崩落法PPT课件

1 崩落采矿法 单层崩落法分层崩落法分段崩落法阶段崩落法 2 崩落采矿法概念分类 崩落采矿法是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法 即随着崩落矿石 强制 或自然 崩落围岩充填采空区 以控制和管理地压 分类 单层崩落法 分层崩落法 用浅孔落矿 崩量大 在矿石回采期间 工作面需要支护 工艺复杂 生产能力低 损失贫化小 分段崩落法和阶段崩落法 主要用于深孔和中深孔落矿 生产能力大 损失贫化大 3 单层崩落法 壁式崩落法 切割巷道 切割巷道 溜井 溜井 切割上山 第一矿层 第二 三矿层 4 矿块结构与采准布置 阶段高度 取决于工作面长度 受顶板岩石稳固性和电耙有效运距限制 一般40 60m矿块长度 一般以地质构造为划分界限 同时考虑满足产量要求在阶段内所需同时开采的矿块数目来确定 一般50 100 最大可达200 300m阶段运输巷道 底板岩石中矿石溜井 沿装车巷道每隔5 6m上掘一条 与采场下部切割巷道贯通 可兼作临时通风人行通道安全道 采场每隔10m左右掘一条 与上部运输巷道联通 是上部行人 通风和运输材料的通道 5 切割工作 切割巷道崩矿自由面 也是安放电耙绞车和行人 通风的通道 位于采场下部边界的矿体中沿走向掘进 与各矿石溜井贯通 切割上山位于矿块的一侧 联通下部矿石溜井与上部安全道 宽度应保证开始回采所必需的工作空间 6 回采工作面直线式阶梯式 不能平行作业 下部悬顶距大 回采工作 包括落矿 运矿 支护和放顶等项工作 7 8 顶板管理放顶放顶距控顶距悬顶距支护刚性和柔性支护 9 放顶沿倾斜方向自下而上 沿倾斜方向先远后近 10 直接顶板老顶 二次顶压 11 12 通风 下阶段运输平巷 人行井 切割巷道 工作面 上部安全道 上部阶段巷道 13 开采顺序 多阶段 上阶段应超前一段 一般不少于50米 原则以上阶段放顶区的地压已经稳定为原则阶段内 后退式开采 矿块中工作面的推进方向通常与阶段的回采顺序一致 14 遇到断层 工作面由上盘向下盘推进 15 劳动组织 长壁法 同一个班内 要保证阶梯工作面落矿 出矿和支护三项作业之间很好的配合 需采用综合工作队 以提高作业效率 16 17 18 19 单层崩落法的适用条件 20 单层崩落法的优缺点 21 分层崩落法 按分层由上向下回采矿块 每个分层矿石采出后 上覆崩落岩石下移充填采空区 分层回采是在人工假顶保护下进行的 特点 22 23 矿块结构参数 阶段高度 与矿体倾角 采准方法 脉内或脉外 和天井支护等因素有关 矿体倾斜或缓倾斜 不大于20 30m 脉外采准 可达30 50m 倾角大时更高脉内采准 不大于30 40m分层高度 与矿石稳固性有关 一般2 4m矿块长度 单侧20 30m 双侧40 60m矿块宽度 矿体水平厚度 一般不大于30m 否则 垂直走向布置 矿体水平厚度为矿块长度 24 采准工作 阶段运输平巷 脉外岩石中分层横巷 切割分层 开掘回采巷道 进路 采准天井 脉内或脉外矿块放矿溜井 脉内靠下盘处或下盘岩石中 25 26 回采工作 落矿 浅眼运搬矿石 电耙支护 木棚或立柱铺设垫板 底板放顶 进路采完立即崩落假顶 即采一放一 或进路和崩落区之间留一条进路 即采二留一放一或采三放二留一 27 回采巷道凿岩 28 29 分层崩落法的适用条件和优缺点 30 基本方案 31 水平掩护假顶采矿法 a 木质柔性假顶结构图 b 掩护假顶下工作空间l 钢绳连接的掩护假顶 2 开采堑沟 3 天井盖板 4 电耙铰车 5 耙斗 6绳箍 7 圆木 8 钢绳 应用实例 32 33 34 35 分段崩落法 有底柱分段崩落法无底柱分段崩落法 36 有底柱分段崩落法 主要特征 自上而下逐个分段进行回采 每个分段下有专门的底部结构 底柱 依照落矿方式 可以分为 水平深孔落矿的有底柱分段崩落法 具有明显的矿块结构 每个矿块有独立完整的出矿 通风 行人和运材料设备等系统 在崩落层下部有补偿空间 进行自由空间爆破 垂直深孔落矿的有底柱分段崩落法 采用挤压爆破 并且连续回采 矿块没有明显的界限 37 一 水平深孔落矿有底柱分段崩落法 概述分2 3个分段 各个分段有单独的底部结构 在矿石层下部拉底 开补偿空间 可留临时矿柱 与矿体一起崩落 一次性爆破上面的水平孔 形成20 30m高的崩落矿石层 用电耙出矿 耙到溜井 在穿脉运输巷道装矿 电耙巷道的通风 下盘脉外行人通风天井进入 清洗电耙道后 经另一端的通风天井流至上阶段的回风巷道排出 38 矿块结构参数阶段高度 40 60m分段高度 15 25m耙道间距 10 15m耙运距离 30 50m底柱高度 分段底柱6 8m 采用漏斗受矿 阶段底柱11 13m 设储矿小井 39 1 环行运输系统 有穿脉装车和沿脉装车 2 采场溜井 分段独立溜井或上下阶段通过分支溜井与矿石溜井相通 3 采准天井 用于行人 通风和运输材料设备等 两种布置形式 1 按照矿块布置 2 按照采区布置 4 电耙巷道 矿体厚度小于15米时或当矿体厚度变化不大形状比较规则时 采用沿走向布置 此时溜井要尽量布置在矿体内 厚度较大时一般垂直走向布置 5 底部结构 包括电耙道 放矿口 斗穿 漏斗颈和受矿巷道 漏斗或者堑沟 等组成 6 凿岩天井 位置和数量取决于矿块尺寸 凿岩设备性能和矿石的可凿性 采准工作 40 41 包括 开掘补偿空间和劈漏岩石的碎胀 自由空间的深孔或中深孔爆破时 碎胀体积为崩落前原体积的30 采用挤压爆破时 要小于30 补偿空间系数 K V1 V V1 补偿空间体积 V 岩石爆破前的体积 碎胀系数 松散系数 Ks V1 V V Ks K 1开掘补偿空间的方法 矿石稳固 先用中深孔拉底 爆破上面的水平孔 放出崩落的矿石形成足够的补偿空间 矿石不稳固 用拉底巷道的空间作为拉底空间 在拉底水平上掘进成组的平巷和横巷 并在平巷和横巷中钻深孔 与落矿深孔同次超前爆破 形成缓冲垫层和补偿空间 切割工作 42 43 落矿采用水平扇形深孔自由空间爆破方式 用YQ 100型潜孔钻钻孔 孔径为105 110mm 孔深为15 20m 中深孔用YG 80和YGZ 90凿岩机钻凿 出矿包括放矿 二次破碎和运矿等崩落的矿石的70 80 是在覆岩下放出的 容易造成损失贫化 需要按计划放矿 控制接触面的形状 减少贫化 回采工作 44 对于通风的具体要求原则上宜采用压入式通风 以减少漏风 当井下负压不大时 采用单一压入式通风 当井下负压很大时 采用压入式为主的抽压混合式通风 通风的重点放在电耙层 把其与总体的通风联系起来 使新鲜风进入电耙道 电耙道的风流应与耙矿方向相反 凿岩井巷和硐室也应该有新鲜风流进入 尽可能避免全部脉内采准 因为这样难以构成正规的通风系统 采场通风 45 主扇压入新鲜风 耙运层顶盘联络道 各电耙道 污风经下盘脉外天井 上部回风平巷 46 小结 适用条件 矿石稳固 形状规则 急倾斜中厚以上的矿体 优点 每次爆破量大 一般不受相邻采场的牵制 有利于生产衔接 缺点 在天井与硐室中凿岩 凿岩工作条件不好 要求矿体条件较高 适应性小 灵活性差在我国应用不多 47 二 垂直深孔落矿有底柱分段崩落法 多采用挤压爆破矿块结构参数为 阶段高度 50 60m分段高度 10 25m分段底柱高 6 8m矿块尺寸与电耙道为单元划分 长为25 30m 宽为10 15m 48 49 50 采准工作 下盘脉外采准布置 穿脉装车的环形运输系统电耙道布置在下盘脉外 采用单侧堑沟式漏斗 下两个分段采用独立的垂直放矿溜井 上两个分段用的是斜分支放矿溜井 每2 3个矿块设一个行人通风天井 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 且以联络道与各分段电耙道相连 作为各分段电耙道的回风井 51 切割工作 包括开掘堑沟和切割立槽 在堑沟巷道内钻凿垂直向上的中深孔 与落矿同次分段爆破形成堑沟 开凿切割立槽是为了给落矿和堑沟开凿自由面和提供补偿空间 可以分为 八 字形拉槽法和 丁 字形拉槽法 52 53 54 八 字形拉槽法 适用于中厚度以上的倾斜矿体 仅靠下盘的天井用作凿岩 平行与另一条天井的中深孔 另一条作为爆破自由面和补偿空间 55 丁 字形拉槽法 掘进切割横巷和切割井两者组成一个倒 丁 字形 应用较多 56 为减少采准工程 可以将凿岩巷道和堑沟巷道合并为一条 暂留的矿石在下个分段放出 57 回采工作 采用深孔和中深孔落矿 用YG 80型和YGZ 90型凿岩机配FZY 24型圆环雪橇式钻架 深孔用YG 100型潜孔钻机 广泛使用挤压爆破 可以分为 小补偿空间挤压爆破方案和向崩落矿岩挤压爆破两种回采方法 58 小补偿空间挤压爆破方案 崩落矿石所需的空间由崩落矿体中井巷空间所提供 补偿空间系数为15 20 优点 1 灵活性大 适应性强 不受矿体形态变化等的影响 2 对相邻矿块的工程和跑孔影响较小 3 补偿空间比较均匀 且能按照空间分布情况调整矿量 缺点 采准切割量大 采场结构复杂 落矿边界不整齐 59 60 向崩落矿岩挤压爆破 61 放矿管理 放矿方案平面放矿 矿岩界面近似水平下移 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 较陡倾角移动 依次全量放出 一直放到截止品位为止 然后关闭漏孔 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 相邻放矿漏孔的相互作用不大时 可以采用 斜面放矿 矿岩界面保持倾斜面 45 向前移动 该方案多用于连续回采的崩落法 62 63 放矿计划的编制确定每漏口放出的总量 确定每漏口一轮放出量 编绘放矿图表 各漏斗每次放矿量及矿岩界面下降高度 确定放矿步骤 64 放矿控制 放矿控制就是控制每个漏斗放出矿石的数量和质量质量 按照规定的截止品位来控制截止放矿点 放矿方案的选择 放矿计划的编制可以借助计算机来完成 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 65 评价 适用条件地表允许崩落 厚度和倾角 最好厚度15 20m以上的急倾斜矿体岩石稳固性 上盘岩石不限 下盘岩石不低于中稳矿石稳固性 应允许在矿石中布置采准和切割巷道 应不低于中稳 矿石价值 不是在特殊条件时 倾角75 78 厚度大于15 20m 形态比较规整 损失贫化大 适合开采价值不高的矿体 66 优缺点 优点使用灵活 适用范围广 生产能力大 采矿与出矿设备简单 通风条件好 优贯通风流 缺点采准切割工作量大 矿石损失贫化大 67 无底柱分段崩落法 一 基本特征 分段下部没有专用出矿巷道所构成的底部结构 分段的凿岩 崩矿和出矿都在回采巷道中进行 因此 大大简化了采场结构 为使用无轨自行设备创造了有利条件 68 69 70 二 结构参数 阶段高度 60 270m 中等稳固以上的急倾斜矿体 瑞典 倾角 赋存形态及矿岩稳固性分段高度 10 12m 分段之间的联络 采用设备井与斜坡道两种 矿块尺寸 溜井间距 60m 71 采准工程 上 下盘阶段运输巷道溜井 回采的矿石经溜井下放到阶段运输巷道 装车运走设备井 为提升和下放设备 人员和材料等斜坡道 无轨设备通行和运输材料等通风行人井 供通风行人用分段运输联络道 联络回采平巷 溜井 通风天井和设备井 形成该分段的各系统回采巷道 进路 间距 8 10m 断面及形状 宽度为3 4m 高度为2 5 3 0m 矩形为好 均匀布置 上下分段严格交错布置 同一分段相互平行 连通各分段 72 分段运输联络道的布置 73 回采巷道的布置 74 切割工作 回采前在回采巷道的末端形成切割槽切割槽 三种开掘方法1 切割平巷与切割天井联合拉槽法 广泛采用2 切割天井拉槽法 进路沿走向布置时用3 炮孔爆破拉槽法 矿石不稳固条件下用 75 76 77 回采工作 一 落矿落矿参数炮孔扇面角 扇形炮孔排面与水平面的夹角 分前倾与垂直两种扇形炮孔的边孔角 我国多45 55 崩矿步距 一次崩落矿石层的厚度孔径 最小抵抗线和孔底距 78 79 无底柱分段崩落法的三个重要参数分段高度 H进路间距 B崩矿步距 L 80 回采工作 凿岩设备 CZZ 700凿岩台车 CTC 400 2型双臂凿岩台车 FJY 24型圆盘台架配YG 80凿岩机 炮孔质量需要严格控制 爆破小补偿空间挤压爆破提高装药密度是提高爆破效果的重要措施 81 82 回采工作 二 出矿铲运机出矿出矿管理 控制放矿 达到放矿截至品位时就停止放矿 83 三 通风 84 爆堆通风 加压风机加压后进入穿过端部矿岩堆体 流到上面回采巷道 85 回采顺序 同一分段 向设备井后退开采分段之间 由上而下 上分段超前于下分段 86 87 覆盖岩下放矿 岩石层厚度要求 埋没矿石层 覆岩厚二个段高覆盖岩层的形成方法 1 矿体上部用空场法回采 下部改用无底柱分段崩落法 在回采矿柱的同时 用深孔或药室崩落采空区上下盘围岩 形成覆盖层 2 由露天转地下开采的矿山 可以用深孔或药室爆破边坡岩石 形成覆盖层 3 围岩不稳固的盲矿体 随着矿石的回采自然崩落形成覆盖层 88 4 新建矿山开采围岩稳固的盲矿体 需要人工强制放顶 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采用矿石垫层 将矿体上部2 3个分段的矿石崩落 松动放矿 放出30 顶部岩石逐渐自然冒落 89 90 91 采用矿石垫层矿石崩落 松动放矿 暂留空区垫层 围岩自然崩落形成垫石层 放出矿石垫层 92 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 下盘围岩应在中稳以上 急倾斜厚矿体或缓倾斜极厚矿体 或规模的中厚矿体 需要剔除矿石中的夹石或分级出矿时 采用该法有利 优点安全性好 采场结构简单 机械化程度高 可以剔除夹石或分级出矿缺点回采巷道通风困难 损失贫化大 采矿强度不如有底柱分段崩落法 93 阶段崩落法 基本特征 它属有底柱崩落法的一种 具有有底柱崩落法的共同特点 阶段崩落法是在阶段全高上进行回采 它不再划分成分段 而是以全阶段作为一个矿块来开采 它采用深孔大爆破方法 一次崩落全阶段的矿石 它是单步骤连续回采的 在崩矿之前必须开凿足够容积的补偿空间分类 阶段强制崩落法设有补偿空间的阶段强制崩落法连续回采的阶段强制崩落法阶段自然崩落法 94 特点 用水平深孔爆破 补偿空间在下面 以矿块为单位进行回采 采用平面放矿方案 95 连续回采的阶段强制崩落法 垂直深孔挤压崩矿 没有明显的矿块结构 96 矿块结构参数 矿块的布置 沿走向布置 厚度小于等于30m 矿块长为30 45m 宽度为矿体厚度 垂直走向布置 厚度大于40m 矿块长和宽为30 50m阶段高度 倾角缓 40 50m倾角陡 60 70m 一般为50 60m底柱高度 12 14m 97 采准工作 阶段运输巷道布置 厚矿体开采用脉外运输 极厚矿体开采 采用脉内外环形运输 底部结构形式 采用电耙底部结构 其他采准巷道 电耙道 放矿溜井 人行井 凿岩天井及凿岩硐室等 与上面分段崩落法也类似 98 切割工作 开凿补偿空间自由空间爆破20 30 挤压爆破15 20 浅孔 水平深孔落矿深孔 切割槽 切割横巷与切割天井 劈漏 拉底面积大时 可留临时矿柱 99 100 回采工作 崩矿方案 深孔 中深孔 包括水平深孔和垂直深孔药室爆破 上覆岩石或者自然崩落或者强制崩落 101 102 阶段强制崩落法的适用条件 矿体厚度较大 15 20m 时 急倾斜矿体 上盘岩石稳固性最好能够保持矿石没有完全放出之前不崩落 设有补偿空间方案 矿石中稳以上 连续回采方案 可用于不稳固的矿石中 矿石价值不高 不需要分采 无大夹石层 矿石没有结块 无自燃 地表允许崩落 最优条件 矿体厚大 形状规整 倾角陡 围岩不稳固 矿石价值不高 围岩含有品位 103 优缺点 优点采准工程量小 劳动生产率高 采矿成本低 作业安全 缺点生产技术与放矿管理要求严格 大块出产率高 矿石的损失贫化大 使用条件不如分段崩落法灵活 104 阶段自然崩落法 基本特征 整个阶段拉底后借助自重与地压作用逐渐自然冒落 并能破成碎块 方法实质 在矿块的底部 进行一定面积的拉底 在其侧邦 作适当的切割后 受矿石自重和上部覆岩的压力作用 自然崩落阶段高度的矿石 阶段自然崩落法是分段崩落法进一步发展的结果 在具有自然崩落性质的矿石中 进行足够面积的拉底之后 矿石受自重及上部岩石压力的作用 将逐渐发生崩落现象 但这一过程 仅限于自然平衡拱的范围 在此平衡拱以上的矿石 则处于应力平衡状态 因此停止了自然崩落 为了使矿石继续向上发展自然崩落矿石 则必须不断地破坏自然拱口应力平衡状态 105 106 破坏自然拱的应力平衡方法有两种 扩大拉底面积 使拱基在水平上向矿块范围外移动 由于种种原因 困难多 实际生产中未采用 在垂直方面 向上不断移动拱基支撑点 而使矿石崩落 在矿块范围之内 为此 必须在矿块的侧邦 局部地或全部地削弱矿石与周围的连结力 这种方法在生产中普遍应用 随着矿石崩落过程的发展 发展放出大约1 3左右的矿石 同时放矿速度与放出矿石量 应与自然崩落的发展相适应 放矿速度快 可能产生大块现象 反之 将会影响自然崩落过程正常的发展 因此 本方法在崩落过程中的放矿工作是控制自然崩落的重要手段 107 岩石的可崩性 类比推理方法 分为3 4级别 RQD指标 可崩性分10级 10为最差 108 109 110 自然崩落法 矿块回采方案 阶段高度 60 80m 平面尺寸取决于矿石的情况 在矿块的四个边角掘进切割天井和切割巷道 四个角处可辅以炮孔强制崩落 111 112 1 脉外运输平巷 2 穿脉 3 电耙溜井 4 电耙巷道 5 电耙联络道 6 回风穿脉 7 回风天井 8 割帮深孔 9一凿岩硐室 10 凿岩天井 113 自然崩落法 连续回采方案 将阶段划成分区回采 在分区的一端沿宽度方向掘进切割巷道 沿着长度方向拉底 拉底到一定程度时矿石自然崩落 顶板逐渐形成斜面 向前推进 114 115 自然崩落法适用条件 矿石不稳固 能自然崩落 矿体的厚度必须足够大 优点 开采强度大 劳动生产率高 回采成本低 材料消耗少 缺点 对使用条件要求的严格 应用范围小 回采工作复杂 自然崩落不易控制 放矿复杂 116 放矿理论 椭球体理论基本概念底部放矿规律端部放矿规律 117 基本概念放出椭球体 从下面的放出口放出一定量的矿石 它原来在采场内所占空间的几何形状 近似旋转椭球体松动椭球体 由于矿石的放出 其周围的围岩将发生松动 其松动的范围也似旋转椭球体移动漏斗 随着放出口矿石的放出 包括矿岩接触面在内的各个水平面均向下弯曲 称弯曲的曲面为移动漏斗 矿岩接触面形成的移动漏斗 称为废石降落漏斗 118 119 1 放出椭球体 2 废石降落漏斗 3 移动漏斗 4 松动椭球体 a 放出椭球体长半轴b 放出椭球体短半轴Vt 放出椭球体体积 Vf 放出矿石体积 Vl 废石降落漏斗体积 矿岩接触面 对应Vt的松动椭球体顶面放出量 放出椭球体体积 废石降落漏斗体积 底部放矿规律 120 端部放矿规律 端部放矿矿岩移动规律基本与平面底部放矿相同 仍可以用放出椭球体 松动椭球体 废石降落漏斗来解释 但由于放出体受到上部待采分条及其摩擦阻力的影响 使放