6第六章崩落采矿法课件

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，充填采空区，用以控制和管理地压。1二、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。2三、崩落采矿法分类3

崩落采矿法是三大类采矿方法中应用最为广泛的一类采矿方法。在我国黑色、有色、化工、建材和核工业矿山中都有应用，其中，以在地下铁矿的应用最为广泛，占90%以上。在崩落采矿法的各种典型方法中：单层长壁式崩落法主要用于建材矿山，开采粘土矿床；有底柱分段崩落法主要用于有色金属矿山，开采铜矿床；无底柱分段崩落法主要用于黑色金属矿山，开采铁矿床；阶段崩落法在我国用得不多，见于有色金属矿山和建材矿山;

崩落采矿法的上述应用情况主要是由矿床地质条件决定的。例如，粘土矿床多为沉积层状矿床，倾角平缓，厚度不大，顶板稳固性差，适合于用单层长壁式崩落法开采。4尽管崩落采矿法地压(矿压)管理方法与全部垮落采煤法相同，但除单层长壁式崩落法以外，它们的采场(矿块)结构却完全不同。这是由非煤矿床的矿体赋存特征和矿岩物理力学性质决定的。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；5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，典型方案如下图所示。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。图6-1长壁式崩落法1—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—切割上山；4—矿石溜井；5—切割平巷；6—安全通道；7—电耙绞车；8—回柱绞车；9—已封闭的矿石溜井6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。1—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—盘区轨道上山；4—盘区通风上山；5—分段运输巷；6—分段回风巷；7—甩车道图6-2博山铝土矿长壁式崩落采矿法7一、矿块结构参数

长壁式崩落法的矿块结构参数包括矿块走向长度和倾斜长度。矿块倾斜长度等于阶段斜长，取决于允许的工作面长度。一般工作面长度根据运搬设备的有效运距和顶板稳固性确定。国内长壁式崩落法采场广泛采用电耙运搬，工作面长度一般为30～60m。不受地质条件限制(如无倾斜断层)时，矿块走向长度应按满足矿井产量要求的阶段内同时生产的矿块数确定。一般，矿块走向长度为70～150m，少数达200～300m。8二、采准工作

图6-1长壁式崩落法1—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—切割上山；4—矿石溜井；5—切割平巷；6—安全通道；7—电耙绞车；8—回柱绞车；9—已封闭的矿石溜井从阶段运输巷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。

矿石溜井除了用于贮存矿石外，工作面前方暂时不用的溜井还作为行人、进风通道。

安全通道用于行人、运料和通风，其间距应保证采场上部始终有一个安全出口。显然，如果只从采准巷道布置及系统组成看，图6-1所示的长壁式崩落法与设区段集中平巷的走向长壁采煤法极其相似，此处的阶段运输巷、阶段回风巷、矿石溜井和安全通道分别相当于煤矿的区段运输集中平巷、回风集中平巷、溜煤眼和回风石门。9三、切割工作

1—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—切割上山；4—矿石溜井；5—切割平巷；6—安全通道；7—电耙绞车；8—回柱绞车；9—已封闭的矿石溜井图6-1长壁式崩落法切割工作包括掘进切割上山3和切割平巷5。

切割上山相当于煤矿的“开切眼”，作为起始回采的自由面。它一般位于矿块一侧，与矿块下部的矿石溜井和上部的安全通道相连。

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送机。切割平巷位于采场下部，与矿石溜井相通。10四、回采工作

1—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—切割上山；4—矿石溜井；5—切割平巷；6—安全通道；7—电耙绞车；8—回柱绞车；9—已封闭的矿石溜井图6-1长壁式崩落法回采工作主要有落矿、矿石运搬和采场顶板管理。（1）工作面形式直线式：采场顶板管理较简单、不能平行作业，矿块生产能力较小(普通长壁工作面)；梯段式：不利于顶板管理、能平行作业(倒台阶工作面)；阶梯状工作面一般布置三个梯段，梯段超前距离为一次推进距，约1.5m。（2）落矿一般采用凿岩爆破法，浅孔落矿，孔深1.2～1.8m。也有用风镐、滚筒采矿(煤)机落矿。回采工作面的形式(a)直线式(b)阶梯式11四、回采工作

1—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—切割上山；4—矿石溜井；5—切割平巷；6—安全通道；7—电耙绞车；8—回柱绞车；9—已封闭的矿石溜井图6-1长壁式崩落法（3）矿石运搬一般采用电耙运搬，也有用刮板输送机运搬。（4）采场顶板管理一般采用木支护。视压力大小和顶板稳固性不同，采用带帽点柱、一梁二柱或一梁三柱棚子支护。排距与工作面一次推进距一致，为0.8～1.6m，柱距为0.8～1.0m。像煤矿一样，当工作面从切割上山(“开切眼”)开始推进一定距离时，要进行初次放顶；此后，随工作面推进，也要有计划地进行回采放顶。12四、回采工作

（4）采场顶板管理工作面压力分布图a—应力降低区；b—应力升高区；c—应力稳定区回柱工作由设在安全通道的绞车完成，回柱应遵循与煤矿相同的原则。放顶工作示意图顶板管理参数也有最大控顶距、最小控顶距和放顶步距，在此处，分别叫悬顶距、控顶距和放顶距。每次放顶的距离称为放顶距。放顶距应以能确保切顶为前提，视顶板稳固性不同，一般为2-3排支柱的距离。放顶后保留的能维持采矿作业的最小宽度称为控顶距，为排距的1.1-1.2倍。顶板暴露的宽度称为悬顶距，放顶时悬顶距为最大悬顶距，等于放顶距与控顶距之和，最小悬顶距等于控顶距。13四、回采工作

（4）采场顶板管理放顶工作示意图生产实践中采用的控顶参数为：悬顶距4.3-11.2m；放顶距1.2-6.4m；控顶距1.2-6.4m。与煤矿相比，由于非煤矿床的上盘围岩（直接顶）一般比较稳固，且木支柱阻力小，切顶能力差，故通常采用有排柱（单排或双排密集支柱）放顶，但也有留切顶矿柱放顶的。初次放顶以及顶板稳固不易自然崩落时，需要采用爆破法强制放顶。14四、回采工作

（4）采场顶板管理除木支柱以外，有的非煤矿山也采用金属摩擦支柱、液压自移支架管理顶板，前者如应城石膏矿，后者如明水粘土矿。1516四、回采工作

（4）采场顶板管理右图6-3为明水粘土矿液压自移支架长壁式崩落法工作面布置示意图。该矿开采硬质粘土，矿体平均厚1.7m，倾角5-7°，矿块走向长180m,倾斜长42m，工作面中部安装了16架SZ1-1320八柱组合迈步节式液压自移支架（端头仍为木支架），获得了较好的技术经济效果。1—液压自移支架；2—木支架；3—金属网；4—矿石溜井；5—矿柱；6—已封闭的矿石溜井17五、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；（3）坑木消耗大。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。18第三节有底柱分段崩落法19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。20图6-5垂直深孔落矿有底柱分段崩落法1-阶段沿脉运输巷；2-阶段穿脉运输巷；3-矿石溜井；4-行人通风天井；5-分段联络道；6-电耙道；7-堑沟巷道；8-斗颈；9－切割横巷；10-切割天井；11-分段凿岩巷道；12-回风联络道。第三节有底柱分段崩落法21如图6－5，将阶段沿倾斜划分为四个分段，分段下部设堑沟式底部结构出矿，电耙道6经矿石溜井3与环形运输系统相通。回采工作就是在分段凿岩巷道11中钻凿垂直深孔，爆破后在电耙道出矿。该图表示的开采状态为上两个分段已经采完，正在回采第三阶段。采准巷道布置特点：下盘脉外采准布置，即出矿、行人、通风和运料等采准工程都布置于下盘脉外。下两个分段采用独立垂直放矿溜井，上两个分段采用倾斜分枝放矿溜井。图6-5垂直深孔落矿有底柱分段崩落法（立体图）第三节有底柱分段崩落法22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。1-阶段沿脉运输巷；2-阶段穿脉运输巷；3-矿石溜井；4-行人通风天井；5-分段联络道；6-电耙道；7-堑沟巷道；8-斗颈；9－切割横巷；10-切割天井；11-分段凿岩巷道；12-回风联络道图6-5垂直深孔落矿有底柱分段崩落法第三节有底柱分段崩落法23一、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。第三节有底柱分段崩落法24二、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。(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。第三节有底柱分段崩落法25二、采准工作(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）第三节有底柱分段崩落法26二、采准工作矿块采准工作包括掘进穿脉运输巷2，与阶段沿脉运输巷1构成环形运输系统，每2-3个矿块自穿脉运输巷2掘行人通风天井4，用分段联络道5与电耙道6相通，自穿脉运输巷2掘上两个分段的倾斜分枝矿石榴井和下两个分段的矿石溜井3与电耙道6相通。此外，还要掘进斗颈8、凿岩巷道11和堑沟巷道7等。矿块高溜井（指上两个分段的倾斜分枝矿石溜井）兼作相邻矿块的回风天井，因而应与上阶段脉外运输巷相通，并用回风联络道12与各分段电耙道相连。第三节有底柱分段崩落法27三、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，在堑沟巷道7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。第三节有底柱分段崩落法28

1)“人”字型立槽布置第三节有底柱分段崩落法29①这种立槽型式适用于中厚以上的倾斜矿体。②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。

1)“人”字型立槽布置第三节有底柱分段崩落法30

③“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。第三节有底柱分段崩落法31

2)“丁”字型拉槽方法①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。

②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。第三节有底柱分段崩落法32

3)“井”字型拉槽方法①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。②适用条件：适用于切割面积大，或切割体积较多的情况。第三节有底柱分段崩落法33

(3)形成切割立槽与落矿之间的时间关系可有两种情况：①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。②形成切割槽与落矿同次分段爆破。优缺点是与第①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。第三节有底柱分段崩落法34[注意问题]：①切割槽应布置在矿体厚大地方，或稳固性较好的部位。②应尽量注意探采结合的需要。③切割井与已崩落区的边界之间，应有一定的安全距离。④应使补偿空间在落矿范围内分布均匀。第三节有底柱分段崩落法35四、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。第三节有底柱分段崩落法36

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。第三节有底柱分段崩落法37第三节有底柱分段崩落法38

3)挤压爆破的主要参数及工艺①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。第三节有底柱分段崩落法39

(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。第三节有底柱分段崩落法40

(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。

第三节有底柱分段崩落法41

(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的松散，处于挤压状态。这种挤压爆破是事先开凿一个或几个切割立槽，通常与落矿同次分段爆破形成。第三节有底柱分段崩落法42小补偿空间挤压爆破的补偿空间系数一般为15%~20%，崩落矿石所需要的补偿空间由分布在崩落矿段范围内的分段凿岩巷道、堑沟巷道、切割天井和切割横巷等井巷空间提供。第三节有底柱分段崩落法43

小补偿空间挤压爆破比自由空间挤压爆破的采切工程量少，且落矿质量可以得到改善。与侧向挤压爆破相比，对小补偿空间挤压爆破进行评价：优点：（1）灵活性大，适应性强；（2）补偿空间分布均匀，爆破质量好。缺点：是需要开掘专门的补偿空间，采准工作量大，矿块结构较复杂。适应条件：一般用于矿体形态复杂、相邻无崩落矿岩和矿岩稳固性差的条件。第三节有底柱分段崩落法44四、回采工作

2.出矿工作通常用电耙出矿。（现在有的矿山有使用大功率电耙而缩短耙运距离的趋势。用50～100KW电耙）第三节有底柱分段崩落法45主要优点：（1）采用中深孔或深孔落矿，矿块生产能力大，效率高；（2）电耙道和凿岩巷道采用贯穿风流通风，通风条件好；（3）具有多种回采方案，比较灵活，适应范围广；（4）垂直深孔落矿方案采用挤压爆破，矿石破碎质量好。第三节有底柱分段崩落法五、评价及适用条件46主要缺点：（1）分段设底部结构，矿块结构复杂，采准工作量大；（2）矿石自崩落的覆盖废石层下放出，矿石损失与贫化大。通常，此法的矿石损失率达15％—20％，矿石贫化率达20％—30％，分别比空场采矿法和充填采矿法大5%—10％。而且，矿体倾角和厚度越小，矿石损失与贫化越大。第三节有底柱分段崩落法五、评价及适用条件47适用条件：(1)地表允许塌陷；(2)矿体厚度与倾角：急倾斜矿体厚度不小于5m，倾斜矿体不小于10m，厚20m以上的矿体倾角不限；(3)矿岩稳固性：矿石及下盘围岩中等稳固以上，上盘围岩稳固性不限；(4)矿石价值：一般情况下(指矿体倾角小于75度、厚度小于15—20m和矿体形状不规则)矿石价值不高；(5)其他条件：矿石无自燃性、结块性，矿体中不含厚度较大的夹石层。改进方向：①实现凿岩机械化；②实现装药机械化。五、评价及适用条件第三节有底柱分段崩落法48矿体厚度与倾角主要影响有底柱分段崩落法的矿石损失与贫化指标。矿体厚度大，倾角陡，对减少矿石损失与贫化有利。一般说来，最理想的条件是：矿体倾角大于75°，厚度大于15～20m。对矿岩稳固性的要求主要是考虑巷道维护的需要。因采准切割工程布置在矿体和下盘围岩中，故要求矿体与下盘围岩的稳固性应好些。有底柱分段崩落法崩矿量大，不能分采，采下的矿石短期内不能完全放出，因此，矿体中应无夹石层，而矿石应无自燃性和结块性。

有底柱分段崩落法主要用于条件适合的有色金属矿山，在化工矿山和黑色金属矿山也有应用。第三节有底柱分段崩落法五、评价及适用条件49第四节无底柱分段崩落法

第四节无底柱分段崩落法50第四节无底柱分段崩落法

无底柱分段崩落法主要用于开采急倾斜厚矿体，典型方案如图6-9所示。它的基本特征是：将矿块划分为分段，分段不设底部结构（无底柱），落矿和出矿等回采工作都在巷道中进行，崩落围岩管理地压。第四节无底柱分段崩落法51877从图6-9可见，矿体由布置在阶段上部标高的回风巷和布置在下部标高的运输巷开拓。矿块沿矿体走向布置，沿倾斜将其划分为分段，在每个分段下部布置与矿体走向垂直的回采巷道8。图6-9无底柱分段崩落法l—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—回风天井；4—行人通风斜坡道；5—矿石榴井；6—分段运输巷；7—分段联络道；8—回采巷道；9—切割巷道；10—切割天井；11—炮孔；12—穿脉运输巷回采工作就是在回采巷道8中钻凿垂直扇形中深孔,落矿后在巷道端部用无轨自行设备出矿。为了解决行人、出矿、通风和材料设备运输问题，布置分段运输平巷6，并通过分段联络道7与矿石溜井5、斜坡道4和回风天井3相连，由此构成矿块生产系统。第四节无底柱分段崩落法52

采下的矿石用无轨自行设备自回采巷道8经分段运输平巷6、分段联络道7运到矿石榴井5卸矿，在阶段穿脉运输巷12装车运到井底车场。新鲜风流从阶段运输巷1经穿脉运输巷12、斜坡道4、分段联络道7和分段运输平巷6到回采巷道8，污风从回采巷道8经回风天井3到阶段回风巷2排出。需要采用局部扇风机通风。877图6-9无底柱分段崩落法l—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—回风天井；4—行人通风斜坡道；5—矿石榴井；6—分段运输巷；7—分段联络道；8—回采巷道；9—切割巷道；10—切割天井；11—炮孔；12—穿脉运输巷无底柱分段崩落法——矿块生产系统

人员自阶段运输巷1经穿脉运输巷12,斜坡道4、分段联络道7和分段运输平巷6到回采巷道8进行回采作业。第四节无底柱分段崩落法53

一、矿块结构参数矿块结构参数包括阶段高度、分段高度和矿块长度。阶段高度视矿体倾角、矿岩稳固性和探矿的需要确定，一般为50-70m。分段高度受凿岩技术限制，若炮孔过深，不仅凿岩效率下降，而且凿岩质量（炮孔角度和深度）难以保证，从而影响爆破效果。另一方面，分段高度对矿块采准工作量和矿石损失贫化有直接影响：加大分段高度有利于减少矿块采准工作量，但却使矿石损失贫化增大。目前，国内采用无底柱分段崩落法的矿山，分段高度一般为10-12m。无底柱分段崩落法无明显的矿块界限，只是为了管理上的需要，通常以一个溜井服务的范围作为一个矿块。因此，矿块长度等于两个矿石溜井的间距。矿石溜井的间距与无轨装运设备类型有关，将在采准工作部分介绍。第四节无底柱分段崩落法54877

二、采准工作第四节无底柱分段崩落法

1、采准工作包括掘进阶段穿脉运输巷12、矿石溜井5、斜坡道4、回风天井3、分段运输平巷6、分段联络道7和回采巷道8等。

2、阶段穿脉运输巷每个矿块布置一条，其长度应满足装车的需要和探矿的要求。同煤矿的采区石门装车站一样，在穿脉装车时，矿石溜井两侧均应大于一列车的长度。图6-9无底柱分段崩落法l—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—回风天井；4—行人通风斜坡道；5—矿石榴井；6—分段运输巷；7—分段联络道；8—回采巷道；9—切割巷道；10—切割天井；11—炮孔；12—穿脉运输巷55877

二、采准工作第四节无底柱分段崩落法

3、斜坡道在图6-9中，斜坡道作为各分段之间以及分段与阶段运输巷之间的联络道，用于无轨自行设备运行，运送材料、设备和人员，并兼作进风道。斜坡道形式一般采用折返式，沿矿体走向或垂直矿体走向折返，每分段一折返或者几个分段甚至阶段一折返。作为分段之间联络道的斜坡道，间距为250-500m，坡度为10°-25°，一般布置在矿体下盘围岩中。图6-9无底柱分段崩落法l—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—回风天井；4—行人通风斜坡道；5—矿石榴井；6—分段运输巷；7—分段联络道；8—回采巷道；9—切割巷道；10—切割天井；11—炮孔；12—穿脉运输巷56877

除斜坡道以外，国内矿山也用设备井作为各分段之间的联络道，用于运送人员、材料和设备，并兼作进风通道。设备井是阶段高度范围内的暗立井，安装提升设备，为相邻的数个矿块服务，一般沿矿体走向每300m左右布置一个。由于无底柱分段崩落法采用凿岩台车、铲运机或装运机等大量无轨自行设备，设备井不能充分发挥它们机动、灵活的优越性，因此，最好采用斜坡道作为分段之间的联络道。第四节无底柱分段崩落法图6-9无底柱分段崩落法l—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—回风天井；4—行人通风斜坡道；5—矿石榴井；6—分段运输巷；7—分段联络道；8—回采巷道；9—切割巷道；10—切割天井；11—炮孔；12—穿脉运输巷57

4、溜井(1)溜井的布置一般只设矿石溜井，若废石量大，可以考虑设废石溜井。因此，除特别指明以外，通常所说的溜井均指矿石溜井。如上所述，无底柱分段崩落法的矿块界限不明显，只是出于管理上的需要，按溜井服务的范围划分矿块。矿块的长度等于溜井间距，与所采用的无轨出矿设备的类型有关。采用装运机出矿时，受风绳长度限制，运输距离不能超过60-80m。因此，沿矿体走向布置回采巷道的溜井间距不超过60-80m，垂直矿体走向布置回采巷道则不应超过40-60m（使回采巷道、分段联络道与溜井间距之和不超过60-80m）。采用铲运机出矿时，因运距不受限制，溜井间距主要按经济合理性确定，一般为150-200m。第四节无底柱分段崩落法58

4、溜井

(2)溜井位置一般应布置在下盘脉外。当矿体厚度大，受出矿设备运距限制时，溜井也可以布置在矿体中（图6-12）。此时，像厚煤层分层开采要在上分层回采时对溜煤眼采取封闭措施一样，应在回采工作后退到溜井前将其封闭，防止崩落下来的覆盖废石层堵塞溜井，影响下分段正常使用。第四节无底柱分段崩落法59

4、溜井

(3)溜井数目

一般每个矿块一个。

当溜放的矿石种类多，或者需要分级出矿时，可根据不同种类或品级的矿石分布情况适当增设溜井。第四节无底柱分段崩落法60

4、溜井

(4)溜井形式从施工角度考虑，以直溜井为佳，条件适合（矿体倾角陡）时应优先选用。溜井与分段联络道不宜直接相通，而应通过分枝溜井与之间接相连，以免上下分段同时卸矿时互相干扰，如图6-10所示。

第四节无底柱分段崩落法61

5、回风天井每个矿块布置一个，一般应位于矿体下盘脉外。

6、回采巷道通常也叫“进路”。其布置方式视矿体厚度而定。当矿体厚度小于15-20m时，沿矿体走向布置回采巷道（图6-11）.

当矿体厚度大于15-20m时，垂直矿体走向布置回采巷道。第四节无底柱分段崩落法在同一分段内，回采巷道彼此平行布置。回采巷道间距对采准工作量、矿石损失贫化以及自身的稳定性都有影响。从有利于减少矿石损失贫化出发，回采巷道间距应略小于分段高度，一般为8-l0m。上下分段之间的回采巷道应交错呈菱形布置，以便尽可能多地回收上分段回采巷道之间残留矿石—“脊部残留”。62

如图6-9和图6-11所示，回采巷道两侧一定范围内的崩落矿石在本分段不能放出而残留在回采巷道之间，但这部分矿石可以通过适当布置回采巷道在下分段回收。根据椭球体放矿理论（第九章），上下分段回采巷道呈“菱形”布置可以最大限度地回收上分段脊部残留的矿石。

第四节无底柱分段崩落法回采巷道的断面形状，从有利于矿石流动从而减少矿石损失贫化考虑，以矩形断面为最佳。但矩形断面对回采巷道维护不利，因此，矿石稳固性差时，需要采用锚杆支护。回采巷道的断面大小主要决定于回采设备尺寸和矿石稳固性，一般宽3-4m，高为2.5-3m。为了使装运设备重载下坡和便于排水，回采巷道应取3‰的坡度。637、分段运输平巷(1)作用作为回采巷道与矿石溜井、斜坡道(或设备井)和回风天井之间的联络巷道，兼有出矿、通风和行人等用途。第四节无底柱分段崩落法(2)分段运输平巷布置与回采巷道布置方式有关，即取决于矿体厚度。如图6-12示：当矿体厚度不大(小于15-20m)，回采巷道沿矿体走向布置时，分段运输平巷垂直矿体走向布置(图6-12a)；当矿体厚度大(大于15-20m），回采巷道垂直矿体走向布置时，分段运输平巷沿矿体走向布置，且一般位于下盘脉外(图6-12b)。64

7、分段运输平巷但若矿体厚度太大，布置一条分段运输平巷使运距过大，超过装运设备允许的运距时，可以布置两条以上分段运输平巷(如图6-12c所示)。此时，将有一条以上分段运输平巷位于矿体内。布置在脉内的分段运输平巷，各回采巷道的回采工作靠近它时，要留2-3排炮孔暂不爆破，此矿柱最后以分段运输平巷作为回采巷道回收。第四节无底柱分段崩落法65

三、切割工作无底柱分段崩落法采用垂直（中）深孔落矿，回采前要开掘切割立槽，作为起始回采的崩矿自由面和补偿空间。

第四节无底柱分段崩落法877图6-9无底柱分段崩落法l—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—回风天井；4—行人通风斜坡道；5—矿石榴井；6—分段运输巷；7—分段联络道；8—回采巷道；9—切割巷道；10—切割天井；11—炮孔；12—穿脉运输巷开掘切割立槽的方法之一即切割平巷与切割天井联合拉槽法，如图6-9所示。66

三、切割工作

第四节无底柱分段崩落法877图6-9无底柱分段崩落法l—阶段运输巷；2—阶段回风巷；3—回风天井；4—行人通风斜坡道；5—矿石榴井；6—分段运输巷；7—分段联络道；8—回采巷道；9—切割巷道；10—切割天井；11—炮孔；12—穿脉运输巷此法是在回采巷道8末端沿矿体边界掘进一条切割平巷9贯通各回采巷道，并在适当位置掘进一条切割天井10。在切割平巷中钻凿与切割天井平行的上向中深孔，以切割天井为自由面，逐排爆破这些炮孔便形成了切割立槽。这种拉槽方法比较简单，切割立槽质量容易保证，在实践中应用广泛，但要求矿体边界比较规整。切割平巷与切割天井联合拉槽法67

当矿体边界不规整时，可采用切割天井拉槽法。如图6-13示，这种拉槽法无需掘进切割平巷，但要在每条回采巷道末端都掘进一条切割天井。在回采巷道中钻凿上向扇形中深孔，以切割天井为自由面，爆破后便形成了切割立槽。切割天井拉槽法对矿体规整程度没有特别要求，因而适应性强，但每一条回采巷道都要掘进切割天井，工程量大，故在实践中不如切割平巷与切割天井联合拉槽法应用广泛。第四节无底柱分段崩落法三、切割工作

图6-13切割天井拉槽法1—回采巷道；2—切割巷道；3—切割炮孔。68四、回采工作无底柱分段崩落法的回采工作主要有落矿、出矿和采场地压管理。各分段自上而下回采，用无轨凿岩台车凿岩，从切割立糟开始向分段运输平巷后退回采，向崩落矿岩挤压爆破落矿，无轨设备出矿，局部扇风机通风。为了充分发挥无轨自行设备的效率，落矿与出矿工作一般在同一分段的3～5条回采巷道中轮流进行。第四节无底柱分段崩落法69四、回采工作（一）落矿无底柱分段崩落法采用中深孔侧向挤压爆破落矿。国内矿山普遍用CZZ-700型和CTZ/400-2型国产台车凿岩，用FZY-10型或AYZ-150型装药器装药。无底柱分段崩落法常用钎头直径为51-65mm；最小抵抗线（扇面距）为1.5-2.0m,视矿石坚固性而定；孔底距一般按最小抵抗线取值。除上述参数外，炮孔扇面倾角、扇形炮孔边孔角和崩落步距等落矿参数对凿岩效率、爆破效果和矿石损失贫化也有较大影响，需要正确确定。第四节无底柱分段崩落法70四、回采工作（一）落矿

炮孔扇面倾角（端壁倾角）是指扇形炮孔排面与水平面的夹角。有前倾（70-85˚）和垂直两种。扇面前倾有利于阻止顶部废石提前混入，装药较方便，回采巷道尽头的放矿口不易崩坏。但扇面前倾不如扇面垂直的炮孔方向易掌握，炮孔质量也不易保证。一般，炮孔扇面倾角多采用前倾70-85˚。当矿石稳固时，可采用垂直扇面。第四节无底柱分段崩落法71第四节无底柱分段崩落法四、回采工作（一）落矿

扇形炮孔边孔角是扇形炮孔排面最下边的炮孔与水平面的夹角，如图6-14所示。

边孔角决定着分间的具体形状，边孔角越小分间越接近方形。若边孔角过小，会使很多靠边界的矿石处于放矿移动带之外，增大边孔角时炮孔长度增大，对凿岩不利。一般取边孔角45-55˚。72

崩矿步距是指一次爆破的矿石层厚度。

崩矿步距、分段高度和回采巷道间距是无底柱分段崩落法的三个重要参数，对矿石损失与贫化有直接影响。根据椭球体放矿理论，崩矿步距对矿石损失贫化的影响不是孤立的，而与分段高度和回采巷道间距有关，只有当三个参数的配合达到最佳时，才能最大限度地减少矿石损失与贫化。在分段高度10-12m、回采巷道间距8-10m的条件下，目前国内采用的崩矿步距为3-4m，即一次爆破1-2排炮孔。第四节无底柱分段崩落法四、回采工作（一）落矿73

无底柱分段崩落法普遍采用铲运机和装运机出矿。国外矿山有的用蟹爪式装载机配自卸汽车出矿——装载机将矿石装入自卸汽车，然后运到溜井卸矿。

除用无轨自行设备出矿外，国内少数中小型矿山还采用有轨设备——装岩机与矿车出矿。这种出矿方式与平巷掘进的铲斗装岩机和矿车出矸系统很相似：装岩机将矿石装入（自行）矿车中，靠人力推车或自动运行（自行矿车）到溜井卸矿。第四节无底柱分段崩落法四、回采工作（二）出矿74

第四节无底柱分段崩落法煤矿用挖掘式装载机

装岩机75上述均为间断出矿系统，为了解决无底柱分段崩落法的采场运搬问题，前苏联研制了振动出矿机与输送机配合的出矿机组，实现了采场运搬连续作业，从而提高了出矿强度和矿块生产能力。第四节无底柱分段崩落法四、回采工作（二）出矿振动出矿机76国内无底柱分段崩落法采场主要使用ZYQ-14型气动装运机出矿。装运机在回采巷道端部将采下的矿石装入自身携带的自卸车箱中，经回采巷道、分段运输平巷到溜井卸矿。装运机出矿的效率低（台年效率仅6-8万t左右），低于凿岩的效率，已经成为无底柱分段崩落法回采工作中的薄弱环节。改变这种状况的途径之一，就是用铲运机取代装运机。目前，国内矿山使用的2m3柴油驱动铲运机的台年效率可达12-15万t。为了提高无轨装运设备的出矿效率，每台设备一般应有不少于3-5条回采巷道轮流作业。第四节无底柱分段崩落法四、回采工作（二）出矿77铲运机78

无底柱分段崩落法采场为独头巷道，不能形成贯穿风流全压通风，只能采用局部扇风机通风。如图6-15，新鲜风流自阶段运输巷经穿脉巷道、斜坡道、分段联络道、分段运输平巷和回采巷道到工作面，清洗工作面后的污风用局部扇风机抽到回风天井，从阶段回风巷排出。第四节无底柱分段崩落法四、回采工作（三）通风为了使风流按上述路线流通，应在适当地点设置通风构筑物。79

第四节无底柱分段崩落法局部扇风机80

为了改善无底柱分段崩落法的通风条件，国内提出了“爆堆通风”方案——无底柱分段崩落法的高端壁方案，也叫高端壁无底柱分段崩落法，如图6-16所示。高端壁方案与典型方案的不同之处，仅在于它的回采分间第四节无底柱分段崩落法四、回采工作（三）通风图6-16无底柱分段崩落法高端壁方案1——出矿进风巷道；2——凿岩回风巷道(图中虚线围成的部分)包括两个分段，垂直重叠布置两条回采巷道，但上下回采分间的回采巷道仍然交错成“菱形”布置。回采分间内两条垂直重叠布置的回采巷道中，上分段回采巷道用于凿岩和通风，下分段回采巷道用于凿岩、出矿和进风。81

通风系统为：新鲜风流从斜坡道(或设备井)经下分段运输平巷、下分段回采巷道到工作面，清洗工作面后的污风穿过回采巷道端部的崩落矿岩堆，经上分段回采巷道、上分段运输平巷到回风天井，从阶段回风巷排出.第四节无底柱分段崩落法四、回采工作（三）通风图6-16无底柱分段崩落法高端壁方案1——出矿进风巷道；2——凿岩回风巷道根据高端壁方案经过崩落矿岩堆形成贯通风流通风的特点，习惯上把这种通风称之为“爆堆通风”。爆堆通风在风流经过崩落矿岩时阻力很大，通风效果受崩落矿岩松散状况的影响，因此，它还不能完全满足风速的要求.82

五、覆盖废石层的形成（一）覆盖废石层的作用：覆盖废石层是指覆于采下矿石之上的松散废石层。①作为地压管理的手段，覆盖废石层具有缓冲作用，防止围岩大规模崩落造成安全事故;②无底柱分段崩落法采用侧向挤压爆破落矿，靠挤压相邻崩落矿岩获得补偿空间，因此，覆盖废石层兼有为落矿提供挤压爆破条件的作用；③无底柱分段崩落法采下的矿石是从覆盖废石层下放出的，覆盖废石层对放矿的作用就是形成正常放矿条件，以免爆破时将矿石抛撒到采空区，造成更大的矿石损失。第四节无底柱分段崩落法83

五、覆盖废石层的形成（二）形成办法覆盖废石层的形成方法与矿体赋存条件、围岩稳固性以及矿山开采情况有关。

1）矿体上部已用空场采矿法回采(如分段矿房法、阶段矿房法、留矿法等)，下部改为无底柱分段崩落法时，可在采空区上、下盘围岩中布置深孔或药室，在回采矿柱的同时，崩落采空区围岩，形成覆盖层;2）由露天开采转为地下开采的矿山，爆破边坡岩石;3）围岩不稳固的盲矿体，随着回采，围岩自然崩落;4）新建矿山开采围岩稳固的盲矿体，需要人工强制放顶。第四节无底柱分段崩落法84五、覆盖废石层的形成（二）形成办法按形成覆盖岩层和矿石回采工作先后不同，可分为以下三种方法。集中放顶：利用第一分段的采空区做补偿空间，在放顶区侧部布置凿岩巷道，钻凿扇形深孔。边回采边放顶：在第一分段上部围岩中布置放顶凿岩巷道，钻凿与回采炮孔排面大体一致的扇形深孔，以矿块为放顶单元，边回采边放顶，用崩落矿石的方法崩落围岩，形成覆盖废石层。

先放顶后回采：回采之前，在矿体顶板围岩中，掘进放顶凿岩巷道。第四节无底柱分段崩落法85

六、评价与适用条件

(一)无底柱分段崩落法的优点：①取消了底部结构，矿块结构大为简化；②由于结构简化，便于使用高效率的无轨自行设备，机械化程度高；③回采巷道掘进、采矿凿岩和出矿等工作可以在同一矿块的不同分段或不同进路同时进行，生产集中，矿块生产能力大，效率高；④工人在巷道中完成各项回采作业，安全性好;⑤在回采巷道中以崩矿步距为单元回采，便于分采、分运和剔除夹石。第四节无底柱分段崩落法86

六、评价与适用条件

(二)无底柱分段崩落法的缺点：①回采工作面为独头巷道，不能形成贯穿风流，通风条件差；②在覆盖废石层下放矿,每次放矿都要在损失部分矿石的同时放出部分废石,矿石损失与贫化大。

(三)无底柱分段崩落法的适用条件：（1）围岩允许破坏，地表允许塌陷；（2）急倾斜厚矿体和缓倾斜、倾斜极厚矿体；（3）矿石和下盘围岩中等稳固以上，上盘围岩稳固性不限；（4）矿石价值不高，围岩含有品位。第四节无底柱分段崩落法87

六、评价与适用条件

矿石厚度和倾角对无底柱分段崩落法的矿石损失贫化影响很大。若矿体倾角小而厚度又不大，上下盘铅垂高度上不能划分足够数目(3-5个)的分段时，上面分段脊部残留的矿石有没有充分回收的机会，并且靠矿体上下盘的部分不能形成正常的放矿条件，将造成较大的矿石损失贫化。因此，矿体厚度和倾角越大，对减小矿石损失贫化越有利。由于无底柱分段崩落法的矿石损失贫化较大，因而要求矿石价值不高，若围岩含品位则可以部分抵消此法造成的矿产资源损失和经济损失。第四节无底柱分段崩落法88

阶段崩落法主要用于开采急倾斜厚矿体。第五节阶段崩落法第五节阶段崩落法它的基本特征是：不划分为分段，而是沿阶段全高落矿，崩落围岩管理地压。按落矿方式不同，将其分为阶段强制崩落法和阶段自然崩落法。阶段自然崩落法89第五节阶段崩落法一、阶段强制崩落法它又有两种典型方案，一种是在矿块下部设补偿空间用水平深孔落矿的阶段强制崩落法

(将阶段划分为矿块，以矿块为单元回采);另一种是不设补偿空间用垂直深孔挤压爆破落矿连续回采的阶段强制崩落法(不划分矿块，在阶段内连续回采)。目前，连续回采方案的应用正逐步扩大，但采用侧向挤压爆破效果差，故本节只介绍划分为矿块的水平深孔落矿方案。90它的基本特点是：在矿块下部设底部结构和补偿空间，在凿岩酮室中钻凿水平深孔，采用自由空间爆破落矿，采下矿石自覆盖废石层下放出。第五节阶段崩落法一、阶段强制崩落法图6-19水平深孔落矿阶段强制崩落法1阶段运输巷；2矿石溜井；3电耙道;4回风巷道；5联络道；6行人进风小井；7补偿空间；

8天井与凿岩硐室；9深孔；10矿石；11废石

12漏斗图6-19为水平深孔落矿阶段强制崩落法的典型方案。1212911212

电耙道3垂直矿体走向布置，经矿石溜井2、联络道5和行人通风小井6与阶段运输巷1相通。联络道是耙矿水平的行人和进风通道，位于矿体下盘。第五节阶段崩落法图6-19水平深孔落矿阶段强制崩落法1阶段运输巷；2矿石溜井；3电耙道;4回风巷道；5联络道；6行人进风小井；7补偿空间；

8天井与凿岩硐室；9深孔；10矿石；11废石

12漏斗一、阶段强制崩落法图6-19所示,开采急倾斜厚矿体,垂直走向布置矿块,底部结构为电耙漏斗式。92

由此，人员可以从阶段运输巷1经穿脉巷道、天井8到凿岩确室凿岩，或经行人通风小井6、联络道5到电耙道3耙矿。第五节阶段崩落法1212图6-19水平深孔落矿阶段强制崩落法1阶段运输巷；2矿石溜井；3电耙道;4回风巷道；5联络道；6行人进风小井；7补偿空间；

8天井与凿岩硐室；9深孔；10矿石；11废石

12漏斗一、阶段强制崩落法耙矿水平的回风由位于矿体上盘与各电耙道相通的回风巷道4、回风天井和阶段回风巷（图中未绘出）实现。在矿块两对角布置天井8，并每隔一定高度布置一个凿岩硐室，天井经穿脉巷道与阶段运输巷、阶段回风巷相通。93

电耙道通风：新鲜风流自阶段运输巷1经行人通风小井6、联络道5到电耙道3，清洗电耙道后的污风汇集到回风巷道4，经回风天井从阶段回风道排出。第五节阶段崩落法1212图6-19水平深孔落矿阶段强制崩落法1阶段运输巷；2矿石溜井；3电耙道;4回风巷道；5联络道；6行人进风小井；7补偿空间；

8天井与凿岩硐室；9深孔；10矿石；11废石

12漏斗一、阶段强制崩落法采下的矿石经漏斗、电耙道3耙入矿石溜井2，在阶段运输巷1装车外运。94

（一）矿块结构参数矿块结构参数包括阶段高度、矿块平面尺寸（长和宽）及底柱高度。阶段高度一般为50-60m，视矿体倾