空场采矿法 PPT课件

1 第十五章空场采矿法 2 第十五章空场采矿法 图15 1将矿块划分成矿房 矿柱 第一步先采矿房第二步采矿柱回采矿房时 采场以敞空形式存在 仅依靠矿双和围岩本身的强度来维护 也就是所谓的自然支持采矿法 一般矿房采完后回采矿柱和处理采空区同时进行 有时为了改善矿柱的回采条件 用冲天料将矿房充填后 再用其他方法回采矿柱 而后充填或随后充填 3 第十五章空场采矿法 空场法的基本应用条件是 矿石围岩稳固 采矿区在一定时间内允许有较大的暴露面积 这类方法在我或应用的最早最广泛 应用较广泛的有 全面采矿法 房柱采矿法 留矿采矿法 阶段矿房法 全面采矿法和房柱采矿法 除房间矿柱的留法不同外其他均相同 4 第十五章空场采矿法 5 3房柱采矿法 一概论见图 6 房柱采矿法一概论见图1 为运输巷上下各一条即布置在底板中 之间为一盘区2 房矿溜井 自运输巷向各个矿房中心线位置掘溜井2 溜井间距 即矿房宽度8 20米 3 切割平巷 在矿房下边界即溜井口处掘一条切割平巷作为矿房回采时的自由面 4 电耙洞室 由溜井口上方向顶底柱掘5 电耙硐室 由溜井口上方向沿矿体底板掘上山5 用来行人 进风 运材料设备 回采自由面 6 联络平巷 以联络各个矿房 矿房间的矿柱是成排的 有规律的留设 7 二构成要素 矿房斜长与耙矿距离有关 60m 40 60m 矿房宽与矿厚和顶板稳固有关 8 20m 矿柱尺寸直径3 7m 间距5 8m 采区长度80 150m 最大400 600m 根据构造分或分区生产能力分 分区为连续矿柱 承受上层岩层的载荷 其宽度受深度矿厚有关 三采准切割阶段运输巷 可布置脉内脉外 底板岩石中 后者较多 优点 放矿溜井中储存矿石 耙矿运输互不干扰 8 溜井 电耙硐室每个矿房中心线有一个 电耙硐室在下部矿柱中 上山 电耙硐室向上紧贴底板掘一条上山行人通风和运输设备材料 做回采时的自由面 联络巷 各矿房间掘进联络巷 切割平巷 在矿房下部边界处掘 原始回采时的自由面 四回采工艺1落矿浅孔 3m一次采 9 第三节房柱采矿法 3m分几个梯段采梯段高2 5 3m当 10m时以2 5m挑顶 后留局部矿堆 在矿堆上用气腿式机凿水平孔压顶 为控制顶板 先在顶板拉开2m用锚杆维护 然后用中深孔回采下部分矿体 图15 6也有用下向深孔 象露天矿一样 打孔爆破 汽车电铲运搬 运搬 电耙14 30KW 耙入溜井或直接装车 10 第十五章空场采矿法 11 第三节房柱采矿法 自行设备 履带式或轮胎式凿岩 装载和搬运设备3地压管理 矿柱采区连续矿柱和支撑矿柱的主要压力 五评价优点 采矿方法结构简单 回采工艺简单安全 通风条件号 矿房生产能力高厚矿体可形成大型机械化 缺点 矿柱比重打 多数不能回收 所以损失大 12 第四节留矿采矿法 一 概论 按留矿能支撑两帮围岩的观点 1 留矿法分为 浅孔留矿法 深孔留矿法 曾作为第四类采矿方法独占一类 由于对留矿支撑两帮围岩这一观点的改变现在认为留在矿房中的矿石经常移动 不能防止不稳固围岩的片落 所以不能做为地压管理的主要手段 而回采时的地压管理方法是采矿方法分类的依据 因此留矿法被划分在空场法类 浅孔留矿与深孔留矿除了留矿这一共同的特点 13 留矿法 其他共同点很少 而浅孔留矿法的留矿堆又作为在矿房暴露面下作业的工作台 留矿仍然起着不可缺少的作用 所以仍叫留矿法 而深孔留矿法的留矿堆与水平落矿的阶段矿房法基本相同 所以划归阶段矿房法 这里主要讲的是浅孔留矿法 2 留矿法在国内外的使用比重 浅孔留矿法在我过底下有色金属矿山占40 左右 在美国加拿大瑞士法国日本占2 左右 据采矿方法型谱统计 国内302个采矿方法型谱留矿法23 04 主要用于有色28 81 黄金20 00 非金属34 铁矿11 5 国外47个国家409个方法 留矿法占6 3 14 第十五章空场采矿法 3浅孔留矿法的特点土15 8 15 特点 分矿房 矿柱 工人在矿房暴露面下的留矿堆上面作业 自下而上分层回采 每次采下的矿石靠自重放出三分之一 矿房采完后进行大量放矿 讲模型 讲动画二结构和参数阶段高度1 矿床勘探类型 探采结合即结合勘测网度尽量应用勘探工程如 金厂峪金矿勘探网度13 20m采准结合此网度2 围岩的稳固程度 稳固可高一些 3 倾角 由于靠自重下落的矿石角度越大高度越大 4 结块性 稍有结块性的矿石 可慎用此法 但段高要小 以减少留矿时间 16 5 天井掘进 一般用普通法掘天井 天井高施工困难 所以一般不可大于50米 6 矿房矿量 放矿漏斗 有放矿能力问题 矿量大的 阶段高取小值 2矿块长度 矿石围岩的稳定性 40 60m 3矿柱 薄 间柱2 6m顶2 3m底柱4 6m中厚 8 12m3 6m8 10m极薄不留间柱只留顶底矿块之间用横撑支柱隔开 17 图15 9侧顺路天井 18 浅孔留矿法 三 采堆工作阶段运输巷道 天井 联络道 拉底巷道和漏斗颈 阶段运输巷道一般布置在脉内 也有布置在脉外的 天井 一般布置在脉内结合探矿 联络道 在天井两侧每隔4 5米掘联络道 联络道用在回采时通往矿房的通道 矿房底部 每隔5 7m 设一个漏斗 尽量靠下盘四 切割工作拉底巷道 以拉底巷道为自由面的拉底工作和劈漏工作 拉底高度2 2 5m 宽度 矿厚 在薄极薄矿脉中 1 2m 19 浅孔留矿法 拉底劈漏的三种方法 1不留底柱的切割方法 20 浅孔留矿法 拉底劈漏的三种方法 2有底柱拉底和辟漏同时进行的切割方法 21 浅孔留矿法 拉底劈漏的三种方法 3有底柱掘拉底巷道的切割方法 22 浅孔留矿法 五 回采浅孔留矿法的回采工作包括凿岩 爆破 通风 局部放矿 撬顶平场 大量放矿等 回采是自下而上分层进行 分层高2 3米采场最小工作宽度0 9 1米 23 浅孔留矿法 1凿岩 矿石稳定 上向孔 梯段长10 15米 可几个工序同时作业 长梯段或不分梯段撬顶平场时间少应用广泛 不太稳定 水平孔 梯段长2 4米 高度1 5 2米 孔间距0 8 1米 炮孔形式 1 一字形排列 适用于矿石爆破性好矿石与围岩容易分离 矿脉厚度为0 7米 2 之字形排列 适用于矿石爆破性较好 控制幅宽好 厚度0 7 1 2m 24 浅孔留矿法 3 平行排列 适用于矿石坚硬矿体与围岩接触界限不明显或难分离的厚度较大的矿脉 4 交错排列 坚硬矿石厚度大 崩矿块度均匀 广泛应用2 爆破 一般用铵油炸药或硝铵炸药爆破 导火线点燃火雷管 近年用导爆管 3 通风 要求空气含氧大于20 风速大于0 15 s 上风流天井通风 经矿房 由下风流天井回风 电耙道要独立通风 4 局部放矿 根据底部结构 一般为重力放矿 注意 留矿堆中形成空硐 放矿时上下多联系 发现空硐及时处理 25 浅孔留矿法 5 平场撬顶和二次破碎 为使工人便于在留矿堆进行凿岩爆破作业 局部放矿后应将留矿堆表面整平叫平场 平场时应将顶板和两帮松动的矿岩撬落叫撬顶 出现大块应该及时破碎叫二次破碎 6 最终放矿及矿房残留矿石的回收 矿房采完后要进行最终放矿 放出存留矿石 此时应努力提高放矿强度 对矿房底板的残留矿石可用水力冲洗 高压水由上而下底部设脱水装置 7 留矿法底部结构的改进为增强回采强度采用机械运搬 26 第十五章空场采矿法 1 电耙运矿图15 15 27 浅孔留矿法 A带电耙道溜井结构的底部结构 B图15 16运输巷改做电耙道 把矿石耙入转运溜井 下阶段运输矿石 只能后返式开采 C对于倾斜矿体45 50 矿石不能自重放又不能倾斜耙矿 则可在矿房内伪倾斜耙矿如图15 17 采用上向倾斜工作面 分层崩矿将矿石由电耙沿斜面耙入溜井 矿房采完后在空返中大量耙矿 要注意顶板管理 2 装岩机运矿 图15 18 平地结构不留底柱放矿大不易堵塞 3 生产运机运矿 即生产运机运矿的平底结构 28 浅孔留矿法 29 浅孔留矿法 30 浅孔留矿法 31 浅孔留矿法 4 振动放矿机运矿在苏联振动放矿机早已经大量用于采场 使采场的运矿强度大为增强 在国内近年来发展迅速 将轻型振动放矿机装入漏斗代替木漏斗 增强了采场运矿强度减轻了工人的劳动强度 放矿可控性好减少底板留矿 国内已存N个矿山使用 75攻关成果展览中底下采矿方法的几个成果都有振动放矿机系统 它将是连续大量出矿的关键设备之一 振动机在放矿结束后主要零件 如振动电机可重复使用减低了振动放矿机的使用成本 32 浅孔留矿法 六评价1适用条件1 围岩和矿石均稳固 2 矿厚 薄 极薄矿脉为宜 中厚以上矿体用此法效果不好 3 矿体倾角 急倾为好4 矿石无结块和自燃性2优缺点优点 结构及生产工艺简单 管理方便 自重放矿 采准工作量小 33 留矿采矿法 缺点 a中厚矿体损失贫化大 b工人在暴露面下作业安全性差 c平场工作繁重 d难实现机械化 e积压大量矿石影响资金周转 3主要技术经济指数见表15 14发展方向在我过的中小矿山中留矿法的应用很广泛 目前用于急倾斜 薄和极薄矿脉的开采还未有更好的方法 留矿法仍是主要的有效开采方法 针对留矿法存在的问题 在下列方面有待解决 1 天井掘进的方法 34 2 改进底部结构 变自重运矿为机械运矿 3 研制轻型液压凿岩机 寻求合理的凿岩爆破参数 4 对于极薄矿脉研究混采和分采的合理界限 提高水平综合经济效果 5 研究采场地压管理 研究最经济而有效的方法 及时处理采空区 对新设计矿山或开采深部矿床时 对划分阶段矿快及其结构参数 回采顺序和未来采空区的处理方法等 应进行全面系统的研究 从总体找最佳方案 35 分段矿房法 5分段矿房法 分段采矿法 概述 是近是余年由于无轨自行设备的推广使用 而出现的一种空场采矿法新方案 是用深孔进行回采的空场法 该方法是按矿快的垂直方向 再划分为若干阶段 在每个分段水平上布置矿房矿柱 一结构参数 阶段高40 60米分段高15 25米矿房沿走向长35 40米间柱宽度6 8米分段斜顶柱真厚5 6米 36 第十五章空场采矿法 二采准1从阶段运输巷道掘进斜坡道进各个下盘分段运输平巷 2沿矿体走向每隔100米掘一条放矿溜井 3分段水平上 掘下盘分段运输平巷 三切割工作在矿房一侧掘进切割横巷6 连同凿岩平巷4 与矿柱回采平巷5 掘进天井9 在切割航道钻环形深孔 以切割井为自由面爆破成切割槽 四回采工作从切割槽向矿房与一侧进行回采 在凿岩平巷中 37 第十五章空场采矿法 钻环形深孔崩下矿石 从装运巷道用铲运机运到分段输平巷最近的溜井 溜到阶段运输平巷装车 五评价 适用于矿石和围岩中等稳固以上的倾斜和及倾斜厚矿体 优点 使用高效率的无轨装运设备 灵活性大回采强度高 允许立即回采矿柱和处理采空区 提高了矿柱的矿石回采率 又处理的空区 为下分段回采创造良好条件 缺点 采准工程量大 每个分段都要决计年一段巷道分段运输巷 切割巷 凿岩巷 矿柱回采平巷 38 第十五章空场采矿法 是开采中厚和厚的倾斜矿体的一种有效的采矿方法 39 第十五章空场采矿法 6阶段矿房法是用深孔回采矿房的空场采矿法 根据落矿方式不同分为水平深孔阶段矿房法和垂直深孔阶段矿房法还有VCR法 用的比较多的是垂直深孔方案 一垂直深孔阶段矿房法 分段凿岩和阶段凿岩 特点如图15 25有一个房式结构 矿房内的回采是用垂直工作面 掘若干个凿岩巷 在凿岩巷的矿房中间开犁槽 下部拉底辟漏 向切割立槽崩矿 在底部结构中放运矿柱用其他方法采 40 第十五章空场采矿法 41 第十五章空场采矿法 1矿块布置和结构参数阶段高度一般50 70米 国外在增长的趋势可减少到柱的两和采准工作量 分段高取决于凿岩设备 中深孔8 10米 深孔10 15米 矿房长 依围岩的稳定性和砂石允许暴露面积决定 一般为40 60米 矿房宽度 沿走向布置为矿体的水平厚度 垂直走向布置依矿岩稳固性定一般为15 20米 间柱宽度 沿走向8 12米 垂直走向10 14米 顶柱厚度 一般为6 10米 底柱高度 7 13米 42 第十五章空场采矿法 2采准工作 采准巷道有阶段运输巷道 通风人行天井 分段凿岩巷道 电耙巷道溜井 漏斗颈 拉底巷道等 阶段运输多沿矿体下盘接触线布置 通风人行井布置在间柱中 由天井掘分段凿岩巷 拉底巷 电耙巷 凿岩巷的布置要考虑将来布置炮孔 要均匀的位置一般中间靠下盘 3切割工作 拉底辟漏 及开切割槽 切割槽质量好的直接影响矿房落矿效果和矿石损失贫化的大小 4回采 在分段巷中打上向形中深孔 每次爆3 5排 自由方向爆破上下保持垂直工作面或分 43 第十五章空场采矿法 通风 分段凿岩巷及电耙道是通风重点 二水平深孔落矿阶段矿房法 同深孔留矿法 在凿岩硐室中钻水平扇形深孔 向底部的拉底空间崩矿 1结构参数 阶段高40 60米走向布置矿房 长20 40米 宽10 30米 间柱宽 10 15米 顶柱厚6 8米 底柱高 漏斗8 13米 平底5 8米 2采准工作 如图15 23 阶段运输巷一般布置在 44 第十五章空场采矿法 在脉外 厚矿体布置环行运输系统 穿脉布置在间柱中心线处 电耙道 在阶段水平以上4 5米 凿岩天井 在穿脉一侧 间柱中心位置 凿岩联络巷 凿岩硐室 3切割 开拉底空间和辟漏 4回采 在凿岩硐室中钻水平扇形深孔 W 2 5 3米 一般先爆1 2排 以后由于先面的空间打了可依次多爆破几排 三垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法 VCR法 VCR法作为一个新的采矿工艺 出现于70年代 45 第十五章空场采矿法 后期 是集大直径深孔凿岩装备 爆破理论 爆破技术等方面技术成就 是美国C W 利文斯顿对球形药包漏斗爆破的研究和L C郎的时间应用的结果 目前该法已经在加拿大美国澳大利亚西班牙等国家的许多矿山推广中应用 并都取得交好的效果 该法的特点 在矿房上部水平开掘凿岩硐室或凿岩巷道打下向直径深孔 然后从孔的下段开始自下向上的顺序用球状药包逐层向矿房下部崩矿 具有矿石破碎质量好 效率高 成本低 工艺简单作业条件安全 切割工程量小等一系列优点 46 第十五章空场采矿法 适用范围 在围岩稳固 矿石中稳定稳固 倾斜和急斜的中厚和厚矿体中均可用 1VCR法的理论基础 所谓球状药包室钻孔直径与装药长度之比小于1 6 这种药包的爆破原理和效果与球状药包相似 1 球状药包和柱状药包爆破效果的差异 图15 30 a柱状 气体压力所产生的全部能量绝大部分冲向垂直炮孔轴线的横向 而球状药包的能量自药包中心向经向呈球均匀放射 因此球状爆 47 第十五章空场采矿法 爆破的岩石体积比柱状药包大的多 48 第十五章空场采矿法 2 倒爆破漏斗 正漏斗 球状药包原来在正爆破漏斗中的应用 在只有一个水平自由面室向上爆破 有真漏斗 合质空气破碎且容易控制 破碎漏斗 比真漏斗中的块度大 比较难控制 3 倒漏斗 国外有些学者在矿上巷道顶板做了垂直孔 球状药包实验 图15 32 中立室破碎带内的矿石冒落 而且应力带内也由不同程度的裂开和冒落 所形成的硐学高度要超过最佳埋置深度好几倍 球状药包倒漏斗的新概念则室VCR法的理论基础 49 第十五章空场采矿法 50 第十五章空场采矿法 4 最佳埋置深度d 爆破矿石体积最大 破碎矿石块质量优时的埋置深度 临界埋深 d EQE 应变能系数 Q 药包质量 51 第十五章空场采矿法 2矿块布置 结构参数 中厚矿体 沿走向布置矿房 厚矿体 垂直走向布矿房 阶段高 钻孔深度不可太深太深偏斜度大一般40 80米为宜 矿房长 一般30 40米 宽 沿走向即矿厚 垂直走向8 14米 间柱宽度 沿走向8 12米 垂直方向一般为8米 顶柱厚度6 8米 底柱按运矿设备确定 3采准 a平行孔凿岩硐室 长 矿房长2米 52 第十五章空场采矿法 宽 矿房宽1米硐室高墙高4米拱顶仓高4 5米 b扇形深孔时 掘凿岩平巷 平巷侧石需超运回采界0 8米 底部结构 又运输巷掘装运巷直通拉底巷 4切割 拉底高度 一般为6米 5回采1 钻孔 直径165mm仅凭现场实验获得 a炮孔排列平行 网度3 3各排交错布置周边孔加密 优点 两侧间柱立面垂直平整为回采间柱创造 53 第十五章空场采矿法 良好的条件 容易控制钻孔的倾斜率 炮孔利用率高 矿石破碎均匀 缺点 凿岩硐室工程量大一般只要狂言稳固条件允许则采用平行孔 稳固条件差时或回采矿柱时采用扇形孔 b设备ROC 306型履带式潜水钻机 TRWMission钻机 CMM DHD 16型潜水钻机 2 爆破 a炸药 高密度高爆破高威力 重要用乳化油炸药 我国已试制成功CLH系列 b分层爆破参数确定 54 第十五章空场采矿法 1 选定药包质量 用药包长直径 6米的概念 偶合装药 药包直径与孔径相同 不偶合装药 药包直径小于钻孔直径 2 药包的最优埋置深度 按前边将的公式计算即可 3 布孔参数 考虑爆破后顶板平整 c装药结构及施工顺序 1 爆破设计前药测孔深 测处矿房下部补偿空间高度 2 堵孔底 图15 38 55 第十五章空场采矿法 56 第十五章空场采矿法 用圆锥形水泥塞下放至孔内预定位置 再下放未装满河沙的塑料包堵住水泥塞与孔的间隙 然后向孔内装散沙至预定高度 3 运矿 1 运矿设备 铲运机 2 运矿方式 每爆一层 运矿约40 其余留矿全部采完后大量放矿此时可强采强运 用铲运机在装运巷道铲装 倒入溜井 运距30 50米 6安全技术 1 爆破效应的规则 由于球状药包爆破炸药 57 第十五章空场采矿法 集中一次爆破药量大 所以必须测定震动速度 研究其传播规律以确定一段延时的允许药量合理的炮孔填塞物质和合理爆破方案 2 顶层安全厚度的检测 一般安全厚度约为10米 3 爆破后气体爆燃 二次硫尘爆破的预防措施 孔内存有氢和氧化碳的爆炸性气体混合物 遇明火或岩石碎掉入孔内而摩擦发火等均可引起气体爆炸 预防 适用零氧平衡 不含铝粉或低爆温炸药 爆破后放至碎岩块掉入孔内 检查炮孔是否穿 58 第十五章空场采矿法 透 切忌用香烟或明火来判断孔内空气是否流动 4 如炮孔不穿透 应小心的插入无接头的注水管向孔内注水 只能只用不产生火花的器具来测定孔深等 二次硫尘爆炸 只爆破诱发的硫化物粉尘爆炸 四阶段矿房法评价 1适用条件 1 水平孔深落矿阶段矿房法和垂直深孔分段凿岩阶段矿房法时我国目前开采矿岩稳定和及厚急倾斜矿体 广泛应用的采矿方法 尤其时 59 第十五章空场采矿法 分段凿岩方案用的更多 急倾斜平行极薄矿脉组成的细脉带也可用此法合采 2 VCR法 适用于急倾斜的厚大矿体或中厚矿体 矿体无分层现象 不应有互相交错的节理或穿插破碎带 围岩中稳至稳固 矿石中稳以上 2优缺点 水平 垂直 优点 回采强度大 劳动生产率高 采矿成本低 坑木消耗少 回采作业安全 缺点 矿柱矿量比重大回采矿柱贫化损失大 60 第十五章空场采矿法 水平方案对底部结构具有一定破坏性 垂直分段方案 工程量大 VCR法 优点 1 矿块结构简单 省去了切割天井 大大