第十一章落矿

金属矿床地下开采

---落矿第九讲--主讲人：阚冬梅复习旧课金属矿床地下开采的步骤可以分为：开拓、采准、切割与回采四个步骤，这些步骤反映了不同的工作阶段。矿床开拓:从地面掘进一系列巷道通达矿体，以便把人员、材料、设备、动力和新鲜空气送入地下，同时把矿石、废石、矿坑水、污浊空气等送到地面。使地面与地下形成完整的提升、运输、通风、排水以及动力供应等系统，称为矿床开拓。回采工作的主要过程：落矿、矿石运搬和地压管理第一节概述第二节爆破法落矿的特点第三节

矿石合格块度第四节浅孔落矿

第五节中深孔落矿第六节深孔落矿第七节深孔挤压落矿第八节药室落矿第十一章落矿第一节概述落矿：回采过程中，将矿石从矿体分离下来并破碎成一定块度的过程称为落矿。落矿的要求：工作安全设计范围内崩矿完全，而对其他外部破坏最小；矿石爆破块度要均匀；尽量减小需要二次破碎的大块；满足矿块能力的要求；落矿费用最低。第一节概述落矿方法：凿岩爆破法落矿；机械落矿；水力落矿；溶解落矿。※大多数金属矿床矿石坚硬，通常采用的落矿方法——凿岩爆破落矿方法。第一节概述1、凿岩爆破方法（1）浅孔落矿

最早的炮孔落矿方法，轻型凿岩机凿孔（例：7655凿岩机），孔径：30~46mm，孔深：3~5mm。（2）中深孔落矿使用中型和重型凿岩机和接杆钎子钻凿中深孔，也称为接杆炮孔落矿。孔径：50~70mm，孔深不超过15m。第一节概述（3)深孔落矿专用钻机钻孔，孔径大于90mm，孔深大于15m。这种落矿方法的推广，对采矿方法参数产生了重要的影响，显著提高了落矿效率，于1960年代几乎完全取代了药室落矿。（4）药室落矿

在矿体中掘进专用巷道和硐室进行集中装药落矿。巷道工程量大，崩矿块度不均匀（易产生大块和粉矿），作业条件恶劣，除极端坚硬的矿石外，很少使用。第一节概述2、机械落矿仅在中硬以下的软岩中使用。康拜因割煤机用的很多，锯石机软岩石中中应用，在近期不会有大量应用。3、水力落矿利用高压水射流，将脆而软的矿石击落，再用水或其它运输方式将破碎的矿石运出。水力采煤法第一节概述4、溶解落矿利用水作溶剂，将有用矿物溶于水中，运出水溶液，再从中将矿物分离出来。开采岩盐矿。返回第二节爆破法落矿特点一、爆破法各工序费用比重（1）中硬矿石：凿岩：20%~30%；炸药：40%~60%；装药和爆破：20%~40%（2）硬矿石：凿岩：60%~70%；炸药：20%~30%；装药和爆破：10%~20%。※为减少落矿费用，必须降低费用最高工序所占比重。（1）中硬矿石：用价格便宜的炸药；（2）硬矿石：完善凿岩工具和方法，使用能产生最大破碎效果的、能降低凿岩费用的炸药。第二节爆破法落矿特点二、评价落矿的技术经济效果，常用指标凿岩工劳动生产率以崩矿量表示，单位：t/工班或m3/工班。每米炮孔（浅孔或深孔）崩矿量m3/m或t/m表示。其倒数为：单位凿岩消耗量，m/m3或m/t。单位炸药消耗量，Kg/t或kg/m3。不合格大块产出率，%。第二节爆破法落矿特点三、影响崩矿指标的主要因素⑴矿石坚固性:单位炸药消耗量和单位凿岩消耗量与矿石坚固性几乎成正比；⑵矿石的裂隙性:爆破方向与裂隙垂直效果好平行不好，裂隙密集好，稀疏差；⑶矿体厚度：厚度小、爆破性大；⑷自由面数目：回采时工作面数常有2-3甚至4个。返回第三节矿石合格块度

一、矿石合格块度矿石破碎到适合放矿和运输条件的最大允许块度叫矿石合格块度。大于合格块度的大块矿石要进行二次破碎。二、合格块度尺寸的确定受放矿巷道断面，运搬，运输，提升矿石设备的类型和尺寸，提升前有无破碎装置的影响。第三节矿石合格块度

三、巷道宽度与矿石块度关系1、巷道宽度与矿石块度横断面尺寸的比例，大致为1.8:1~5:1。对容易通过或在堵塞时容易排除的放矿部位，选取较小数值；相反，影响整个矿山或其区段生产能力，而又难于处理的地方（如溜井），取4:1或更大值。放矿巷道、运搬和运输设备最大允许的矿石块度，变化在250~300到800~1000mm之间。第三节矿石合格块度

2、平硐开拓或多阶段开采矿石需转放下部水平运输，通过溜井（150~300m）溜放矿石，多数矿石降落时互相撞击而破碎。这种情况下，矿石合格块度可适当增大。3、采用箕斗提升时

矿石块度不大于400~500mm。对箕斗提升的矿井，一般设井下破碎装置,矿石块度破碎到200mm以下，所以合格块度尺寸可大些，一般只在大型矿山中用。第三节矿石合格块度

四、不合格大块※不合格大块：大于合格块度尺寸的矿石块，称为不合格大块，简称大块。※不合格大块产出率：不合格大块数量与全部崩落矿石数量之比。※不合格大块需要在放矿过程中进行二次破碎。第三节矿石合格块度五、不合格大块的危害及减少不合格大块的措施1、不合格大块的危害

不合格大块对回采过程危害极大，二次破碎造成的环境污染；中断运矿作业，降低生产能力；增加炸药消耗；降低安全系数，尤其漏斗堵塞的处理更是危险，有时二次破碎，崩坏放矿口，使剩余矿石无法放运。第三节矿石合格块度2、减少不合格大块的措施:改善落矿时矿石破碎质量；采取必要的技术措施，增大矿石合格块度尺寸。见图11-1二次破碎单位炸药消耗量q2与单位炸药消耗量q1的关系曲线第三节矿石合格块度第三节矿石合格块度3、改善落矿时矿石破碎质量:A、一般是增加单位炸药消耗量;B、采用小孔径炮孔;C、挤压爆破;D、采用大直径垂直深孔球状药包爆破;E、增加矿石不合格块度尺寸.增大巷道断面尺寸，运搬和运输设备的功率，矿车规格以及设置地下破碎站等这样可降低矿石开采费用，尽快收回基建多投入的资金。返回第四节浅孔落矿※浅孔落矿与巷道掘进相比，最大特点：与采矿方法相结合，与回采工艺密切相关，回采工作面自由面至少有两个，在一个自由面上凿孔，向另一个自由面方向崩矿。一、浅孔布孔方式1、水平炮孔第四节浅孔落矿2、上向炮孔3、下向炮孔

※

开采缓倾斜薄矿体，用单层回采，一般采用水平炮孔；缓倾斜中厚矿体，需分层回采，采用上向梯段或下向梯段工作面；开采急倾斜矿体，可采用下向分层或上向分层回采。水平炮孔落矿，爆破后工作面平整，同时爆破炮孔数量受限制，矿石稳固性较差时应用；上向垂直炮孔落矿，凿岩工作线长，允许同时爆破孔数多，落矿量大，但矿石顶板不规整，易形成浮石，较稳固矿石中使用。第四节浅孔落矿二、浅孔凿岩水平或微倾斜炮孔，手持式或气腿式凿岩机，例：YT-25、7655；上向垂直炮孔，伸缩式凿岩机，例：YSP-45等；钎头直径30~46mm，最小抵抗线：钎头直径的25~30倍。三、浅孔落矿评价适用于厚度在5~8m以下的不规则的矿体；使矿体与围岩接触面处矿石回采率达到最高，而贫化小；矿石破碎良好，大块产出率低然而落矿材料和劳动消耗大；在顶板爆露面下作业，工作安全性差；粉尘高，每次爆破矿石量少。第四节浅孔落矿第五节中深孔落矿

1954年在我国华铜铜矿首先使用，这种落矿方法曾引起采矿方法结构的改革，提高了矿块的生产能力，改善了工人的劳动条件。一、炮孔布置方式上向扇形；水平扇形。目前前者应用较多。第五节中深孔落矿返回二、炮孔设计设计爆破范围内，以凿岩巷中确定的中心作放射状布孔。图11-41、先确定边孔角，再依据最大孔底距均匀添布其余边孔距：两相邻炮孔，短炮孔底到长孔的垂直距离。2、排与排的关系：同排同段：两条巷道应均匀布孔。同排不同段，不同排不同段：在相邻炮孔控制边界处留0.8~1m的间隔。在同一平面上的炮孔，爆破方向垂直，应留1~1.5m的间隔。※凡留有间隔带的地方，在附近要增设加强排以清除间隔带，减少大块率。第五节中深孔落矿第五节中深孔落矿三、凿岩设备中深孔凿岩使用YG-40、YG-80、YG-90、YGZ-90等凿岩机。图11-7，图11-8

第五节中深孔落矿四、装药

装药器使用广泛,常用的FZY-10型、AYZ-150型，装药能力为600kg/h，设有手动搅拌器：装水分较大的炸药；AYZ-150无搅拌器，装大直径孔。图11-9,图11-10第五节中深孔落矿五、大块率问题

中深孔落矿，采用扇形布孔，爆破后容易产生大块。

炮孔口炸药密集，崩的不碎，孔间先击穿，向前推出大块。孔底距离大，如孔的角度偏1-2°，就将产生很大的大块。孔口：1.5-2m不装药，也产生大块。解决办法：小抵抗线爆破技术：保持孔网面积S=a×W值不变的前提下，减少抵抗线W，增大孔间距a。使密集系数m=a/W为3-6，一般为m=0.8-1.2。即缩小排距，加大孔底距，在一排中孔与孔不影响，排与排的前孔与孔配合。第五节中深孔落矿六、中深孔落矿评价:

中深孔落矿是我国地下矿山应用极为广泛的落矿方法，是在分段巷道中凿岩和天井中凿岩的主要方法。提高这种落矿方法效率的途径是：研制全液压凿岩台车，进一步提高机械化程度,为增加炮孔凿岩深度和凿岩效率创造良好条件。

思考题：

1、衡量爆破效果优略常用哪些指标？

2、浅孔落矿的使用条件和优缺点？

3、中深孔落矿的使用条件和优缺点？返回第六节深孔落矿

深孔落矿是在中深孔的基础上发展起来的，只是孔深的加深及孔径的加大。当然这种发展是由于出现了深孔钻机、潜孔钻。接杆凿岩——潜孔钻，解决了凿岩速度下降的问题。深孔落矿的出现，减化了采矿方法结构，减少了采准巷道工程量，提高了凿岩劳动生产率，并为大量落矿创造了条件。第六节深孔落矿1、深孔布置方式垂直，倾斜和水平三种方式布置。每种又可扇形，平行或束状布孔（图11-11）。通常垂直或倾斜分层均为平行布置，水平分层为扇形布置，在某种情况下还有束状布置。

平行布置能充分利用深孔长度，炸药分布均匀，矿石破碎效果好，缺点是掘进凿岩巷道工程量大，需要经常移动凿岩设备，辅助作业时间多；

扇形布孔的总长度凿岩巷道工程量小，每个凿岩位置可钻若干（一个排面）深孔，扇形布孔总长度比平行布孔增加50~60%，目前应用广泛。因为使用高效凿岩设备，凿岩增加费用比增加巷道掘进费用便宜；

束状布置是从一个凿岩硐室钻凿几排扇形深孔，如第一排的排面倾角为5-8°，第二排为10-15°

，第三排为50-60°，使崩落矿石厚度达6~8m

。这种布孔用于崩落顶柱和间柱。第六节深孔落矿第六节深孔落矿2、布孔与矿体和围岩接触面的关系1)当矿体与围岩接触且宜分离时,凿岩硐室可布置在接触面内,孔底距上盘接触面10-20m，因为剩下的不崩自落，以防崩落围岩，增加贫化。矾土矿就是如此。2)当矿体与围岩接触面不明显,成渐变关系时,凿岩硐室布置下盘脉外0.5-1m处，将边孔布置在下盘接触面上，孔底向上盘围岩超钻0.2-0.4W,以防接触面残留矿石。第六节深孔落矿3、深孔凿岩

我国使用YQ-100A型潜孔钻机，可钻水平扇形深孔，直径95-105mm，W=(25-35)D,孔底距=1-1.3W,孔深一般小于25-30m。前苏联：HKP-100(105-110mm)，лдC-3型（孔径为150mm）潜孔钻机。有BⅢ-145型压轮钻机，可钻凿直径为150mm深达50-60m的深度。目前国外采用高风压潜孔钻机，凿岩速度可提高2倍多。潜孔钻机第六节深孔落矿返回4、评价优点：与浅孔，中深孔落矿相比，提高劳动生产率，减少采准工程量，改善了劳动条件和工作安全性。缺点:大块率高，矿岩接触带损失大（主要发生在下盘），矿石贫化高（发生在上盘）。适用:厚度大于5-8m，矿体形态规整，矿岩易分离的矿体。第七节深孔挤压落矿

1、概述

1954年苏联在一个矿山被迫进行了依次挤压药室崩矿，爆破结果亦出乎意料的好；1956年开始研究深孔挤压崩矿的可能性；1962年这一方法在许多矿山得到应用。2、实质

自由空间爆破时，在爆破的第一阶段，自由面附近的矿石被自由面反射的拉应力波破坏。此时直射波能几乎完全变为反射波能，剥离下的碎块向自由空间。爆破的第二阶段，在膨胀的气体压力下，矿体内形成的裂隙扩大破裂，并将抛掷出去，进而碎块互撞以及与矿体碰撞进一步破碎。第七节深孔挤压落矿3、深孔挤压落矿方案

1)小补偿空间挤压落矿

在设计回采的矿体种掘进少量的切割工程。小切割槽作为补偿空间(10-20%)，时落矿工作在挤压状态下进行达到减少切割工程量和改善矿石破碎效果的目的。这种方案可适用于任何情况。而且降低大块产出率，特别在稳定性差的矿石条件下，以切割井巷代替切割槽，优越性尤为明显，如图11-13。第七节

深孔挤压落矿2)向相邻崩落矿岩挤压落矿:

(1)松动落矿：这是实现向相邻松散介质挤压爆破的必要条件。松动放矿量应控制在15-20%为宜。

(2)第一排炮孔：第一排炮孔是影响爆破效果的重要因素。需要有较大的能量。一般在第一排炮孔后0.4-0.6米处增加一排炮孔。

(3)一次崩矿矿层厚度：增加一次崩矿矿层厚度，可减少爆破次数,增加每次爆破矿量。但是厚度增加，从松散介质获得的补偿空间将逐渐减少。根据地质构造情况，调整一次崩矿层厚度，尽量将每次爆破的第一、二排炮孔避开构造破坏地段。当矿体厚度M>20-30米时，电耙巷道常垂直走布置，二爆破方向往往沿走向。第七节深孔挤压落矿4、挤压爆破评价应用得当：可降低大块率，提高出矿效率