采矿方法 (30).doc

第六部分 崩落采矿法 第六部分 崩落采矿法 1 崩落采矿法概述 一、崩落采矿法的概念 什么叫崩落采矿法呢崩落采矿法就是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法。即在崩落矿石的同时强制或自然崩落围岩，充填空区，用以控制和管理地压。 二、崩落采矿法特点 1 崩落法不再把矿块划分为矿房和矿柱，而是以整个矿块作为一个回采单元，按一定的回采顺序，连续进行单步骤回采。 2 在回采过程中，围岩要自然或强制崩落，矿石是在复盖岩石的直接接触下放矿。因此，这种采矿方法对放矿进行科学管理是十分必要的。 3 崩落法的开采是在一个阶段内从上而下进行的。与空场采矿法不同。 三、崩落采矿法分类 四、崩落法的发展情况 1 对于有底柱崩落法，我国是从60年代初期才开始采用的。至今已有20多年的历史了。这种方法在我国有色金属矿山获得了迅速的发展，使用这种方法开采的产量不断增加。 采矿方法 年代 分段崩落法 阶段崩落法 1961年 6.48 5.6 1971年 15.5 8.8 （指占地下开采总量的比例数） 分段崩落法的发展仅次于浅孔留矿法和空场小中段法，居第三位，阶段崩落法居第四位。 2 无底柱分段崩落法是60年代在我国得到较广泛的应用，而我们国家金属矿山到1965年才开始试验使用。近年来得到了迅速发展推广。（尤其是铁故山） [参考资料] 据统计，现在使用无底柱分段崩落法的矿山设计规模占地下矿山总规模的70，现在产量占地下矿山总产量的60。 1974年底召开的第11届世界采矿会议认为，到本世纪末，分段崩落法仍将是最有发展前途的采矿方法之一。 3 崩落法有生产效率高，作业安全和使用灵活等优点。现在用这类采矿方法采出的矿石量，约占地下总采矿量的26，可以予计，随着采矿技术的发展，它将会得到更广泛的应用。 五、崩落采矿法的适用条件 一般地讲，崩落法对矿体赋存条件，矿岩的物理力学性质等都具有比较广泛的适应范围。理想的适用条件是上盘围岩能呈块状自然崩落，矿石中等以上稳固的急倾斜原矿体。地表允许塌落是使用这种方法的必要前提。由于这种方法在开采时矿石损失贫化大，因而它不用于开采高价、高品位的矿床。 2 有底柱分段崩落采矿法 一、水平深孔落矿的有底柱分段崩落法典型方案 这种采矿方法属崩落法的一种，具有崩落法的共同特点。 1 不划分矿房和矿柱，单步骤回采； 2 矿石在一个阶段内是自上而下开采的。在阶段内不划分成若干分段来回采。（这就是分段崩落法的来意） 3 在复盖岩石层下放矿。 4 为了放矿、贮矿、受矿、运搬及二次破碎工作的进行。在每个分段都开掘有底部结构。而底柱中的矿石留在下一分段或下一阶段同时开采。 一 矿块构成要素 1 阶段高度一般为40～60米。 矿体倾角不同，则应取用不同的阶段高度。（如大庙铁矿，遇缓倾斜矿体时，阶段高为30～45米，倾斜矿体时，阶段高为45～50米。急倾斜时为50～60米。）（有一些矿体形态比较复杂的矿山，虽然是急倾斜矿体，但阶段高度也只取25～40米。阶段高度主要取决于矿床勘探类型，矿体倾角，采矿方法，并且与矿床开拓运输系统有直接关系。如果矿岩不够稳定，地压又比较大，则过高的阶段高度会增加电耙道后期维修的困难，甚至在出矿前电耙道就坏了，结果造成矿石损失。） 2 分段高度一般为15～25米 分段的划分应当按两个阶段最下一层电耙道底板之间的距离（即指上阶段的阶段底柱电耙道到本阶段的阶段电耙道）加以区分。分段高度划分的一致，对于探矿、采准、切割布置都是比较有利的。（稳固性、耙道服务期限） 影响分段高度的因素有 ① 每个漏斗担负的矿量和底部结构的稳固性。 漏斗担负的面积，我国通常用25～45M2。如果担负的面积过高，则电耙道后期难于维护；如果过低，则又加大了采切比，造成经济上的不合理。 ② 出矿强度的高低直接影响电耙道的服务时间；如果出矿强度高，可以采用高分段，否则可采用低分段。 ③ 矿体厚度与顶盘岩石的特点 中厚矿体和顶盘岩石崩落后矿石块度很破碎时，常用低分段；反之用高分段。否则在放矿过程中矿石很容易被废石切断，而造成严重的矿石损失与贫化。 ④ 分段高度与矿体倾角直接有关 当矿体倾角70时，对倾斜和缓倾斜矿体，通常采用布置底盘脉外电耙道，以此回收这部分矿石。（最好是倾角大于70，若倾角小于70要开下盘耙道。） 3 矿块长度通常取决于电耙的有效耙运距离。（一般30米，最大不超过60米。） 4 矿块宽度矿块宽度是由一条或几条电耙道所控制的宽度。（通常一条电耙道所控制的宽度为10～15米。） 5 底柱高度取决于矿岩的稳固性和使用的切割方式。（即选用的底部结构形式）。（如采用漏斗电耙底部结构时，分段底柱高度为6～8米，若采用堑沟底部结构时，阶段底柱高为11～13米。） 6 漏斗间距一般为5～7米，大多数矿山的漏斗都是错开布置的。 7 矿块布置沿走向和切走向两种布置方式。主要根据矿体厚度决定。 二 采准工作 1 阶段运输巷道 我们大多数使用者底柱分段崩落法的矿山，为了提高采场的生产能力和适应这种采矿方法溜井多的特点，在阶段运输水平采用了环形运输系统。在环形运输系统中，有穿脉装车和沿脉装车两种方式。用穿脉装车时，其穿脉间距一般为25～30米。用沿脉装车时，其穿脉间距一般为60～80米。穿脉间距的大小道与探矿要求有关。 [注意]阶段运输平巷应有一条布置在下盘脉外崩落界线之外，以保证回风线路畅通。 2 放矿溜井 放矿溜井的布置形式有三种。 1 电耙道独立溜井 优点施工方便，出矿强度大，便于掘进和出矿计量管理等。 缺点掘进工程量大。 2 矿块分支溜矿井 优点掘进工程量比电耙独立溜井小。 缺点① 当某一电耙出矿时，溜井内带有粉尘的的气浪经分支溜井冲入其分段巷道，致使采场空气发生严重污染；② 分支溜井施工复杂，劳动强度大，机械化程度低；③ 分支溜井给采场出矿的计量工作增加了困难，对于损失贫化的计量和放矿管理工作都不利。因此，分支溜井使用的不多，仅用于中厚倾斜矿体中。 3 有聚矿巷道的采区集中溜井。 优点① 可以减少溜井数量。当矿体非常破碎，采场溜井的施工和维护都比较困难时，此优点更为突出。② 易于实现溜井化，以简化矿石运输环节，提高放矿劳动生产率。 缺点① 很难分采场计量，给放矿管理和损失、贫化计算增加了困难。如果对坑内的生产管理不善，则易影响主运输阶段的生产安全。② 增加了出矿环节，减少了装车点，降低了出矿强度。由于存在上述缺点，在实践中，这种形式溜井使用很少。 [注意问题]对于放矿溜井的布置应注意的问题（位置和角度）。 ① 放矿溜井的下口，应当有子选用的闸门类型相适应的放矿硐室，放矿溜井的上口，应当缩小规格透到电耙道的一侧或用混凝土锁成小口，并使其一侧有不小于1米宽的人行通道。 ② 放矿溜井多用垂直的，便于施工。当选用倾斜的放矿溜井时，为了保证矿石的正常溜放，上分段的长溜井倾角不得小于60，下分段短井也不得小于55。 ③ 上分段的放矿溜井，应尽可能避开穿过下分段的电耙道。否则，不但严重地削弱了所穿透部分电耙道的稳固性，而且在分段出矿期间，因粉尘污染，恶化作业条件。溜井断面一般为（1.5～2.0）米2。 3 人行通风天井，设备材料天井等及其相关的联络工程。 一般有两种布置方式，一种是矿块象征立式，另一种是采区公用式布置，前一种少用，后一种比较广用。 1 矿块独立式布置指一个矿块独立设置一套人行通风天井设备材料及管线通道等。此形式采准工程量大。 2 采区公用式布置是指由几个矿块组成一个采区，一个采区布置一套工程，供给各个矿块共用。这种布置形式，减少了采准工程量，因而目前多数矿山趋于使用采区公用式。这种形式便于安设固定的提升设备，提高劳动生产率。 4 电耙道的布置 电耙道的布置通常取决于矿体的厚度和矿体倾角。当矿体厚度不大15米时，多用沿走向布置耙道。当矿体为厚矿体时，一般是切走向布置。 5 底部结构 选择的底部结构形式不同，则有关采准巷道的布置和数量也不同，对于有底柱崩落法，多使用堑沟底部结构形式。底部结构由电耙巷道、斗穿（或出矿口）、斗颈和受矿部分（漏斗或暂沟）所组成。 6 凿岩天井和凿岩硐室 凿岩天井及凿岩硐室的数量和布置方式均取决于矿块尺寸，粒岩设备及地质条件等。 [注意问题] ① 凿岩天井最好与上阶段或分段贯通，以改善通风条件。② 粒岩天井的位置应当保证炮孔分布均匀。当用中深孔凿岩时，可在凿岩天井中架设板台进行，而深孔凿岩时，则需要从天井每隔一定距离进专门的硐室，其硐室规格为3.53.53.0米3（长宽高） 三 切割工作 有底柱分段崩落法的切割工作主要是在拉底巷道的基础上，开掘补偿空间，以及辟漏工作。 [参考内容]拉底范围应当根据矿体形态，落矿范围和受矿面积来确定。矿石稳固时，拉底范围一般应超出落矿边界0.5～1.0米，以保证有良好的爆破效果。 1 补偿空间的概念 补偿空间就是矿石从原矿体上崩落下来时，其体积比原体积要增大，因而在爆破之前，必须开凿一定量的空间，用来容纳所增大的那部分体积。我们称这个空间为补偿空间。也就是用补偿空间来补偿落矿时的碎胀。 2 补偿空间的大小确定方法 补偿空间用补偿系数来表示。 式中崩落矿石的碎胀系数，一般 V1指矿石爆破后的体积。m3 V指矿石爆破前的体积。m3 [参考内容]公式的推导方法。 如果用Vk表示补偿空间的体积。则VkV1－V米3 ∴补偿系数 ∴补偿比（或补偿系数） 对于不同的矿山，值不同，但在同一矿山，值有一定的变化范围。这就是说值不是固定不变的数值，而是随着矿石的物理力学性质，凿岩爆破参数、落矿方式等的不同而变化的。 （地质报告中的值偏大1.3～1.6）。当岩石正体移动时，值很小，一般为1.02～1.05。 自由空间爆破时， 挤压爆破时， 3 形成补偿空间的方法 对于此典型方案，根据矿石的稳固性不同，形成补偿空间的方法有两种。① 当矿石稳固时，可用浅孔方法和中深孔的方法形成。② 如果矿石不稳固时，可用开凿若干条巷道的办法形成补偿空间。 1 当矿石稳固时 ① 浅孔方法开掘补偿空间 即在拉底水平，掘进一条或几条巷道。（22米2）并在适当位置开凿一条或几条横巷，作为爆破自由面，在这些拉底巷道中，用浅孔开邦，逐渐形成拉底空间，然后向上排顶至一定高度，形成所要求的补偿空间。 优点不受凿岩设备的限制。 缺点工效低，劳动强度大，增加了工序，给生产管理增加了困难。故使用的有多。 ② 中深孔（深孔）方法开掘补偿空间 这种方法是在拉底水平上，掘进拉底平巷和横巷，以平巷为自由面，在横巷中钻凿中深孔或横巷为自由面，在平巷中钻凿中深孔。 在矿块落矿方法，予先爆破这些中深孔，清理后，形成补偿空间。 当矿石不稳固时采用十字交叉拉底巷道还不能满足必要的补偿空间时，可采用以下两种方法① 增加拉底巷道的数量；② 用方杠支柱法开采1～2分层，落矿爆破时，在支柱上绑上炸药，将其炸毁（有的矿山就用这方法）。 炮孔W1.2～1.5米，每排布置三个炮孔，利用拉底横巷为自由面爆破。每次爆破3～5排孔，形成拉底空间。 在拉底空间基础上，再按补偿空间的大小爆破几排水平孔，形成足够的补偿空间。 2 当矿石不稳固时 由于矿石不稳固，则不允许在落矿前形成较大的水平补偿空间。因而常常用十字交叉拉底巷道的空间来作为补偿空间。即在拉底水平（即漏斗颈上部）上掘进成组的平巷和横巷，并在平巷和横巷间的矿柱中钻凿中深孔。这些中深孔与落矿深孔同次超前爆破。从而形成缓冲垫层和补偿空间。（拉底巷道规格一般为22米2） 采用中深孔方法开凿补偿空间的优点是效率高、作业安全、工序简单。因而在凿岩设备允许的情况下，是一种有效的拉底方法。 四 回采工作 回采作业包括落矿、运搬和地压管理。 1 落矿 此方案落矿常用自由空间爆破方式。爆破水平扁形深孔来实现。深孔凿岩设备用YQ－100或经济－100型等潜孔或钻机。最小抵抗线为W3.3～3.6米。中深孔凿岩设备0138型，YG-80型凿岩机。 对于爆破方式，可分为两种 ① 自由空间爆破把补偿比≤20～30的爆破称为自由空间爆破，爆破后的矿石能获得充足的空间，可以自由松散，但矿石必须是相当稳固时可用自由空间爆破，否则足够大的补偿空间将无法提供。 ② 挤压爆破挤压爆破来自于生产实践 当补偿比≤10～20时的爆破称为挤压爆破。它爆破后的矿石得不到充足的自由松散的空间，而是互相挤压、碰撞而使爆破效果得到改善。 对于水平深孔落矿的有底柱分段崩落法来说，由于是水平向下落矿，为了保护底部结构的稳固时，故多采用自由空间爆破方式。 *分段崩落法同水平落法是一次将一分段矿崩落下来。不是分次爆破。 2 出矿。（即矿石运搬） 出矿工作包括放矿、一次破碎和耙矿三个环节。 1 放矿对于这种采故方法，崩落矿块的矿石有70～80是在上部复盖岩石下放出来的。随着矿石的放出，上部复盖岩石也随着下移，矿岩直接接触，引起矿石损失和贫化。一般是用有计划的放矿来控制。（放矿问题、专题讲） 2 大块的二次破碎二次破碎是指放矿过程中处理卡漏、悬顶以及破碎大块矿石。如何较好的处理大块卡漏和悬顶问题是有待研究的问题。 ① 解决卡漏的办法是用木杆或竹杆将药包送上去，浮放在合适的位置上，进行震动爆破。或者用发射矿用火箭来爆破。（根据弓长岭矿使用情况可知，效果良好，只是火箭弹的造价高，只在很困难，万不得已时用，一般还是用木杆送药包爆破的办法来处理。） [参考]我国水口山铅锌矿对这方面问题进行了一定的研究和实践。他们是采取开凿一条处理卡漏的小平巷处理的。这种方法比较安全。但是，对大的采场用这种方法不适用。 ② 处理悬顶方法。由于落矿时的过挤压，或者是粉矿的粘结等，放矿时，在漏斗的上部可能出现悬拱。处理悬顶的方法有两种a 一般是加强相邻漏斗的放矿，以此破坏，是拱的平衡。b 用药包轰击是拱。处理悬拱时，必须注意安全，防止拱顶突然塌落。 3 耙矿作业。（采场运搬）采场耙矿，一般用电耙，提高耙矿效率的办法是改善落矿质量；降低大块产出率；从而减少二次破碎所占用的时间，增加纯耙矿时间。 3 采场地压管理 崩落法是以崩落围岩来实现地压管理的，因而这类采矿方法的地压管理，首先应当注意到复盖岩层的形成问题。 形成复盖岩层的方法有 1 如果原来上部是用露天开采的，则可以崩落露天矿的边坡，或用原来的剥离岩石来充填采空区。 2 当开采急倾斜矿体时70～80以上，可以用爆破相邻采区或者是下盘脉外硐室的围岩。角度小时，通常还是崩落上盘围岩。 3 当开采缓倾斜矿体时，要及时补充放顶，补充复盖岩层的厚度。 4 围岩自然塌落能自然塌落是比较省事省钱办法。 五 采场通风 分段崩落法的通风条件差，（因为采空区已崩落）因此应当正确的选择通风方式和通风系统。 1 尽量采用压入式通风，以减少漏风。 2 应当保证电耙道内的风速达到0.5米/秒。（过大、过小都不利于采矿，若过小则排烟慢，若过大时反而易吹起粉尘。） 3 在电耙道内，主风流方向应当与耙矿方向相反。通风的重点地区是电耙道。 4 应当避免采用全部脉内采准系统。（因为这样很难构成完整的通风系统） 5 把通风的重点放在电耙水平。使耙道的通风系统与全矿的总通风系统直接联结起来。应用有底柱分段崩落法通风系统的基本趋势是，避开提升和运输巷道，增加专用巷道，建立新风直接送到电耙道的矿块或采区的独立通风系统。以此来达到增加电耙道口有效风量简化通风管理，改善通风条件的目的。 六 对水平深孔落矿的分段崩落法评价 1 主要优点① 凿岩、装药条件好； ② 粒岩硐室内通风条件好； ③ 相邻矿块互相牵制少，生产衔接有一定的灵活性。 2 主要缺点① 对底柱的稳固性要求比较严格。爆破时对底柱影响比较大，如果加固不好时，往往造成电耙道的严重破坏。 ② 当矿石比较破碎时，凿岩天井的掘进比较困难，炮孔变形严重。 ③ 大块产出率高，影响矿块生产能力； ④ 采准工作量大，且不易实现机械化作业。 3 适用条件 一般用来开采较坚硬的矿石。我国矿山应用这种方法的甚少。（上盘围岩最好能呈块状自然崩落，矿石中等以上稳固的急倾斜，原矿体，地表允许陷落。矿石品位低的价值和矿体） 4 发展趋势从苏联地下矿山的发展来看，有底柱分段崩落法将由现在占的比重13下降到3（到1990年），这是由于无底柱分段崩落法的大量采用而引起的。 *使用矿山德兴铜矿，易门矿狮山坑和风山坑。 11.11