III chapter 11-13 非煤礦床回采工作過(guò)程

1、第三篇 非煤礦床回采工作過(guò)程 第十一章 落礦第十二章 礦石運(yùn)搬第十三章 采場(chǎng)地壓管理概 述 非煤礦床回采的主要作業(yè)包括落礦、運(yùn)出采場(chǎng)和地壓管理。 落礦普遍采用鑿巖爆破法；礦石運(yùn)搬采用耙運(yùn)設(shè)備或無(wú)軌運(yùn)搬設(shè)備；地壓管理利用礦石和圍巖自身的穩(wěn)固性或充填或崩落圍巖等措施。概 述 非煤礦床回采工作過(guò)程中的費(fèi)用約占采礦總成本的30-50% 。因此，采用合理的落礦、礦石搬運(yùn)及地壓管理方法，對(duì)降低采礦成本、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和安全生產(chǎn)都有重要意義。 第十一章 落礦概述淺孔落礦中深孔落礦深孔落礦深孔擠壓落礦第十一章 落礦落礦：將礦石從礦體上分離出來(lái)并破碎成一定程度的過(guò)程。對(duì)落礦方法的要求：1）作業(yè)安全。2）崩礦完全

2、。 3）設(shè)計(jì)范圍外的礦巖破壞最少。4）大塊少且塊度均勻。5）能滿足礦塊生產(chǎn)能力的要求。 一淺孔落礦 淺孔：深度不大于3-5m，孔徑在30-46mm。 第十一章 落礦 1 炮孔布置： 一次采全厚的緩傾斜薄礦體 水平布置 緩傾斜中厚礦體 水平布置，垂直布置（上向，下向） 急傾斜礦體 水平布置，垂直布置 水平炮孔落礦，頂板平整，但同時(shí)爆破的炮孔數(shù)量受限，礦石穩(wěn)固性差時(shí)。 垂直炮孔落礦，允許一次爆破較多的炮孔。頂板不平整，礦石較穩(wěn)固時(shí)。 炮孔布置方向，應(yīng)盡量與礦體層理和裂隙面垂直，以提高破碎質(zhì)量，減少大塊產(chǎn)出率。 圖111 淺孔落礦炮孔布置示意圖(a)單層回采；(b)下向梯段分層回采；(c)上向梯段分

3、層回采第十一章 落礦2 鑿巖設(shè)備 中硬以下的礦石：電動(dòng)鑿巖機(jī) 中硬以上的礦石：風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)（手持、氣腿） 3 淺孔落礦的評(píng)價(jià) 優(yōu)點(diǎn)：炮孔布置較均勻，裝藥量較少，礦石破碎質(zhì)量好，大塊率低，而且炮孔布置靈活。 缺點(diǎn)：勞動(dòng)強(qiáng)度大，材料消耗高，安全性差。 適用條件：一般用于厚度在3-8m以下的不規(guī)則礦體。第十一章 落礦二中深孔落礦 指孔深不大于15m，孔徑 50-70mm。 1 炮孔布置 炮孔布置方式：扇形布置（垂直，水平）； 平行布置（垂直，水平） 炮孔布置方法： 圖113 扇形中深孔(a)垂直扇形孔；(b)水平扇形孔1鑿巖巷道；2鑿巖天井；3鑿巖硐室圖11-4 平行中深孔(a)垂直平行孔；(b)水平

4、平行孔 圖11-5 扇形炮孔布置方法 a-最大孔間距； b-爆破范圍； c-放射中心 炮孔最小抵抗線一般為釬頭直徑的2330倍，扇形孔的孔底距a為最小抵抗線的0.851.2倍，扇形孔的扇面距一般與最小抵抗線相同。第十一章 落礦2 鑿巖設(shè)備 風(fēng)動(dòng)導(dǎo)軌式中型和重型鑿巖機(jī) 3、評(píng)價(jià)與適用條件 落礦能力大，可使鑿巖、裝藥爆破和出礦在時(shí)間與空間上互不干擾。但中深孔落礦由于炮孔多為扇形布置，炸藥在爆破范圍內(nèi)分布不均勻而易出大塊。礦體邊界處的礦石損失和貧化也不易掌握。一般用于厚度5-8m以上的礦體。 三深孔落礦 孔深大于15m，炮孔直徑一般大于90mm。 1 炮孔布置：垂直布置 水平布置 2、 鑿巖設(shè)備：

5、風(fēng)動(dòng)潛孔鑿巖機(jī)扇形、平行、束狀（一個(gè)鑿巖硐室鉆鑿幾排排面傾角不同的炮孔）第十一章 落礦四深孔擠壓爆破落礦 補(bǔ)償空間：崩落后破碎礦石所占據(jù)的空間與原始體積之差，為容納碎脹礦石而需開(kāi)掘的空間。 自由空間爆破：崩落的礦石具有足夠的補(bǔ)償空間，可以充分松散爆破的爆破方法。礦石碎脹系數(shù)1.3-1.4 擠壓爆破：如果崩落之前未留或未留出足夠的補(bǔ)償空間，而是使崩落的礦石向相鄰的已崩礦巖進(jìn)行擠壓，以獲得一部分補(bǔ)償空間，這種爆破方法叫擠壓爆破。 無(wú)補(bǔ)償空間擠壓爆破 小補(bǔ)償空間擠壓爆破 礦石碎脹系數(shù)1.1-1.3 第十一章 落礦1、 擠壓爆破作用原理： 第一階段 應(yīng)力波傳至自由面時(shí)，有一部分作為透射波傳入礦巖，反射

6、波能量減弱不利礦石破碎，另一方面，松散巖礦擠壓在工作面上，延緩了礦體內(nèi)裂隙的形成，意味著延長(zhǎng)了爆破應(yīng)力波的作用時(shí)間，使爆破能量得以充分發(fā)揮，并使礦石得到均勻破碎。 第二階段 膨脹的氣體使裂隙破壞，并將碎塊拋擲出去，拋擲的碎塊互相撞擊獲得進(jìn)一步破碎。 2、評(píng)價(jià) 優(yōu)點(diǎn)：減少或取消了補(bǔ)償空間，不僅降低了礦塊的切割工程量，也有利于礦體的穩(wěn)定。擠壓爆破的效果好，既降低了大塊產(chǎn)出率，也提高了放礦和運(yùn)搬礦石的速度。 缺點(diǎn)：壓實(shí)后的礦石易造成漏斗阻塞而使放礦困難；崩落的礦石易拋入鑿巖巷道而增加輔助工作量。 圖11-7 爆破應(yīng)力波在不同介質(zhì)中的傳播(a)自由空間爆破；(b)擠壓爆破l入射波；2反射波；3透射波第

7、十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)重力運(yùn)搬電耙運(yùn)搬自行設(shè)備運(yùn)搬運(yùn)搬方式評(píng)價(jià)第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)1、重力運(yùn)搬：工作面崩落的礦石借重力由采場(chǎng)自溜入礦塊底部的放礦漏斗，再放入運(yùn)輸巷的礦車中外運(yùn)。 放礦漏斗是礦塊底部接受礦石的巷道(稱為受礦巷道)形式之一，普通放礦漏斗見(jiàn)圖3-10。放礦漏斗位于礦塊的底柱內(nèi)，漏斗間距為46m至68m，崩落的礦石借重力自溜人放礦漏斗后，用閘門(mén)控制裝車。 圖12-1 普通放礦漏斗放礦重力運(yùn)搬時(shí)的漏斗多采用不帶二次破碎巷道的普通放礦漏斗。不需專門(mén)的運(yùn)搬設(shè)備，礦塊的底柱礦量少。但由于其放礦能力小，放礦條件差，處理大塊時(shí)易損壞漏口閘門(mén)等，所以多用于淺孔落礦的薄及極薄礦體。圖12-2 振動(dòng)出礦

8、示意圖l振動(dòng)臺(tái)面；2彈性元件；3慣性振動(dòng)器；4電動(dòng)機(jī)；5機(jī)架；h眉線高度；l振動(dòng)臺(tái)面埋設(shè)深度漏斗放礦時(shí)，常由于大塊、礦石粘結(jié)、粉礦多等原因造成堵漏或放礦不暢，解決的方法是在漏斗下部安裝震動(dòng)出礦機(jī)。第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)2、電耙運(yùn)搬 電耙運(yùn)搬是一種機(jī)械運(yùn)搬方法。崩落的礦石從采場(chǎng)運(yùn)搬到階段運(yùn)輸水平的過(guò)程中，只要采用了運(yùn)搬機(jī)械，就稱為機(jī)械運(yùn)搬。按采用的運(yùn)搬機(jī)械不同，機(jī)械運(yùn)搬方法又可分為電耙運(yùn)搬、無(wú)軌自行設(shè)備運(yùn)搬和輸送機(jī)運(yùn)搬。目前，輸送機(jī)運(yùn)搬只在開(kāi)采少數(shù)礦石不堅(jiān)固的緩斜礦體時(shí)采用。 1）設(shè)備：箱形（斗箱容積0.1-0.6m3）； 篦形 有效運(yùn)搬距離 向下60m 水平4050m 傾角 向上10-15 向

9、下 2530 圖12-3 箱形耙斗(a)刃板；(b)刃齒圖12-4 篦形耙斗(a)單面耙斗；(b)雙面耙斗圖12-5 三滾筒絞車耙運(yùn)礦石l礦柱；2滑輪；3耙斗；4鋼絲繩；5電耙絞車；6礦石溜并；7采下礦石；8已采礦房；9特采礦房 第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)2）電耙巷道和受礦巷道布置 電耙巷道布置 如圖3-17，礦塊留有底柱時(shí)，電耙巷道一般布置于運(yùn)輸巷道上方3-6m處的底柱內(nèi)，其間用礦石溜井聯(lián)系。溜井的容量不應(yīng)小于一列車的礦石容量。 電耙巷道也有與運(yùn)輸巷道設(shè)在同一水平，耙運(yùn)的礦石經(jīng)溜井放至下一階段的運(yùn)輸巷道集中出礦。圖12-6 電耙在電耙巷道中耙運(yùn)礦石1階段運(yùn)輸巷；2穿脈巷道；3礦石溜井；4電耙巷道

10、；5漏斗穿；6漏斗工作面崩落的礦石借自重經(jīng)直接接收礦石的受礦巷道，流入電耙巷道，由電耙耙運(yùn)至礦石溜井。2第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)受礦巷道布置直接接受崩落礦石的受礦巷道有漏斗式、塹溝式和平底式三種。圖12-7 漏斗布置形式 圖12-8 漏斗細(xì)部結(jié)構(gòu) (a)對(duì)稱布置；(b)交錯(cuò)布置 l電耙巷道；2斗穿；3漏斗頸； 4漏斗；5桃形礦柱圖12-9 塹溝式受礦巷道1電耙巷道；2斗穿；3塹溝塹溝式受礦巷道，將同排各漏斗沿縱向連通，形成一個(gè)V型溝槽，以這種溝槽代替漏斗成為受礦巷道。這種受礦巷道的放礦口較漏斗大，放礦過(guò)程中堵漏事故較少，但對(duì)礦塊底柱的切割較大，降低了礦柱的穩(wěn)定性，故適用于礦石中等穩(wěn)固以上的礦體。

11、圖12-10 平底式受礦巷道(a)兩條電耙巷道；(b)一條電耙巷道l礦石溜井；2電耙絞車硐室；3電耙巷道；4放礦口；5拉底巷道平底式受礦巷道，其特點(diǎn)是受礦巷道與電耙巷道的底板位于同一標(biāo)高水平上，回采礦塊時(shí)崩落的礦石在平底式受礦巷道中堆成三角形，隨電耙的運(yùn)搬和回采的進(jìn)行，采落的礦石不斷流入電耙巷道。這種受礦巷道采準(zhǔn)切割工程量少，放礦條件好，礦塊底柱尺寸小；但放礦結(jié)束后殘留下來(lái)的三角形礦堆，要待下階段回采時(shí)才能回收，故礦石損失和貧化較大。對(duì)礦塊底柱的破壞更大，因此在礦石極穩(wěn)固時(shí)才適用。第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)3、自行設(shè)備運(yùn)搬包括有軌自行設(shè)備和無(wú)軌自行設(shè)備圖12-11 ZYD14型裝運(yùn)機(jī)帶有自卸車箱圖

12、 12-12 ZLD50型鏟運(yùn)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 本身不帶儲(chǔ)料車廂，而是帶一個(gè)大容積的鏟斗。第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)4、礦石運(yùn)搬方法評(píng)價(jià)重力運(yùn)搬運(yùn)搬簡(jiǎn)單，礦柱礦量少，費(fèi)用低放礦能力低開(kāi)采急傾斜薄及極薄礦脈并采用淺孔落礦時(shí)廣泛采用第三章 非煤礦床回采工作過(guò)程4、礦石運(yùn)搬方法評(píng)價(jià)電耙運(yùn)搬構(gòu)造簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，移動(dòng)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣運(yùn)搬能力隨運(yùn)距增加而迅速減小廣泛采用第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)4、礦石運(yùn)搬方法評(píng)價(jià)自行設(shè)備運(yùn)搬機(jī)動(dòng)靈活，運(yùn)搬能力大，既可用于回采，由可用于掘進(jìn)設(shè)備昂貴、維修工作量大。逐漸廣泛采用第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)5、礦塊底部結(jié)構(gòu)的概念為了將礦石從采場(chǎng)運(yùn)搬到階段運(yùn)輸水平，需要在礦塊底部布置一

13、些巷道，如接受礦石的巷道受礦巷道、放礦巷道如放礦口、礦石溜井等。有時(shí)，要在放礦前對(duì)不滿足放礦和運(yùn)輸要求的不合格大塊進(jìn)行再次破碎二次破碎，此時(shí)需要設(shè)二次破碎巷道。 礦塊底部結(jié)構(gòu) 是礦塊底部為接受礦石、二次破碎和放出礦石所需掘進(jìn)的巷道組成及結(jié)構(gòu)形式的總稱。 第十二章 采場(chǎng)礦石搬運(yùn)礦塊底部結(jié)構(gòu)重力放礦底部結(jié)構(gòu)電耙出礦底部結(jié)構(gòu)無(wú)軌設(shè)備出礦底部結(jié)構(gòu)裝載機(jī)出礦底部結(jié)構(gòu)第十三章 采場(chǎng)地壓管理采場(chǎng)暴露面和礦柱支護(hù)充填崩落圍巖第十三章 采場(chǎng)地壓管理采場(chǎng)地壓管理的基本目的：在于減小或避免地壓(礦山壓力)的危害，保證回采工作安全進(jìn)行。非煤礦山地壓管理主要包括采場(chǎng)維護(hù)和采空區(qū)處理。非煤礦床地下開(kāi)采的地壓形成機(jī)理與煤礦

14、床開(kāi)采相同，但由于礦體的賦存條件、礦巖力學(xué)性質(zhì)、采礦方法、采空區(qū)形狀及其面積大小的差異，使得地壓分布規(guī)律、表現(xiàn)(顯現(xiàn))形式及其劇烈程度與煤礦不完全相同，有自己的特點(diǎn)。采場(chǎng)地壓管理的基本方法：有人工支護(hù)、留礦柱維護(hù)采場(chǎng)、充填采空區(qū)和崩落圍巖四種。第三章 非煤礦床回采工作過(guò)程 一、留礦柱維護(hù)采場(chǎng) 不少非煤礦床的礦巖穩(wěn)固性很好，開(kāi)采這類礦床時(shí)，回采過(guò)程中常常只留一些礦柱，利用礦石和圍巖自身的穩(wěn)固性維護(hù)采場(chǎng)，一般不進(jìn)行人工支護(hù)。當(dāng)采空區(qū)達(dá)到一定范圍后，再回收礦柱，處理采空區(qū)。 礦柱的形狀可以是圓形或矩形，間斷或連續(xù)留設(shè)。礦柱尺寸與礦體厚度、礦巖穩(wěn)固性等因素有關(guān)，實(shí)踐中通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。礦柱礦量占礦塊礦

15、量的比重從15-25%可大至40-60%，回采礦柱時(shí)不僅效率低、礦石貧化率高、安全性差，而且除充填法外回收率一般不超過(guò)50%。第三章 非煤礦床回采工作過(guò)程二、支護(hù) 在礦石或圍巖不穩(wěn)固的情況下，需要采用人工支護(hù)，以保證回采工作安全進(jìn)行。非煤礦山采場(chǎng)支護(hù)主要有木材支護(hù)、錨桿(錨噴)支護(hù)、錨桿桁架支護(hù)和長(zhǎng)錨索支護(hù)，金屬支架和液壓自移支架用得很少。 長(zhǎng)錨索在非煤礦山已成為采場(chǎng)支護(hù)的主要方法之一，用于加固上盤(pán)或下盤(pán)圍巖，有時(shí)也用于加固礦體。錨索長(zhǎng)度從550m不等。與錨桿相比，長(zhǎng)錨索的錨固范圍和錨固力大，錨桿的三種作用懸吊作用、擠壓加固作用和組合梁作用都得到充分發(fā)揮，從而使被錨固礦巖的穩(wěn)定性大大加強(qiáng)。在生

16、產(chǎn)實(shí)踐中，長(zhǎng)錨索常與錨桿聯(lián)合加固圍巖。圖13-1 鳳凰山銅礦長(zhǎng)錨索與錨桿聯(lián)合支護(hù)采場(chǎng)頂板1尾砂充填體；2采場(chǎng)；3長(zhǎng)錨索；4錨桿；5礦體第三章 非煤礦床回采工作過(guò)程三、充填采空區(qū) 充填采空區(qū)能減緩巖層移動(dòng)與地表下沉，有效地控制采場(chǎng)地壓。此外，采用這種地壓管理方法回采礦塊的礦石損失與貧化最小。因此，在開(kāi)采礦石價(jià)值或品位高，以及在覆巖不允許破壞或地表不允許塌陷的情況下，廣泛采用這種地壓管理方法。 在非煤礦山，按充填材料成分和輸送方法不同，將充填方式分為干式充填、水力充填和膠結(jié)充填。干式充填包括了煤礦所謂的自溜充填、機(jī)械充填和風(fēng)力充填，由于其充填效果差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，因此除中小型礦山外，現(xiàn)已很少

17、采用。本節(jié)只介紹膠結(jié)充填。第三章 非煤礦床回采工作過(guò)程(一) 膠結(jié)充填材料 膠結(jié)充填是在普通充填材料(骨料)中加人膠凝材料，使松散的充填材料膠結(jié)，形成具有一定強(qiáng)度的充填體的充填方式。 目前常用的膠結(jié)充填材料有混凝土膠結(jié)充填料和尾砂膠結(jié)充填料兩類。混凝土膠結(jié)充填料由膠凝材料、粗骨料和細(xì)骨料組成。膠凝材料目前主要用300500號(hào)普通硅酸鹽水泥。粗骨料的粒徑為550mm(但不得大于管徑的三分之一)，細(xì)骨料的粒徑為0.155mm。粗骨料可以是采石場(chǎng)碎石、采掘的廢石、卵石、山砂和河沙等。細(xì)骨料用來(lái)改善充填材料的流動(dòng)性能，常用的有天然沙和選礦廠尾砂。骨料中粗骨料約占60%70%，細(xì)骨料占30%40%。尾砂

18、膠結(jié)充填料不用粗骨料。第三章 非煤礦床回采工作過(guò)程(二) 膠結(jié)充填料的配比 膠結(jié)充填料的配比應(yīng)滿足對(duì)充填體強(qiáng)度的要求，有較好的流動(dòng)性，便于輸送和澆注。充填采場(chǎng)時(shí)充填體的單軸抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于35Mpa，構(gòu)筑人工假底時(shí)達(dá)到710MPa。尾砂膠結(jié)充填料的配比，主要是確定水泥與尾砂的質(zhì)量比和輸送濃度。水泥與尾砂的質(zhì)量比，一般充填采場(chǎng)時(shí)為1：301：20，構(gòu)筑人工假底時(shí)為1：61：5。輸送濃度對(duì)充填體強(qiáng)度和充填料流動(dòng)性有直接影響，一般為6572。第三章 非煤礦床回采工作過(guò)程 (三) 膠結(jié)充填料的制備和輸送 混凝土膠結(jié)充填料的制備國(guó)內(nèi)主要有間歇攪拌式、連續(xù)攪拌式和半分離制備三種方式。間歇攪拌式是將水泥和骨

19、料按一定比例送人攪拌機(jī)，加水?dāng)嚢韬笥秒姲?、礦車或汽車等間歇式運(yùn)輸設(shè)備送到充填地點(diǎn)。連續(xù)攪拌式是將攪拌后的充填料通過(guò)管路以自溜的方式連續(xù)輸送到井下充填地點(diǎn)。半分離制備是將水泥漿和骨料分別送到井下攪拌站，攪拌后再輸送到充填地點(diǎn)。 尾砂膠結(jié)充填料的制備和輸送方式有兩種。一種是將水泥粉加入尾砂漿中，制成水泥尾砂漿后，借重力或砂漿泵通過(guò)管路輸送到充填地點(diǎn)；另一種是將水泥漿加入尾砂漿內(nèi)，攪拌后通過(guò)管路輸送到充填地點(diǎn)。第一種制備和輸送方式見(jiàn)圖3-26。圖13-2 尾砂漿加人水泥粉的制備系統(tǒng)l壓氣吹送水泥入庫(kù)；2水泥庫(kù)；3螺旋喂料機(jī)；4水力旋流器(一種脫泥設(shè)備)；5溢流；6尾砂池；7尾砂供應(yīng)管；8攪拌桶；9砂泵；10至充填采