采礦學(xué)課件之采礦方法剖析

1、第二十八章采礦方法第一節(jié)采礦方法分類與選擇第二節(jié)空場采礦法第三節(jié)崩落采礦法第四節(jié)充填采礦法第一節(jié)采礦方法分類與選擇o一、采礦方法的概念o 1.采礦方法o在礦塊中進(jìn)行采準(zhǔn)、切割和回采工作的總和。它是研究礦塊開采的方法。o 2.采礦方法研究的主要問題o1）礦塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；o2）采準(zhǔn)、切割巷道的類型、數(shù)目和位置；o3）礦塊底部結(jié)構(gòu)形式；o4）礦塊回采方法(落礦、礦石運(yùn)搬和地壓管理)；第一節(jié)采礦方法分類與選擇o二、采礦方法分類o按采場地壓管理方法的不同分：o1.空場采礦法：o 一般適用于開采礦巖穩(wěn)固的礦體。o2.崩落采礦法：o一般適用于：地表允許陷落。o3.充填采礦法： o 回采礦房形成空區(qū)充填料充

2、填o 現(xiàn)狀：崩落空場充填o 發(fā)展：o充填增加，崩落增加，空場減少(因采深的增加)第一節(jié)采礦方法分類與選擇o三、采礦方法選擇n1.基本要求n（1）安全性好；（2）礦石回收率高；n（3）礦石貧化率低；（4）礦塊生產(chǎn)能力大；n（5）經(jīng)濟(jì)效果好。n2.對礦床地質(zhì)和開采技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件要求n（1）地質(zhì)條件n（2）技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件第二節(jié)空場采礦法o一、概述o空場采礦法的特點：n將礦塊劃分為礦房與礦柱，先采礦房，后采礦柱，開采礦房時用礦柱及圍巖的自然支撐力進(jìn)行地壓管理，開采空間始終保持敞空狀態(tài)。n基本條件：礦巖均穩(wěn)固o方法有：n房柱采礦法房柱采礦法、留礦采礦法留礦采礦法、階段礦房法階段礦房法n分段礦房法第二節(jié)空場采

3、礦法圖36-1 礦塊劃分為礦房和礦柱第二節(jié)空場采礦法o二、房柱采礦法o（一）特點：如圖o房柱采礦法：在劃分采區(qū)(或盤區(qū))和礦塊的基礎(chǔ)上，礦房與礦柱交替布置，回采礦房的同時留下規(guī)則的連續(xù)或不連續(xù)礦柱，用以支撐開采空間進(jìn)行地壓管理的開采方法。第二節(jié)空場采礦法o（二）礦塊的構(gòu)成要素（礦塊的結(jié)構(gòu)尺寸）o1.礦房長度：一般為4060m。o2.礦房寬度：一般為820m。o3.礦柱尺寸及間距：n礦柱一般為圓形或方形。o4.分區(qū)尺寸：n分區(qū)的寬度從80150m到400600m。n礦塊的長度，也即礦房的長度。第二節(jié)空場采礦法o（三）采準(zhǔn)與切割n1.1.自每個礦房中心線位置開礦石溜井2(出礦、通風(fēng)和行人)至礦體；

4、n2.2.在階段礦柱中掘進(jìn)電耙絞車硐室4；第二節(jié)空場采礦法o4.4.自2沿礦房中心線并緊靠礦體底板掘進(jìn)礦房上山5貫通聯(lián)絡(luò)平巷6；礦房上山5與聯(lián)絡(luò)平巷6用于采場人行、通風(fēng)及運(yùn)搬材料設(shè)備，礦房上山5還是回采時的一個自由面；o5.5.切割：在礦房下部的邊界處開鑿切割平巷3，由此拉開回采工作面，然后沿礦房傾斜向上推進(jìn)。切割平巷也是連通礦房下部的聯(lián)絡(luò)道。第二節(jié)空場采礦法o（四）回采工作o1.落礦o（1）礦體厚度小于2.53m時：可采用淺孔落礦的方法一次采全厚(與全面采礦)。o（2）礦體厚度為2.53m至810m時：分層開采，淺孔落礦，先拉底(2.53m)(打水平孔，自下而上推進(jìn))，后上向挑頂。小于5m時

5、，一次挑完；510m時，采用上向梯段工作面分層挑頂。o（3）礦體厚度大于810m時，深孔落礦，先切頂，后下向回采下部礦石。o（4）當(dāng)硬度小時，可采用連續(xù)式采礦機(jī)開采。第二節(jié)空場采礦法圖36-3 用無軌自行設(shè)備開采的房柱采礦法采場第二節(jié)空場采礦法o2.礦石運(yùn)搬n廣泛采電耙運(yùn)搬。在開采厚或極厚礦體時，可采用無軌自行設(shè)備運(yùn)搬礦石。o3.頂板管理n礦柱(局部點柱)；整個頂板不穩(wěn)固時，可采用錨桿支護(hù)。第二節(jié)空場采礦法o（五）評價o1.優(yōu)點：n(1)采準(zhǔn)切割工程量??；n(2)回采工藝簡單，勞動生產(chǎn)率高；n(3)礦石貧化率小，采礦成本低；o2.缺點：n(1)礦柱礦量大(間斷1520%，連續(xù)40%)，礦石損失

6、大；n(2)礦體厚、頂板穩(wěn)定性不好時，頂板維護(hù)和檢查困難。第二節(jié)空場采礦法o3.適用條件：n(1)礦體與圍巖穩(wěn)固；n(2)礦體傾角不大于30。；n(3)礦石價值不高或品位較低的礦體；第二節(jié)空場采礦法o三、留礦采礦法o（一）特征：如圖o 在采場中由下向上逐層進(jìn)行回采礦石，每次采出的礦石放出約1/3的礦量，其余采下的礦石暫留采場(礦房)中作為繼續(xù)上采的工作臺及支護(hù)兩幫圍巖，待整個采場(也即礦房)的礦石落礦完畢后，再將存留在采場中的礦石全部放出。o根據(jù)是否在采場中對采下的礦石進(jìn)行分選：o 普通留礦法普通留礦法和選別留礦法選別留礦法。第二節(jié)空場采礦法o（二）普通留礦采礦法o1.礦塊的構(gòu)成要素o（1）階

7、段高度：一般為3060m。o（2）礦塊長度：一般為4060m。o（3）礦柱尺寸n頂柱是用來支護(hù)圍巖和保護(hù)上部回風(fēng)巷的；n底柱取決于礦石穩(wěn)固程度與底部結(jié)構(gòu)的型式；n間柱是用于布置礦塊天井，并對圍巖起到支護(hù)作用。第二節(jié)空場采礦法o2.采準(zhǔn)切割工作o（1）采準(zhǔn)o 在間柱中由階段運(yùn)輸巷9沿著礦體底板向上掘進(jìn)通風(fēng)行人天井3，與階段回風(fēng)巷1相通；o在天井3兩側(cè)的垂直方向上每隔56m向礦房掘聯(lián)絡(luò)巷4，通向礦房；第二節(jié)空場采礦法第二節(jié)空場采礦法圖36-5階段運(yùn)輸（采準(zhǔn)）巷道布置第二節(jié)空場采礦法o（2）切割工作o切割工作： 拉底和辟漏o沿階段運(yùn)輸巷9頂板上每隔46m向上掘進(jìn)漏斗頸至底柱的上部邊界。o掘拉底巷道。

8、o拉底：將拉底平巷擴(kuò)寬至上、下盤邊界，形成拉底空間，為落礦創(chuàng)造自由面，并為礦石的碎脹提供補(bǔ)償空間。o留礦采礦法的拉底與辟漏一般與采準(zhǔn)工作同時進(jìn)行，常采用以下的方法。第二節(jié)空場采礦法o掘進(jìn)拉底平巷的辟漏拉底法第二節(jié)空場采礦法o不掘進(jìn)拉底巷道的拉底辟漏法第二節(jié)空場采礦法o3.回采工作n（1）鑿巖：在礦房內(nèi)的留礦堆上進(jìn)行。n（2）爆破n（3）通風(fēng)n（4）局部放礦o按空洞的形成原因及位置不同，有以下形式：第二節(jié)空場采礦法n礦體傾角或厚度突變，在回采時又沒有相應(yīng)削下部分巖石，放礦時礦石不能順利流動而形成空洞； (傾角或厚度突變)n局部放礦中大塊圍巖冒落或落礦中大塊礦石潛伏于留礦堆中未發(fā)現(xiàn)，或二次破碎不充

9、分大塊堵塞形成空洞； （塊度大冒落、爆破）n粉礦多、礦石濕度大或開采硫化礦，礦石結(jié)塊形成空洞； （結(jié)塊性）n漏斗間距大、回采速度慢或長期停采的采場，礦石結(jié)塊形成空洞。 （漏斗參數(shù)不合理）第二節(jié)空場采礦法n在拱形空洞的兩側(cè)漏斗放礦，破壞拱型空洞的拱腳，使懸空的礦石落下；n在空洞上方埋較大的藥包，借爆力震落懸空的礦石；n使用礦用火箭彈爆破消除空洞；n用高壓水沖刷消除空洞。o（5）平場、撬頂和二次破碎o（6）最終放礦第二節(jié)空場采礦法o4.留礦采礦法的幾個問題o（1）天井布置o天井?dāng)嗝妫簣A形或矩形。o天井的下部出口：應(yīng)有1.52.5m的錯距。o天井的數(shù)目：o一般為兩個，分別布置在礦塊的兩側(cè)。o天井的分

10、類：先進(jìn)天井、順路天井。o天井布置：脈內(nèi)和脈外。第二節(jié)空場采礦法圖36-6天井?dāng)嗝娌贾玫诙?jié)空場采礦法第二節(jié)空場采礦法o（2）礦石運(yùn)搬o開采極薄礦脈時，如圖:第二節(jié)空場采礦法o當(dāng)傾角較小時，如圖:第二節(jié)空場采礦法o（三）選別留礦法o 選別留礦法是在回采過程中將崩落的礦石在回采工作面選別，將品質(zhì)優(yōu)良的礦石或礦物從工作面選出，由放礦人行天井中放出，剩下的礦石與普通留礦法相似，也是暫留在礦房中作為工作臺及支護(hù)兩幫圍巖，待礦房全部回采后，再將存留的礦石全部放出。第二節(jié)空場采礦法o(四)評價o1.優(yōu)點：n1)結(jié)構(gòu)及回采工藝簡單； 2)采準(zhǔn)切割工程量較??；n3)可利用礦石自重放礦； 4)可分選分運(yùn)；n5)

11、通風(fēng)條件好。o2.缺點：n1)平場工作量大(難以實現(xiàn)機(jī)械化)；n2)安全性較差(暴露面下工作及空洞)；n3)采場積壓大量礦石，使資金的周轉(zhuǎn)期長；n4)圍巖不夠穩(wěn)固的地方，易造成礦石貧化和損失量大。o3.使用條件n礦石和圍巖均穩(wěn)固的薄和極薄的急傾斜礦體。第二節(jié)空場采礦法o四、階段礦房法o（一）特點o階段礦房采礦法階段礦房采礦法:將階段劃分為礦塊，礦塊再劃分為礦房與礦柱，礦房用中深孔或深孔在階段全高上進(jìn)行回采，采下的礦石由礦塊底部結(jié)構(gòu)全部放出的空場采礦法。o按炮孔布置方式分為：按炮孔布置方式分為：o 1.水平深孔落礦階段礦房法o 2.垂直深孔落礦階段礦房法o (1)分段鑿巖階段礦房法o (2)階段

12、鑿巖階段礦房法第二節(jié)空場采礦法o（二）水平深孔落礦階段礦房法o水平深孔落礦階段礦房法：在鑿巖硐室中鉆水平扇形深孔，向礦房底部拉底空間崩礦，。o1.礦房布置和構(gòu)成要素o2.采準(zhǔn)切割工作o3.回采工作第二節(jié)空場采礦法o（二）分段鑿巖階段礦房法o1.特點：如圖n沿礦塊傾斜方向劃分為若干分段，并將工作面垂直布置，但上、下分段之間不留礦柱，即不設(shè)底部結(jié)構(gòu)，而是分段鑿巖、階段出礦。o按礦體厚度，礦塊布置：n（1）礦體厚度大于15m，垂直于礦體走向布置；n（2）礦體厚度小于15m，沿礦體走向布置。第二節(jié)空場采礦法o2.礦塊的構(gòu)成要素o（1）階段高度：一般為5070m。o（2）礦房長度：一般為4060m。o（

13、3）礦房寬度：o走向布置，等于礦體水平厚度。o垂直布置，1520m。o（4）礦柱：n頂柱厚度：一般為68m；n間柱厚度：n走向布置，810m；垂直布置，1014m；n底柱厚度：一般為713m。第二節(jié)空場采礦法o3.采準(zhǔn)工作n自(階段運(yùn)輸巷1)，經(jīng)(聯(lián)絡(luò)巷9)在礦房兩側(cè)掘(通風(fēng)行人天井3)，與(階段回風(fēng)巷2)相連通。n自(天井3)掘：(分段鑿巖巷5)、(拉底巷道10)、(下部電耙巷道4)，且經(jīng)電耙巷道4每隔57m掘漏斗頸至拉底水平。n同時，自1向上掘(礦石溜井6)，自10掘(切割天井8)，至礦房頂部。第二節(jié)空場采礦法o4.切割工作n切割工作包括：n拉底、辟漏和開切割立槽n切割立槽：o水平扇形深孔

14、(中深孔)和垂直扇形深孔。第二節(jié)空場采礦法o5.回采工作o集中鑿巖，分次爆破。n在鑿巖巷道5中鑿上向扇形中深孔或深孔。n崩落的礦石靠自重，溜入礦房底部，用電耙出礦。o通風(fēng)：n193(一側(cè))礦房3(另一側(cè))2排出；n或193礦房回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道2第二節(jié)空場采礦法第二節(jié)空場采礦法o6.礦塊垂直走向布置的分段鑿巖階段礦房法第二節(jié)空場采礦法o7.評價o優(yōu)點：n(1)礦塊生產(chǎn)能力大，效率高；n(2)采礦成本低； (3)安全性好。o缺點：n(1)采準(zhǔn)工程量大；n(2)回采礦柱時的礦石損失和貧化率高；n(3)大塊和粉礦率較高。o適用條件：n礦石和圍巖均穩(wěn)固的急傾斜厚與極厚礦體。第二節(jié)空場采礦法o（四）階段鑿巖階段

15、礦房法及VCR法o1.階段鑿巖階段礦房法，如圖。n沿階段全高鉆鑿垂直深孔落礦，其余同分段鑿巖階段礦房法。o2.VCR法:如圖1如圖2n(1)主要特征：鑿大直徑(165mm)垂直深孔，采用球狀藥包爆破和大型無軌設(shè)備出礦。n(2)典型方案：第二節(jié)空場采礦法第二節(jié)空場采礦法第二節(jié)空場采礦法圖36-16垂直扇形 深孔VCR法第二節(jié)空場采礦法o3.球狀藥包是指長度小于直徑6倍的藥包。o爆破效果： 球狀 亞球狀 柱狀第二節(jié)空場采礦法o4.鑿巖設(shè)備：高風(fēng)壓(1.02.4MPa)鑿巖的潛孔式鑿巖機(jī)。o5.落礦與出礦o6.評價n優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力大。采礦成本低，機(jī)械化程 度高。n缺點：鑿巖技術(shù)要求高，礦體

16、賦存不穩(wěn)時，礦石損失、貧化大。n適用：礦巖穩(wěn)固，接觸面規(guī)整的厚和極厚的急體斜礦體。第三節(jié)崩落采礦法o一、崩落采礦法的基本特征n基本特征：以礦塊為單元單步驟回采，崩落圍巖(自然和強(qiáng)制崩落)充填采空區(qū)。n基本條件：地表允許塌陷和覆巖允許破壞。o二、崩落采礦法的分類n1.1.單層單層( (長壁式長壁式) )崩落采礦法；崩落采礦法；n2.2.分段分段( (有底柱、無底柱有底柱、無底柱) )崩落采礦法；崩落采礦法；n3.階段崩落采礦法。第三節(jié)崩落采礦法o三、 單層崩落采礦法o1.特點：如圖n將階段劃分為礦塊，在整個階段斜長上布置工作面，沿走向推進(jìn)(一次采全高)，隨工作面推進(jìn)，有計劃地回收支柱，并崩落圍巖

17、處理采空區(qū)。第三節(jié)崩落采礦法第三節(jié)崩落采礦法o2.評價及適用條件o優(yōu)點：n（1）結(jié)構(gòu)簡單；n（2）采掘機(jī)械化作業(yè)時，生產(chǎn)能力大，勞動效率高。n（3）礦石損失貧化小n（4）通風(fēng)條件好。o缺點：n（1）頂板管理復(fù)雜，支護(hù)工作勞動強(qiáng)度大；n（2）坑木消耗量大。o適用條件：n頂板不穩(wěn)固，礦體傾角小于30。(緩傾斜)，厚度小于3m的層狀礦體，且地表允許崩落。第三節(jié)崩落采礦法o四、分段崩落法o（一）有底柱分段崩落法o1.特點n將礦塊沿傾斜方向劃分為分段，依次自上而下開采，在每個分段下部布置底部結(jié)構(gòu)出礦，崩落的礦石自覆巖下放出，覆巖隨礦石放出而充填采空區(qū)。o按落礦方式分為：n水平深孔落礦法和垂直深孔落礦法垂

18、直深孔落礦法。o2.垂直深孔落礦有底柱分段崩落法第三節(jié)崩落采礦法1-階段沿脈運(yùn)輸巷；2-階段穿脈運(yùn)輸巷；3-礦石溜井；4-行人通風(fēng)天井；5-分段聯(lián)絡(luò)道；6-電耙道；7-塹溝巷道；8-斗頸；9切割橫巷；10-切割天井；11-分段鑿巖巷道；12-回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道。第三節(jié)崩落采礦法o（1）特點n采用了小補(bǔ)償空間或向崩落礦巖側(cè)向擠壓爆破落礦。o（2）結(jié)構(gòu)與參數(shù)n階段高度：一般為5060m。 n分段高度：一般為1025m。n礦塊長度：一般為3050m。 n塹溝式底部結(jié)構(gòu)：1011m。第三節(jié)崩落采礦法o（3）采準(zhǔn)工作n12(構(gòu)成環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng))4(行人通風(fēng)天井)分段聯(lián)絡(luò)巷道56(電耙巷道)n自2掘分枝礦石溜井、礦

19、石溜井3與電耙道6相通。n此外，掘漏斗頸8、鑿巖巷道11和塹溝巷道7。第三節(jié)崩落采礦法o（4）切割工作o開掘塹溝和切割立槽(“”形和“人”形)第三節(jié)崩落采礦法o（5）回采工作o垂直深孔采用扇形中深孔或深孔擠壓爆破落礦，電耙出礦。第三節(jié)崩落采礦法o3.評價及適用條件p優(yōu)點：p（1）生產(chǎn)能力大，效率高；p（2）設(shè)備簡單，使用和維修方便；p（3）通風(fēng)條件好(較之于無底柱)。p缺點：p（1）采準(zhǔn)切割工程量大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；p（2）礦石損失貧化大。p適用條件n地表允許塌陷，急傾斜中厚以上礦體。第三節(jié)崩落采礦法o（二）無底柱分段崩落法o1.特點:如圖n將礦塊劃分為分段，分段不設(shè)底部結(jié)構(gòu)(無底柱)，鑿巖、落礦

20、和出礦等回采工作都在巷道中進(jìn)行，崩落圍巖管理地壓。o2.礦塊的結(jié)構(gòu)與參數(shù)n(1)階段高度：一般為6070m；n(2)分段高度：一般為1012m；n(3)回采巷道間距：為810m。第三節(jié)崩落采礦法第三節(jié)崩落采礦法o3.采準(zhǔn)工作o 礦石溜井(5) o穿脈運(yùn)輸巷(12) 回風(fēng)天井(3) 7 分段運(yùn)輸平巷6回采巷道8o 斜坡道(4)n o(1)穿脈運(yùn)輸巷12，每個礦塊一條，長度應(yīng)滿足裝車和探礦的要求；o(2)斜坡道4：無軌自行設(shè)備運(yùn)行，運(yùn)送材料、設(shè)備和人員，并作進(jìn)風(fēng)道，一般布置在下盤圍巖中；o(3)溜井5：礦塊的長度也即溜井間距；o(4)通風(fēng)天井3：每個礦塊一個，一般應(yīng)位于礦體下盤脈外。第三節(jié)崩落采礦

21、法o4.切割工作n切割工作包括: 掘進(jìn)切割巷道、切割天井及形成切割槽。n切割立槽：起始回采的自由面和補(bǔ)償空間。n(1)切割平巷加切割天井聯(lián)合拉槽，見圖a、b；n(2)切割天井拉槽法，見圖c。第三節(jié)崩落采礦法o5.回采工作n落礦：中深孔側(cè)向擠壓爆破落礦。n出礦：鏟運(yùn)機(jī)和裝運(yùn)機(jī)出礦。n通風(fēng)：局扇通風(fēng)。o6.評價與適用條件o優(yōu)點：n(1)結(jié)構(gòu)簡單(無底部結(jié)構(gòu))，回采工藝簡單；n(2)便于使用高效無軌自行設(shè)備，機(jī)械化程度高；n(3)生產(chǎn)集中，生產(chǎn)能力大，效率高(可多進(jìn)路平行作業(yè))；第三節(jié)崩落采礦法n(4)安全性好(回采作業(yè)在進(jìn)路中進(jìn)行)；n(5)小步距回采，便于分采、分運(yùn)和剔除夾石。o缺點：n(1)通

22、風(fēng)條件差；n(2)礦石損失與貧化大；o適用條件：n(1)急傾斜礦體和緩、傾斜極厚礦體；n(2)礦石和下盤圍巖中等穩(wěn)固以上，上盤圍巖穩(wěn)固性不限；n(3)礦石價值不高，圍巖含有品位。n 主要用于開采急傾斜厚礦體。第四節(jié)充填采礦法o一、 概述o（一）主要特征n一般將礦塊劃分成礦房和礦柱兩步驟回采(先采礦房，然后采礦柱)，回采礦房時，隨礦石采出不斷用充填材料充填采空區(qū)。( 充填是必不可少的回工序之一)。o（二）應(yīng)用n礦石價值高或稀缺礦產(chǎn)，或地表需要保護(hù)。n如三山島金礦(在海水下采礦)；焦家金礦(保護(hù)地表高產(chǎn)田)；金川礦區(qū)( 礦石品位高)；711礦(減少放射性污染)等等。第四節(jié)充填采礦法o（三）基本評價n礦石損失貧化小，礦塊生產(chǎn)能力小。o（四）分類n1.按充填料：干式充填、水砂充填、膠結(jié)充填。n2.按礦塊結(jié)構(gòu)及工作面推進(jìn)方向：n單層充填、分層充填(上、下向水平或傾斜)、分采充填(削壁充填)。第四節(jié)充填采礦法o二、 上向水平分層充填采礦法o（一）特點o將礦塊劃分為礦房和礦柱兩步驟回采；礦房自下而上按水平分層進(jìn)行，逐分層充填；回采作業(yè)在充填體上進(jìn)行。o按充填料：水砂充填和膠結(jié)充填第四節(jié)充填采礦法o（二