第五讲-采矿方法.ppt

第三十六章采矿方法,第一节采矿方法分类与选择第二节空场采矿法第三节崩落采矿法第四节充填采矿法,第一节采矿方法分类与选择,一、采矿方法的概念1.采矿方法在矿块中进行采准、切割和回采工作的总和。它是研究矿块开采的方法。2.采矿方法研究的主要问题1）矿块的结构和参数；2）采准、切割巷道的类型、数目和位置；3）矿块底部结构形式；4）矿块回采方法落矿、矿石运搬和地压管理；,,第一节采矿方法分类与选择,二、采矿方法分类按采场地压管理方法的不同分1.空场采矿法一般适用于开采矿岩稳固的矿体。2.崩落采矿法一般适用于地表允许陷落。3.充填采矿法回采矿房→形成空区→充填料充填现状崩落───空场───充填发展充填增加，崩落增加，空场减少因采深的增加,第一节采矿方法分类与选择,三、采矿方法选择1.基本要求（1）安全性好；（2）矿石回收率高；（3）矿石贫化率低；（4）矿块生产能力大；（5）经济效果好。2.对矿床地质和开采技术经济条件要求（1）地质条件（2）技术经济条件,第二节空场采矿法,一、概述空场采矿法的特点将矿块划分为矿房与矿柱，先采矿房，后采矿柱，开采矿房时用矿柱及围岩的自然支撑力进行地压管理，开采空间始终保持敞空状态。基本条件矿岩均稳固方法有房柱采矿法、留矿采矿法、阶段矿房法分段矿房法,,第二节空场采矿法,,图36-1矿块划分为矿房和矿柱,第二节空场采矿法,二、房柱采矿法（一）特点如图房柱采矿法在划分采区或盘区和矿块的基础上，矿房与矿柱交替布置，回采矿房的同时留下规则的连续或不连续矿柱，用以支撑开采空间进行地压管理的开采方法。,第二节空场采矿法,（二）矿块的构成要素（矿块的结构尺寸）1.矿房长度一般为40～60m。2.矿房宽度一般为8～20m。3.矿柱尺寸及间距矿柱一般为圆形或方形。4.矿块尺寸矿块的宽度从80～150m到400～600m。矿块的长度，也即矿房的长度。,第二节空场采矿法,（三）采准与切割1.在下盘的脉外距矿体底板5～8m掘进阶段运输巷道1；2.自每个矿房中心线位置开矿石溜井2出矿、通风和行人至矿体；3.在阶段矿柱中掘进电耙绞车硐室4；,第二节空场采矿法,4.自2沿矿房中心线并紧靠矿体底板掘进矿房上山5贯通联络平巷6；矿房上山5与联络平巷6用于采场人行、通风及运搬材料设备，矿房上山5还是回采时的一个自由面；5.切割在矿房下部的边界处开凿切割平巷3，由此拉开回采工作面，然后沿矿房倾斜向上推进。切割平巷也是连通矿房下部的联络道。,,,第二节空场采矿法,（四）回采工作1.落矿（1）矿体厚度小于2.5～3m时可采用浅孔落矿的方法一次采全厚与全面采矿。（2）矿体厚度为2.5～3m至8～10m时分层开采，浅孔落矿，先拉底2.5～3m打水平孔，自下而上推进，后上向挑顶。小于5m时，一次挑完；5～10m时，采用上向梯段工作面分层挑顶。（3）矿体厚度大于8～10m时，深孔落矿，先切顶，后下向回采下部矿石。（4）当硬度小时，可采用连续式采矿机开采。,第二节空场采矿法,图36-3用无轨自行设备开采的房柱采矿法采场,第二节空场采矿法,2.矿石运搬广泛采电耙运搬。在开采厚或极厚矿体时，可采用无轨自行设备运搬矿石。3.顶板管理矿柱局部点柱；整个顶板不稳固时，可采用锚杆支护。,第二节空场采矿法,（五）评价1.优点1采准切割工程量小；2回采工艺简单，劳动生产率高；3矿石贫化率小，采矿成本低；2.缺点1矿柱矿量大间断15～20，连续40，矿石损失大；2矿体厚、顶板稳定性不好时，顶板维护和检查困难。,第二节空场采矿法,3.适用条件1矿体与围岩稳固；2矿体倾角不大于30。；3矿石价值不高或品位较低的矿体；,第二节空场采矿法,三、留矿采矿法（一）特征如图在采场中由下向上逐层进行回采矿石，每次采出的矿石放出约1/3的矿量，其余采下的矿石暂留采场矿房中作为继续上采的工作台及支护两帮围岩，待整个采场也即矿房的矿石落矿完毕后，再将存留在采场中的矿石全部放出。根据是否在采场中对采下的矿石进行分选普通留矿法和选别留矿法。,第二节空场采矿法,（二）普通留矿采矿法1.矿块的构成要素（1）阶段高度一般为30～60m。（2）矿块长度一般为40～60m。（3）矿柱尺寸①顶柱是用来支护围岩和保护上部回风巷的；②底柱取决于矿石稳固程度与底部结构的型式；③间柱是用于布置矿块天井，并对围岩起到支护作用。,第二节空场采矿法,2.采准切割工作（1）采准①在间柱中由阶段运输巷9沿着矿体底板向上掘进通风行人天井3，与阶段回风巷1相通；②在天井3两侧的垂直方向上每隔5～6m向矿房掘联络巷4，通向矿房；,第二节空场采矿法,,第二节空场采矿法,图36-5阶段运输（采准）巷道布置,第二节空场采矿法,（2）切割工作切割工作拉底和辟漏①沿阶段运输巷9顶板上每隔4～6m向上掘进漏斗颈至底柱的上部边界。②掘拉底巷道。拉底将拉底平巷扩宽至上、下盘边界，形成拉底空间，为落矿创造自由面，并为矿石的碎胀提供补偿空间。留矿采矿法的拉底与辟漏一般与采准工作同时进行，常采用以下的方法。,第二节空场采矿法,①掘进拉底平巷的辟漏拉底法,第二节空场采矿法,②不掘进拉底巷道的拉底辟漏法,第二节空场采矿法,3.回采工作（1）凿岩在矿房内的留矿堆上进行。（2）爆破（3）通风（4）局部放矿按空洞的形成原因及位置不同，有以下形式,第二节空场采矿法,形成原因①矿体倾角或厚度突变，在回采时又没有相应削下部分岩石，放矿时矿石不能顺利流动而形成空洞；倾角或厚度突变②局部放矿中大块围岩冒落或落矿中大块矿石潜伏于留矿堆中未发现，或二次破碎不充分大块堵塞形成空洞；（块度大－－冒落、爆破）③粉矿多、矿石湿度大或开采硫化矿，矿石结块形成空洞；（结块性）④漏斗间距大、回采速度慢或长期停采的采场，矿石结块形成空洞。（漏斗参数不合理）,第二节空场采矿法,解决方法①在拱形空洞的两侧漏斗放矿，破坏拱型空洞的拱脚，使悬空的矿石落下；②在空洞上方埋较大的药包，借爆力震落悬空的矿石；③使用矿用火箭弹爆破消除空洞；④用高压水冲刷消除空洞。（5）平场、撬顶和二次破碎（6）最终放矿,第二节空场采矿法,4.留矿采矿法的几个问题（1）天井布置①天井断面圆形或矩形。②天井的下部出口应有1.5～2.5m的错距。③天井的数目一般为两个，分别布置在矿块的两侧。④天井的分类先进天井、顺路天井。⑤天井布置脉内和脉外。,第二节空场采矿法,图36-6天井断面布置,,,,,第二节空场采矿法,,第二节空场采矿法,（2）矿石运搬①开采极薄矿脉时，如图,第二节空场采矿法,②当倾角较小时，如图,第二节空场采矿法,（三）选别留矿法选别留矿法是在回采过程中将崩落的矿石在回采工作面选别，将品质优良的矿石或矿物从工作面选出，由放矿人行天井中放出，剩下的矿石与普通留矿法相似，也是暂留在矿房中作为工作台及支护两帮围岩，待矿房全部回采后，再将存留的矿石全部放出。,第二节空场采矿法,四评价1.优点1结构及回采工艺简单；2采准切割工程量较小；3可利用矿石自重放矿；4可分选分运；5通风条件好。2.缺点1平场工作量大难以实现机械化；2安全性较差暴露面下工作及空洞；3采场积压大量矿石，使资金的周转期长；4围岩不够稳固的地方，易造成矿石贫化和损失量大。3.使用条件矿石和围岩均稳固的薄和极薄的急倾斜矿体。,第二节空场采矿法,四、阶段矿房法（一）特点阶段矿房采矿法将阶段划分为矿块，矿块再划分为矿房与矿柱，矿房用中深孔或深孔在阶段全高上进行回采，采下的矿石由矿块底部结构全部放出的空场采矿法。按炮孔布置方式分为1.水平深孔落矿阶段矿房法2.垂直深孔落矿阶段矿房法1分段凿岩阶段矿房法2阶段凿岩阶段矿房法,第二节空场采矿法,（二）水平深孔落矿阶段矿房法水平深孔落矿阶段矿房法在凿岩硐室中钻水平扇形深孔，向矿房底部拉底空间崩矿，如图。1.矿房布置和构成要素2.采准切割工作3.回采工作,第二节空场采矿法,（三）分段凿岩阶段矿房法1.特点如图沿矿块倾斜方向划分为若干分段，并将工作面垂直布置，但上、下分段之间不留矿柱，即不设底部结构，而是分段凿岩、阶段出矿。按矿体厚度，矿块布置（1）矿体厚度大于15m，垂直于矿体走向布置；（2）矿体厚度小于15m，沿矿体走向布置。,第二节空场采矿法,2.矿块的构成要素（1）阶段高度一般为50～70m。（2）矿房长度一般为40～60m。（3）矿房宽度走向布置，等于矿体水平厚度。垂直布置，15～20m。（4）矿柱①顶柱厚度一般为6～8m；②间柱厚度走向布置，8～10m；垂直布置，10～14m；③底柱厚度一般为7～13m。,,,第二节空场采矿法,3.采准工作自阶段运输巷1，经联络巷9在矿房两侧掘通风行人天井3，与阶段回风巷2相连通。自天井3掘分段凿岩巷5、拉底巷道10、下部电耙巷道4，且经电耙巷道4每隔5～7m掘漏斗颈至拉底水平。同时，自1向上掘矿石溜井6，自10掘切割天井8，至矿房顶部。,第二节空场采矿法,4.切割工作切割工作包括拉底、辟漏和开切割立槽切割立槽水平扇形深孔中深孔和垂直扇形深孔。,第二节空场采矿法,5.回采工作集中凿岩，分次爆破。在凿岩巷道5中凿上向扇形中深孔或深孔。崩落的矿石靠自重，溜入矿房底部，用电耙出矿。通风1→9→3一侧→矿房→3另一侧→2→排出；或1→9→3→矿房→回风联络道→2,,第二节空场采矿法,,第二节空场采矿法,6.矿块垂直走向布置的分段凿岩阶段矿房法,第二节空场采矿法,7.评价优点1矿块生产能力大，效率高；2采矿成本低；3安全性好。缺点1采准工程量大；2回采矿柱时的矿石损失和贫化率高；3大块和粉矿率较高。适用条件矿石和围岩均稳固的急倾斜厚与极厚矿体。,第二节空场采矿法,（四）阶段凿岩阶段矿房法及VCR法1.阶段凿岩阶段矿房法，如图。沿阶段全高钻凿垂直深孔落矿，其余同分段凿岩阶段矿房法。2.VCR法如图1如图21主要特征凿大直径165mm垂直深孔，采用球状药包爆破和大型无轨设备出矿。2典型方案,第二节空场采矿法,,第二节空场采矿法,,第二节空场采矿法,图36-16垂直扇形深孔VCR法,,第二节空场采矿法,3.球状药包是指长度小于直径6倍的药包。爆破效果球状亚球状柱状,第二节空场采矿法,4.凿岩设备高风压1.0～2.4MPa凿岩的潜孔式凿岩机。5.落矿与出矿6.评价优点结构简单，生产能力大。采矿成本低，机械化程度高。缺点凿岩技术要求高，矿体赋存不稳时，矿石损失、贫化大。适用矿岩稳固，接触面规整的厚和极厚的急体斜矿体。,第三节崩落采矿法,一、崩落采矿法的基本特征基本特征以矿块为单元单步骤回采，崩落围岩自然和强制崩落充填采空区。基本条件地表允许塌陷和覆岩允许破坏。二、崩落采矿法的分类1.单层长壁式崩落采矿法；2.分段有底柱、无底柱崩落采矿法；3.阶段崩落采矿法。,,第三节崩落采矿法,三、单层崩落采矿法1.特点如图将阶段划分为矿块，在整个阶段斜长上布置工作面，沿走向推进一次采全高，随工作面推进，有计划地回收支柱，并崩落围岩处理采空区。,第三节崩落采矿法,,第三节崩落采矿法,2.评价及适用条件优点（1）结构简单；（2）采掘机械化作业时，生产能力大，劳动效率高。（3）矿石损失贫化小（4）通风条件好。缺点（1）顶板管理复杂，支护工作劳动强度大；（2）坑木消耗量大。适用条件顶板不稳固，矿体倾角小于30。缓倾斜，厚度小于3m的层状矿体，且地表允许崩落。,第三节崩落采矿法,四、分段崩落法（一）有底柱分段崩落法1.特点将矿块沿倾斜方向划分为分段，依次自上而下开采，在每个分段下部布置底部结构出矿，崩落的矿石自覆岩下放出，覆岩随矿石放出而充填采空区。按落矿方式分为水平深孔落矿法和垂直深孔落矿法。2.垂直深孔落矿有底柱分段崩落法,第三节崩落采矿法,1-阶段沿脉运输巷；2-阶段穿脉运输巷；3-矿石溜井；4-行人通风天井；5-分段联络道；6-电耙道；7-堑沟巷道；8-斗颈；9－切割横巷；10-切割天井；11-分段凿岩巷道；12-回风联络道。,第三节崩落采矿法,（1）特点采用了小补偿空间或向崩落矿岩侧向挤压爆破落矿。（2）结构与参数①阶段高度一般为50～60m。②分段高度一般为10～25m。③矿块长度一般为30～50m。④堑沟式底部结构10～11m。,第三节崩落采矿法,（3）采准工作1→2构成环形运输系统→4行人通风天井→分段联络巷道5→6电耙巷道自2掘→分枝矿石溜井、矿石溜井3→与电耙道6相通。此外，掘漏斗颈8、凿岩巷道11和堑沟巷道7。,第三节崩落采矿法,（4）切割工作开掘堑沟和切割立槽“Ｔ”形和“人”形,第三节崩落采矿法,（5）回采工作垂直深孔采用扇形中深孔或深孔挤压爆破落矿，电耙出矿。,第三节崩落采矿法,3.评价及适用条件优点（1）生产能力大，效率高；（2）设备简单，使用和维修方便；（3）通风条件好较之于无底柱。缺点（1）采准切割工程量大，结构较复杂；（2）矿石损失贫化大。适用条件地表允许塌陷，急倾斜中厚以上矿体。,第三节崩落采矿法,（二）无底柱分段崩落法1.特点如图将矿块划分为分段，分段不设底部结构无底柱，凿岩、落矿和出矿等回采工作都在巷道中进行，崩落围岩管理地压。2.矿块的结构与参数1阶段高度一般为60～70m；2分段高度一般为10～12m；3回采巷道间距为8～10m。,第三节崩落采矿法,,第三节崩落采矿法,3.采准工作矿石溜井5穿脉运输巷12→回风天井3→7→分段运输平巷6→回采巷道8斜坡道41穿脉运输巷12，每个矿块一条，长度应满足装车和探矿的要求；2斜坡道4无轨自行设备运行，运送材料、设备和人员，并作进风道，一般布置在下盘围岩中；3溜井5矿块的长度也即溜井间距；4通风天井3每个矿块一个，一般应位于矿体下盘脉外。,,,第三节崩落采矿法,4.切割工作切割工作包括掘进切割巷道、切割天井及形成切割槽。切割立槽起始回采的自由面和补偿空间。1切割平巷加切割天井联合拉槽，见图a、b；2切割天井拉槽法，见图c。,第三节崩落采矿法,5.回采工作落矿中深孔侧向挤压爆破落矿。出矿铲运机和装运机出矿。通风局扇通风。6.评价与适用条件优点1结构简单无底部结构，回采工艺简单；2便于使用高效无轨自行设备，机械化程度高；3生产集中，生产能力大，效率高可多进路平行作业；,第三节崩落采矿法,4安全性好回采作业在进路中进行；5小步距回采，便于分采、分运和剔除夹石。缺点1通风条件差；2矿石损失与贫化大；适用条件1急倾斜矿体和缓、倾斜极厚矿体；2矿石和下盘围岩中等稳固以上，上盘围岩稳固性不限；3矿石价值不高，围岩含有品位。主要用于开采急倾斜厚矿体。,第四节充填采矿法,一、概述（一）主要特征一般将矿块划分成矿房和矿柱两步骤回采先采矿房，然后采矿柱，回采矿房时，随矿石采出不断用充填材料充填采空区。充填是必不可少的回工序之一。（二）应用矿石价值高或稀缺矿产，或地表需要保护。如三山岛金矿在海水下采矿；焦家金矿保护地表高产田；金川矿区矿石品位高；711矿减少放射性污染等等。,,第四节充填采矿法,（三）基本评价矿石损失贫化小，矿块生产能力小。（四）分类1.按充填料干式充填、水砂充填、胶结充填。2.按矿块结构及工作面推进方向单层充填、分层充填上、下向水平或倾斜、分采充填削壁充填。,第四节充填采矿法,二、上向水平分层充填采矿法（一）特点将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采；矿房自下而上按水平分层进行，逐分层充填；回采作业在充填体上进行。按充填料水砂充填和胶结充填,第四节充填采矿法,（二）评价1.优点比下向分层充填能力较大，效率较高。2.缺点两步骤回采，结构较复杂。3.适用矿石中等稳固以上，矿石价值高，或地表需要保护的倾斜或急倾斜矿体。矿体的厚度形态及围岩稳固性不限。,第四节充填采矿法,第四节充填采矿法,A－凿岩；B－爆破落矿；C－出矿；D－充填准备；E－充填；F－铺设分层底板。,第四节充填采矿法,三、下向分层充填采矿法（一）特点在阶段内自上而下分层回采，逐分层充填，分层回采常在上分层人工假顶下进行。按充填料水砂和胶结充填两种。（二）评价1.优点矿损失贫化很小，矿块结构简单单步骤。2.缺点能力低，效率低。3.适用条件矿石不稳固，围岩不稳固，矿石价值高，倾斜和急倾斜，厚度不限。,第四节充填采矿法,,1－人工假顶；2－尾砂充填体；3－行人通风天井；4－分层切割平巷；5－矿石溜井；6－阶段运输巷；7－分层采矿巷道,第四节充填采矿法,四、分采削壁充填采矿法（一）特点开采极薄矿脉时，为了满足人员对工作空间的基本要求，除了开采矿石外，还需崩落部分废石，矿石运出采场，废石则充填采空区作为继续上采的工作台。实质是一种干式充填采矿法。（二）评价1.优点比留矿法贫化小，矿石价值高的极薄矿体经济上比留矿法优越废混入少，运、提、选等成本低。2.缺点工艺复杂，生产能力小，效率低，强度大。,第四节充填采矿法,3.适用矿石价值高、厚度0.3～0.4m最佳，矿岩界线明显易离。对倾角和稳固性不限，但多用于急倾斜极薄矿体，且最好中等稳固以上。小结1.水平或缓斜薄矿体单层充填法；2.倾斜、急斜矿体，若矿石稳固上向水平分层；若矿石稳固性差下向水平分层。3.急斜极薄矿体分采充填法。,第四节充填采矿法,,1－矿石溜井；2－废石溜井；3－行人通风天井；4－阶段运输巷；5－阶段回风巷,