非煤礦床回采工作過程

非煤礦床回采工作過程第二節(jié)落礦1）機械落礦目前僅用于開采f值小于3-4的軟礦石，如錳礦、鉀鹽礦等。2）水力落礦開采錳礦和軟鋁土礦等松軟易碎的礦層。3)人工落礦：用于開采水晶、寶石、冰洲石、光學螢石等特種礦物；4）特殊落礦方法：溶解落礦是用水作溶劑，將有用礦物溶于水中，運出水溶液，再從中把有用礦物分離出來。這種落礦方法用于開采鉀鹽、巖鹽、芒硝和天然堿等鹽類礦床。溶浸落礦是將化學溶劑注入礦層，浸出礦石中的有用成分，再將含有有用成分的溶液提升到地面進行加工。5）鑿巖爆破落礦：是非煤礦床開采中的主要落礦方法，有淺孔落礦、中深孔落礦和深孔落礦等三種。一、淺孔落礦（一）炮孔布置孔深:小于3-5m，孔徑一般為30-46mm；炮孔布置方式:有水平和垂直兩種.（1）緩斜礦體一次采全厚(礦體厚度小于2.5-3m)時，布置水平炮孔【圖(a)】;（2）開采緩斜中厚礦體時，需分層回采，炮孔既可水平布置，也可垂直布置【圖(b)，(c))】;（3）開采急斜礦體時，炮孔也采用水平或垂直布置。

分層的開采順序取決于礦巖的穩(wěn)固性。一般來說，開采緩斜礦體時，若上盤圍巖(頂板)穩(wěn)固而礦石不穩(wěn)固，應自上而下回采(下向)；否則，宜自下而上回采（上向）。(a)單層回采；（b）下向梯段分層回采（c）上向梯段分層回采圖3—1淺孔落礦炮孔布置示意圖一般情況下，礦巖穩(wěn)固性差時以采用小直徑淺孔落礦為宜。(二)鑿巖設備非煤礦床中應用最普通的還是風動鑿巖設備型號鉆孔直徑㎜工作風壓MPa耗氣M3/min沖擊功J沖擊頻率Min-1扭矩N.m機重Kg765538～460.53.2602100150024YT-2438～460.52.8601800130024YT-2638～460.53.5451600150029YTP-2638～460.4～0.63.0602600180026.5YSP-4540～500.55.0702700180044表3—1部分風動式孔鑿巖機的主要技術性能

(三)淺孔落礦的評價優(yōu)點（1）礦石破碎質量好、大塊率低；（2）炮孔布置靈活（3）礦石損失貧化小。缺點：（1）勞動強度大；（2）材料消耗大；（3）安全性較差；（4）落礦時礦塵濃度大；（5）落礦能力小。適用條件：一般用于厚度在5～8m以下的不規(guī)則礦體。二、中深孔落礦（優(yōu)缺點）孔深：不大于15m孔徑：一般為50～70mm

(一)炮孔布置1、炮孔布置方式2、垂直扇形炮孔布置方法

首先要確定邊角孔(圖中的1、4、8、11孔)的位置，以圈定崩礦范圍，然后再按選擇的最大孔間距均勻地布置其余炮孔。炮孔最小抵抗線W一般為釬頭直徑的23～30倍，扇形孔的孔底距a為最小抵抗線的0.85～1.2倍，扇形炮孔的扇面距一般可與最小抵抗線相同。復習：最小抵抗線——如果將一個球形或立方體形炸藥包埋入巖石中，巖石與空氣相接觸的表面叫自由面，藥包中心到自由面垂直距離叫最小抵抗線。

(二)鑿巖設備表3—2國產部分中深孔鑿巖機的主要技術性能機號鉆孔直徑㎜工作風壓MPa耗氣量M3/min沖擊功J沖擊頻率Min-1扭矩N.m機重KgYGZ-7038～550.5～0.77.51002300～2700650070YGZ-70A38～550.5～0.77.51002300～2700650075YGZ-70D38～550.5～0.77.51002300～2700650075YG-8050～750.5～0.78.51801750GZ-9050～800.5～0.71120020001200095

中深孔及孔深大于15m的深孔，爆破時裝藥量大，因此非煤礦山廣泛使用裝藥器(三)中深孔落礦的評價優(yōu)點：1）中深孔的落礦能力大；2）為一些采礦方法的多工序平行作業(yè)創(chuàng)造了條件；3）鑿巖作業(yè)的安全性改善。缺點：1）中深孔落礦由于炮孔多為扇形布置，易產出大塊；2）中深孔落礦，礦體邊界處的礦石損失和貧化也不易控制。適用條件：一般用于厚度5～8m以上的礦體。三、深孔落礦－－1孔深大于15m的炮孔稱為深孔，其直徑—般大于90mm。多采用潛孔鑿巖機鑿巖。深孔落礦時的炮孔方向，常用的為垂直布置和水平布置，而且又分為平行孔、扇形孔和束狀孔三種。束狀炮孔鑿巖是在鑿巖硐室內進行，一個鑿巖硐室內可鉆鑿數排排面傾角不同的炮孔。如第一排排面傾角5～80，二排10～150，三排50～600，使崩落礦石厚度達到6～8m.深孔落礦評價：優(yōu)點：1）可節(jié)省鑿巖和裝藥時間；2）大大簡化了采礦方法結構；3）改善了勞動和安全條件。缺點：1）深孔落礦的大塊率高，礦體下盤處的礦石損失大，上盤處的礦石貧化率高；2）鉆鑿深孔易發(fā)生孔位偏斜。

采用潛孔鉆機的深孔落礦方法。潛孔鉆機將沖擊機構(沖擊器)獨立出來，潛人孔底。無論鉆孔多深，鉆頭部是直接安裝在沖擊器上，沖擊能損失少。四、深孔擠壓爆破落礦補償空間——礦石自礦體上崩落之后，其體積將會由于碎脹而增大，所以崩落后的礦石所需占據的空間要大于礦石原始體積占據的空間，二者之差為容納碎脹礦石而需開鑿的空間。自由空間爆破——如果崩礦之前，已經人為的為礦石的碎脹創(chuàng)造了足夠的補償空間，使得崩落的礦石可以充分松散破碎。此時的礦石碎脹系數約為1.3～1.4。擠壓爆破——如果崩礦之前未留或末留出足夠的補償空間，而是使崩落的礦石向相鄰的已崩礦巖進行擠壓，以獲得一部分補償空間。其中，前一種情況叫無補償空間擠壓爆破落礦或向相鄰崩落礦巖擠壓爆破落礦，后一種叫小補償空間擠壓爆破落礦。擠壓爆破礦石的松散系數約為1.1—1.3。（二）多排深孔擠壓爆破過程圖3—8表示的是多排深孔擠壓爆破過程(三)深孔擠壓爆破落礦評價與自由空間爆破落礦相比，深孔擠壓爆破落礦的突出優(yōu)點：1）減少或取消了補償空間，不僅降低了礦塊的切割工程量，也有利于礦體的穩(wěn)定;2）擠壓爆破的效果好，既降低了大塊產出率，也提高了放礦和運搬礦石的速度。缺點：1）壓實后的礦石易造成漏斗阻塞而使放礦困難;2）崩落的礦石易拋入鑿巖巷道而增加輔助工作量。落礦方式比較落礦方式特征炮孔布置方式評價適用條件優(yōu)點缺點淺孔落礦孔深小于3-5m，孔徑一般為30-46mm水平和垂直兩種1）大塊率低；2）礦石損失貧化小。1）勞動強度大；2）材料消耗高；3）安全性較差；4）落礦時礦塵濃度大5）落礦能力小。用于厚度在5～8m以下、礦巖穩(wěn)固性差的不規(guī)則礦體。中深孔落礦孔深不大于15m，孔徑一般為50～70mm扇形和平行布置，其中垂直扇形孔應用較多。1）落礦能力大；2）有利于多工序平行作業(yè)；3）鑿巖作業(yè)的安全性改善。1）易產出大塊。2）礦體邊界處的礦石損失和貧化也不易控制。用于厚度5～8m以上的礦體深孔落礦孔深大于15m的孔徑—般大于90mm。平行孔、扇形孔和束狀孔三種。每類中又有垂直布置和水平布置兩種，1）可節(jié)省鑿巖和裝藥時間；2）大大簡化了采礦方法結構；3）改善了勞動和安全條件，1）大塊率高2）礦體下盤處的礦石損失大，上盤處的礦石貧化高。此外，鉆鑿深孔易發(fā)生孔位偏斜，一般適用于厚度大于10m、形狀規(guī)則、礦巖易分離的礦體。深孔擠壓爆破落礦1）降低了礦塊的切割工程量，有利于礦體的穩(wěn)定。2）降低了大塊產出率，也提高了放礦和運搬礦石的速度。1）壓實后的礦石易造成漏斗阻塞而使放礦困難。2）崩落的礦石易拋入鑿巖巷道而增加輔助工作量。五、非煤礦井的采場爆破特點

采場爆破是指在回采工作面崩落礦石和回采礦柱時的爆破。與煤礦相比，非煤礦井采場爆破的特點是：雖然也采用電法爆破，但火雷管爆破應用較多，還采用其他非電磁破方法，而且采場爆破使用的炸藥、起爆材料、起爆方法等都與煤礦有所不同。補充：落礦新技術非煤礦床已經研究了多種新的落礦方法，如液壓沖擊、鉆孔劈裂、等離子爆破、自動鉆爆和高壓水射流落礦等，其中有的已成功地進行了工業(yè)性試驗。第三節(jié)采場礦石運搬幾種方式？？？？？？采場礦石運搬——指將工作面崩落的礦石運搬到運輸水平的過程。目前采用的礦石運搬方法主要有重力運搬和機械運搬。開采傾斜礦體時，有采用爆力運搬的，即借助爆破的力量運搬礦石。一、重力運搬重力運搬方法是工作面崩落的礦石借重力由采場自溜入礦塊底部的放礦漏斗，再放入運輸巷道的礦車中外運。(采場礦石→放礦漏斗→運輸巷道)放礦漏斗及其下部的閘門，一般布置在礦塊的底柱內。此種漏斗多用于淺孔落礦的薄及極薄礦體。

放礦漏斗可以采用人工漏斗。二、電耙運搬(一)電耙設備電耙是由耙斗裝巖機的耙斗、牽引鋼絲繩和絞車組成。電耙耙斗的形式有箱形（耙運軟碎礦石）和篦式（耙運堅硬塊狀）兩種。三滾筒電耙絞車在較大的采場中的應用。

電耙作業(yè)一般在水平或微傾斜的平面上進行。電耙既可以在采場中作業(yè)，也可在電耙巷道中耙運礦石。電耙的有效運搬距離向下部運時不超過60m，水平耙運時一般不超過40～50m，運距分別在30～40m和20～30m以下時效果最好。(二)電耙巷道布置

設有電耙巷道時，工作面崩落的采場礦石→受礦巷道（直接接受礦石的巷道）→電耙巷道→礦石溜井。電耙巷道的布置方式：1、礦塊留有底柱電耙巷道—般布置于運輸巷道上方4～6m處的底柱內，其間用礦石溜井聯(lián)系。溜井的容量不應小于一列車的礦石容量。(采場礦石→受礦巷道→電耙巷道→礦石溜井→運輸巷道)2、礦塊沒有底柱電耙巷道直接布置在運輸巷道頂板上，耙運的礦石經裝車臺直接裝車，但由于耙礦與運輸互相干擾而應用不多。電耙巷道也有與運輸巷道設在同—水平，耙運的礦石經溜井放至下一階段的運輸巷道集中出礦。三、自行設備運搬包括有軌自行設備和無軌自行設備，既可用于掘進，也可用于采場運搬。目前，地下礦山采場應用的自行設備主要是無軌自行設備，包括裝運機、鏟運機、電鏟與自卸卡車等。四、礦石運搬方法比較采場礦石運搬運搬方式特征評價適用條件優(yōu)點缺點重力運搬重力運搬方法是工作面崩落的礦石借重力由采場自溜入礦塊底部的放礦漏斗，再放入運輸巷道的礦車中外運。運搬最簡單，礦柱礦量少，費用低。放礦能力小，閘門易損壞。在開采急傾斜薄及極薄礦脈并采用淺孔落礦時被廣泛應用。電耙運搬工作面崩落的礦石借自重經過直接接受礦石的受礦巷送，流入電耙巷道，由電耙耙運至礦石溜井電耙的構造簡單，堅固耐用，移動靈活，易于維修其適應性強、應用范圍廣牽引繩磨損大、運搬能力隨運距的增加而迅速減小自行設備運搬自行設備主要是無軌自行設備，包括裝運機、鏟運機、電鏟與自卸卡車等同一設備既可用于回采，又可用于掘進，鏟運機還可用來消除路障和運輸材料,機動靈活,運搬設備能力大、效率高,配合其他回采設備，實現回采工作面的綜合機械化設備昂貴、維修工作量大、操作技術水平要求高

五、礦塊底部結構（一）礦塊底部結構的概念

礦塊底部結構——指從階段運輸水平到拉底水平之間，所包括的受礦巷道、二次破碎巷道、出礦巷道和放礦巷道的有機配合部分。它能夠使礦房或礦柱采下來的礦石，經過這些巷道，利用礦石自重，或出礦設備的運搬，裝入運輸水平的礦車中。受礦部分——從電耙巷道頂板→拉底巷道底板出礦部分——從階段運輸巷道頂板→電耙道頂板放礦部分——從階段運輸巷道底板→運輸巷道頂板。（二）受礦巷道形式漏斗式、塹溝式和平底式三種。1、漏斗式如果接受采場崩落礦石的巷道是漏斗，則稱為漏斗式受礦巷道。漏斗的形狀有圓形和方形兩種，它們在電耙巷道兩側的布置方式，可對稱布置，也可交錯布置。

圖3—18漏斗布置形式a—對稱布置；b—交錯布置漏斗作為受礦巷道，與其他形式的受礦巷道相比，特點是對礦塊底柱的切割較少，有利于底柱穩(wěn)定。所以，在各種礦石條件下都廣為應用。

2、塹溝式塹溝式受礦巷道——將同排各漏斗沿縱向連通，形成一個V形溝槽，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，放礦過程中堵漏事故較少，但對礦塊底柱的切割較大，降低了礦柱的穩(wěn)定性。適用于礦石中等穩(wěn)固以上的礦體。

3、平底式受礦巷道平底式受礦巷道的布置其特點是受礦巷道與電耙巷道的底板位于同一標高水平上，回采礦塊時崩落的礦石在平底式受礦巷道中堆成三角形，隨電耙的運搬和回采的進行，采落的礦石不斷流入電耙巷道。平底受礦巷道結構簡單，采準切割工程量少，放礦條件好，礦塊底柱尺寸也小。缺點是放礦結束后殘留下來的三角形礦堆，要待下階段回采時才能回收，故礦石損失和貧化較大。此外，這種結構對礦塊底柱的破壞大，因此在礦石極穩(wěn)固時才適用。（三）二次破碎巷道二次破碎巷道是進行破碎崩落礦石中不合格大塊的巷道。在開采薄及極薄礦脈的礦塊內及平底式底部結構的礦塊內不設二次破碎巷道，大塊的破碎是在工作面、漏斗閘門處、振動出礦機上或裝礦巷道內進行。（四）放礦巷道放礦巷道處指向運輸水平或出礦設備轉運礦石的巷道，如放礦口和礦石溜井等。

礦塊底部結構的類型一般分為重力放礦底部結構、電耙出礦底部結構、無軌設備出礦底部結構和裝載機(加裝巖機)出礦底部結構等幾種。第四節(jié)采場地壓管理由此采礦方法分類特點采場地壓管理——指回采過程中為控制或減輕地壓造成的危害，或利用地壓進行開采的工作。非煤礦山地壓管理主要包括采場維護和采空區(qū)處理。采場地壓管理的基本方法：人工支護、留礦柱維護采場、充填采空區(qū)和崩落圍巖四種。一、人工支護在礦石或圍巖不穩(wěn)固的情況下，需要采用人工支護，以保證回采工作安全進行。非煤礦山采場支護有：木材支護、錨桿(錨噴)支護、錨桿桁架支護和長錨索支護、金屬支柱和液壓自移支架。煤礦開采工作面頂板管理形式圖鋼絞線桁架支護系統(tǒng)

長錨索在非煤礦山已成為采場支護的主要方法之一，用于加固上盤或下盤圍巖，有時也用于加固礦體。錨索長度從5～50m不等。與錨桿相比，長錨索的錨固范圍和錨固力大，錨桿的作用得到充分發(fā)揮，從而使被錨固礦巖的穩(wěn)定性大大加強。在生產實踐中，長錨索常與錨桿聯(lián)合加固圍巖，如圖所示。二、留礦柱維護采場開采穩(wěn)固性很好的礦巖時，回采過程中常常只留一些礦柱，利用礦石和圍巖自身的穩(wěn)固性維護采場。當采空區(qū)達到一定范圍后，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。礦柱尺寸與礦體厚度、礦巖穩(wěn)固性等因素有關，實踐中通常根據經驗確定。注意：確定礦柱尺寸時，必需綜合考慮各種因素的影響，在確保安全的條件下盡量減少礦柱尺寸，特別是開采貴重或稀有礦石時更應如此。三、充填采空區(qū)在開采礦石價值或品位高，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、水力充填和膠結充填。（二）水力充填

以水為媒介，使充填料沿充填管道或充填鉆孔輸送到充填點的充填方式。又稱為水砂充填。水力充填的充填料多用管道輸送，充填作業(yè)和充填系統(tǒng)可全面實現機械化，因而充填能力、效率和充填質量都優(yōu)于干式充填，主要的缺點是礦井的基建費用高、充填物污染巷道。

(一)干式充填包括自溜充填、機械充填和風力充填，由于其充填效果差、勞動強度大、效率低，因此除中小型礦山外，現已很少采用。（三）膠結充填1、膠結充填材料常用的膠結充填材料有混凝土膠結充填料和尾砂膠結充填料兩類?；炷聊z結充填料由膠凝材料、粗骨料和細骨料組成。膠凝材料目前主要用300～500號普通硅酸鹽水泥。粗骨料的粒徑為5～50mm(但不得大于管徑的三分之一)，細骨料的粒徑為0.15～5mm。粗骨料可以是采石場碎石、采掘的廢石、卵石、山砂、河沙、江沙等。細骨料用來改善充填材料的流動性能，常用的有天然沙和選礦廠尾砂。骨料中粗骨料約占60％～70％，細骨料占30％-40％。尾砂膠結充填料不用粗骨料。2、膠結充填料的配比膠結充填料的配比應滿足對充填體強度的要求，有較好的流動性，便于輸送和澆注。為保證安全開采，充填采場時充填體的單軸抗壓強度應不低于1～5MPa，構筑人工假底時達到7～10MPa。尾砂膠結充填料的配比，主要是確定水泥與尾砂的質量比和輸送濃度。水泥與尾砂的質量比，一般充填采場時為1：30～1：20，構筑人工假底時為1：6～1：5。輸送濃度對充填體強度和充填料流動性有直接影響，一般為65％～72％。3、膠結充填料的制備和輸送混凝土膠結充填料的制備國內主要有間歇攪拌式、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料按一定比例送入攪拌機，加水攪拌后用電耙、礦車或汽車等間歇式運輸設備送到充填地點。連續(xù)攪拌式是將攪拌后的充填料通過管路以自溜的方式連續(xù)送到井下充填地點。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。尾砂膠結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管路輸送到充填地點；另一種是將水泥漿加入尾砂漿內，攪拌后通過管路輸送到充填地點。4、評價與水力充填相比，膠結充填的沉縮率小，充填體強度大，充填工藝簡單，不污染巷道，主要缺點是充填成本高(占采礦成本的35％-50％，而水力充填僅占15％-25％)。因此，尋求價格低廉的水泥代用品是一個重要的