第十一章落礦

金屬礦床地下開采

---落礦第九講--主講人：闞冬梅復習舊課金屬礦床地下開采的步驟可以分為：開拓、采準、切割與回采四個步驟，這些步驟反映了不同的工作階段。礦床開拓:從地面掘進一系列巷道通達礦體，以便把人員、材料、設備、動力和新鮮空氣送入地下，同時把礦石、廢石、礦坑水、污濁空氣等送到地面。使地面與地下形成完整的提升、運輸、通風、排水以及動力供應等系統(tǒng)，稱為礦床開拓?；夭晒ぷ鞯闹饕^程：落礦、礦石運搬和地壓管理第一節(jié)概述第二節(jié)爆破法落礦的特點第三節(jié)

礦石合格塊度第四節(jié)淺孔落礦

第五節(jié)中深孔落礦第六節(jié)深孔落礦第七節(jié)深孔擠壓落礦第八節(jié)藥室落礦第十一章落礦第一節(jié)概述落礦：回采過程中，將礦石從礦體分離下來并破碎成一定塊度的過程稱為落礦。落礦的要求：工作安全設計范圍內(nèi)崩礦完全，而對其他外部破壞最小；礦石爆破塊度要均勻；盡量減小需要二次破碎的大塊；滿足礦塊能力的要求；落礦費用最低。第一節(jié)概述落礦方法：鑿巖爆破法落礦；機械落礦；水力落礦；溶解落礦?！蠖鄶?shù)金屬礦床礦石堅硬，通常采用的落礦方法——鑿巖爆破落礦方法。第一節(jié)概述1、鑿巖爆破方法（1）淺孔落礦

最早的炮孔落礦方法，輕型鑿巖機鑿孔（例：7655鑿巖機），孔徑：30~46mm，孔深：3~5mm。（2）中深孔落礦使用中型和重型鑿巖機和接桿釬子鉆鑿中深孔，也稱為接桿炮孔落礦?？讖剑?0~70mm，孔深不超過15m。第一節(jié)概述（3)深孔落礦專用鉆機鉆孔，孔徑大于90mm，孔深大于15m。這種落礦方法的推廣，對采礦方法參數(shù)產(chǎn)生了重要的影響，顯著提高了落礦效率，于1960年代幾乎完全取代了藥室落礦。（4）藥室落礦

在礦體中掘進專用巷道和硐室進行集中裝藥落礦。巷道工程量大，崩礦塊度不均勻（易產(chǎn)生大塊和粉礦），作業(yè)條件惡劣，除極端堅硬的礦石外，很少使用。第一節(jié)概述2、機械落礦僅在中硬以下的軟巖中使用?？蛋菀蚋蠲簷C用的很多，鋸石機軟巖石中中應用，在近期不會有大量應用。3、水力落礦利用高壓水射流，將脆而軟的礦石擊落，再用水或其它運輸方式將破碎的礦石運出。水力采煤法第一節(jié)概述4、溶解落礦利用水作溶劑，將有用礦物溶于水中，運出水溶液，再從中將礦物分離出來。開采巖鹽礦。返回第二節(jié)爆破法落礦特點一、爆破法各工序費用比重（1）中硬礦石：鑿巖：20%~30%；炸藥：40%~60%；裝藥和爆破：20%~40%（2）硬礦石：鑿巖：60%~70%；炸藥：20%~30%；裝藥和爆破：10%~20%。※為減少落礦費用，必須降低費用最高工序所占比重。（1）中硬礦石：用價格便宜的炸藥；（2）硬礦石：完善鑿巖工具和方法，使用能產(chǎn)生最大破碎效果的、能降低鑿巖費用的炸藥。第二節(jié)爆破法落礦特點二、評價落礦的技術經(jīng)濟效果，常用指標鑿巖工勞動生產(chǎn)率以崩礦量表示，單位：t/工班或m3/工班。每米炮孔（淺孔或深孔）崩礦量m3/m或t/m表示。其倒數(shù)為：單位鑿巖消耗量，m/m3或m/t。單位炸藥消耗量，Kg/t或kg/m3。不合格大塊產(chǎn)出率，%。第二節(jié)爆破法落礦特點三、影響崩礦指標的主要因素⑴礦石堅固性:單位炸藥消耗量和單位鑿巖消耗量與礦石堅固性幾乎成正比；⑵礦石的裂隙性:爆破方向與裂隙垂直效果好平行不好，裂隙密集好，稀疏差；⑶礦體厚度：厚度小、爆破性大；⑷自由面數(shù)目：回采時工作面數(shù)常有2-3甚至4個。返回第三節(jié)礦石合格塊度

一、礦石合格塊度礦石破碎到適合放礦和運輸條件的最大允許塊度叫礦石合格塊度。大于合格塊度的大塊礦石要進行二次破碎。二、合格塊度尺寸的確定受放礦巷道斷面，運搬，運輸，提升礦石設備的類型和尺寸，提升前有無破碎裝置的影響。第三節(jié)礦石合格塊度

三、巷道寬度與礦石塊度關系1、巷道寬度與礦石塊度橫斷面尺寸的比例，大致為1.8:1~5:1。對容易通過或在堵塞時容易排除的放礦部位，選取較小數(shù)值；相反，影響整個礦山或其區(qū)段生產(chǎn)能力，而又難于處理的地方（如溜井），取4:1或更大值。放礦巷道、運搬和運輸設備最大允許的礦石塊度，變化在250~300到800~1000mm之間。第三節(jié)礦石合格塊度

2、平硐開拓或多階段開采礦石需轉放下部水平運輸，通過溜井（150~300m）溜放礦石，多數(shù)礦石降落時互相撞擊而破碎。這種情況下，礦石合格塊度可適當增大。3、采用箕斗提升時

礦石塊度不大于400~500mm。對箕斗提升的礦井，一般設井下破碎裝置,礦石塊度破碎到200mm以下，所以合格塊度尺寸可大些，一般只在大型礦山中用。第三節(jié)礦石合格塊度

四、不合格大塊※不合格大塊：大于合格塊度尺寸的礦石塊，稱為不合格大塊，簡稱大塊。※不合格大塊產(chǎn)出率：不合格大塊數(shù)量與全部崩落礦石數(shù)量之比。※不合格大塊需要在放礦過程中進行二次破碎。第三節(jié)礦石合格塊度五、不合格大塊的危害及減少不合格大塊的措施1、不合格大塊的危害

不合格大塊對回采過程危害極大，二次破碎造成的環(huán)境污染；中斷運礦作業(yè)，降低生產(chǎn)能力；增加炸藥消耗；降低安全系數(shù)，尤其漏斗堵塞的處理更是危險，有時二次破碎，崩壞放礦口，使剩余礦石無法放運。第三節(jié)礦石合格塊度2、減少不合格大塊的措施:改善落礦時礦石破碎質量；采取必要的技術措施，增大礦石合格塊度尺寸。見圖11-1二次破碎單位炸藥消耗量q2與單位炸藥消耗量q1的關系曲線第三節(jié)礦石合格塊度第三節(jié)礦石合格塊度3、改善落礦時礦石破碎質量:A、一般是增加單位炸藥消耗量;B、采用小孔徑炮孔;C、擠壓爆破;D、采用大直徑垂直深孔球狀藥包爆破;E、增加礦石不合格塊度尺寸.增大巷道斷面尺寸，運搬和運輸設備的功率，礦車規(guī)格以及設置地下破碎站等這樣可降低礦石開采費用，盡快收回基建多投入的資金。返回第四節(jié)淺孔落礦※淺孔落礦與巷道掘進相比，最大特點：與采礦方法相結合，與回采工藝密切相關，回采工作面自由面至少有兩個，在一個自由面上鑿孔，向另一個自由面方向崩礦。一、淺孔布孔方式1、水平炮孔第四節(jié)淺孔落礦2、上向炮孔3、下向炮孔

※

開采緩傾斜薄礦體，用單層回采，一般采用水平炮孔；緩傾斜中厚礦體，需分層回采，采用上向梯段或下向梯段工作面；開采急傾斜礦體，可采用下向分層或上向分層回采。水平炮孔落礦，爆破后工作面平整，同時爆破炮孔數(shù)量受限制，礦石穩(wěn)固性較差時應用；上向垂直炮孔落礦，鑿巖工作線長，允許同時爆破孔數(shù)多，落礦量大，但礦石頂板不規(guī)整，易形成浮石，較穩(wěn)固礦石中使用。第四節(jié)淺孔落礦二、淺孔鑿巖水平或微傾斜炮孔，手持式或氣腿式鑿巖機，例：YT-25、7655；上向垂直炮孔，伸縮式鑿巖機，例：YSP-45等；釬頭直徑30~46mm，最小抵抗線：釬頭直徑的25~30倍。三、淺孔落礦評價適用于厚度在5~8m以下的不規(guī)則的礦體；使礦體與圍巖接觸面處礦石回采率達到最高，而貧化?。坏V石破碎良好，大塊產(chǎn)出率低然而落礦材料和勞動消耗大；在頂板爆露面下作業(yè)，工作安全性差；粉塵高，每次爆破礦石量少。第四節(jié)淺孔落礦第五節(jié)中深孔落礦

1954年在我國華銅銅礦首先使用，這種落礦方法曾引起采礦方法結構的改革，提高了礦塊的生產(chǎn)能力，改善了工人的勞動條件。一、炮孔布置方式上向扇形；水平扇形。目前前者應用較多。第五節(jié)中深孔落礦返回二、炮孔設計設計爆破范圍內(nèi)，以鑿巖巷中確定的中心作放射狀布孔。圖11-41、先確定邊孔角，再依據(jù)最大孔底距均勻添布其余邊孔距：兩相鄰炮孔，短炮孔底到長孔的垂直距離。2、排與排的關系：同排同段：兩條巷道應均勻布孔。同排不同段，不同排不同段：在相鄰炮孔控制邊界處留0.8~1m的間隔。在同一平面上的炮孔，爆破方向垂直，應留1~1.5m的間隔。※凡留有間隔帶的地方，在附近要增設加強排以清除間隔帶，減少大塊率。第五節(jié)中深孔落礦第五節(jié)中深孔落礦三、鑿巖設備中深孔鑿巖使用YG-40、YG-80、YG-90、YGZ-90等鑿巖機。圖11-7，圖11-8

第五節(jié)中深孔落礦四、裝藥

裝藥器使用廣泛,常用的FZY-10型、AYZ-150型，裝藥能力為600kg/h，設有手動攪拌器：裝水分較大的炸藥；AYZ-150無攪拌器，裝大直徑孔。圖11-9,圖11-10第五節(jié)中深孔落礦五、大塊率問題

中深孔落礦，采用扇形布孔，爆破后容易產(chǎn)生大塊。

炮孔口炸藥密集，崩的不碎，孔間先擊穿，向前推出大塊。孔底距離大，如孔的角度偏1-2°，就將產(chǎn)生很大的大塊?？卓冢?.5-2m不裝藥，也產(chǎn)生大塊。解決辦法：小抵抗線爆破技術：保持孔網(wǎng)面積S=a×W值不變的前提下，減少抵抗線W，增大孔間距a。使密集系數(shù)m=a/W為3-6，一般為m=0.8-1.2。即縮小排距，加大孔底距，在一排中孔與孔不影響，排與排的前孔與孔配合。第五節(jié)中深孔落礦六、中深孔落礦評價:

中深孔落礦是我國地下礦山應用極為廣泛的落礦方法，是在分段巷道中鑿巖和天井中鑿巖的主要方法。提高這種落礦方法效率的途徑是：研制全液壓鑿巖臺車，進一步提高機械化程度,為增加炮孔鑿巖深度和鑿巖效率創(chuàng)造良好條件。

思考題：

1、衡量爆破效果優(yōu)略常用哪些指標？

2、淺孔落礦的使用條件和優(yōu)缺點？

3、中深孔落礦的使用條件和優(yōu)缺點？返回第六節(jié)深孔落礦

深孔落礦是在中深孔的基礎上發(fā)展起來的，只是孔深的加深及孔徑的加大。當然這種發(fā)展是由于出現(xiàn)了深孔鉆機、潛孔鉆。接桿鑿巖——潛孔鉆，解決了鑿巖速度下降的問題。深孔落礦的出現(xiàn)，減化了采礦方法結構，減少了采準巷道工程量，提高了鑿巖勞動生產(chǎn)率，并為大量落礦創(chuàng)造了條件。第六節(jié)深孔落礦1、深孔布置方式垂直，傾斜和水平三種方式布置。每種又可扇形，平行或束狀布孔（圖11-11）。通常垂直或傾斜分層均為平行布置，水平分層為扇形布置，在某種情況下還有束狀布置。

平行布置能充分利用深孔長度，炸藥分布均勻，礦石破碎效果好，缺點是掘進鑿巖巷道工程量大，需要經(jīng)常移動鑿巖設備，輔助作業(yè)時間多；

扇形布孔的總長度鑿巖巷道工程量小，每個鑿巖位置可鉆若干（一個排面）深孔，扇形布孔總長度比平行布孔增加50~60%，目前應用廣泛。因為使用高效鑿巖設備，鑿巖增加費用比增加巷道掘進費用便宜；

束狀布置是從一個鑿巖硐室鉆鑿幾排扇形深孔，如第一排的排面傾角為5-8°，第二排為10-15°

，第三排為50-60°，使崩落礦石厚度達6~8m

。這種布孔用于崩落頂柱和間柱。第六節(jié)深孔落礦第六節(jié)深孔落礦2、布孔與礦體和圍巖接觸面的關系1)當?shù)V體與圍巖接觸且宜分離時,鑿巖硐室可布置在接觸面內(nèi),孔底距上盤接觸面10-20m，因為剩下的不崩自落，以防崩落圍巖，增加貧化。礬土礦就是如此。2)當?shù)V體與圍巖接觸面不明顯,成漸變關系時,鑿巖硐室布置下盤脈外0.5-1m處，將邊孔布置在下盤接觸面上，孔底向上盤圍巖超鉆0.2-0.4W,以防接觸面殘留礦石。第六節(jié)深孔落礦3、深孔鑿巖

我國使用YQ-100A型潛孔鉆機，可鉆水平扇形深孔，直徑95-105mm，W=(25-35)D,孔底距=1-1.3W,孔深一般小于25-30m。前蘇聯(lián)：HKP-100(105-110mm)，лдC-3型（孔徑為150mm）潛孔鉆機。有BⅢ-145型壓輪鉆機，可鉆鑿直徑為150mm深達50-60m的深度。目前國外采用高風壓潛孔鉆機，鑿巖速度可提高2倍多。潛孔鉆機第六節(jié)深孔落礦返回4、評價優(yōu)點：與淺孔，中深孔落礦相比，提高勞動生產(chǎn)率，減少采準工程量，改善了勞動條件和工作安全性。缺點:大塊率高，礦巖接觸帶損失大（主要發(fā)生在下盤），礦石貧化高（發(fā)生在上盤）。適用:厚度大于5-8m，礦體形態(tài)規(guī)整，礦巖易分離的礦體。第七節(jié)深孔擠壓落礦

1、概述

1954年蘇聯(lián)在一個礦山被迫進行了依次擠壓藥室崩礦，爆破結果亦出乎意料的好；1956年開始研究深孔擠壓崩礦的可能性；1962年這一方法在許多礦山得到應用。2、實質

自由空間爆破時，在爆破的第一階段，自由面附近的礦石被自由面反射的拉應力波破壞。此時直射波能幾乎完全變?yōu)榉瓷洳?，剝離下的碎塊向自由空間。爆破的第二階段，在膨脹的氣體壓力下，礦體內(nèi)形成的裂隙擴大破裂，并將拋擲出去，進而碎塊互撞以及與礦體碰撞進一步破碎。第七節(jié)深孔擠壓落礦3、深孔擠壓落礦方案

1)小補償空間擠壓落礦

在設計回采的礦體種掘進少量的切割工程。小切割槽作為補償空間(10-20%)，時落礦工作在擠壓狀態(tài)下進行達到減少切割工程量和改善礦石破碎效果的目的。這種方案可適用于任何情況。而且降低大塊產(chǎn)出率，特別在穩(wěn)定性差的礦石條件下，以切割井巷代替切割槽，優(yōu)越性尤為明顯，如圖11-13。第七節(jié)

深孔擠壓落礦2)向相鄰崩落礦巖擠壓落礦:

(1)松動落礦：這是實現(xiàn)向相鄰松散介質擠壓爆破的必要條件。松動放礦量應控制在15-20%為宜。

(2)第一排炮孔：第一排炮孔是影響爆破效果的重要因素。需要有較大的能量。一般在第一排炮孔后0.4-0.6米處增加一排炮孔。

(3)一次崩礦礦層厚度：增加一次崩礦礦層厚度，可減少爆破次數(shù),增加每次爆破礦量。但是厚度增加，從松散介質獲得的補償空間將逐漸減少。根據(jù)地質構造情況，調(diào)整一次崩礦層厚度，盡量將每次爆破的第一、二排炮孔避開構造破壞地段。當?shù)V體厚度M>20-30米時，電耙巷道常垂直走布置，二爆破方向往往沿走向。第七節(jié)深孔擠壓落礦4、擠壓爆破評價應用得當：可降低大塊率，提高出礦效率