第四章-采矿方法PPT课件

1 第四章采矿方法分类与选择第一节采矿方法分类一 采矿方法的概念采矿方法 矿块中进行的采准 切割和回采工作的总和 采矿方法要解决的主要问题是 确定矿块结构和参数 确定采准和切割巷道的类型 数目和位置 确定矿块底部结构形式及有关参数 确定矿块回采方法 包括落矿 矿石运搬和采场地压管理方法 2 二 采矿方法分类目前常用的采矿方法有20多种 按采场地压管理方法不同 将采矿方法划分为空场采矿法 崩落采矿法和充填采矿法三大类 特点 3 空场采矿法利用矿岩自身的稳固性和留矿柱进行地压管理 这类采矿方法将矿块划分为矿房和矿柱 分两步骤回采 先采矿房 后采矿柱 矿房回采过程中形成的采空区靠矿岩自身的稳固性和矿柱维护 采场一般无需采取支护措施 崩落采矿法通过崩落围岩进行地压管理 这类采矿方法无需对矿块作进一步划分 而是以矿块为单元一个步骤回采 回采过程中强制或自然崩落围岩充填采空区 视采场结构和矿岩稳固性不同 崩落采矿法有的要对采场采取支护措施 4 充填采矿法用充填材料充填采空区进行地压管理 这类采矿方法一般也将矿块划分为矿房和矿柱 分两步骤回采 矿房回采过程中 随着矿石的采出 不断用充填材料充填采空区 充填是这类采矿方法必不可少的工序 三大类采矿方法进一步划分 5 表4 1非煤矿床地下采矿方法分类 6 表4 2部分国家地下采矿方法应用比重 7 三 采矿方法选择1 选择采矿方法应该遵循的原则 安全性好 矿石回收率高 一般不低于80 85 矿石贫化率低 一般低于15 20 矿块生产能力大 经济效果好 8 2 影响采矿方法选择的主要因素1 必须考虑矿床地质条件 矿体厚度与倾角 矿岩稳固性 矿石种类 价值与品位 矿石 三性 矿石中有用成分分布及围岩的矿物成分 开采深度 2 必须考虑技术经济条件 地表允许塌陷的可能性 加工部门对矿石质量的要求 采矿方法的技术复杂程度以及所需设备和材料的供应条件 9 三 采矿方法选择及有关指标计算 一 采矿方法选择由于影响采矿方法选择的因素很多 当有几种技术上可行的采矿方法可供选择时 非煤矿山目前也普遍采用方案比较法来优选采矿方法 采矿方法技术经济比较常用的指标 1 矿块生产能力 t d 2 采准工作量 m kt 3 采矿工效 t 工班 4 矿石损失率 5 矿石贫化率 6 主要材料 坑木 水泥 炸药等 消耗 Kg t或m3 t 7 采矿直接成本 元 t 10 二 有关指标的计算 图4 1矿石损失与贫化过程示意图 11 1 矿石损失率与贫化率矿石损失 矿床开采过程中造成矿石数量减少的现象 矿石损失率 矿床开采过程中损失的矿石量与工业储量的百分比 矿石回收率 采出的纯矿石量与工业储量的百分比矿石贫化 矿床开采过程中矿石质量 品位 降低的现象 矿石贫化率 采出矿石品位降低的百分率 废石混入率 混入采出矿石中的废石量与采出矿石量的百分比 12 1 矿石损失率q直接法计算 从方程组中求出Q 可导出q的间接计算式 间接法计算 2 矿石回收率K 13 3 废石混入率 直接法计算 间接法计算 4 矿石贫化率 金属回收率 采出矿石中的金属量与工业储量所含金属量的百分比 即 5 金属回收率E 14 矿石损失原因 15 降低矿石损失贫化的措施 正确地选择适合于矿床赋存条件的开拓方法和采矿方法 确定合理的开采顺序 加强探矿工作和矿山企业管理工作 加强放矿管理工作 建立合理的工艺过程 有计划的回采矿柱及处理空区 建立粉矿回收制度 16 2 采准工作量矿块的采准工作量包括掘进采准巷道和切割巷道的工作量 它是在 定条件下比较和衡量采矿方法优劣的又一重要指标 采准工作量可以用采准系数和采准工作比重两种方法表示 采准系数 矿块每采出一千吨矿石所需掘进的采准巷道与切割巷道米数 采准工作比重 矿块中掘进采准和切割巷道采出的矿石量与矿块采出矿石量的百分比 17 采准系数和采准工作比重都只是从某一个侧面反映了矿块采准工作量大小 前者只反映了采准 切割巷道长度 没有反映断面大小 后者只反应了脉内采准 切割巷道 没有反映脉外采准 切割巷道 因此 必要时两个指标可以同时采用 以求全面反映矿块的采淮工作量 18 作业1 名词解释 采矿方法 矿石贫化率 废石混入率 采准系数 采准工作比重 2 非煤矿床地下采矿方法是如何分类的 三大类采矿方法的特点分别是什么 3 若损失的矿石品位与工业储量品位不同 设为ao 试导出矿石损失率与矿石混入率的计算公式 4 某矿开采铁矿床 已知矿块工业储量为84000t 工业储量平均品位为60 矿块采出矿石量80000t 采出矿石品位为57 若混入废石的品位为15 试计算该矿块的下列指标 1 矿石损失率 2 矿石贫化率 3 废石混入率 4 金属回收率 19 第五章空场采矿法第 节概述 如图5 1所示 空场采矿法是将矿块划分为矿房和矿柱两部回采 先采矿房后采矿柱 回采矿房时形成的采空区在矿柱和围岩支撑下以敞空的形式存在 暂不处理 故称为空场采矿法 20 空场采矿法是只有上述特点的多种采矿法的总称 其中国内非煤矿山目前应用较普遍的空场采矿法有全面采矿法 房柱采矿法 留矿采矿法 分段矿房法和阶段矿房法 21 第六章崩落采矿第一节概述一 崩落采矿法的概念崩落采矿法 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 充填空区 用以控制和管理地压 22 本次课讲授的主要内容一 崩落采矿法的概念 特点及其分类二 单层崩落采矿法 通过与煤矿开采学比较学习 基本特征 结构与参数 采准工作 切割工作 回采工作 评价三 有底柱分段崩落法基本特征 结构与参数 采准工作 切割工作 介绍切割立槽的布置形式 回采工作 落矿 挤压爆破 出矿 评价 23 二 崩落采矿法特点 1 崩落法不再把矿块划分为矿房和矿柱 而是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 矿块生产能力大 效率高 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 故矿石损失 贫化大 矿石损失率和贫化率分别比其他采矿方法大5 l0 对放矿进行科学管理 3 崩落法的开采是在一个阶段内从上而下进行的 与空场采矿法不同 允许覆岩破坏和地表塌陷是使用该法的基本条件 24 三 崩落采矿法分类 25 本章主要介绍崩落采矿法中目前较常用的典型方法 1 单层 长壁式 崩落采矿法 2 有底柱分段崩落采矿法 3 无底柱分段崩落采矿法 4 阶段崩落采矿法 26 第二节单层崩落采矿法单层长壁式崩落法用于开采顶板不稳固的缓倾斜层状薄矿体 典型方案如图所示 基本特征是 将阶段划分为矿块 沿阶段倾斜全长布置工作面 沿走向推进 一次采全厚 随工作面推进 有计划地回柱放顶 崩落顶板充填采空区 27 28 单层长壁式崩落法除了沿倾斜布置工作面以外 也可以沿走向布置工作面 沿倾斜推进 29 一 矿块结构参数工作面长度一般为30 60m 矿块走向长度为70 150m 少数达200 300m 二 采准工作从阶段运输巷1每隔5 6m掘进一个矿石溜井4通达矿体 并从阶段回风巷2每隔一定距离掘进一条安全通道6与采场相通 30 三 切割工作切割工作包括掘进切割上山3和切割平巷5 切割平巷作为崩矿的自由面 并兼作通风 行人通道 安放电耙绞车或刮板输运机 切割平巷位于采场下部 与矿石溜井相通 四 回采工作回采工作主要有落矿 矿石运搬和采场顶板管理 采用浅孔落矿 电耙运搬矿石 木柱或木棚支护顶板 有排柱放顶 31 五 评价与适用条件优点 1 矿块结构比较简单 2 矿石损失与贫化较小 3 通风条件好 4 矿块生产能力大效率高 5 作业安全 缺点 1 顶板管理复杂 2 支护工作劳动强度大 适用条件 适用于直接顶不稳固 倾角小于30度 厚度小于3m的层状矿体 前提是地表允许塌陷 32 第三节有底柱分段崩落法基本特征 将矿块沿倾斜方向划分成分段 每个分段下部都设出矿底部结构 有底柱 采下的矿石自崩落废石层下从分段底部结构放出 废石随矿石放出而充填采空区 垂直深孔落矿有底柱分段崩落法如图所示 垂直深孔落矿有底柱分段崩落法除了具有有底柱分段崩落法的基本特征以外 采用了垂直深孔小补偿空间或向崩落矿岩侧向挤压爆破落矿 33 34 35 行人路线 1 阶段沿脉运输巷1 穿脉运输巷2 行人通风天井4 分段联络道5 电耙道6耙矿 2 阶段沿脉运输巷l穿脉运输巷2 行人通风天井4 分段联络道5 电耙道6 8 7 切割天井10 凿岩巷道11凿岩 通风系统 新鲜风流自阶段沿脉运输巷1 穿脉运输巷2 行人通风天井4 分段联络道5 电耙道6 污风经回风联络道12 矿块高溜井3和上阶段脉外运输巷 图中未绘出 回风 36 一 矿块结构参数 1 阶段高度 50 60m 2 分段高度 10 25m 根据凿岩设备能力确定 3 分段底柱高度 6 8m 漏斗式底部结构 或10 11m 堑沟式底部结构 4 矿块长度 25 30m 等于穿脉间距 沿走向布置 5 矿块平面尺寸 当矿体厚度小于15m时 沿走向布置电耙道 矿块走向长度按耙运距离确定 为30 50m 矿体厚度大于15m时 垂直走向布置电耙道 通常以电耙道为单元划分矿块 长25 30m 宽10 15m 37 二采准工作 1 本方法采准巷道布置的特点它是下盘脉外采准布置 即矿石运输 人行 通风 材料等采准工程都布置在下盘脉外 阶段运输为穿脉装车的环形运输系统 如果这些巷道开在脉内时 主要运输巷道将随着矿块回采而被破坏 这样难以保证风流畅通 38 2 溜井布置 上两个分段采用了倾斜分枝溜井 下两个分段采用了独立垂直放矿溜井 3 电耙巷道 本方法的电耙道也布置下盘脉外 使用单侧堑沟式漏斗 4 人行通风天井 它不是每一个矿块都设一个 而是每2 3个矿块设置一个通风人行井 用联络道与各分段电耙道贯通 以作为人行 进风道材料的天井 并在天井中敷设管线等 一般是每一个采区布置一套 5 倾斜分枝溜井 倾斜分枝溜井都和上阶段脉外运输巷道相通 并且以联络道与各分段电耙巷道相通 作为各分段电耙道的回风天井 图中未联结起来 实际上是可连通的 也可以不连通 39 三 切割工作主要包括 掘进堑沟巷道 切割横巷 切割天井以及形成堑沟 开凿切割立槽等工作 1 形成堑沟掘进堑沟巷道 巷道内钻凿垂直上向扇形中深孔 与落矿同次分段爆破形成堑沟 2 开掘切割立槽开凿切割立槽的目的是为了给落矿创造自由面的 并提供补偿空间 切割立槽的布置形式可有三种 即 人 字型立槽 丁 字型槽 井 字型立槽 40 1 人 字型立槽布置 41 这种立槽型式适用于中厚以上的倾斜矿体 形成立槽的方法 在拟定的切槽处 从堑沟巷道 按预定的切槽轮廓 掘进两条反向的倾斜天井 两井组成一个倒 人 字形 一条作凿岩天井 另一条则作为切割槽爆破的自由面和补偿空间 在凿岩天井 用凿岩机钻凿平行于自由面天井的平行炮孔 爆破这些炮孔后则形成切割立槽 天井规格为3 2m2 注意问题 施工时 应注意顺着矿体下盘掘进的凿岩天井 不要与上分段崩透 42 人 字型拉槽法优缺点优点 工程量小 炮孔利用率高 废石切割量小 缺点 凿岩的准备工作量大 要架设凿岩板台 辅助工作量多 凿岩机频繁移动 工效低 此法用的不多 43 2 丁 字型拉槽方法 拉槽法 丁 字型立槽是在堑沟巷道或凿岩巷道的上方 垂直堑沟巷道或凿岩巷道掘进切割巷道 再从切割巷道上掘进垂直切割井 由切割巷道和切割井组成倒 丁 字形状 在切割巷道上钻凿平行于切割井的垂直向上扇形中深孔 以切割井为自由面和补偿空间 爆破这些炮孔 便形成了切割立槽 主要优缺点优点 凿岩 施工 掘进等都方便 设备的运搬拆装 操作都方便 可减少辅助作业的劳动量少及材料消耗 因而此法使用普遍 缺点 废石切割量大 44 3 井 字型拉槽方法 这种拉槽法实际上是由 丁 字型槽的组合 它是由切割平巷和切割天井 在预定的切割槽部位组成一个 井 字型 适用条件 适用于切割面积大 或切割体积较多的情况 45 3 形成切割立槽与落矿之间的时间关系可有两种情况 先形成切割立槽 后进行落矿 优点是可以直接观察到立槽形成的质量好坏 可以及时加以弥补缺陷 但这种方式对矿岩稳固性要求的高 不能很好地发挥挤压爆破条件 故实践中使用的不多 形成切割槽与落矿同次分段爆破 优缺点是与第 种正好相反 实际上使用的较多 当地压大 矿石不稳固时 采用这种形成比较好 46 注意问题 切割槽应布置在矿体厚大地方 或稳固性较好的部位 应尽量注意探采结合的需要 切割井与已崩落区的边界之间 应有一定的安全距离 应使补偿空间在落矿范围内分布均匀 47 四回采工作回采工作主要包括落矿和出矿工作 1 落矿工作 1 落矿一般采用中深孔或深孔 多用中深孔落矿 经常使用YG 80凿岩机 如果用深孔则用YQ 100型潜孔钻机 2 这种采矿方法广用挤压爆破 1 挤压爆破的实质 挤压爆破是矿石在崩落过程中 不能充分松散 需要借助爆破作用 挤压相邻松散体 从而获得补偿空间的一种爆破方法 48 2 挤压爆破的分类按获得的补偿空间的方法不同 可分为以下两种 即侧向挤压爆破和小补偿空间挤压爆破 侧向挤压爆破 它是借助于爆破时的冲击力来挤实松散层而获得补偿空间的 其松散系数一般小于1 2 Kp 1 2 小补偿空间挤压爆破 它是在要爆破的矿体内事先开凿一定数量的巷道或硐室作为挤压 爆破的补偿空间 崩落矿石的松散系数一般不大于1 2 1 3 即Kp 1 2 1 3 挤压爆破与自由空间爆破相比 由于补偿空间小 因而减少了采准工作量 改善了爆破效果 49 50 3 挤压爆破的主要参数及工艺 侧向挤压爆破时参数及工艺 a 松动放矿松动放矿目的 松动放矿是实现侧向挤压爆破的重要前提之一 松动放矿的目的是通过松动放矿 使受挤压而实的矿石达到正常松动状态 以便为下次挤压爆破创造条件 松动放矿的数量 松动放矿量既不能过大 也不能过小 过小时会产生 过挤压 现象 过大时又不能充分发挥挤压爆破作用 根据我国矿山生产经验得知 松动放矿量一般控制在15 20 的落矿量比较适宜 51 b 第一排炮孔当多排孔进行微差挤压爆破时 头一排孔的爆破是极为重要的 它除了要把本层的矿石崩下来之外 还要为以后各排炮孔的爆破挤出补偿空间来 也就是说补偿空间主要是由头一排孔爆破时所产生造成的 因此说第一排孔是影响挤压爆破效果的重要因素 第一排需要有较大的爆破能量 用以弥补松散矿岩所吸收的能量 并向松散矿岩挤压出所必须的补偿空间 为了加强第一排孔 经常采用 加强排 即在第一排孔之后的0 4 0 6米处 增加一排参数相同的孔 并且与第一排孔同时起爆 参考 有的矿山将第一排孔的最小抵抗线W值 由原来的1 8米 加大到2 0米 有的增加到2 5米 52 c 一次崩落层厚度 即崩矿步距 增大一次崩矿层厚度 也即增大一次爆破量 可以减少爆破次数和相应的辅助工作量 充分利用爆破时的挤压作用 提高爆破质量 但是 增加一次崩矿层厚度又是有限的 若一次崩矿层厚度过大 则会产生 过挤压 严重时可能产生拒爆的恶果 如果一次崩矿层厚度过小 又会增加爆破次数 一次崩矿层厚度与矿体厚度 采矿方法结构 组织管理等多种因素有关 根据经验 一次崩矿层厚度为10 20米 53 2 小补偿空间挤压爆破小补偿空间挤压爆破又叫限制空间挤压爆破 小补偿空间挤压爆破是与自由空间挤压爆破相对而言的 小补偿空间挤压 爆破方法是人为的提供10 20 的补偿空间 而自由空间爆破是人为的提供30 的补偿空间 它使崩落的矿石不能充分