米 要求宽度能保证开始回采所需要的工作空间 切割上山高度为矿层厚度 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 四回采工作1 回采工作面形式 直线式 有利于顶板管理 各个作业面互不干扰 工效较高 但是 当用电耙出矿时 上部耙矿 下部就不能进行其它作业 不能充分发挥各种设备的能力 会使矿块的生产能力降低 阶梯工作面 落矿出矿及支柱工作可以分别在不同阶梯上进行 但这种形式因支护困难 顶板管理困难 故目前很少用 下部阶梯的悬顶距大 而采场压力最大部位又正好在采场的中下部 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 2 落矿壁式崩落法用浅孔落矿 通常用yT 25 01 30型等轻型气腿式凿岩机 个别矿山因矿石松软采用风镐 如遵义锰矿 焦作矿等用 炮孔深度通常为1 2 1 8米 稍大于工作面的一次推进距离 最小抵抗线W 0 6 1 0米 采用导爆线 火雷管起爆 常用的炸药为硝铵炸药 每米炮孔崩矿量为1 3 1 7吨 米 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 3 采场运搬多数矿山用电耙出矿 电耙绞车安设在切割平巷或硐室中 随着回采工作面的进行 定期移动电耙绞车 常用的电耙为28或30KW电耙绞车 耙斗容积为0 25 0 3m3的 电耙运搬效率为100 120吨 台班 庞家堡铁矿电耙出矿效率达250 300吨 台班 对于松软矿石 可以采用链板运输机运搬矿石 如果在这种条件下 仍然用电耙出矿 则会造成很大的贫化 如张家口金矿 底板为片麻岩 电耙把底板耙出一条深沟 造成贫化率高达48 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 4 顶板管理对于长壁式崩落法 顶板管理工作十分重要 它不仅关系到安全生产问题 而且在很大程度上影响到劳动生产率 坑木消耗量以及回采成本问题 1 立支柱支护顶板木支柱 带柱帽和削尖柱脚以获得可缩性 180 200 排距0 8 1 2m 间距0 8 1 2m 柱帽交错排列 金属支柱 承载能力大 能重复用 重量大使用不便矿层顶板形态稳定和厚度变化小时可用液压掩护支架 配套链板输送机 尽量不与电耙配合使用 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 2 放顶为了减少工作面压力 保证回采工作的正常进行 因此 当回采工作面推进到一定距离后 就应有计划的撤除采空区的支柱 把顶放下来 保证生产安全 这种有计划地撤除支柱崩落顶板岩石的工作称为放顶 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 A放顶步骤 放顶之前 首先打好密集支柱 可打单排密集支柱 如果压力大 单排不行 可打双排的 这叫切顶支柱 不带柱冒 局部地方打放顶炮眼 孔深1 6 1 8米 炮孔倾角为600左右 炮眼打在切顶支柱外0 5米处 逆推进方向打一排眼 预先打好眼 装药后 强制崩落顶板 当顶板不能自然冒落时 要打眼 反之不打眼 撤柱 在放顶区内回收支柱工作 一般是用上部阶段巷道的回柱绞车回收支柱 采15 20KW慢动绞车 按沿倾斜方向自下而上 沿走向由远而近的顺序回柱 绞车放在安全口处 从图中A处呈斜线撤柱 如果由于地压很大或其它原因 不能用人工或机械回收支柱的话 则用木钻在支柱上钻一小孔装入炸药或直接在支柱上捆上炸药 将支柱崩倒 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 B放顶参数 放顶步距 每次放顶的宽度叫放顶距 放顶距变化的范围比较大 一般为支柱棚子的整数倍 大约变化在2 8 10米之间 有一些矿山使用的放顶距为1 2 6 4米左右 这要根据围岩的具体情况决定 最小控顶距 当放顶以后 保证留的能够维持正常回采工作的最小宽度 叫控顶距 一般为2 3排支柱的距离 最大控顶距 工作面临放顶前的宽度 它等于最小控顶距与放顶步距之和 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 参考资料 几个矿山放顶参数 实例 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 C有计划的放顶工作的必要性随着长壁工作面的向前推进 顶板暴露面积逐渐加大 顶压也越来越大 当顶压达到一个危险界限时 就有可能压断大量支柱 使工作面顶板冒落 为了减少工作面顶压 保证回采工作正常进行 当工作面推进到一定距离以后 将离开工作面较远的一部分顶板用人工强制崩落 使破碎膨胀的崩落岩石支撑上部岩层 这样 就使得采空区顶板暴露面积减小 工作面顶压也随之减少 使工作面附近形成一个压力降低区 这样又可以进行正常的回采工作了 第三章崩落采矿法 壁式崩落法 5 通风长壁工作面的通风条件