崩落采矿方法ppt

第九章崩落采矿方法 典型 应用崩落采矿法的基本条件 地表允许崩落 壁式崩落法有底柱分段崩落法无底柱分段崩落法阶段崩落法 崩落采矿法 随着矿石的崩落 用强制 或自然 崩落围岩的方法充填采空区 以控制和管理地压一种方法 地表允许塌陷是应用这类采矿方法的前提条件 这类采矿方法有 壁式崩落法 分层崩落法 分段崩落法 阶段崩落法等 分段崩落法又分为无底柱分段崩落法和有底柱分段崩落法两种 崩落采矿法在我国矿山应用很广 采出的矿石量占地下采出矿石总量的35 并且还有增大的趋势 第一节壁式崩落采矿法 将盘区划分为矿壁 采区 每个矿壁的回采 一般是按矿体全厚沿矿体走向推进 随着回采工作面的推进 有计划 有步骤地崩落采空区的顶板 以充填采空区 这种采矿方法称为壁式崩落采矿法 典型方案如左图 一矿块布置与结构参数 矿块布置 矿块沿走向布置 结构参数 与阶段高度与矿体倾角和工作面斜长有关 工作面斜长 40 60m 主要取决于顶板岩石的稳固性及电耙的有效耙运距离等 矿块长度 50 100m 最大200 300m 取决于地质构造和同时工作的矿块数 顶底柱斜长 3 5m 设顶柱的目的是防止上阶段崩落的岩石混入回采矿壁及保证回采工作的安全 不留间柱 二采准切割工作 采准工作 掘进阶段平巷 装矿平巷和联络巷道等 切割工作 切割平巷和切割天井等 在装矿平巷中 每隔4 6m掘进矿石溜井与矿体相通 随后在矿壁的下部边界处掘进切割平巷 切割平巷的掘进必须超前回采工作面10 15m 切割天井 上山 一般布置在矿壁的一端 用作矿壁开始回采时的自由面 从上部阶段的装矿平巷每隔10 12m掘进通风安全道 三回采工作 1 回采工作面形式 直线式和阶梯式2 崩矿 用浅孔凿岩机凿岩 在布置炮眼时 应注意不要破坏顶板和崩倒支柱 同时要求爆堆集中 以利安全生产 减少矿石贫化 损失和便于电耙出矿 3 通风 新鲜风流从阶段平巷经联络巷道至装矿平巷 通过尚未用做出矿的矿石溜井 切割平巷 进入回采工作面 污风 经通风安全道至上部阶段平巷排出地面 4 出矿 用电耙出矿 电耙绞车安设在切割平巷中 随回采工作面的推进 电耙绞车也向前移动 5 顶板管理在壁式崩落采矿法中 顶板管理是十分重要的问题 它不仅关系着安全生产 而且影响着劳动生产率 坑木消耗和采矿成本 顶板管理包括两项主要工作 即支护和放顶 支护 主要使用木材支柱 目的是防止回采工作面的顶板突然垮落 放顶将距工作面较远的支柱拆除 使顶板崩落 用崩落后破碎了的岩石支承上部岩层 并使采空区顶板暴露面积减小 从而使其压力降低 目的 减轻上面顶板压力 以保证回采工作的正常进行 放顶工艺过程见左图 四壁式崩落采矿法特点及评价 优点 壁式崩落采矿法具有采准切割工作量小 生产能力大 劳动生产率高 矿石贫化损失小 通风和矿石运搬条件好等 缺点 支护工作劳动强度大 坑木消耗多 顶板管理复杂 适用条件 适用于开采地表允许陷落 顶板岩石不太稳固 厚度小于3 4m 倾角小于35 的层状矿床 第九章崩落采矿方法 典型 应用崩落采矿法的基本条件 地表允许崩落 壁式崩落法有底柱分段崩落法无底柱分段崩落法阶段崩落法 第二节有底柱分段崩落法 有底柱分段崩落法 也称有底部结构的分段崩落法 将矿块划分为分段 每个分段设有底部结构 由上向下分段开采 用深孔或中深孔落矿 在崩落岩石覆盖下出矿 主要特征 1 按分段逐个进行回采 2 在每个分段下部设有出矿专用的底部结构 底柱 3 分段的回采由上向下逐分段依次进行 依照落矿方式分为两种方案 1 水平深孔落矿有底柱分段崩落法 具有比较明显的矿块结构 每个矿块一般都需要开掘补偿空间 进行自由空间爆破2 垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 落矿大都采用挤压爆破 并且连续回采 矿块没有明显的界限 一水平深孔落矿的有底柱分段崩落法典型方案 1下盘脉外运输巷道2穿脉运输巷道3上盘脉外运输巷道4行人通风天井5放矿溜井6耙矿巷道7补偿空间8临时矿柱9凿岩天井10联络道11凿岩硐室12深孔 特点 1 不划分矿房和矿柱 单步骤回采 2 矿石在一个阶段内是自上而下开采的 在阶段内划分成若干分段来回采 3 在复盖岩石层下放矿 4 为了放矿 贮矿 受矿 运搬及二次破碎工作的进行 在每个分段都开掘有底部结构 而底柱中的矿石留在下一分段或下一阶段同时开采 1 矿块布置及结构参数矿块布置 当矿体厚度小于15 时 矿块沿矿体走向布置 否则矿块垂直走向布置 结构参数 阶段高度40 60 分段高度15 25 矿块的长度取决于电耙的有效耙运距离 一般为30 50 矿块宽度是一条或几条电耙道的控制放矿宽度 通常一条电耙道的控制放矿宽度为10 15m 底柱高度取决于矿岩稳固性和使用的底部受矿巷道的形式 普通漏斗为6 8 堑沟结构为11 13 2 采准切割多采用阶段环形运输系统或下盘沿脉加穿脉的阶段运输系统 穿脉巷道的间距要求与电耙道的布置形式 长度和间距相适应 一般为25 30 1 采准工作采场溜井 1 各分段都设独立的矿石溜井 2 上 下分段电耙道通过分支溜井与矿石溜井相连 采准天井 用来行人 通风和运送材料设备等 1 每一矿块设置独立的矿块天井 2 按采区布置天井 几个矿块组成一个采区 每个采区中布置一套天井 电耙道 与矿块走向相同 根据矿体宽度决定 凿岩天井 位置和数量主要取决于矿块尺寸 凿岩设备性能和矿石凿岩性等 采用深孔爆破时 自天井每隔一定距离交错布置凿岩硐室 采用中深孔爆破时 炮孔可自天井中钻凿 2 切割工作切割工作 指开凿补偿空间和辟漏工作 补偿空间 由于矿石的碎胀性质 矿石崩下后 其体积要大于原来的体积 为了使爆破工作顺利进行 在爆破工作之前 必须开凿一定的空间来补偿矿石由于爆破破碎所增大的体积 这个空间称为 当采用自由空间爆破时 矿石的松散系数为1 3 1 4 当采用挤压爆破时 松散系数一般为1 05 1 30 中深孔拉底补偿空间的开掘方法 与矿石稳固性有关 矿石稳固时用中深孔拉底在拉底水平开掘横巷和平巷 在横巷 或平巷 中钻凿水平中深孔 以平巷 或横巷 为自由面进行爆破 形成拉底空间 再爆破上面的水平炮孔 放出崩落的矿石 形成足够的补偿空间 也可采用上向中深孔爆破 一次完成补偿空间的开掘 在拉底水平 根据矿块尺寸开掘数条平巷 自平巷钻凿垂直扇形炮孔 在一端开掘立槽作为自由面 逐次爆破并放出矿石形成补偿空间 当补偿空间高度不大于4 时 也可用浅眼拉底并挑顶形成补偿空间 在不稳固的矿石中因不允许在落矿前形成较大的水平补偿空间 则常用拉底巷道的空间作为补偿空间 具体方法是在拉底水平上掘进成组的平巷和横巷 并在平巷和横巷间的矿柱中钻凿深孔 这些深孔与落矿同次超前爆破 从而形成缓冲垫层和补偿空间 3 回采工作落矿 采用水平扇形深孔向自由空间爆破方式 最小抵抗线为3 3 5 炮孔密集系数1 1 2 孔径105 110 孔深15 20 出矿 按放矿计划用电耙出矿 4 采场通风通风要求 原则上宜采用压入式通风 以减少漏风 通风的重点为电耙道 把电耙道的通风系统和全矿总通风系统直接联系起来 使新鲜风流直接进入电耙道 电耙道上的风向应与耙矿方向相反 凿岩井巷和硐室应尽可能有新鲜风流贯通 尽可能避免使用脉内采准 5 评价水平深孔落矿有底柱分段崩落采矿法用来开采矿石稳固 形状规整 急倾斜中厚以上的矿体 该法每次崩矿量较大 一般不受相邻采场的牵制 有利于生产衔接 缺点是在天井与硐室中凿岩 凿岩条件不好 要求矿体条件较高 适应范围小 灵活性较差 因此 这种方法在我国使用较少 二垂直深孔落矿的有底柱分段崩落法典型方案 1阶段沿脉运输巷道2阶段穿脉运输巷道3矿石溜井4耙矿巷道5斗颈6堑沟巷道7凿岩巷道8行人通风天井9联络道10切割井11切割横巷12电耙巷道与高溜井的联络道 回风用 矿块构成要素 1 阶段高度 40 60m 2 分段高度 10 25m 根据凿岩设备能力确定 3 矿块长度 25 30m 等于穿脉间距 沿走向布置 4 矿块宽度 10 15m 沿走向布置时为矿体厚度 1 矿块布置及结构参数水平深孔落矿有底柱分段崩落法基本相同 2 采准切割 1 采准工作阶段运输为穿脉装车的环形运输系统 出矿 行人 通风和运送材料等采准工程都布置在下盘脉外 电耙道布置在下盘脉外 单侧堑沟式漏斗 每2 3个矿块布置一个行人通风天井 用联络道与各分段电耙道贯通 每个矿块的高溜井都与上阶段脉外运输巷道相通 并用联络道与各分段电耙道相连 作为各分段电耙道的回风井 2 切割工作切割工作 包括开掘堑沟和切割立槽 堑沟是在堑沟巷道内钻凿垂直上向扇形中深孔 与落矿同次分段爆破而成 开凿切割立槽是为落矿和堑沟开掘提供自由面和补偿空间 根据切割井和切割巷道相互位置的不同 开掘方法有两种 堑沟结构1 电耙道 2 放矿口 3 堑沟巷道 4 中深孔 5 桃形矿柱 6 堑沟坡面 八 字形拉槽法从堑沟按预定的切割槽轮廓 掘进两条组成倒 八 字形的倾斜天井 自下盘的天井钻凿平行于另一条天井的中深孔 爆破形成切割槽 多用于中厚以上的倾斜矿体 丁 字形拉槽法形成倒 丁 字形的切割横巷和切割天井 切割槽应垂直于矿体走向 布置在爆破区段的适中位置 矿体肥大或转折和稳固性较好的部位 使补偿空间分布尽量均匀 自切割横巷钻凿平行于切割天井的上向垂直平行中深孔 以切割天井为自由面和补偿空间爆破形成切割槽 切割槽的形成步骤有两种 其一为形成切割槽后落矿 其二为切割槽与落矿同次分段爆破 3 回采工作一般用中深孔或深孔落矿 中深孔落矿采用挤压爆破法 按崩矿获得补偿空间的条件 可分为小补偿空间挤压爆破和向崩落矿岩松散体的挤压爆破两种方案 小补偿空间挤压爆破崩落矿石所需要的补偿空间是由矿体中的井巷空间所提供 常用的补偿空间系数为15 20 补偿空间较小 崩落的矿石不能充分松散而互相挤压碰撞 方案灵活 适应性强 对相邻矿块的工程和炮孔的破坏小 但采准工程量大 采场结构复杂 施工机械化程度低 落矿的边界不很整齐 适用条件为 各分段的第一个矿块或相邻部位无崩落矿岩 矿石较破碎或需降低对相邻矿块的影响 由于生产或衔接的需要 要求一次崩落较大范围 图2 11 31小补偿空间挤压爆破1 拉底巷道 2 电耙道 3 切割天井 4 矿石溜井 向松散矿岩方向挤压爆破不需要开掘专用的补偿空间 而是借助爆破冲击力 挤压已松散的矿石来获得补偿空间 因此在爆破前必须对崩落的矿石进行松动放矿 使之松散 相邻崩落的松散矿岩的数量及松散状态对爆破矿石数量及破碎程度具有决定性的影响 这种方案不如小补偿空间方案灵活 向松散矿岩方向挤压爆破回采方案 三 有底柱分段崩落采矿法的放矿管理放矿管理包括制定放矿方案 编制放矿计划 实施放矿控制与调整三项工作 放矿方案 根据放矿过程中矿岩界面的变化和移动 可将放矿方案分为三种形式 立面放矿 特点是各漏斗依次放矿 一直放到截止品位为止 然后关闭漏斗 矿岩界面以较陡的倾角向前推进 故称为立面放矿 放矿过程中 矿岩接触面积较大 因此造成较大的损失贫化 而且脊部残留矿石也较多 但放矿管理工作简单 当放矿层高度不大 即相邻放矿漏斗的相互作用不大 或者在平面放矿中 当矿岩界面下移到邻接漏斗失去相互作用时 才采用立面放矿 平面放矿 放矿过程中 控制各漏斗放出矿量和放矿顺序 使矿岩界面保持近似水平下移 在放矿过程中的矿岩接触面积较小 有利于减少损失贫化 当放矿层高度较大时 必须采用平面放矿 斜面放矿 在放矿过程中 矿岩界面保持倾斜面向前移动 一般按45 左右的矿岩斜面确定进入放矿带的放出漏斗数 多用于连续回采的崩落采矿法中 a 立面放矿 数字为按漏斗依次放矿后形成的放矿漏斗 b 平面放矿 数字为各漏斗按顺序每次放矿后矿岩接触面下降情况 c 斜面放矿 四 有底柱分段崩落采矿法评价有底柱分段崩落采矿法的适用条件 地表允许崩落 当矿体急倾斜时 厚度不小于5 倾斜时厚度不小于10 当矿体厚度大 超过20 时 倾角不限 上盘岩石稳固性不限 下盘岩石一般要求中等稳固以上 矿石稳固性应不低于中等稳固 仅适合开采矿石价值不高的矿体 矿体中应不含厚层夹石 矿石不得具有自燃性与粘结性 优点 可以用于开采各种不同条件的矿体 使用灵活 适用范围广 生产能力大 开采强度大 采矿和出矿设备简单 使用和维修方便 比无底柱分段崩落采矿法通风条件好 缺点 由于底部结构复杂 采准切割工程量大 矿石损失贫化较大 一般矿石损失率为15 20 矿石贫化率为20 30 采场日生产能力多为150 300t 在我国金属矿山特别是有色金属矿山中使用比较广泛 而且有增加的趋势 第九章崩落采矿方法 典型 应用崩落采矿法的基本条件 地表允许崩落 壁式崩落法有底柱分段崩落法无底柱分段崩落法阶段崩落法 第三节无底柱分段崩落法 无底柱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 一 无底柱分段崩落法典型方案 1 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 75m 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 2 阶段运输巷道布置 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 4 分段之间的联络 设备井 电梯井 斜坡道 1 设备井的布置 在下盘的崩落界限之外 一般沿走向方向每隔150 300m布置一条设备井 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 8m2 掘进断面 设备井装备 绞车 简易罐笼等 尽量整车运送 设备井的用途 运送设备 材料到各分段 一般不作为提升人员的井筒 2 电梯井的布置 在下盘的崩落界限之外 一般沿走向方向每隔300m左右布置一条电梯井 电梯井断面 根据运送的设备大小而定 电梯井装备 曳引电机 控制柜 轿厢 平衡锤 井底缓冲装置等 电梯井的用途 运送设备 材料 人员到各分段 3 斜坡道由于大型无轨设备在井下的大量使用 各分段之间的联系常用斜坡道连通 一般采用折返式 2 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 用装运机时平均距离为40 50m 一般可达50 60m 最大不得超过60 80m 采用铲运机时 则运距一般可达150 200m 个别可达300m 因而溜井间距一般可为150 200m 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 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 但生产上灵活 方便 若把溜井布置在脉外时 则应离开矿体边界15m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 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 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 3回采巷道布置 1 回采巷道间距 也称为采矿进路 在一个平面上相邻两条进路中心线之间的距离 2 回采巷道断面尺寸 回采巷道断面尺寸取决于矿石和围岩的稳固性 凿岩设备 装运设备等 回采巷道断面尺寸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 5m左右 3 回采巷道断面形状回采巷道断面形状可有矩形 梯形 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时 要采用拱形断面 4 回采巷道的布置布置形式 沿走向 垂直走向当矿体厚度较大 15 20m 垂直走向布置进路 反之沿走向布置 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 12m 上 下分段的回采巷道应呈菱形布置 如果发生错位 将使矿石回收率降低10 左右 4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 设备井 电梯井的巷道 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 运输联络道的断面形状与尺寸一般采用拱形断面 尺寸基本与回采进路相同 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 3 运输联络道的布置可分为脉内和脉外两种布置形式 脉内布置优点 a 巷道掘进中可以副产一定量的矿石 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 缺点 a 当矿体赋存不规则时 往往影响上 下分段严格呈菱形布置 b 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 c 通风条件差 联络道变成了独头巷道 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 5通风天井通风天井一般多布置在下盘围岩中 二切割工作切割工作包括 切割平巷 切割天井和切割立槽 在回采之前 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2m 形成切割立槽的方法有如下几种 1切割巷道和切割天井联合拉槽法 1 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 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 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 5m2 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 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 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 三回采工作回采工作主要包括落矿 通风和出矿等 1落矿工作落矿工作包括有 凿岩 装药 爆破 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 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 眉线 被爆破崩落 c 后倾布置 排面倾角 90 为100 105 左右这种形式 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 扇形炮孔的边孔角边孔角的布置有三种 即边孔角5 15 45 55 70 三种 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 b 边孔角为45 55 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10m时 最大炮孔深度为15m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 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17m以上的深孔时 这种布置方式效果较好 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 50m 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 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 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 5m 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 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 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 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 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 铲运机行走速度快 生产力大 效率高 但要解决废气净化问题 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 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 同一分段内各矿块的回采顺序 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 同一分段内各矿块的回采巷道 掌子面应当保持在一条直线上 且该条直线与下盘联络道成一定角度斜交 避免平行 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 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 覆盖岩层的作用 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 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 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 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 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 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 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 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 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 边回采边放顶形成覆盖岩层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 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 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 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 10m 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 副产矿量约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 生产能力大 大规模采矿法 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 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 第九章崩落采矿方法 典型 应用空场采矿法的基本条件 地表允许崩落 壁式崩落法有底柱分段崩落法无底柱分段崩落法阶段崩落法 第四节阶段崩落法阶段崩落采矿法的回采高度等于整个阶段高度根据落矿方式的不同可分为 阶段强制崩落采矿法 阶段自然崩落采矿法 一 阶段强制崩落采矿法1 阶段强制崩落法 1 设有补偿空间阶段强制崩落方案2 连续回采的阶段强制崩落法方案1 设有补偿空间阶段强制崩落方案采用水平深孔落矿时 补偿空间设在底部结构上方 采用垂直深孔落矿时 补偿空间开掘成立槽 补偿空间体积约为同时崩落矿石体积的20 30 多以矿块为单元进行回采 见下页图 水平深孔阶段强制崩落采矿法1 下盘脉外天井 2 脉外运输平巷 3 运输横巷 4 脉内运输平巷 5 上盘脉外天井 6 电耙巷道 7 凿岩硐室 8 矿石溜子 9 拉底巷道 2 连续回采的阶段强制崩落法方案沿阶段或分区连续回采 无矿块概念 采用垂直深孔侧向挤压爆破落矿 下设出矿底部结构 见下页图 2 矿块布置及结构参数1 矿块布置 当矿体厚度 30m时 矿块沿矿体走向布置 矿块长度30 50 宽度等于矿体厚度 当矿体厚度 30 时 矿块垂直矿体走向布置 矿块长度和宽度均取30 50 2 阶段高度 当矿体倾角较缓时 阶段高度为40 50 当倾角较陡时 为60 70 一般为50 60m 3 底柱高度 12 14 3 采准切割工作1 采准工作 掘进运输巷道 电耙道 放矿溜井 行人通风天井 凿岩天井和硐室等 2 切割工作 辟漏 拉底和开掘补偿空间 当采用自由空间爆破落矿时补偿空间为崩落矿石体积的20 30 当采用挤压爆破和矿石不稳固时为15 20 如果采用水平深孔落矿 由于拉底高度不大 可用浅眼挑顶的方法形成补偿空间 如果采用垂直深孔挤压爆破方案时 补偿空间的形成与有底柱分段崩落采矿法相同 当矿石稳固时 可以在整个矿房水平面上进行连续拉底 当矿石不够稳固时 往往在矿块拉底空间上留有一些临时矿柱来减少暴露面积 这些临时矿柱可在崩落矿房的同时崩落 4 回采工作1 落矿 水平深孔 垂直深孔和药室三种方案 多采用水平深孔落矿 较少采用药室落矿方案 根据补偿空间的大小 可采用微差爆破在矿块全高一次崩落矿石 也可分次爆破 2 出矿 崩落的矿石在覆盖岩石下用电耙出矿 5 评价1 适用条件 矿体厚大 形状规整 倾角陡 围岩不够稳固 矿石价值不高 围岩含有品位的矿床 2 优点 同分段崩落采矿法相比 具有采准量小 劳动生产率高 生产成本低 作业安全等 3 缺点 生产技术与放矿管理要求严格 大块产出率高及损失率大等 4 生产技术指标 矿石损失率为15 30 贫化率为20 30 矿块生产能力为100 300t d 二阶段自然崩落法1 概述基本特征 整个矿块或阶段的矿石在大面积拉底后借助自重与地压作用逐渐自然崩落 并能破成碎块 出矿 自然崩落的矿石经底部出矿巷道放出 在阶段运输巷道装车运走 崩落的矿石只放出三分之一 破碎 自然崩落的矿石块度一般较大 在大量放矿过程中 经挤压碰撞将大块矿石进一步破碎成小块 以利于溜矿口出矿 崩落机理 在矿块下部拉底后 矿石失去了支撑 矿石暴露面在重力和地压的作用下 首先在中间部分出现裂隙产生破坏 而后自然崩落下来 当矿石崩落到形成平衡拱时 便出现暂时稳定 矿石停止崩落 为了控制矿石崩落进程 须破坏拱的稳定性 使矿石继续自然崩落 在实际中经常采用沿垂直方向移动平衡拱支撑点A B的办法 为此 开掘切帮巷道 并使该部分首先破坏崩落下来 从而使平衡拱随之向上移动 同时不超出设计边界 矿岩可崩性 矿岩自然崩落的性质称为 矿岩可崩性与矿岩节理裂隙的密度与分布 矿石物理力学性质以及地压等因素有关矿岩可崩性评价方法 单因素法 大块二次破碎单位炸药量法 崩落性指数法 声波法 比能衰减系数法 矿岩质量评价法 RQD RMR RMQ法现代数学法 模糊数学分级 聚类分级 神经网络分级数值和物理模拟法 用得比较多的软件有FEM FLAC DEM DDA 流形元 等改进方法 Lacy法 改进地质力学法等 阶段自然崩落法 矿块回采方案 连续回采方案 矿块回采阶段自然崩落采矿法 矿块布置和结构参数 沿走向布置50 60 阶段高度60 80 宽度为矿体厚度 采准 上下运输道 底部结构巷道系统 通风巷道系统等切割 在矿块四个边角处掘进四条切帮天井 自切帮天井底部结构起每隔8 10 沿矿块的周边掘进切帮巷道 在距矿块四角8 12m的地方掘进观察天井 再从观察天井掘进观察道 用于观察矿石崩落进程 拉底 如果矿块沿矿体走向布置 从矿块中央向两端拉底 如果矿块垂直矿体走向布置 从下盘向上盘分块爆破拉底 以免上盘过早崩落 连续回采阶段自然崩落采矿法 连续回采阶段自然崩落采矿法 将阶段划分为分区进行回采 在分区的一端沿宽度方向掘进切割巷道 再沿长度方向拉底 拉底到一定面积后矿石便开始自