浅析无底柱分段崩落法采准设计.pdf

第7 卷第5 期 2 0 0 9 年1 0 月 矿业 工 程 M i n i n gE n g i n e e r i n g 21 浅析无底柱分段崩落法采准设计 伍瑶前 邯邢冶金矿山管理局西石门铁矿，河北邯郸0 5 6 3 0 3 摘要无底柱分段崩落采矿法技术发展迅速。本文结合国内外的理论和实践经验，介绍了设计无底柱 分段崩落法采准设计方法，并为其采准设计提供了重要参照依据。 关键词无底柱分段崩落法；采准；设计方法 中图分类号T D2 6 3文献标识码A 文章编号1 6 7 1 8 5 5 0 2 0 0 9 0 5 0 0 2 1 - - 0 3 0 引言 无底柱分段崩落采矿法是一种机械化程度高、劳动消 耗量小的高效率采矿方法，它因取消了回采巷道上部的分 段临时底柱而得名。由于适用于无底柱分段崩落法的高效 率设备的出现，该采矿方法得到了较广泛的应用。 采准设计是在开拓工程完成的基础上，为准备采矿而 进行的运输、凿岩、切割、出矿、行人、通风、矿岩溜放、 放顶等并巷工程的空间布置设计。 1 采准设计的依据 块段地质、测量及中段水文地质说明书； 用作采准工程设计并经审定的地质一次圈定资料； 相应中段 分层 实测平、剖面图及地质测量资 料； 编制工程量明细表，确定施工顺序， 进行采准设计指标计算，编制主要技术经济指标 表。 采准工程的布置应与通风、运输工程综合考虑。当有 些技术经济指标未满足技术要求时，要重新对工程的布置 傲认真、细致的调整，直到满足技术要求为止。 3 无底柱分段崩落法采准设计方法 3 ．1 图纸部分 3 ．1 ．1 图纸内容 无底柱分段崩落法图纸内容1 设计分层采切工程平 面布置图；2 对应上分层采切工程实测图；3 各勘探线 及附加线工程布置剖面图；4 运输水平平面图；5 设计 范围内所涉及的系统工程和辅助工程图；6 井巷工程断面 图；7 通风系统图。 开采同类矿块或相邻矿块的技术经济指标及开采采准设计图纸比例一般要求为1 。5 0 0 ，采场索引图比 记录； 井巷工程已揭露部分的矿岩物理机械性质及稳固 性现场调查资料。 2 采准设计的步骤 熟悉设计矿块的地质资料，充分掌握矿体形态、 周围工程现状及相邻采场的回采情况； 进行采矿方法选择及方案比较，确定回采工艺； 确定回采顺序； 确定矿石运输及采场通风方案，进行风、水、电 等管线工程布置； 论述采空区处理方案； 在完成上述工作的基础上，以最大限度地回收矿 石资源为前提，布置采准工程，并绘制平、剖面施工图； 收稿日期2 0 0 9 一0 4 2 0 作者简介伍瑶前 1 9 7 6 一 ，男 汉族 ，湖南双峰人， 矿山管理局西石门铁矿南二采区主任工程师，技术主任。 例为1 10 0 0 。 分段平面图内容图框、签字栏、会签栏、坐标网、 地质界限、矿岩标识、勘探线、已有工程 风井、溜并、 回风巷、斜坡道 、设计工程 进路、联巷、切巷、切井、 溜井 、采场分界线、采矿界限、剖面线、采场、进路、溜 井等各种标识。 进路剖面图内容图框、图名、坐标线、分段水平线、 地质界限、矿岩标识、已有工程 穿脉、运输巷、探矿 巷 、设计工程 进路、联巷、切巷、切井、溜井 、采矿 界限、进路、溜井等各种标识。 3 。i ，2 设计方法 在熟悉掌握地质、测量提供的资料基础上，对矿体形 态、走向、倾向、倾角及矿体厚度，顶底板岩石情况、矿 岩稳固性、设计范围内及周围上下已有工程情况了解清楚。 确定无底柱分段崩落法结构三要素，即“分段高度、进路 间距、崩矿步距”；确定进路的布置方向，是沿矿体走向布 邯邢冶金 置还是垂直矿体走向布置f 设计确定采矿方向即确定切巷、 联巷位置；确定采场划分、每个采场控制的进路条数、溜 万方数据 2 2矿 业 工 程 第7 卷第5 期 井布置，进而设计分段的斜坡道以及通风系统等。这些设 计参数和思路可通过初步设计或本中段的开拓设计中获得。 3 ．1 ．3 制图方法及标准 首先绘制分段平面图，根据设计范围选择某一号的标 准图幅，绘制图框、签字栏，无底柱分段崩落法图纸比例 尺1 5 0 0 。以进路竖放和横放原则，摆放绘制坐标网，即 坐标网不一定与图框平行垂直。坐标网格1 0 0m m 1 0 0m m ，则每一网格代表5 0m 。根据地质、测量部门提 供的资料透图绘制地质界限、勘探线、溜井、通风井、斜 坡道等。 设计并绘制进路，如果本分段没有上部工程，即处于 第一分段，则根据初步设计或开拓设计确定进路方向和进 路间距，参照矿体纵剖面图 地质部门提供 在矿体边部 选择合适位置布置第一条进路，按进路间距依次布置其他 进路。如果已有上部工程，则根据无底柱分段崩落法上下 分段进路交错布置的原则，确定本设计分段进路中线位置， 用0 ．2 ～O ．3m m 绘制点画线作为进路中心线。 根据进路中心线绘制各进路剖面图，由于无底柱分段 崩落法进路较长，在剖面图体现本中段范围内图形即可， 所以进路剖面是一长条图形。为了节约图纸并使图纸美观， 选定某一号标准图幅后，可将多条进路剖面图绘制在一张 图纸上。 剖面图绘制，根据平面图上进路方向平面图纸的边长 作为剖面图纸的一个边长选择合适的标准图幅，注意剖 面图的图幅不要大于平面图的图幅。每条进路的剖面图， 以上一中段和本中段水平线为制图高度，每条进路剖面图 之间留出约4 0m m 空间，确定图纸能绘制的进路剖面图个 数。然后绘制各进路剖面图的内部图框，如设计某9 9m 水 平分段的采准设计，则以 1 2 0m 和 8 0m 作为进路剖面 图的上下图框范围，比例l 5 0 0 ，则进路剖面图的高为 8 0m m ，根据进路左右图框距离图纸内框3 0 ～4 0m m 原则 绘制进路剖面图的左右图框。绘制本分段和上分段水平线， 切制剖面并绘制地质界限，坐标网线，上分段已有工程如 切巷、联巷、溜井、穿脉等和上分段采矿界限。 设计并确定进路剖面图上切巷和联巷位置。即确定本 分段采矿界限和进路长度，首先确定采矿顺序即采矿方向， 如果本设计处于第一分段，可根据初步或开拓设计，如果 上面有设计，可根据上分段采准设计确定。该采矿顺序多 为由上盘至下盘退采，即切巷布置矿体上盘、联巷布置在 矿体下盘，进路垂直矿体走向布置。确定采矿界限的方法， 根据“上分段与本分段进路顶板矿岩界限各半”的原则确 定采矿界限。在进路剖面图上画出切巷中线和下盘采矿界 限外推1 0m 为联巷中线。将各进路的切巷和联巷在剖面图 上画出后返到分段平面图上的进路中心线上画“十”字小 叉。再根据线性规划方法，既考虑损失又考虑贫化，绘制 一条和多条直线作为切巷和联巷中心线。每条线段长 3 0m ，设计的联巷不要频繁拐弯，同时要考虑工程量最小 和采出矿石最多的最优方案。 设计切井，在矿体较厚大部位设计切井，切井要穿过 矿体。切井高度要保证以后回采设计时的崩矿高度。 设计溜井，上分段已有溜井要尽可能利用，若没有溜 井，设计时要考虑溜井设计在放矿时车门侧，防止放矿时 砸车门，溜井与联巷要靠近但帮到帮距离3m ，溜井尽 量不要布置在穿脉的弯道上，溜井中心线距穿脉轨道中心 线为3 ．4 5m 。 划分采场并编号，每条溜井控制5 0m 6 0m 的矿块， 每5 ～6 条进路为一个采场，采场编号为两位数字，第一位 代表采场下步的穿脉号，第二位代表采场编号靠近切巷即 采矿时先采的采场为1 8 ，如6 1 8 采场则为6 8 穿脉上部靠 近切巷处的18 采场。 斜坡道是无底柱分段崩落法各分段的联系通道，进入 采场的行人、设备以及材料运输系统主要是靠斜坡道进行。 斜坡道的施工一般采用下掘法，这样有助于铲运机的出碴。 为了斜坡道能长期保存，一般布置在矿体的下盘，并随采 矿分段的下降而向下设计并下掘。斜坡道的坡度由上下设 备的爬坡能力而定，一般 1 8 ％。斜坡道的断面考虑行走 铲运机和行人，断面规格4 ．0m 3 ．2m 视出矿设备而 定，此参数适用2r n 3 铲运机 。拐弯处坡度 5 ％。斜坡道 距各分段联巷要有1 0m 以上距离。 3 ．2 设计说明书 无底柱分段崩落法采准设计设计说明书所包括的内容 采场地质概况、采场位置及相邻采场和上中段或分层的开 采情况、采矿方法选择及采场回采工艺，采场开采顺序、 采准工程布置说明、采场通风及行人、运输系统、施工组 织及施工顺序、安全技术措施、施工技术要求。设计说明 书严格按格式及规定内容编写，以形成规范。 3 ．3 指标计算表 技术经济指标表是反映设计好坏的一个主要依据，包 括地质矿量、地质品位、上接矿量、下转矿量、采场地 质矿量、采场地质品位、设计损失矿量，采出地质矿量、 贫化岩量、带矿量、采出毛矿量、毛矿品位、损失率、贫 化率、采准工程量、千吨采准比、补偿空间、补偿空间系 数等指标。设计时需做采场采准设计技术经济指标表。 工程量表是反映设计所需工程多少的计算表，是计算 技术经济指标的依据。包括断面规格、断面面积、矿内 长度、岩内长度、工程长度、工程立方量、掘进矿岩量等 指标。 坐标计算表是测量指导掘进施工的依据，是采准设计 不可缺少的一部分。注意施工前测量人员要对坐标计算 表进行校对，以确保正确指导施工。坐标计算方法要以 测量部门提供的设计范围附近的一个已知点坐标 1 1 级导 线点 为起始点计算。此项工作在采准设计方案审核无误 后进行。为了提高设计工作效率和计算的准确性，可利用 坐标计算软件做此项工作。这里只介绍手工计算方法。首 万方数据 2 0 0 9 年第5 期伍瑶前浅析无底柱分段崩落法采准设计2 3 先要对坐标点编号，编号可采用字母加数字格式。比如L 1 为联巷里的第一个点，L 代表联巷的拼音开头字母；Q l 为 切巷中的点，Q 代表切巷拼音开头字母。计算时从已知点 开始按掘进施工顺序计算坐标，掘进施工时考虑排水因素， 所以要考虑3 ％o 的上坡。按计算顺序列出需计算坐标点到 上一坐标点的线长、方位角、坡度以备计算。 4 采准设计技术要求 工程布置。采准工程的设计布置应结合中段运输、 通风系统进行综合考虑，并满足技术规范和安全规程要求 1 T 4 G 装运最大运距不宜超过4 0m ，铲运机装运最大运 距≯8 0m ；2 矿石溜井一般每个采场设置一条，采场宽度 可根据出矿设备的合理运距确定。在2 ～3 个采场间应考虑 设置一条废石溜井，以供溜放掘进和出矿中的岩石；3 分 层联络巷用作下分层回风巷时应布置在下分层的崩落界线 以外；4 布置进路时应同时考虑布置下分层必要的放顶工 程，以保证一定厚度的覆盖岩层或矿石垫层；5 进路联巷 与矿体边界的距离要满足出矿设备转弯半径的要求，并考 虑资源的充分回收。 探采结合1 接近矿体边界的切割井、切割巷， 凿岩巷、进路等工程，除满足采矿要求外，要超过矿体边 界2m 以上；2 为尽快摸清矿体形态、边界，对有利于探 矿的采切工程应优先施工。 安全生产措施1 采场应保证有两个与上下中段 水平相通的安全出口，并具备完善的通风条件；2 当采切 工程与空区相邻时，应布置超前钻孔探清空区边缘，要求 巷道工程与空区边缘距离3m 。 图纸内容1 开采界限以外1 5m 范围内的空区、 已施工工程、已设计工程、永久矿柱及矿岩界线，在各种 平面、剖面图上均应准确标注清楚；2 矿岩界线、采场界 线、勘探线、坐标线、高程线等有关线条在各种图纸上均 应相互对应，并且完整地标注清楚；3 各种工程名称及符 号标注要规范统一I4 图纸上要标注原工程测点及设计控 制点位置及坐标，并符合施工放点要求。 5 无底柱分段崩落法采准设计技术参数 目前，国内无底柱分段崩落法采矿出矿设备多为2m 3 铲运机，中孔凿岩多为Y G 一9 0 钻机，与之对应技术参数 1 分段高1 1 ～1 3m ；2 进路间距1 0 、1 2m ；3 进路规 格3 ．5m X3 ．2m 宽高 ；4 联巷规格3 ．8m 3 ．2m 宽高 ；5 切巷规格3 ．5m 3 ．2m 宽高 ；6 切 井规格3 ．0m 2 ．0m 长宽 沿切巷方向2 ．0m ；7 溜井规格D 2 ．5m ；8 溜井硐室3 ．0m X 3 ．3m 宽高 ； 9 溜井联巷3 ．8mX3 ．2m 宽高 ；1 0 风井规格 D 2 ．5m ；1 1 溜井中心距穿脉轨道中心3 ．5m ；1 2 溜井 中心距联巷最短距离6m ；1 3 斜坡道坡度 1 8 ％，拐弯 处坡度 1 0m 。 参考文献 [ 1 ] 解世俊等．采矿手册 第4 卷 ，冶金工业出版社．1 9 9 0 ． [ 2 ] 陈国山，翁春林．金属矿地下开采．冶金工业出版社．2 0 0 8 ． [ 3 ]王喜兵，岳润芳，连民杰等．地下矿山采矿技术管理规程． 邯邢冶金矿山管理局． D r i v i n gd e s i g np r o c e d u r e so ft h ed e e pm i n i n g p r o c e s ss u b l e v e lc a v i n gs t o p i n gm e t h o d W UY i a o - q i a n X i s h i m e nI r o nM i n eo fH a n x i n gm e t a l l u r g ym i n ea d m i n i s t r a t i o nb u r e a u ，H a n d a n0 5 6 3 0 3 ，C h i n a A b s t r a c t I nr e c e n ty e a r s ，t h ep i l l a r l e s ss u b l e v e lc a v i n gm e t h o di sr a p i d l yd e v e l o p e da n da p p l i e d ．T h em e t h o do fd e s i g no f d e v e l o p m e n tw o r kf o rp i l l a r l e s ss u b l e v e lc a v i n gi se x p l a i n e d ，w h i c hi sab a s i sf o ra p p l i c a t i o no fp i l l a r l e s ss u b l e v e lc a v i n g ． K e yw o r d s p i l l a r l e s ss u b l e v e lc a v i n gm e t h o d ；d e v e l o p m e n tw o r k ；m e t h o do fd e s i g n 1 ． S ． 万方数据 浅析无底柱分段崩落法采准设计浅析无底柱分段崩落法采准设计 作者伍瑶前， WU Yiao-qian 作者单位邯邢冶金矿山管理局西石门铁矿,河北,邯郸,056303 刊名 矿业工程 英文刊名MINING ENGINEERING 年，卷期2009,75 参考文献3条参考文献3条 1.解世俊 采矿手册 1990 2.陈国山.翁春林 金属矿地下开采 2008 3.王喜兵.岳润芳.连民杰 地下矿山采矿技术管理规程 本文链接