五采矿方法PPT课件

第五章崩落采矿法与充填采矿法 2 崩落采矿法 1 3 第一节崩落采矿法 4 1崩落采矿法概述 1 崩落采矿法的概念崩落采矿法就是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 地表允许塌陷是应用这类采矿方法的前提条件 5 2 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 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 因此 这种采矿方法对放矿进行科学管理是十分必要的 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 6 3 崩落采矿方法分类 根据采区回采时的特点和采区结构的不同崩落采矿法又可以分为 壁式崩落采矿法分层崩落采矿法分段崩落采矿法无底柱分段崩落采矿法有底柱分段崩落采矿法阶段崩落采矿法 7 4 崩落采矿法的适用条件一般地讲 崩落法对矿体赋存条件 矿岩的物理力学性质等都具有比较广泛的适应范围 理想的适用条件是 上盘围岩能呈块状自然崩落 矿石中等以上稳固的急倾斜原矿体 地表允许塌落是使用这种方法的必要前提 由于这种方法在开采时矿石损失贫化大 因而它不用于开采高价值 高品位的矿床 8 2有底柱分段崩落采矿法 1 有底柱分段崩落采矿法概念将矿块划分为分段 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 根据落矿方式不同可分为垂直深孔落矿与水平深孔落矿两种主要方案 前者使用最多 9 2 有底柱分段崩落法的特点 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 这就是分段崩落法的来意 3 在覆盖岩石层下放矿 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 10 3 矿块构成要素 1 阶段高度 一般为40 60米 2 分段高度 一般为15 25米 3 矿块长度 通常取决于电耙的有效耙运距离 一般30米 最大不超过60米 11 4 采准工作 1 阶段运输巷道大多数使用有底柱分段崩落法的矿山 在阶段运输水平采用了环形运输系统 2 放矿溜井 3 人行通风天井 设备材料天井等及其相关的联络工程 4 凿岩天井和凿岩硐室 凿岩硐室 漏斗 电耙巷道 12 5 评价1 适用条件 1 地表允许崩落 但若地表表土随岩层崩落后遇水可能形成大量泥浆涌入井下时 须要采取预防措施 2 矿体厚度和矿体倾角 急倾斜矿体厚度不小于5m 倾斜矿体不小于l0m 当矿体厚度超过20m时 倾角不限 最适用于厚度为15 20m以上的急倾斜矿体 3 岩石稳固性 上盘岩石稳固性不限 岩石破碎不稳固时 采用分段崩落法比其他采矿法更为合适 由于采准工程常布置在下盘岩石中 所以下盘岩石稳固性以不低于中等稳固为好 13 4 矿石稳固性 矿石稳固性应允许在矿体中布置采准和切割工程 出矿巷道经过适当支护后 应能保持出矿期间不遭破坏 故矿石稳固性应不低于中等稳固 5 矿石价值 不是在特殊有利条件 倾角大于75 78 厚度大于15 20m 矿体形态比较规整 下 此法的矿石损失贫化较大 故仅适于开采矿石价值不高的矿体 6 夹岩厚度和矿石性能 由于该法不能分采分出 以矿体中不含较厚的岩石夹层为好 在矿体倾角大回采分段高的情况下 矿石必须无自燃性和结块性 14 2 主要优缺点 1 主要优点 由于该法具有多种回采方案 可以用于开采各种不同条件的矿体 故使用灵活 适用范围广 生产能力较大 年下降深度可达20 23m 矿体单位面积产量达75 100t m2 a 采矿与出矿的设备简单 使用和维修都很方便 适应国内设备生产和供应条件 与其他崩落采矿法相比 通风条件较好 有贯通风流 当采用新鲜风流直接进入电耙巷道的通风系统时 可保证风速不小于0 5m s 15 2 主要缺点 采准切割工程量大 施工机械化程度低 底部结构复杂 其工程量约占整个采准切割工程的一半 矿石损失贫化较大 在矿体不陡 厚度不大的情况下更为严重 一般矿石损失率为15 20 矿石贫化率为20 30 16 3无底柱分段崩落采矿法 1 无底柱分段崩落采矿法概念将矿块划分为分段 在分段回采进路中进行落矿 出矿等回采作业 不需要开掘专用的出矿底部结构 崩落矿石在崩落围岩的覆盖下放出 17 2 无底柱分段崩落法的产生前面讲述的采矿方法共同的一点是都留有保护出矿巷道的底柱 大部分 因而这就带来一些问题 即 回采底柱时矿石损失贫化大 个别情况下超过40 50 采准巷道的布置复杂 采准工作量大 一般达到10 25米 千吨 掘进采准巷道时劳动条件差 由于底部结构上的复杂化 这样给实现机械化采矿增加了困难 18 当矿石稳定性比较差时 还能引起底柱的破坏 电耙道维护困难 因而降低了有底柱类型的采矿方法的回采率和强度 为了解决上述问题 人们逐渐研究 并推广使用无底柱分段崩落法 这样可以简化矿块结构 由于无底柱分段崩落法可以采用凿岩台车和装运机 铲运机等大型采掘设备 因而大大提高了凿岩 出矿效率 从总体看 这是一种高效率的采矿方法 19 3 采区构成要素 阶段高度由于这种采矿方法主要用于开采矿石中等以上稳固的急倾斜厚矿体 故阶段高度比较大 一般为60 70m 甚至可达90 100m 采区长度为了管理方便 一般以一个矿石溜井所服务的范围作为一个采区 因此采区长度等于相邻矿石溜井间的距离 分段高度分段高度受凿岩设备的限制 一般为10m左右 20 分段之间的联络无底柱分段崩落法分段之间一般采用设备井和斜坡道两种联络方式 回采巷道的布置回采巷道之间的距离 一般为10m左右 为了降低矿石损失和贫化 上下分段的回采巷道应交错布置 分段联络巷道的布置为了提高矿石回收率和工作安全 分段联络巷道 多采用脉外布置 21 在矿体中掘进阶段运输平巷 从阶段平巷中掘进矿石溜井和进设备井 为几个采区升降材料 设备和人员用 为了剔除的废石外运 每隔1 2个采区掘进废石溜井 为了采区的通风 掘进通风天井 在每个分段掘进设备井联络道和分段联络道 从分段联络道掘进回采巷道 在回采巷道的末端掘进切割巷道和切割天井 并在回采之前形成切割槽 作为每个分条最初回采时的崩矿自由面和补偿空间 回采巷道 切割巷道 切割天井 22 4 回采工作在回采之前 一定要在回采水平之上形成足够的覆盖岩层 覆盖岩层的主要作用是创造分段回采时的挤压爆破条件 形成缓冲层 防止围岩大量塌落时造成安全事故 防止崩矿时 矿石飞散于采空区中无法装载等 回采工作由凿岩 爆破 通风 出矿等工序组成 23 5 评价1 适用条件由于该法结构简单 可用范围是很大的 实践证明 该法适用条件为 1 地表与围岩允许崩落 2 矿石稳固性在中等以上 回采巷道不需要大量支护 随着支护技术的发展 近年来广泛应用喷锚支护后 对矿石稳固性要求有所降低 但必须保证回采巷道的稳固性 否则 由于回采巷道破坏 将造成大量矿石损失 下盘围岩应在中等稳固以上 以利于在其中开掘各种采准巷道 上盘侧岩石稳固性不限 当上盘岩石不稳固时 与其他大量崩落法方案比较 使用该法更为有利 3 急倾斜或缓倾斜的厚矿体 也可用于规模较大的中厚矿体 4 需要剔除矿石中夹石或分级出矿时 采用该法最为有利 24 2 主要优点 1 安全性好 各项回采作业都在回采巷道中进行 在回采巷道端部出矿 一般大块都可流进回采巷道中 二次破碎工作比较安全 2 采场结构简单 回采工艺简单 容易标准化 适于采用高效率的大型无轨设备 3 机械化程度高 4 由于崩矿与出矿以每个步距为最小回采单元 当地质条件合适时 有可能剔除夹石和进行分级出矿 25 3 主要缺点 1 回采巷道通风困难 这是由于回采巷道独头作业 无法形成贯穿风流造成的 2 采场结构与放矿方式不当时 矿石损失贫化较大 这是因为回采巷道之间脊部残留体较大 该残留矿量不能充分回收时 造成较大的矿石损失 此外 每次崩矿量小 岩石混入机会多 因此容易造成较高的岩石混入率 26 第二节充填采矿法 27 1充填采矿法概述 1 充填采矿法概念 凡是随着回采工作面的推进 逐步用充填料充填采空区的方法叫做充填采矿法 充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采 先采矿房 后采矿柱 矿柱回采可用填法 也可以考虑用其他方法 矿房的回采是采一分层 把矿石运出 随后充填这一层 然后再采一层 再充填一层 依此循环 直到到全矿房采完为上 一采一充或两采一充 28 2 充填的目的 一 进行地压管理利用形成的充填体进行地压管理 用的控制围岩崩落和地表下沉 并为回采工作面而创造方便条件和安全条件 保护地表建筑物 缓和大面积地压活动 恢复安全生产 二 杜绝内因火灾有些矿山用这种方法来预防有自燃性的矿床 内因火灾或其他灾害 29 三 为回采矿柱创造了条件矿房采完以后空场能否及时进行充填 将直接导致矿柱能否进行回采 由此将直接影响矿山三级矿量的平衡和均衡生产 四 为深部 水下开采创造条件 用于深部开采 水下采矿以及预防冲击性地压 30 3 充填材料及其充填料的输送方法 一 充填材料来源 地表堆积的废石 掘进坑边的废石 选矿厂的尾砂 冶炼厂的炉渣 地表废石 二 充填材料的输送方法可以通过矿车或其他机械运输 也可用风力 水力输送 目前水力输送应用比较广泛 31 4 充填采矿法的适用条件 一 开采品位较高的富矿 并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率 或开采稀贵金属 二 赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床 如 水文地质条件 矿体形状比较复杂 矿体埋藏较深而且地压较大 矿石或围岩有自燃发火的危险 地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护 露天和地下同时进行开采 32 三 适用于矿石稳固 围岩不稳固的矿床如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法 也可以用来开采矿石不稳固的矿体 四 适用于开采急倾斜矿体因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料 并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的面积 但是 如果能采用水力或风力充填的话 也可以用于缓倾斜薄矿脉的开采中 33 5 充填采矿法与其他采矿方法比较的优缺点 一 充填采矿法的优点 1 采 切工程量小 灵活性大 2 矿石损失 贫化小 3 能够比较有效的维护围岩 减少围岩的移动和防止大量冒落 4 对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采 5 可以防止矿床开采的内因火灾 34 二 缺点 1 回采工艺和充填工艺复杂 2 充填和采矿互相影响 如果回采作业机械化所不能妥善解决 则生产效率和生产能力都比较低 3 充填料的开采 加工 输送及其他一系列消耗使矿石成本较高 开采运输与堆积充填料这些工作所需要的费用占采矿成本的40 50 35 6 充填采矿法的分类 根据充填体的不同可分为干式充填 水力充填和胶结充填三大类 36 2干式充填采矿法 1 干式充填采矿法的特点和适用条件 一 特点 1 将矿块划分为矿房和矿柱 先采房 后采柱 两步骤回采 矿房是自下而上分层回采 随着回采工作面的向上推进 逐层充填采空区的维护上 下盘围岩 同时为继续上采创造作业条件 2 干式充填采矿法多用废石作为充填料 充填料利用主充填井下放到井下 再用其他运输送到工作面进行采场充填工作 3 矿房回采到最后一个分层后 要进行接顶充填 4 矿柱回采工作是在采完一批矿房以后或采完一个阶段后进行 37 二 适用条件 1 适用开采品位高 价值高的矿石 采矿体厚度小于4米的 2 适用于开采矿石稳固 而围岩不稳固的急倾斜薄到中厚的矿体 矿体太厚时 充填工作量大 输送充填料和在矿房中铺平充填料的工作太繁重 3 缺乏水力充填的廉价材料 4 矿山开采中自然涌水量大 不宜采用水力充填法开采 5 缺乏水源地区的矿山 用水力充填法供应不上水 38 2 采准切割工作 掘进阶段平巷 人行通风天井 充填天井 联络道等 为了便于探矿和出矿 阶段平巷一般靠近矿体的上盘或下盘沿矿脉掘进 一个采区至少有两个人行通风天井和一个充填天井 充填天井布置在矿房中央靠上盘 以便于充填料在矿房中铺撒 39 3 回采工作回采工作一般按分层逐层进行 每采完一层立即充填一层 使工作空间始终保持2 2 2m的高度 每一分层的回采作业是相同的 包括凿岩 爆破 通风 撬松石 出矿 浇灌混凝土隔墙 加高放矿溜井 充填 浇灌混凝土底板等 顺序完成这些作业一次 叫做一个回采循环 40 4 评价干式充填采矿法具有工艺简单 充填所需要的设备少 投资小 混凝土底板和充填料组成的充填体 具有较高的抗压能力 是一种对支撑围岩和控制地压较为有效的方法 对中 小型矿山 特别是地方办的小型矿山有使用价值 它的严重缺点是充填速度慢 成本高 充填体不致密 沉降系数大 充填作业劳动强度大等 41 3水力充填采矿法 水力充填采矿法与干式充填采矿法在采区结构上并无多大差别 所不同的主要是充填材料和充填工艺 以及由此而产生的充填系统的变化 水力充填的实质是借助水砂混合的砂浆柱所形成的自然压力或者用机械加压的方法 将砂浆沿管道输送到矿房内 矿浆中的水从矿房内渗滤出去 充填料则沉积下来充填采空场 42 水力充填评价优点充填体较密实 能比较有效地防止围岩移动和控制矿山压力 矿石回收率高而贫化率低 能防止内因火灾和地表沉陷 缺点 回采工艺复杂 采区生产能力和劳动生产率低 采矿成本高 需要大量的充填水 这些充填水从充填脱出后 又携带大量污泥和细砂涌入巷道和水仓 增加了排水设施和水沟 水仓的清理工作 因此 只宜用来开采地表不允许陷落 矿石和围岩不稳固 有自燃性 品位高 价值高的矿床 43 4胶结充填采矿法 1 胶结充填采矿法胶结充填采矿法是在水力充填采矿法使用的基础上发展起来的 从水力充填法可知 存在不少缺点 干式充填缺点也不少 它们都未能很好地解决充填体的压缩沉降问题 也没有为回采矿柱创造安全方便的条件 因而还不能彻底防止岩层移动问题 因而人们研究出胶结充填法 44 2 胶结充填法特