第十六章--崩落采矿法PPT课件

16 04 2020 采矿工程专业主干课程 1 第十五章崩落采矿法 第一节 第二节 第三节 单层崩落法 概述 金属矿床地下开采 第四节 第五节 第六节 分层崩落法 有底柱分段崩落法 无底柱分段崩落法 阶段崩落法 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 2 本章基本内容 金属矿床地下开采 1 掌握崩落采矿法的概念及特点 2 掌握有底柱分段崩落法 无底柱分段崩落法的特点 适用条件及主要工艺 3 了解单层崩落法和阶段崩落法的特点 适用条件及主要工艺 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 3 重点 难点 金属矿床地下开采 有底柱分段崩落法 无底柱分段崩落法的特点 适用条件及主要工艺 有底柱分段崩落法 无底柱分段崩落法 阶段崩落法的主要工艺及示意图理解 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 4 金属矿床地下开采 第一节概述 一 空场采矿法的特点 崩落采矿法 在回采过程中 以崩落围岩处理空区的采矿法 特点 在出矿过程中或出矿结束后 采场顶部自然或强制崩落的岩石逐渐下降 以达到充填空区和控制地压的目的 该类采矿法属于单步骤回采 二 应用空场法的条件 围岩允许崩落 三 空场采矿法分类 根据不同的空区处理高度 崩落采矿法分为单层崩落采矿法 分层崩落采矿法 分段崩落采矿法与阶段崩落采矿法 前两种崩落采矿法在回采空间用浅孔崩矿 在支护支撑的岩石顶板或假顶下出矿 后两种在巷道用深孔崩矿 在崩落的岩石覆盖下出矿 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 5 金属矿床地下开采 第二节单层崩落法 特点 矿块的回采按矿体全厚向前推进 在支护的岩石顶板下的回采空间作业 当回采工作面推进一定距离后 除保留继续回采所需的工作空间外 其余的空区撤除支护并崩落顶板岩石 以崩落顶板岩石处理空区和控制地压 分类 按照回采工作面的不同形式 单层崩落法分为长壁单层崩落法 短壁单层崩落法和进路单层崩落法 一 长壁单层崩落法 定义 工作面是壁式的 工作面的长度等于整个矿块的斜长 1 结构参数 对于用阶段划分的井田 矿块沿倾向长度 矿块斜长 为30 60m 对于盘区划分的井田 矿块斜长为150 180m或更长 矿块斜长取值时应考虑顶板安全 电耙运距适当及行人 运料和牵引风水绳方便等 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 6 金属矿床地下开采 矿块沿走向长度一般为50 100m 最大可达200 300m 其值通常根据大断层等地质构造带的自然界限和阶段内同时回采矿块数来确定 顶 底 柱宽度为2 5m 3 回采工作 2 采切工作 采准包括掘进运输平巷 溜井和安全道 切割包括切割平巷和切割上山等 从矿块一端的切割上山开始 以直线或阶梯工作面沿走向单层逐次推进 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 7 金属矿床地下开采 地压控制 通风 回采顺序 崩矿 出矿 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 8 金属矿床地下开采 二 短壁单层崩落法 特点 在上下阶段巷道之间 掘进分段巷道把长工作面缩短 用短工作面 长度为20 30m以下 进行回采 适用条件 顶板岩石稳固性较差而采用长工作面不易控制顶板压力 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 9 金属矿床地下开采 三 进路单层崩落法 特点 用上山或分段巷道把矿块划分成沿倾向的条块或沿走向的分段 从上山或分段巷道两 或一 侧用进路展开回采 每条进路的回采作业与长壁单层崩落法基本相同 适用条件 顶板岩石稳固性更差而采用短工作面也不容许 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 10 金属矿床地下开采 四 评价 1 适用条件 单层崩落法开采顶岩不稳固 围岩与地表容许陷落 厚度小于3m 倾角小于30度的层状矿体 2 优缺点 长壁单层崩落法法同其他单层崩落法相比 采准和矿块结构较简单 工人劳动生产率和矿块生产能力较高 矿石损失和贫化比较小 脉外双巷采准时通风条件较好 但坑木消耗量和支护劳动量大 顶板管理复杂 短壁单层崩落法和进路单层法工作面短小 回采灵活性大 对弱顶板岩石的适应性强 但矿块的劳动生产率和生产能力均低于长壁单层崩落法 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 11 金属矿床地下开采 第三节分层崩落法 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 12 金属矿床地下开采 特点 把矿块划为分层 按分层自上而下回采 上分层采完矿石 铺设假底和放顶处理空区后 上部破坏的假底 丢弃的支柱和崩落的覆盖岩石降落在上分层的假底上 形成缓冲垫层 上分层假底是下分层的保护假顶和废石隔离层 在假顶下的回采空间作业 一 结构参数 矿块高度应有利于出矿 支护和通风 如矿体倾角小而矿石不能沿溜井自溜时 矿块高度不大于20 25m 如矿体倾角大而使用脉外天井时 可取50 60m 脉内天井取30 40m 因脉内天井过高时其本身支护和采场通风条件差 矿块长度应与出矿方式 分层回采翼数和溜井通过能力等相适应 一般不超过60m 矿块宽度常等于矿体水平厚度 一般不大于30m 分层高度主要同采场地压大小和支护方法有关 当地压很大时取2 2 5m 一般条件下取2 6 3 2m 当顶板条件较好而采用宽进路时 取3 5m 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 13 金属矿床地下开采 二 采准切割工作 采准包括掘进阶段运输巷道 天井 溜井 第一分层平巷 切割是掘进第一分层切割横巷 三 回采工作 分层回采顺序 可从矿块一翼推向另一翼 也可两翼同时推进 凿岩崩矿 从进路正面或侧面钻凿浅孔崩矿 支护进路 用木立柱或木棚子等按1 1 5m间隔支护 通风 该法通风较困难 工作面须安设局扇通风 出矿 用15 30kW电耙或气动装运机出矿 铺设假底 假底多用木垫层 也可用钢筋混凝土 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 14 金属矿床地下开采 四 评价 1 适用条件 矿石的有用成分高 价值大 矿石松软破碎 上盘和矿体覆盖岩石稳固性差 易自然崩落 矿体倾斜 缓倾斜厚度不小于5 6m或急倾斜厚度不小于2m 地表与围岩容许陷落 2 优点 该法矿石损失率与贫化率低 工作面可手选 采空区可堆废石 能适应矿体形态的变化 3 缺点 矿块生产能力和工作面工效低 木材消耗量高 劳动强度大 采场通风差 有火灾危险 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 15 金属矿床地下开采 第四节有底柱分段崩落法 特点 第一 按分段逐个进行回采 第二 在每个分段下部设有出矿专用的底部结构 底柱 分段的回采由上向下逐分层依次进行 分为水平深孔落矿有底柱分段崩落法与垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 16 金属矿床地下开采 一 水平深孔落矿有底柱分段崩落法典型方案如图所示 1 矿块结构参数 阶段高度 主要取决于矿体倾角 厚度和形状规整程度 一般为40 60m 分段高度 与矿体倾角 上盘岩石稳固性 电耙巷道的稳固性等因素有关 在生产实际中常用的分段高度为15 25m 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 17 金属矿床地下开采 水平深孔落矿的有底柱分段崩落法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 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 18 金属矿床地下开采 电耙道间距 一般在10 15m范围内 耙运距离一般为30 50m 矿块尺寸主要取决于矿体厚度 矿石稳固性 凿岩设备以及电耙出矿的合适耙运距离和耙道间距等 底柱高度主要取决于矿石稳固性和受矿巷道形式 2 采准工作 环形运输系统 有穿脉装车和沿脉装车形式 如图所示 a 穿脉装车 b 沿脉装车 1 下盘阶段运输巷道 2 上盘阶段运输巷道 3 穿脉运输巷道 4 电耙道 5 矿石溜井 6 联络道 7 回风道 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 19 金属矿床地下开采 穿脉巷道长度取决于 溜井装车时整个列车都停留在穿脉巷道上 不阻挡沿脉巷道的通行 穿脉巷道间距与耙道的布置形式 长度和间距相适应 采场溜井有两种布置形式 各分段耙道都有独立的矿石溜井 上 下各分段耙道通过分枝溜井与矿石溜井相连 如图所示 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 20 金属矿床地下开采 采准天井 布置形式有 按矿块布置 即每个矿块都有独立的矿块天井 按采区布置 几个矿块组成一个采区 每个采区布置一套天井 电耙巷道其布置取决于矿体厚度 当矿体厚度小于15m时 多用沿脉布置电耙道 当矿体厚度大 多用垂直走向布置 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 21 金属矿床地下开采 凿岩天井其位置和数量主要取决于矿块尺寸 凿岩设备性能和矿石可凿性等 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 炮孔可自天井直接钻凿 底部结构由电耙道 放矿口 漏斗颈和受矿巷道等组成 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 22 金属矿床地下开采 3 切割工作 是指开掘补偿空间和劈漏两项工作 当采用有自由空间 补偿空间 爆破时 碎胀体积约为崩矿前原体积的30 补偿空间的大小用补偿空间系数 或补偿比 表示 当采用挤压爆破时 补偿空间体积要小于松散爆破 开掘补偿空间方法 矿石稳固时首先用中深孔拉底 如图所示 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 23 金属矿床地下开采 在不稳固的矿石中 用拉底巷道的空间作补偿空间 4 回采工作 常用水平扇形深孔自由空间爆破方式 出矿作业常包括放矿 二次破碎和运矿等内容 崩落的矿石约有70 80 是在岩石覆盖下放出来的 随着矿石的放出 覆盖岩石也随之下降 崩落矿石与覆盖岩石的直接接触引起了矿石的损失与贫化 如图所示 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 24 金属矿床地下开采 二 垂直深孔落矿有底柱分段崩落法采用挤压爆破 如图所示 矿块结构参数 阶段高50 60m 分段高10 25m 分段底柱高6 8m 矿块尺寸常以电耙道为单元进行划分 矿块长25 30m 宽10 15m 采准工作 下盘脉外采准布置 阶段运输为穿脉装车的环形运输系统 电耙道也布置于下盘脉外 单侧堑沟式漏斗 下两个分段采用独立垂直放矿溜井 上两个分段用的是倾斜分支放矿溜井 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 25 金属矿床地下开采 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 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 26 金属矿床地下开采 切割工作切割工作是开掘堑沟和切割立槽 堑沟 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 如图所示 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 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 27 金属矿床地下开采 开凿切割立槽 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可分为 八 字形拉槽法 丁 字形拉槽法两种 八 字形拉槽法 如图5所示 多用于中厚以上的倾斜矿体 从堑沟按预定的切割槽轮廓 掘进两条方向相反的倾斜天井 两井组成一个倒 八 字形 紧靠下盘的天井用作凿岩 另一条天井则作为爆破的自由面和补偿空间 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 28 金属矿床地下开采 丁 字形拉槽法 如图所示 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 以切割井为自由面和补偿空间 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 29 金属矿床地下开采 切割槽的形成步骤有两种 形成切割槽之后进行落矿 形成切割槽与落矿同次分段爆破 回采工作一般用中深孔或深孔落矿 电耙出矿 按崩落矿石获得补偿空间的条件 又可分为小补偿空间挤压爆破和向崩落矿岩挤压爆破两种回采方案 小补偿空间挤压爆破方案 如图所示 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 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 30 金属矿床地下开采 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 31 金属矿床地下开采 向崩落矿岩方向挤压爆破方案 如图所示 矿块的下部用小补偿空间挤压爆破形成堑沟切割 上部为向相邻崩落矿岩挤压爆破 该方法不需要开掘专用的补偿空间 但邻接崩落矿岩的数量及其松散状态 对爆破矿石数量及破碎情况具有决定性的影响 所以不如小补偿空间挤压爆破灵活和适应性大 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 32 金属矿床地下开采 垂直扇形深孔落矿有底柱分段崩落法 在有色金属地下矿山使用比较普遍 大部分采准切割工程比较集中 掘进时出碴方便 出矿设备 电耙 结构简单 破碎质量好 出矿效率高 三 有底柱分段崩落法放矿管理放矿管理包括选择放矿方案 编制放矿计划以及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 分为下列三种形式 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 33 金属矿床地下开采 平面放矿 放矿过程中矿岩界面保持近似水平下移 根据平面移动要求控制各漏孔放出矿量和放矿顺序 该放矿方案在放矿过程中矿岩接触面积最小 有利于减少损失贫化 立面放矿 矿岩界面以较陡的倾角向前移动 各漏口依次放出 并且一直放到截止品位为止 然后关闭漏孔 平面放矿 1 2 3 4 5 6为各漏斗按顺序每次放矿后矿岩接触面下降情况 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 34 金属矿床地下开采 该方案在放矿过程中的矿岩接触面积较大 不利于矿石的回收 在放矿的矿石层高度大时 不宜采用这种放矿方案 只有相邻放矿漏孔的相互作用不大时 才可以采用 或者当矿岩界面下移到邻接漏孔失去相互作用时 可以改用立面放矿方案放出 斜面放矿 放矿过程中矿岩界面保持倾斜面向前移动 可按45 左右的矿岩斜面确定进入放矿带的放出漏孔数 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 35 金属矿床地下开采 放矿计划的编制确定每个漏孔每次放出量 并据此编绘放矿图表 在表中表明各漏孔每次放出量和矿岩界面相应的下降高度 控制放矿 控制放矿 控制每个漏孔放出矿石的数量和质量 控制质量 按规定的截止品位来控制截止放矿点 防止过早与过晚封闭漏孔 用计算机可模拟多种放矿计划 并预测每个计划实施后的矿石损失与贫化值 根据矿石损失贫化值从中选出最优计划 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 36 金属矿床地下开采 四 有底柱分段崩落法的评价 有底柱分段崩落法适用条件 地表允许崩落 适用的矿体厚度与矿体倾角 上盘岩石稳固性不限 矿石稳固性应不低于中稳 仅适于开采矿石价值不高的矿体 矿体中不含较厚的岩石夹层 矿石必须无自燃性和粘结性 2 优点 适应性强 有多种回采方案可供各种不同条件矿体采用 矿块生产能力大于无底柱分段崩落法 回采设备简单 使用维修方便 进出风专道 通风效果无比底柱分段崩落法好 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 37 金属矿床地下开采 3 缺点 采场结构复杂 采切比大 底柱应力较集中 电耙道维护量大 出矿管理困难 矿石损失与贫化大 第五节无底柱分段崩落法 无底柱分段崩落法的典型方案 如图所示 1 2 上 下阶段沿脉运输巷道 3 矿石溜井 4 设备井 5 通风行人天井 6 分段运输平巷 7 设备井联络道 8 回采巷道9 分段切割平巷10 切割天井11 上向扇形炮孔 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 38 金属矿床地下开采 一 特征 分段下部不设由专用出矿巷道所构成的底部结构 分段的凿岩 崩矿和出矿等均在回采巷道中进行 二 采准 切割和回采工作 上 下阶段运输巷道 将阶段再划分为分段 分段高一般为10m 各分段自上而下进行回采 溜井 回采的矿石经溜井下放到阶段运动巷道 装车运走 设备井 为提升和下放设备 人员和材料等 通风井 供通风专用 联络巷道 在每个分段运输联络巷道以及由此巷道通向设备井的联络道 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 39 金属矿床地下开采 回采巷道 从分段运输巷道掘进回采巷道 或称进路 其间距为8 10m 上下分段的回采巷道一定保持交错布置 回采巷道布置方式与矿石回收关系a 正对布置 b 交错布置 回采巷道沿脉布置a 双巷 b 单巷 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 40 金属矿床地下开采 切割平巷和切割天井 在回采巷道末端掘进分段切割平巷 每隔一定距离从切割巷道开掘切割天井 作为开掘切割立槽的自由面 切割立槽即为最初回采崩矿的自由面和补偿空间 切割平巷和切割天井联合拉槽法1 切割平道 2 回采炮孔3 切割天井 4 切割炮孔 切割天井拉槽法1 回采巷道2 切割天井 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 41 金属矿床地下开采 凿扇形炮 用凿岩台车在回采巷道中凿上向扇形炮 一般在分段全部炮孔钻凿完毕后开始进行崩矿 以免出矿和凿岩相互干扰 每次爆破1 2排炮孔 扇形炮孔布置图a 边孔角为5 15 b 边孔角为45 50 c 边孔角为70 以上 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 42 金属矿床地下开采 矿石运搬 崩落的矿石在回采巷道端部用装运机或铲运机运至溜井 矿石是在岩石覆盖下放出的 所以随着矿石的放出 岩石充填了采空区 采场通风 局扇安装在上部回风水平 新鲜风流由本阶段的脉外运输平巷经通风井 进入分段运输联络道和回采巷道 污风由铺设在回采巷道及回风天井的风筒引至上部水平回风巷道 并利用安装在上水平回风巷道内的两台局扇并联抽风 1 通风天井 2 主风筒 3 分支风筒 4 分段联络巷道5 回采巷道 6 隔风板 7 局扇 8 回风巷道 9 密闭墙10 运输巷道 11 溜矿井 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 43 金属矿床地下开采 三 开采顺序 一般第一 二分段进行回采 第三分段钻凿上向扇形炮孔和切割 第四 五分段正进行采准工作 即采准 切割 凿岩 爆破与装运矿石等项工作 分别在不同分段中进行 互不干扰 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 44 金属矿床地下开采 四 覆盖岩层的形成 1 目的 为了形成崩落法正常回采条件和防止围岩大量崩落造成安全事故 2 要求 放矿后岩石能够埋没分段矿石 形成挤压爆破条件 避免崩下的矿石将有一部落在岩石层之上 增大矿石损失贫化 能起到缓冲的作用 以保证安全 根据这个要求一般覆岩厚度取约等于二个分段高度 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 45 金属矿床地下开采 3 方法 根据矿体赋存条件和岩石性质的不同 岩石层形成方法有多种 围岩自然崩落形成覆盖岩层 围岩不稳固的盲矿体 人工强制放顶形成覆盖岩层 围岩稳固的盲矿体 集中放顶形成覆盖岩层 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 46 金属矿床地下开采 边回采边放顶形成覆盖岩层 先放顶后回采形成覆盖岩层 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 47 金属矿床地下开采 五 无底柱分段落法的评价 适用条件 地表与围岩允许崩落 矿石稳固性在中等以上 回采巷道不需要大量支护 急倾斜的厚矿体或缓倾斜的极厚矿体 矿石价值不应很高 矿石可选性好或围岩含有品位 无底柱分段崩落法主要优点 安全性好 采矿方法结构简单 回采工艺简单 容易标准化 适于使用高效率的大型无轨设备 机械化程度高 16 04 2020 采矿工程专业主干课程 48 金属矿床地下开采 无底柱分段崩落法的主要缺点 回采巷道通风困难 矿石损失贫化较大 采矿强度