第11～21讲非煤特采.ppt

采矿学2电子教案主讲谷新建,湖南科技大学能源于安全工程学院,第十一讲,采矿学（2）教学大纲一、学时48h，闭卷考试二、课程性质与任务本课程是一门必修专业课，其任务是使学生获得采矿工程师的基本训练。三、学习的主要内容非煤固体矿床开采；特殊开采（包括特殊的煤和非煤矿床）；露天开采。四、参考书金属矿床地下开采解世俊等编；矿床“三下一上”开采侯长祥等编；采矿手册冶金工业出版社,33非煤固体矿床开采概述,ξ33.1非煤固体矿床开采的基本概念1、矿物矿物是一种天然形成的，具有一定外形，一定物理性质和一定化学成分的物质。如软锰矿MnO2黄铜矿CuFeS2，闪锌矿ZnS,方解石CaCO3，白云石CaMg[CO3]2，石英SiO2,萤石CaF2。2、矿石凡是地壳里面的有用成分矿物集合体，在现代技术经济条件下能以开发利用的矿物产品，就叫矿石。（在市场经济和现代技术条件下，开采有效益的矿物产品，如石门亿t磷矿，湘潭锰矿，效益差，未开采或停采，湘潭的海泡石矿，现代技术未过关，都不能叫矿石了。现在锰矿价格提高了，开采又有效益了，又叫矿石了。萤石CaF2上个世纪70年代以前是废石，70年代以后氟利昂、氢氟酸，冶金熔剂的发展，就是矿石了。）,3、矿体矿石的聚集体叫做矿体。4、矿床矿床就是矿体的总称。对某一矿区而言，它可由一个或若干个矿体所组成，它包含两个意思，一是矿体存在的地质环境，二是矿石的质和量。矿床又可分为①工业矿床在当前技术经济条件下，符合开采和利用要求的矿床叫工业矿床。②非工业矿床与上述情况反之，叫非工业矿床。,5、围岩矿体周围的岩石叫围岩。①上盘围岩指矿体上部围岩。②下盘围岩指矿体下部围岩。6、夹石夹在矿体中的岩石叫夹石。,7、废石的概念在采矿过程中所采出的围岩或夹石，一般称为废石。（或者说废石是矿床周围的围岩以夹石、根本不含有用成分或者含量过少，当前不宜作为矿石开采的称之为废石）。【注意】应当指出，矿石与废石的概念是相对的，它与一个国家的社会制度，一个国家的科学技术发展水平，已经掌握的资源情况，以及对某种金属的需要量都存有关系。例如，锡和铜，过去锡品位达到期0.8，才算矿石可以开采，而现在饧品位只要达到0.2～0.3，就作为矿石开采，过去铜的品位只有达到1.0，才开采，而现在达到0.4～0.6，即可作为矿石开采。过去废石，而现在却变成了可开采的矿石。（黄金品位达8～10g/t就是富矿）,8、矿石品位矿石品位是指矿石中有用成分（元素、化合物或矿物）的单位含量。一般指矿石中有用成分的质量与矿石质量之比，用百分数表。对于金、铂等贵重金属，用g/t表示。对于金刚石用mg/t表示。有些非金属矿用kg/m3。按品位高低，金属矿石又可以分为贫矿和富矿。磁铁矿Fe3O4品位超过50，铜矿品位大于1,金矿品位大于5g/t,都叫富矿。,9、边界品位划分矿体与围岩（矿石与废石）的有用组分的最低含量标准。10、工业品位是指在当前技术经济条件下可以开采利用的矿体（矿段）的最低平均品位（也称最低可采品位），叫工业品位。,,11、矿石的损失率开采过程中损失的矿石量与工业储量的百分比，称为矿石的损失率。用下面的公式计算,,,12、矿石贫化率是指采出矿石品位降低的百分率。用下面的公式计算,,13、计算贫化与损失的意义保护国家资源；编制工作计划；评价开采情况；管理矿山企业。14、什么叫金属矿含有金属成分的矿石就叫金属矿。15、金属矿石的种类自然界已经发现的矿物大约3000多种，最常见的大约200种。到1998年我国共发现矿物171种，已经探明的矿产153种，已开发利用的118种。,1按所含金属种类分为贵重金属矿，金Au100元/g，银Ag4元/g，铂Pt250元/g有色金属矿，铅Pb7000元/t,锌Zn14000元/t,钨1000元/kg黑色金属矿，铁、锰、钒、钛稀有金属矿，钽、铌、铍、钴、铈15万元/t、钇20万元/t放射性矿石，铀U、钍Th,2按所含金属矿物的性质、矿物组分和化学成分分为自然金属矿石金Au、自然硫S、石墨C、铂Pt氧化矿石赤铁矿Fe2O3、红锌矿ZnO、软锰矿MnO2、赤铜矿CuO、白铅矿PbCO3硫化矿石黄铜矿CuFeS2、闪锌矿ZnS、硫铁矿FeS2、辉钼矿MoS2混合矿石大部分金属矿都是混合矿石。,3按所含金属成分数目分为单一金属矿金Au、自然硫S、石墨C混合金属矿4按品位的高低分为富矿（品位高，有用成分多）贫矿（品位低，有用成分少）,第十二讲,ξ33.2矿床赋存特点一、矿床形成1、成矿作用就是地壳中有用成分（元素或化合物）的富集作用。包括风化沉积作用；地下热液渗流作用；岩浆（侵入）作用；火山活动；变质作用。,2、矿床成因分类（1）内生矿床岩浆矿床（铁Fe、钒V、钛Ti、钴Co、镍Ni、铜Cu、铂Pt、金刚石C）；伟晶岩矿床铀U、铍Be、铌Nb、钽Ta；气成热液矿床矽卡岩矿床（接触交代矿床）；（钨W、锑Sb、萤石CaF2）高温热液矿床；中温热液矿床；低温热液矿床。,（2）与火山成因有关的矿床（重晶石BaSO4、铀U、钼Mo、锡Sn、锌Zn）3外生矿床风化矿床（铜、锡）；沉积矿床（煤、铁）。（4）变质矿床受变质矿床（褐铁矿Fe2O3nH2O赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4）变质矿床；接触变质矿床。,二、矿体形状自然界里的矿体形状是各种各样的，根据其在空间上下、前后、左右三个方向的延伸大小比例的不同，我们将矿体大致分为以下几种类型1、等轴状矿体（如铜、铁矿等）（1）矿瘤（直径可达数十米）；（2）矿囊或矿巢（直径只有几米）。,2、板状矿体（如煤矿）（1）矿脉（2）矿层3、柱状矿体（如金刚石C、雄黄矿As）还有透镜状、扁豆状、鞍状、网状、“之”字形、“入”字形、“多”字形、“棋盘”形等等。,三、矿体分类1、矿体产状（三要素）是指矿体的走向、倾向和倾角。,,1按厚度不同将矿体分为极薄矿体（厚度小于0.8m）;薄矿体（厚度为0.8～4m）;中厚矿体厚度为4～10～15m；厚矿体（厚度为10～15～40m）;极厚矿体（厚度大于40m）。2按倾角不同将矿体分为水平和微倾斜矿体（倾角小于５０）；缓倾斜矿体（倾角为５～30０）；倾斜矿体（倾角为30～55０）；急倾斜矿体（倾角大于55０）。,四、矿石的坚固性矿石的坚固性是指矿石抵抗外力（机械、爆破）的能力，常用普氏系数（坚固性系数）f表示。一般情况下f小于3～４,可以机械开采，否则，只能爆破开采。,,通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。如①极坚固岩石f15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等）②坚硬岩石f8～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等）③中等坚固岩石f4～6（如普通砂岩，铁矿等）④不坚固岩石f0.8～3（如黄土、仅为0.3）矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。,五、矿石的结块性是指采下矿石遇水和受压后重新黏结在一起的性质（如黏土矿、含硫矿石）。六、矿石的氧化性是指硫化矿石（化学成分为硫化物）采下后在水和空气的作用下变成氧化矿石（化学成分为氧化物）的性质。七、矿石的自燃性是指高硫矿石氧化生热并自燃的性质。八、矿石的物理化学特性如盐溶于水，硫的熔点低（112.80C）,铜、金、银、铀溶于酸性或碱性物质等等。,九、矿岩稳固性是指矿石和围岩允许暴露的面积大小和时间长短的性质，分为极不稳固不允许有暴露面积，必须立即支护；不稳固允许不支护的暴露面积小于50m2；中等稳固允许不支护的暴露面积为50～200m2；稳固允许不支护的暴露面积为200～800m2；极稳固允许不支护的暴露面积大于800m2。,十、非煤矿床的特点地质构造真复杂，形态品位变化大，赋存条件不稳定，矿石围岩都很硬。,ξ33.3矿床地下开采概述,一、回采单元的划分（与煤矿一样）井田阶段矿块；井田盘区矿壁。阶段高度缓倾斜20～25m，急倾斜40～60m。矿块长度30～50m。盘区尺寸（200～400m）（200～400m）,二、开采顺序,１、阶段中矿块的开采顺序前进式；后退式（常用）；混合式。２、矿脉群的开采顺序下行式（常用）；上行式3、矿体的开采原则（技术政策和规范）贫富兼采，大小兼采，难易兼采，厚薄兼采。4、采掘“八”字方针采掘并举，掘进先行。,三、矿床开采步骤（三步曲）矿床开拓；矿块采准切割；矿石回采。,四、三级矿量,1、三级矿量又叫三级储量，是生产中按开采准备程度而划分的矿量。开拓矿量完成开拓工程后圈定的矿量，按年产量计，要求保有3年以上。采准矿量完成采准工程后圈定的矿量，按年产量计，要求保有1年以上。备采矿量完成切割工程后圈定的矿量，按年产量计，要求保有0.5年以上。2、地质储量分为1表内储量（能利用的储量，也叫工业储量ABC）2表外储量（难以利用的储量，也叫远景储量D）,五、小结,非煤矿床地下采，划分阶段与矿块。开采步骤三步曲，注意贫化与损失。p674思考题１、３、４、７、８,第十三讲,ξ34.1矿床开拓概念及其分类一、开拓巷道的分类1、主要开拓巷道，如提升矿石的井筒、运输矿石的平硐和斜坡道。2、辅助开拓巷道，如副井、风井、充填井、井底车场、石门、阶段运输巷道等。,二、矿床开拓方法分类,1、单一开拓平硐开拓法（我国28的矿山使用此法）斜井开拓法（我国11的矿山使用此法）竖井开拓法（我国38的矿山使用此法）斜坡道开拓法2、联合开拓（我国23的矿山使用此法）平硐与竖井或斜井联合开拓法明竖（斜）井与盲竖（斜）井联合开拓法,ξ34.2矿床开拓方法非煤矿床开拓方法与煤矿基本相同，同学们自学。,ξ34.3非煤矿床开拓的主要特点一、矿井生产能力（A）的计算,二、矿山规模的划分,,三、矿井服务年限的要求,四、井筒布置、阶段平面开拓、溜井等与煤矿差不多，自学,第十四讲采矿工艺,非煤矿床的回采工作过程主要有落矿、矿石运搬和采场地压管理。ξ35.1落矿回采过程中，将矿石从矿体上分离下来并破碎成一定块度的过程，称为落矿。落矿方法爆破落矿（本章重点介绍）；机械落矿；水力落矿；热熔落矿；溶浸落矿。,一、浅孔爆破落矿（我国50以上的矿山使用此法）浅孔爆破落矿的孔深小于３～５m，孔径为30～46mm；最小抵抗线为钎头直径的25～30倍。二、中深孔爆破落矿中深孔爆破落矿的孔深小于15m，孔径为50～70mm；最小抵抗线为钎头直径的23～30倍。三、深孔爆破落矿深孔爆破落矿的孔深大于15m，孔径为90mm以上；最小抵抗线为钎头直径的25～35倍。,四、深孔挤压爆破落矿矿石具有碎胀性，即矿石破碎后的体积大于破碎前整体的体积。用碎胀系数Kp1.2～1.3为了使爆破工作能够顺利进行，事先需要开凿一定大小的空间来容纳爆破后增大的矿石体积，该空间就叫补偿空间，常用补偿空间系数（K）来表示。,当K20～30时，可实现自由空间爆破；K10～20时，只能采用挤压爆破。,第十五讲,ξ35.2矿石搬运将回采崩落的矿石从采场搬运到阶段运输水平的过程，称为矿石运搬。矿石运搬方法重力运搬；机械运搬；爆力运搬。,一、重力运搬,开采急倾斜矿体时，回采崩落的矿石在重力作用下，从采场自溜到矿块底部的放矿漏斗，并直接装入位于运输水平的矿车中。矿石从采场到阶段运输水平完全靠重力溜放的方法，称为重力运搬。实现重力运搬的基本条件是矿体下盘倾角大于矿石的自然安息角。,二、电耙运搬,采用机械将崩落的矿石从采场运搬到阶段运输水平，就称为机械运搬。采用的机械不同。又将机械运搬分为电耙运搬；无轨自行设备运搬；输送机运搬。电耙运搬在我国应用最广。电耙功率5.5～55kw；斗容0.1～0.6m3；耙运能力100t/台班；耙运距离40～60m;向上耙运倾角不超过150;向下耙运倾角不超过300,三、无轨自行设备运搬,无轨自行设备运搬目前主要有装运机；铲运机；电铲自卸卡车无轨自行运搬。１、装运机国内用得较多的ZYQ12;ZYQ14台班效率120～150t２、铲运机ZLD40；ZLD50；WJ1.5D３、电铲自卸卡车无轨自行运搬小型电铲配20t自卸汽车。,四、矿块底部结构,矿块底部结构包括受矿巷道和放矿巷道矿块底部结构可分为漏斗式；堑沟式；平底式。漏斗的布置方式对称式；交错式。,ξ35.3采场地压管理,采场地压管理在煤矿称为矿山压力控制。采场地压管理的目的减小和避免地压危害，保证回采安全。采场地压管理的内容采场维护和采空区处理。采场地压管理的方法人工支护（木材、锚杆、金属支架支护等）；留矿留柱（维护采场）；崩落围岩（自然、强制崩落顶板围岩，处理采空区）；充填空区（干式、水力、胶结充填）。P705思考题２、５、７,第十六讲,ξ36.1采矿方法分类与选择一、采矿方法的概念在矿块中进行的采准、切割和回采工作的总和，称为采矿方法。二、采矿方法要解决的主要问题是确定矿块结构和参数；确定采准和切割巷道的类型、数目和位置；确定矿块底部结构形式及有关参数；确定矿块回采方法，包括落矿、矿石运搬和采场地压管理方法。,三、采矿方法分类,由于非煤矿床的赋存条件千变万化，岩石力学性质差别极大，矿石种类繁多，价值和品位不一，采用的采矿方法也多种多样，有200多种，常用的就有20多种。为了便于研究，按采场地压管理方法不同，将采矿方法分为三大类1、空场采矿法全面法房柱法留矿法（我国40左右的非煤矿山使用此法）普通留矿法；选别留矿法。分段矿房法阶段矿房法水平深孔落矿阶段矿房法；垂直深孔落矿阶段矿房法；垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法VCR法。,2、崩落采矿法,单层崩落法长壁式崩落法分段崩落法有底柱分段崩落法；无底柱分段崩落法。阶段崩落法阶段强制崩落法；阶段自然崩落法。,3、充填采矿法,单层充填法壁式充填法分层充填法上向分层充填法；下向分层充填法。进路充填法上向进路充填法；下向进路充填法。分采（削壁）充填法,四、采矿方法选择,1、对采矿方法的要求安全、经济、回收率高、贫化率低、生产能力大。2、选择采矿方法必须考虑的因素1矿床地质条件矿体厚度与倾角；矿岩稳固性；矿石种类、价值与品位；矿石结块性、氧化性和自燃性；矿石中有用成分分布及围岩的矿物成分；开采深度。,2开采技术经济条件地表允许塌陷的可能性；加工部门对矿石质量的要求；采矿方法的技术复杂程度以及所需设备和材料的供应条件。,ξ36.2空场采矿法,空场法就是将矿块划分为矿房和矿柱，分两步回采，先采矿房，后采矿柱，在回采矿房时，利用矿柱和矿岩本身的强度维护采空区安全。矿柱回采时，用充填法或崩落法开采。空场法的矿柱很少回采。空场法的使用条件是矿岩稳固（稳固的概念是允许不支护的暴露面积为200～800m2,相当于5～20间教室）,１、矿房布置和矿块构成要素,矿房的长轴可沿走向，也可沿倾斜或伪倾斜布置，主要取决于所采用的运搬设备和矿体的倾角。电耙运搬矿石时，矿房长轴一般沿矿体倾斜布置。矿房的长度主要根据电耙的有效耙运距离而定，一般为40～60m；矿房的宽度根据矿体的厚度和顶板的稳固性选定，一般为8～20m；沿矿体走向布置时，每隔4～6个矿房留一条宽3～4m的连续矿柱，或当矿体的厚度较大时，改间断矿柱为宽约5m的连续矿柱，又就是书上讲的分区及分区矿柱。,矿柱的尺寸及间距参考类似矿山经验，并通过生产实践逐步完善，确定符合本矿的最优矿柱尺寸及间距。一般矿柱尺寸直径为3～7m，间距为5～8m。,,２、采准切割工作,在底板岩石中掘进阶段运输平巷1也可以在脉内；在阶段运输平巷1的一侧向矿房宽度的中心掘进矿石溜井2；在矿房下部边界沿底板在矿体中掘进切割平巷3；在矿房下部矿柱，顶底柱中正对矿石溜井的位置掘电耙绞车硐室4；沿矿房长轴中心线紧贴底板掘进切割上山5；在矿房上部边界处沿底板在矿体中掘进联络平巷6；在上山5靠近矿房上部边界的一端，掘进向上倾斜的短天井和回风平巷。,3、回采工作,1崩矿a当矿体厚度小于2.5～3m时，可按整层一次回采，沿矿房全宽以直线工作面或阶梯工作面逆倾斜推进。b当矿体厚度大于3～3.5m时，则分两步回采，先沿底板将矿体底部拉开，然后向上浅眼挑顶。c当矿体厚度超过7～8m时，则分两层挑顶，以2.5m高左右的上向梯段分层进行，并将靠近工作面的采下矿石局部留矿，以便站在矿堆上进行上部分层的凿岩爆破。d凿岩爆破用YG40型支柱式凿岩机或YTP26型凿岩机打水平炮眼，炮眼排距0.6～0.8m，上下排炮孔间距为1.2m左右，眼深2.4～3.0m。向上垂直挑顶用YS45型凿岩机，炮眼排距0.8～1.0m，间距1.2～1.4m，眼深2m左右。2号岩石炸药人工装药，火雷管导火线起爆。,（２）通风凿岩爆破后，需进行半小时左右的通风，待炮烟消失后，才能进入采场作业。采场的通风系统是新鲜风流由阶段运输平巷１流经矿石溜井2进入切割平巷3，分别进入各回采矿房，清洗回采工作面，污风从回风平巷至回风天井，排出地表。（３）顶板管理仔细观察顶板，用撬棍将松石撬下，处理采空区，保证作业场地安全。（４）矿石运搬采用14或30kw的双卷筒电耙绞车，耙斗斗容0.2～0.3m3，将崩下矿石沿倾斜耙运至矿石溜井中，溜井上部装有格筛，筛孔350350mm，不合格大块用手锤或炸药进行二次破碎，溜井的下口装有闸门，以便控制矿石的装运，矿石经溜井装入矿车，运至地表。,4、对房柱法的评价,优点采准切割工作量小、回采工序简单、坑木消耗量小，通风良好，作业安全，矿房生产能力和劳动生产率比较高，采矿直接成本低，使用广泛，非煤矿和煤矿都可以使用，在国外还可以用以开采海底矿石。缺点矿石损失大，原因是矿柱一般不回收，留作永久性矿柱。国内使用房柱法的矿山有湖南锡矿山锑矿，湘西金矿，吉林通化铜矿，湖北王集磷矿，贵州汞矿。,房柱法的主要技术经济指标,,第十七讲留矿法,一、概述1、什么叫留矿法留矿法是将矿块划分为矿房、矿柱，分两步回采，先采矿房，后采矿柱。在矿房中用浅眼从下而上逐步回采，每次崩下的矿石借矿石的自重放出35～40，其余的矿石暂时留在矿房中，作为工人进行回采上部矿体的工作台阶，待矿房全部采完后，暂留在矿房中的矿石，最终一次放出，这种方法称为留矿采矿法。,２、适用条件此法主要适用于开采矿岩均稳固的急倾斜极薄和薄矿脉。要求矿石不具有氧化、结块和自燃的性能。（稳固即允许不支护的暴露面积为200～800m2；急倾斜倾角大于550;矿厚0.8～4m）,3、使用情况留矿法是我国应用最早和最广泛的采矿方法之一，在我国有色金属矿山中使用留矿法的比重是1955年43.4，1959年43.4，1971年40，1978年38.4，虽然其比重在逐年下降，但在脉状矿床开采中，尤其是钨、锡、黄金等脉状矿床开采中，占绝对优势，目前还很难寻求一种取而代之的效率更高的采矿方法。,二、留矿法标准方案（见P711图36-4）,1、矿块的构成要素阶段高度一般为30～50m。而以采用40～50m为最多。矿块长度一般为25～120m，常用40～60m，矿体规则、连续性好，取大值。顶柱薄矿脉，顶柱高2～3m；中厚矿体，顶柱高3～6m。底柱薄矿脉，底柱高从平巷底板起4～6m，一般采用木漏斗放矿；中厚以上矿体，底柱高8～10m。房间矿柱在薄矿脉中，大多数矿山不留矿柱，如留间柱，则在各天井的两侧留2m；在中厚以上矿体中，间柱一般为8～12m。,,1上阶段运输管道（回风巷道），2顶柱，3采准矿块，4人行通网道，5人行通风天井，6间柱；7崩落的矿石；8拉底巷道，9漏斗，10漏斗颈，11底柱，12阶段运输巷道，13小川，14炮孔，15大放矿的矿房，16上阶段已采矿房。,,２、采准切割工作,采准为采矿作好准备而掘进一系列巷道。切割为了采矿，用巷道、或拉底空间将矿体切割成矿块、并提供爆破矿石的补偿空间。掘进沿脉阶段运输平巷9，断面22m2,上阶段运输平巷作回风平巷11。掘进天井3，断面2.51.5m2。掘进联络道4，断面22m2，并在天井中每隔4～5m垂直距离由天井向矿房掘进，同一矿房两端的联络道要相互错开，不要在同一标高上。掘进漏斗8，断面1.51.8m2,其坡度为60～750,漏斗间距4～5m，每个漏斗负担的面积为30～40m2，最大不超过50m2。从阶段运输平巷的一侧在底柱中向矿房掘漏斗，漏斗尽量靠近下盘。,切割工作a拉底高度一般为2～2.5m，宽等于矿体厚度，在薄和极薄矿脉中，拉底宽度也不小于1.2m。（拉底就是在采场底部先采空，形成爆破自由面和补偿空间，相当于煤矿的开切眼）b拉底和辟漏的方法人工假底的拉底，即在阶段运输巷道中挑顶形成。留底柱时，拉底和辟漏同时形成。留底柱时，掘拉底的切割法。,3、回采工作,（１）打眼回采工作面是自上而下分层的，分层高度2～3m，一般用01-43或01-45型上向凿岩机在回采工作面上打上向眼，炮眼深度1.3～1.8m，也可用YT-25，YTP-26型凿岩机打眼，炮眼深度2～3.5m，最小采幅宽度0.9～1m。炮眼排距为1～1.2m，间距0.8～1m。,炮眼的排列形式有矿脉厚度为0.7m以下，采用一字形；矿脉厚度为0.7～1.2m，采用之字形；坚硬矿石，采用平行排列；坚硬厚矿体，采用交错排列（梅花形）。上向炮眼一般为前倾75～850，炮眼直径32～36mm。,,2装药爆破,一般采用药卷直径311mm的铵油或硝铵炸药。装药系数为60～70.起爆方法导火线点燃火雷管的方法起爆；电雷管起爆；导爆管起爆。,单位矿石的炸药消耗量kg/m3,,3通风,从上风流方向的天井进入新鲜风流，贯穿回采工作面后，由下风流方向的天井上升到回风平巷排出。风速不得小于0.15m/s。4局部放矿、顶板管理和平场a局部放矿分为重力放矿、电耙、装岩机、铲运机和振动放矿机出矿。放出每次崩矿的35～40，维持回采工作面空间高度为1.8～2m。b顶板管理处理矿房顶板和上下盘的松石，维护岩石的稳固。C平场将留下的碎矿堆平面扒平，并将其中的大块矿石用手锤或炸药进行二次破碎，为下次凿岩和放矿，创造有利条件。,三、留矿法的评价,1、优点结构简单、管理方便、采准工程量小、生产技术易于掌握、设备易于供应。2、缺点矿石损失与贫化增加；工人在大的暴露面下作业，安全性差；平场工作量繁重；大量留矿，不利于资金周转。3.我国使用留矿法的矿山有江西大吉山、西华山、盘古山钨矿、广东石人嶂钨矿、安徽凤凰山铜矿。,4.普通浅眼留矿法的主要技术经济指标,,5.小结,稳固倾斜薄矿脉，留矿堆上往上采。顶底高度各三米，长高五十作矿块。,第十八讲,ξ36.3崩落采矿法崩落法为一步回采，随回采工作面推进，同时崩落围岩充填采空区，管理地压。（类似煤矿的放顶煤）崩落法的使用条件是地表允许崩落；围岩易于陷落成块状；矿石中等稳固以上的急倾斜厚矿体。,基本方案有１、单层崩落法（与煤矿类似）长壁式崩落法；短壁式崩落法；进路式崩落法。２、分层崩落法３、分段崩落法有底柱分段崩落法；无底柱分段崩落法（重点介绍）。４、阶段崩落法阶段强制崩落法；阶段自然崩落法。,无底柱分段崩落采矿法,一、概述无底柱分段崩落法是一种新型的采矿方法，最早在瑞典基律纳铁矿（Kiruna）使用该法。我国从上个世纪60年代中期开始，由中南大学黄存绍、曾跃、潘长良、谢国华等教授在湖北大冶程潮、尖林山铁矿试验并推广此方法。该方法具有结构简单、机械化程度高、作业安全等突出优点，推广应用迅速。,瑞典基律纳铁矿（Kiruna）是世界上最大的地下矿山之一，年产矿石3000万t。该矿走向长4000m，平均厚85m，倾角40～75０，储量18亿t，含铁品位大于60，矿体上下盘围岩稳固。（国内最大的金属露天矿江西德兴铜业集团，年产矿石2000万t，亚洲最大。）该方法的特点将矿块划分为分段，在分段回采进路中进行落矿、出矿等回采工作，不需要开掘专门的出矿底部结构，崩落矿石在崩落围岩覆盖下放出。“高端壁和长端壁无底柱分段崩落法”还在试验之中。,二、无底柱分段崩落法的结构参数（见P724图36-20）,阶段高度60～70m，有增大的趋势；矿块长度50～60m；分段高度10～12m；回采巷道间距（D）D0.8～1hs式中hs分段高度,,三、采准切割工作,采用联合采准环形运输系统。１、设备井假若矿体走向很大，可沿走向每隔300m左右布置一个设备井，走向不长时，一般只布置一个设备井。２、溜矿井在围岩中掘进溜矿井和分支溜矿井以及废石溜井，本分段不再使用此井时，应封闭井口。溜井断面一般为圆形直径为2m，方形为22m２，矩形为22.5m２。溜井间距一般为60～80m。3、通风井每个矿块掘进专用的通风井，断面为23m２。4、分段联络平巷掘进分段联络平巷将回采巷道、溜矿井、风井、设备井或斜坡道及其它巷道联系起来。5、设备联络道断面规格2.52.7m２。,6、回采巷道断面规格3～43～4.2m２；回采巷道的布置形式a上下分段的回采巷道应菱形布置；b同一分段内各条回采巷道应平行布置；c当矿体厚度小于15～20m，沿走向布置回采巷道；d当矿体厚度大于15～20m，垂直走向布置回采巷道。,7、切割天井、切割巷道和切割槽在回采巷道端部掘进切割巷道、切割天井、切割槽。切割天井断面1.52.5m２，切割槽宽度一般不小于2m。切割槽开掘方法切割平巷与切割天井联合拉槽法（常用）；切割天井拉槽法；炮孔爆破拉槽法。,,四、回采工作,1、崩矿（1）崩矿参数排面倾角（即端面倾角）指扇形炮孔与水平面的夹角为70～850,采用垂直布置较好。扇形排面边孔角多为45～550,国外有采用700。崩矿步距每次1～2排炮孔。炮孔直径一般采用接杆深孔凿岩；钎头直径51～56mm；最小抵抗线1.5～2m;扇形炮孔孔底距1.5～2m。,（2）凿岩工作国内矿山主要使用CZZ-700型胶轮自行单机凿岩台车配YG-80，BBC-120F和YZ型重型凿岩机凿岩。CT-4型胶轮自行双机凿岩台车配YZ-90型凿岩凿岩。3爆破工作采用挤压爆破。国内普遍使用FZY-1、FZY-10等装药器装粉状炸药，中心孔和边孔装药较满，其它各孔交错增加填塞长度。一般采用导爆线及火雷管起爆，或非电起爆的导爆管引爆。,2、通风工作,局部通风在上水平回风巷道安装局扇“抽出式”通风，风筒安装至各回采巷道。爆堆通风全矿采用压入式通风，在矿块内再利用增压局扇，造成更大的正压。或在上部回风道内造成负压，使崩落矿岩层上下之间造成较大压差，迫使清洗工作面的污风通过崩落矿岩之间的空隙排至上部回风道。,3、出矿出矿设备ZYQ-14和ZYQ-12型装运机；LK-1铲运机，振动出矿机。出矿管理即使掌握出矿品位的变化，加强贫化损失管理。五、回采顺序采用后退式回采，自上而下，上分段超前下分段，不小于一个分段高度的距离回采（10～12m）。,六、覆盖岩层的形成,1、覆盖岩层的厚度一般要求在回采分段上部至少应形成两倍分段高度那样厚的覆盖岩层。2、集中放矿形成覆盖岩层在放顶区侧部的凿岩巷道或天井中钻凿扇形深孔，当几条回采巷道回采后，爆破放顶深孔，形成覆盖岩层。3、边回采边放顶形成覆盖岩层在回采巷道中钻凿相同排列的深孔和中深孔，用深孔（可达20m）控制放顶高度，用中深孔控制崩矿的块度和高度。较多采用“边回边放”。4、先放顶后回采形成覆盖岩层回采之前，在矿体顶板围岩中，掘进１～２层放顶凿岩巷道，并在其中钻凿扇形深孔，崩落前掘进切割巷道和切割槽，用崩落法崩落围岩形成覆盖岩层。,七、无底柱分段崩落法的评价,1、适用条件a地表和围岩允许陷落；b矿石较稳固，上盘围岩易于崩落；c矿石不很贵重，品位不高，可选性好，允许有较大的贫化率；d急倾斜厚矿体或缓倾斜极厚矿体；e矿石中要求剔除夹石和分级出矿等。,2、优点,a安全性好，结构简单，无复杂的底部结构；b采准和回采工艺简单。采准工作量小；c回采作业面多，生产集中，回采强度，管理方便；d采准凿岩和出矿可在不同分段上平行进行，互不干扰；e崩矿步距小，灵活性大，适应矿体的变化；f采准和探矿能紧密配合；g在允许贫化率较大时，矿石回收率高。,3、缺点,a通风困难；b矿石损失、变化大，一般损失率为２０～３０％贫化率为１５～２０％c设备维修量大。针对无底柱分段崩落法存在的缺点国内提出了“高端壁方案”，并在漓渚铁矿使用，国外，瑞典基鲁纳铁矿正在试验“分段留矿崩落法”，原苏联正在试验“高低分段崩落矿石和振动出矿机出矿方案”。,4、国内使用的矿山有,南京梅山铁矿、湖北程潮铁矿、尖林山铁矿安徽向山硫铁矿、广西大厂铜坑矿等。国内有色金属矿应用比重达７.２％5、小结无底柱分段崩落法，采矿大哥大，回采强度高，就是通风差。,第十九讲,ξ36.4充填采矿法一、概述充填法也是将矿块划分为矿房和矿柱，分两步回采，先采矿房，后采矿柱，在回采矿房时，随回采工作面推进，逐步用充填料充填采空区，防止围岩垮落，而管理地压。,二、充填法的使用条件是,矿石价值高；需要提高回收率；特殊开采要求。三、充填法的目的支护岩层，确保安全。防止陷落，保护地表。回收资源，减少损失。处理废料，保护环境。,四、充填法的分类上向分层充填法,1、按矿块结构和回采工作面推进方向分为上向分层充填法；下向分层充填法；采后充填法；单层充填法（壁式充填法）。2、按充填料和输送方法分为干式充填法（现在很少用，因为作用不大）；水力充填法（水力输送砂浆）；胶结充填法（水泥、砂浆）。我国有色金属矿山在上个世纪50年代充填法使用比重达42.3，由于劳动强度大，生产能力低，成本高，60年代的比重仅7.1，进入70年代，应用煤矿水力充填的经验，引进国外经验，大力发展水力和胶结充填法，使充填法出现了新的生机，现在使用比重达11.2。,上向分层充填法,一、基本特征将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱。矿房自下而上分层回采，依次充填，维护上下盘围岩稳定，最后接顶。矿柱也可以用充填法或其它采矿方法开采。,二、矿块构成要素（见P729图36-25）,1、矿块布置方式矿体厚度小于10～15m时，矿房沿走向布置，矿房长度为30～60m，宽度为矿厚；矿体厚度大于10～15m时，矿房垂直走向布置，矿房长度小于50m，矿房宽度8～10m；矿体厚度大于50m时，则沿走向布置两排矿块，中间留纵向矿柱。２、矿房水平面积一般控制在150～500m2，多数为300～500m2,矿石很稳固时，可达800～1200m2。３、阶段高度一般为30～60m４、矿柱尺寸间柱一般为6～8m，底柱为5m，顶柱为4～5m,,1-沿脉平巷；2-人行天井；3-联络道；4-充填天井；5-溜矿井,三、采准切割工作,１、采准布置急倾斜和缓倾斜薄矿体，脉内采准（采准工程布置在矿脉之中）；中厚矿体，高品位矿体，脉外采准；厚大矿体，联合采准。２、采准工作掘进沿脉平巷、天井、充填井、溜矿井、联络道等。３、切割工作从人行天井第一条联络道掘一条短巷与溜矿井相通，利用溜矿井出矿，然后将拉底区扩大到矿房边界，拉底高度2.5～3m，并在拉底层上浇灌一层钢筋混凝土。将运输平巷和穿脉全面拉开至矿房边界，然后挑顶，使拉底高度达6m左右，然后再浇灌混凝土人工假巷。,四、回采工作,自下而上，按分层逐层回采，依次充填，保持工作空间高2～2.2m。1、分层高度浅孔落矿时，分层高度为2～3m；中深孔落矿时，分层高度为4～5m。２、回采工作崩矿上向或水平炮孔，或微倾斜炮孔，炮孔直径43～45mm，孔深1.6～2m，孔距0.8～1.2m，人工筒状装药，2号铵松腊炸药。护顶爆破通风30～40分钟后，检查顶板，撬松石，用锚杆金属网加固顶板或长锚索锚固顶板。出矿采用电耙出矿。,五、混凝土浇灌工程,采场底板、隔墙、放矿溜井，有时还有顺路天井、假巷。采场底板浇灌厚度多为0.15～0.2m。隔墙浇灌立模（木模或混凝土预制砖代模），浇灌混凝土，也可以用留矿法采2m宽的矿条，采后充填形成隔墙。六、充填作业干料充填；水力充填；胶结充填。上向分层充填的目的是支撑两盘围岩，形成回采作业底板。,七、评价,1、适用条件矿体轮廓复杂，品位高或稀贵金属矿床；急倾斜或者倾斜薄矿体到极厚矿体；矿岩稳定，也允许围岩稳固性较差；开采临近或水体下的矿床；开采地表需要保护的矿床；采富保贫；有内因火灾的矿床（湘锰）；开采深部矿体。,２、优点,使用的回采方案多，机动灵活；贫化、损失低；自行设备的上向分层充填法的生产能力大；结构简单，采准切割工程量小；木材消耗少。,３、缺点,回采工艺复杂，浇灌底板、隔墙等工程的劳动强度大，工效低，时间长；常规设备充填法的生产能力低；原矿成本高；排水排泥费用提高。,４、发展方向,简化工序；简化矿块回采步骤；采用先进技术。国内使用此法的矿山有广东凡口铅锌矿，湖南黄沙坪铅锌矿，甘肃金川镍矿，湖北铜碌山铜矿，湖南711矿，山东焦家金矿。,八、小结,效益好，能赚钱，上向分层搞充填。充填质量要注意，处理空区保安全。,第二十讲,ξ36.5矿柱回采与采空区处理一、矿柱回采两步骤回采的采矿方法空场法和部分充填法，回采矿房以后，要按正常的开采顺序回采矿柱顶、底柱和间柱。一般情况下缓倾斜和倾斜矿体矿柱矿量占矿块储量的15～25,急倾斜矿体可高达40～60。,１、矿柱回采的原则,（１）统一性原则（２）正常采序原则（３）时间性原则２、矿柱回采方法根据矿岩稳固性、矿体规模、倾角与厚度、矿石的价值与品位以及地表允许陷落的可能性，确定采用矿柱回采的方法，常用的方法还是以下几种（１）充填法回采（用得多）（２）崩落法回采（３）空场法回采,二、采空区处理,对于空场法靠矿岩自身的稳固性和留矿柱维护采空区只是矿房回采过程中管理地压的临时措施，不是最终的采空区处理方法，因此，空场法矿房回采后形成的空区，生产过程中必须有计划地进行处理。１、采空区处理原则（１）技术经济合理；（２）安全可靠，施工方便；（３）提高矿床开采回收率。,２、采空区处理方法,归纳为四个字“崩、充、撑、封”，即崩强制崩落围岩使地表陷落消除空区，或者强制崩落部分围岩形成废石垫层将作业区段与空区隔离。充用充填料充填采空区。撑留永久矿柱支撑采空区。封封闭采空区。P734～735思考题1、2、10,第二十一讲,ξ37.1特殊采矿方法概述特殊采矿方法是根据某些矿物特殊的开采技术条件而采用的特殊开采方法。特采分类1、埋藏条件特殊的矿床开采，如位于高山、江河水体，建筑物、铁路下的矿床；2、物理化学性质特殊的矿石开采，如自燃性，可溶性、放射性、瓦斯等；3、矿山开采引起的特殊开采，如露天转井下、二次开采、深部开采等。,ξ37.2原地浸出法,原地浸出法简称地浸，是指将化学溶剂注入天然埋藏条件下（或原地松动爆破破碎后）的矿层、溶解、浸出和回收矿石中的有用成分，而将其他成分留在原地的特殊采矿方法。一、原地浸出法的实质注入矿层的溶浸液与矿石中的有用成分发生化学反应，把欲提取的金属矿产变成可溶性化合物，与固体脉石分离而转移到溶液中，然后将其抽出地表。,二、原地浸出工艺流程,,三、溶浸原理,溶浸法可以处理20多种金属矿产，但目前主要用于开采铜、铀、金、银矿。1、铜的溶浸原理（1）氧化铜矿的浸出黑铜矿CuOH2SO4CuSO4H2O孔雀石2CuCO3CuOH23H2SO43CuSO44H2O2CO2硅孔雀石CuSiO32H2OH2SO4CuSO43H2OSiO2,2硫化铜矿的浸出辉铜矿Cu2SFe2SO43CuSO42FeSO4CuS黄铜矿CuFeS22Fe2SO433O22H2OCu