采矿方法 (32).doc

五、对有底柱崩落法的评价 根据1981年全国有色金属矿山调查总结认为有底柱崩落法适应性比较强，生产效率高，作业安全，开采成本低，故在我国获得了广泛的应用和发展。 一 主要优点 1 适应性强，方案灵活，落太方案也可因矿岩特性而有所改变。 2 能充分利用国内现有设备，在采、切、落矿井巷中作业，工效高，强度大。采用电耙设备出矿，一条耙道的生产能力可达200～300吨/台.日（如中条山有色金属公司筑子沟矿759中段105采的耙矿能力已达到600吨/台.日）。又如易门铜矿采用有底柱分段崩落法，年平均下降速度最高达到32米，一般为22～27米。） 3 劳动生产率高。包括采、切、支护和落矿、出矿等的综合工效为15～23吨/I.吨。 4 采矿成本低。如何北铜矿的落成本为1.422元/吨。 5 一次崩矿量，保有存窿矿量多，生产主动。 6 通风条件好，安全作业条件优越。 二 主要缺点 1 采准、切割工程量大。采场结构复杂，施工的机械化程度低。 2 矿石损失、贫化都比较大。尤其在放矿条件较差，管理不好时，损失、贫化更为严重些。（根据1981年调查资料提供，损失率一般为15～25，贫化率一般为20～30。 3 上水平机械化程度难以提高。 4 一般不能剔出夹石，也不能分采分运。 5 管理工作比较复杂。 三 改讲方向 1 应当研究如何降低采切工程量，简化采场结构，提高机械化水平，特别是研究上水平施工的机械化问题。 2 加强放放管理，降低矿石损失贫化。 3 进一步推广使用挤压爆破，并作进一步的研究。 4 重视对地压和岩石移动的观测和研究。 5 提高出矿效率。例如当前多数矿山用电耙出矿，而影响电耙出矿效率的主要原因是大块率高，二次破碎时间长和线耙矿时间短。（根据筑子沟铜矿，1960～1966年间的实测资料可看出。这个矿在8小时作业时间内耙矿时间占171.36小时，准备工作占181.44小时，处理故障占282.24小时，二次破碎占372.96小时。由此可见，改善崩矿质量，降低大块产出率，提高纯耙矿作业时间，是提高耙矿、出矿效率的重要途径。 [参考资料]有色矿山应用有底柱崩落法的现状。 一 使用的开采技术条件 多数矿山使用这类采矿方法的条件是厚度大于5米的急倾斜和倾斜的矿体。当矿体厚度大于10米的缓倾斜时也可以使用。但在矿体厚度为15～20米以上的急倾斜故体，围岩能自然呈大块状冒落，矿石中等稳固时，效果最好。 二 使用的凿岩、运搬设备。 多用YQ-100深孔钻机和YG-80中深孔凿岩机。采场运搬主要是用电耙。常用电耙型号为28.30和55KW三种。 三 支护方式 矿岩稳固的矿山，一般不支护。少数矿山支护。如易行铜矿狮山分矿用密集木支护，中条山有色金属公司和杨杖子矿务局用钢筋混凝土及喷锚支护。 四 采用的底部结构形式 大多数矿山采用普通漏斗电耙底部形式（有单侧的和双侧的）。少数用堑沟形式的。 五 复盖岩层厚度 依1981年调查资料提供，一般都在20米以上。 六 多数矿山使用的结构参数 ① 阶段高度30～60米不等；② 分段高度一般为10～25米；③ 耙道间距大部分分为10～15米；④ 漏斗间距一般为5～7米；⑤ 电耙的耙道距离一般为30～50米。 关于放出椭球体的性质（摘自刘兴国的文章结论） 1 放出椭球体的性质有 ① 放出体形状近似椭球；② 放出体移动变小过程中仍保持椭球状，其表面颗粒点最后同时到达漏孔；③ 椭球表面上的颗粒点在移动过程中的高度相关参数x0/H0保持不变。（H0放出椭球体高度；x0某个颗粒点所在的高度。） 2 在放出体性质的研究中，目前还受苏联学者马拉霍夫的“放出椭球体表面上颗粒同时到达漏孔”观点的影响很深，他认为放出体表面是由许多粒度大小不同的矿石块组成的。如此看来，由于漏孔尺寸有限，这些矿石块当然是不能同时到达漏孔的。为了解决这个矛盾，有人用“一段时间”来代替“同时”，这实质上是否定了同时到达的理论见解。 我们在研究中未拘泥于具体的实际，利用不着抽象概念，把由各种大小不同矿石块组成的放出体，在体积上不生不灭的前提下，抽象为仅具有体积和放出体，按抽象后的放出体，表面颗粒点同时到达漏斗口就理所当然的，不存在任何矛盾。也不用“表层加厚”来说放出体在移动过程中其表面变小的矛盾了。 3 马拉霍夫用细砂作模型实验，在研究中发现“放出椭球体表面上颗粒同时达到”放出漏孔。 这个“同时”在实验时是用了一秒的时间。由于砂子很细，“同时到达”和结论与抽象后的结论是一致的。但当颗粒直径加在时就不能“同时到达了”。马拉霍夫特别指出在“一秒钟”也是一段时间，严格讲并不是同时。因此他说的“表面颗粒”同时到达的结论是妥当的。 3 无底柱分段崩落法 一、无底柱分段崩落法概述 一 无底柱分段崩落法的产生 前面讲述了空场法、充填法和有底柱崩落法，它们共同的一点是都留有保护出矿巷道的底柱（大部分）、因而这就带来一些问题，即 ① 回采底柱时矿石损失贫化大，个别情况下超过40～50。 ② 采准巷道的布置复杂，采准工作量大，一般达到10～25米/千吨。 ③ 掘进采准巷道时劳动条件差。 ④ 由于底部结构上的复杂化，这样给实现机械化采矿增加了困难。 ⑤ 当矿石稳定性比较差时，还能引起底柱的破坏，电耙道维护困难。因而降低了有底柱类型的采矿方法的回采率和强度。 为了解决上述问题，人们逐渐研究，并推广使用无底柱分段崩落法。这样可以简化矿块结构。由于无底柱分段崩落法可以采用凿岩台车和装运机、铲运机等大型采掘设备，因而大大提高了凿岩、出矿效率。从总体看，这是一种高效率的采矿方法。 二 无底柱崩落法的发展现状 这种采矿方法，采场结构简单，机械化程度高、效率高，而又安全性好的采矿方法。因而这种采矿方法在我国使用得到了推广应用（60年开始），至今已有多年历史。 据不完全统计，1925年以前，仅黑色金属矿山，设计全部或部分使用无底柱方法的就有三十多个，占坑采矿山总数的45。 近年来，矿山数目已增加到40多个。从产量来看，地下黑色矿山，现在产量占地下矿山总产量的60。 目前矿山使用的采装运设备，基本上是60年代定型生产的，品种少，能力小，效率低。近年来虽也研制和引进了一些高效率的柴油无轨自行设备，但还处于试验研究阶段，尚未推广。 [参考资料]① 目前使用无底柱分段崩落法的矿山有不少，如含岭铁矿。河北大庙铁矿、弓长岭铁矿、向山硫铁矿、板不沟铁矿、筑子沟铜矿、程潮铁矿等等。 ② 苏地下矿山使用我底柱崩医治法的比重占3，予计到1990年将达到20。 三 无底醉分段崩落法特点 这种方法在回采过程中，随着矿石的崩落，同时崩落上部围岩及时充填采空区；它也是在复岩下放矿，它是单步骤回采，不分矿房和矿柱，即不再设底柱，音柱和顶柱等。一般是集中凿岩，然后分次爆破，每次爆破1～2排孔。 二、无底柱分段崩落法典型方案 一 构成要素及阶段采准巷道布置 1 阶段高度无底柱崩落法多用来回采矿石稳固的极倾斜厚矿体，因此，阶段高度都比较大，一般为60～70米。当矿体倾角较缓，赋存不规则，矿岩不够稳固时，阶段高度可以小一些。因为当矿岩不太稳固时，将会增加溜矿井，设备井和通风井的维护费用。当矿体倾斜较缓时，下部各分段通往溜井，设备井的联络道相应增长，运距也相应增加，对于易碎矿石、溜井若过了，将会增加粉矿量。因此，在开采条件不利时，阶段高度低一些好。 2 阶段运输巷道布置对于无底柱方法、阶段运输巷道多数布置在脉外，其目的是便于下一阶段回采时，可作为回风巷道用。目前、国外也有采用一种管路通风的方法，即用管路一直通到工作面，解决了回风问题，在这种情况下，也可以把运输巷道布置在脉内。 3 分段高度分段高度与运搬设备、凿岩设备和放矿要求多种因素有关。分段高度大，可以减少采准工作量，降低采准费用。但是它又受到凿岩设备、凿岩爆破技术工作量，以及放矿时损失贫化指标的限制，这样又使得分段高度不能太高。 根据我国现有的凿岩设备情况，当孔深大于12～15米时，凿岩效率急剧下降，且此时易发生夹钎、断钎等事故，使深孔报废。（大庙铁矿实践证明这个问题）分段高度大，还增加了拉切割槽的困难（不易拉开），同时易产生爆破立槽或易留下顶盖。 分段巷道也不能过低，过低时，不仅增加了采准工作量，而且还影响回采巷道的稳固性。当矿体不规则时，若分段过低，在矿体边部，上下分段难以按菱形布置，分段高度也不宜过高。（为了减少采准工作量，降低损失贫化，解决独头巷道通风问题，和适应高效率的出矿设备的需要，目前国内已开始试验用高分段双进路的方案。） 根据我国使用无底柱分段崩落法的具体情况，一般为分段高可在9～15米之间，实际使用的有9～12米的，但认为10米更好一些。（大庙、金岭都有10米）。 对于分段高度究竟多高为宜，实际 上还是有待研究总结的问题。 图阶段运输巷道选放在此位置没什么好处，布置靠上盘边界的地方优点多① 可探矿；② 采最下一个分段时，可代替切割巷道用。弓长岭铁矿是把两条沿脉平巷都开在下盘脉，也呈环形运输。当矿体厚度不很大时，也可只开一条沿脉巷道，布于下盘脉外。 4 设备井的布置设备井并非是每个采场都开一个，而一般是一个阶段内按实际需要布置1～2个。一般是沿走向方向每隔150～300米长度，在下盘的崩落界限之外，布置设备井。 如果把设备井布置在上盘围岩中，虽然有利于提高矿石回收率，但是，为了避免因上盘围岩移动崩落而影响巷道的安全，要增加巷道的掘进量。因此，只有当下盘围岩不稳固，而上盘岩石稳固，且矿体倾角较大时，才把设备井布置在上盘围岩中。 设备井断面根据运送的设备大小而定，如大庙铁矿的设备井断面为2.8*2.8米2（掘进断面）。 设备井的用途无底柱方法机械化程度，为了便于运送设备、材料、人员到各分段方便，有必要掘设备井。另外，设备井一般兼作进风井（大庙铁矿24、26矿体各开一个设备井，24矿体走向长为200300米，26走向长为100～320米。） 设备井内的装备目前有两种装备形式，一种是利用设备井同一中心，安装两套提升设备，运送人员及不大的材料时，用电梯轿箱。当运大设备时，将电梯轿箱的钢绳靠一侧，轿箱停在最下一个分段水平放着，用慢动绞车提升。这种形式掘进量小，操纵的工人数少。另一种形式是分别设置设备井和电梯、设备井安装大功率绞车，运送正体设备，另外再开掘一个电梯井，专门提升人员和材料。在运送设备繁忙的大型矿山可采用这种布置形式。 5 溜井布置及矿块尺寸 1 溜井间距及矿块的划分 对于无底柱分段崩落法，没有明显的划分矿块的标志。为了生产管理上的方便，一般以一个溜井服务的范围来划分为一个矿块。 溜井间距的大小，平均距离为40～50米，（指用装运机时），一般可达50～60米。最大不得超过60～80米。（个别情况下）。如果采用铲运机，则道距一般可达150～200米，（个别可达300米），因而溜井间距一般可为150～200米。通常溜井间距可按4～5条进路布置。溜井间距不宜过大，否则会影响到运搬效率。ZYQ-14型装运机，拖着长风绳，行走不方便，运距长，反而降低了装运效率。 2 溜井的位置 溜井布置在矿体中，损失的矿量多。溜井一般布置在脉外。这样生产上灵活、方便且减少溜井封口工作量。若把溜井布置在脉外时，则应离开矿体边界15米以上，否则会影响安全性。 当矿体厚度很大，又使用ZYQ-14型装运机出矿时，则溜井不得不布置在脉内。溜井布置在脉内时，应注意井的磨损，扩大程度，要控制溜井所担负的放矿量，以及在分段下降时，溜井口的封闭问题。 3 溜井的形式 溜井有直溜井和斜溜井两种。当矿体倾角较缓时，应当尽量用斜溜井，它的优点是① 可以减少掘进工程量；② 另外它不因下部分段运搬距离的增加而影响装运机生产能力。 4 对溜井的其他要求 ① 溜井下部装矿口，应当位于运输水平穿脉巷道的直线段上，以便于装车。 ② 如果需要分级出矿或按不同品种分别出矿时，则可以适当增加溜井。 ③ 如果矿体中有大量夹石，或脉外工程量大时，还需要开掘专门的废石溜井。 ④ 在决定溜井间距时，还应当考虑溜井的通过能力，以免因溜井磨损过大提前报废而影响生产。 5）关于溜井的封闭 当开采厚大矿体时，大部分溜井都布置在矿体内。当回采工作后退到溜井附近，本分段不再使用此溜井时，应将溜井口封闭，防止上部崩落下来的覆岩跑入溜井中。封闭溜井的方法有很多，具体举例如下 ① 首先将溜井口扩大成一个平台，以便卡住封井用的材料，便于在受到外力作用后，不致产生移动。封溜井口时，最下一层用废钢轨安装成格筛状，上部再一层园木，在园木的上面再压一层废石。封闭工作要保证质量，否则爆破时一震动，会冲击坏封井材料。同时上部的废石将混入溜井中，不仅给生产带来严重影响，甚至使溜井提前报废。因此，在条件允许的情况下应当使溜井尽可能布置在脉外，以减少封闭溜井口的工作量。 ② 双层园木封闭溜井方法。 同①一样，也将井口修成平台，只是在平台上放两层园木，最上面放废石，起到缓冲作用。 这种施工方法快，简单。适用于溜井断面较小的条件。当井口大，易被震坏。这种方法可靠性差。 ③ 斜排园木封闭溜井方法 当上分段因某种原因，封闭不住溜井时，（上部井口扩大，无法封闭）。而下水平还要用此溜井出矿时，可用这种方法封闭。即用园木斜排在溜井中。（参图示） ④ 横、斜混合排园木封闭溜井方法 若第③种情况，怕不可靠，为了保险起见，将下水平溜井口进行锁口，留一出矿口即可。 ⑤ 用钢筋混凝土封闭溜井方法 为了封闭的更结实，可用这种方法。即在溜井壁四周因上若干个0.8米深的眼，并插入钢筋，在钢筋上放置钢丝网，网下架好模板托住。然后浇注混凝土。等湿凝土养生好以后，即可使用。 这种封闭溜井方法可提高矿石回收率。但混凝土养生时间长（如果加入速凝剂，也要半个月之后才能使用。另外作业时不安全。但是一旦养生好以后比较可靠。 ⑥ 混凝土封闭法 当某个溜井不用了，可封闭时，先不要把溜井的矿石放出，要求溜井内装满矿石，上面只留下设计要浇注混凝土层的高度即可。用留下的矿石作支撑物，所搅拌好的混凝土浇注进去。等养生好以后，再把溜井中的矿石全部放出。 这种方法简单，施工安全性好，节省了钢筋，同时对下分段放矿有利，不会因上面的钢筋、木头等卡住。