ch6崩落采矿法.ppt

2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,1,第六章崩落采矿法,,,,,第一节,第二节,第三节,第四节,阶段崩落法,无底柱分段崩落法,有底柱分段崩落法,概述,,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,2,本章基本要求,◆1、掌握崩落采矿法的概念及特点；,◆2、掌握有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法的特点、适用条件及主要工艺；,◆4、了解放矿管理。,◆3、了解单层崩落法和阶段崩落法的特点、适用条件及主要工艺；,,,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,3,重点,难点,有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法的特点、适用条件及主要工艺。,有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法、阶段崩落法的主要工艺。,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,4,第一节概述,,特点以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法，即随着崩落矿石，强制（或自然）崩落围岩充填采空区，以控制和管理地压。,崩落采矿法类中包括⑴单层崩落法；⑵分层崩落法；⑶分段崩落法；⑷阶段崩落法。,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,5,,第二节有底柱分段崩落法,特点第一，按分段逐个进行回采；第二，在每个分段下部设有出矿专用的底部结构（底柱）。分段的回采由上向下逐分层依次进行。,,,分为水平深孔落矿有底柱分段崩落法与垂直深孔落矿有底柱分段崩落法。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,6,,一、水平深孔落矿有底柱分段崩落法典型方案如图所示。1．矿块结构参数※阶段高度主要取决于矿体倾角、厚度和形状规整程度，一般为40～60m。,,,※分段高度与矿体倾角、上盘岩石稳固性、电耙巷道的稳固性等因素有关。在生产实际中常用的分段高度为15～25m。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,7,,水平深孔落矿的有底柱分段崩落法1下盘脉外运输巷道；2穿脉运输巷道；3上盘脉外运输巷道；4行人、通风天井；5放矿溜井；6耙矿巷道；7补偿空间；8临时矿柱；9凿岩天井；10联络道；11凿岩硐室；12深孔,,,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,8,,※电耙道间距一般在10～15m范围内;耙运距离一般为30～50m.※矿块尺寸主要取决于矿体厚度、矿石稳固性、凿岩设备以及电耙出矿的合适耙运距离和耙道间距等。※底柱高度主要取决于矿石稳固性和受矿巷道形式。,2.采准工作①环形运输系统有穿脉装车和沿脉装车形式。如图所示。,,,,a穿脉装车；b沿脉装车；1下盘阶段运输巷道；2上盘阶段运输巷道；3穿脉运输巷道；4电耙道；5矿石溜井；6联络道；7回风道,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,9,②采场溜井有两种布置形式◆各分段耙道都有独立的矿石溜井；◆上、下各分段耙道通过分枝溜井与矿石溜井相连。如图所示。,穿脉巷道长度取决于◆溜井装车时整个列车都停留在穿脉巷道上，不阻挡沿脉巷道的通行。◆穿脉巷道间距与耙道的布置形式、长度和间距相适应。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,10,,,,③采准天井布置形式有◆按矿块布置，即每个矿块都有独立的矿块天井；◆按采区布置，几个矿块组成一个采区，每个采区布置一套天井。,④电耙巷道其布置取决于矿体厚度当矿体厚度小于15m时，多用沿脉布置电耙道；当矿体厚度大，多用垂直走向布置。,,,,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,11,,,,⑥底部结构由电耙道、放矿口、漏斗颈和受矿巷道等组成。,,,,⑤凿岩天井其位置和数量主要取决于矿块尺寸、凿岩设备性能和矿石可凿性等。◆采用深孔爆破时，自天井每隔一定距离交错布置凿岩硐室。◆采用中深孔爆破时，炮孔可自天井直接钻凿。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,12,※当采用有自由空间（补偿空间）爆破时，碎胀体积约为崩矿前原体积的30。补偿空间的大小用补偿空间系数（或补偿比）表示。,⑴矿石稳固时首先用中深孔拉底。如图所示。,,,3．切割工作,是指开掘补偿空间和劈漏两项工作。,※当采用挤压爆破时，补偿空间体积要小于松散爆破。,◆开掘补偿空间方法,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,13,,常用水平扇形深孔自由空间爆破方式。出矿作业常包括放矿、二次破碎和运矿等内容。,,,⑵在不稳固的矿石中，用拉底巷道的空间作补偿空间。,4．回采工作,崩落的矿石约有70～80是在岩石覆盖下放出来的。随着矿石的放出，覆盖岩石也随之下降，崩落矿石与覆盖岩石的直接接触引起了矿石的损失与贫化。如图所示。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,14,,二、垂直深孔落矿有底柱分段崩落法采用挤压爆破，如图所示。,,,阶段高50～60m，分段高10～25m，分段底柱高6～8m；矿块尺寸常以电耙道为单元进行划分，矿块长25～30m，宽10～15m。,⒈矿块结构参数,⒉采准工作,下盘脉外采准布置，阶段运输为穿脉装车的环形运输系统。电耙道也布置于下盘脉外，单侧堑沟式漏斗。下两个分段采用独立垂直放矿溜井，上两个分段用的是倾斜分支放矿溜井。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,15,,垂直深孔落矿有底柱分段崩落法,1阶段沿脉运输巷道；2阶段穿脉运输巷道；3矿石溜井；4耙矿巷道；5斗颈；6堑沟巷道；7凿岩巷道；8行人通风天井；9联络道；10切割井；11切割横巷；12电耙巷道与高溜井的联络道（回风用）,,,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,16,⒊切割工作切割工作是开掘堑沟和切割立槽。,,,※堑沟在堑沟巷道内钻凿垂直上向扇形中深孔，与落矿同次分段爆破而成。如图所示。,1电耙道；2放矿口；3堑沟巷道；4中深孔；5桃形矿柱；6堑沟坡面,堑沟结构,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,17,,※开凿切割立槽为了给落矿和堑沟开掘自由面和提供补偿空间。切割立槽的开掘方法可分为“八”字形拉槽法、“丁”字形拉槽法两种。,⑴“八”字形拉槽法，如图5所示，多用于中厚以上的倾斜矿体。,,,从堑沟按预定的切割槽轮廓，掘进两条方向相反的倾斜天井，两井组成一个倒“八”字形。紧靠下盘的天井用作凿岩，另一条天井则作为爆破的自由面和补偿空间。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,18,,⑵“丁”字形拉槽法，如图所示，掘进切割横巷和切割井，切割横巷和切割井组成一个倒“丁”字形。,,,,自切割横巷钻凿平行于切割井的上向垂直平行中深孔。以切割井为自由面和补偿空间。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,19,切割槽的形成步骤有两种⑴形成切割槽之后进行落矿。⑵形成切割槽与落矿同次分段爆破。,⒋回采工作一般用中深孔或深孔落矿、电耙出矿。,,,按崩落矿石获得补偿空间的条件，又可分为小补偿空间挤压爆破和向崩落矿岩挤压爆破两种回采方案。,⑴小补偿空间挤压爆破方案。如图所示。崩落矿石所需要的补偿空间是由崩落矿体中的井巷空间所提供。常用的补偿空间系数为15～20。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,20,,,,,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,21,,,⑵向崩落矿岩方向挤压爆破方案。如图所示。矿块的下部用小补偿空间挤压爆破形成堑沟切割，上部为向相邻崩落矿岩挤压爆破。,该方法不需要开掘专用的补偿空间，但邻接崩落矿岩的数量及其松散状态，对爆破矿石数量及破碎情况具有决定性的影响，所以不如小补偿空间挤压爆破灵活和适应性大。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,22,三、有底柱分段崩落法放矿管理放矿管理包括选择放矿方案、编制放矿计划以及实施放矿控制与调整三项工作。⒈放矿方案根据放矿过程中矿岩界面的变化和移动，分为下列三种形式,,,垂直扇形深孔落矿有底柱分段崩落法。在有色金属地下矿山使用比较普遍。①大部分采准切割工程比较集中，掘进时出碴方便。②出矿设备（电耙）结构简单。③破碎质量好，出矿效率高。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,23,,平面放矿1、2、3、4、5、6为各漏斗按顺序每次放矿后矿岩接触面下降情况）,⑴平面放矿放矿过程中矿岩界面保持近似水平下移，根据平面移动要求控制各漏孔放出矿量和放矿顺序。,⑵立面放矿矿岩界面以较陡的倾角向前移动，各漏口依次放出，并且一直放到截止品位为止，然后关闭漏孔。,,,该放矿方案在放矿过程中矿岩接触面积最小，有利于减少损失贫化。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,24,,,,该方案在放矿过程中的矿岩接触面积较大，不利于矿石的回收。在放矿的矿石层高度大时，不宜采用这种放矿方案。只有相邻放矿漏孔的相互作用不大时，才可以采用；或者当矿岩界面下移到邻接漏孔失去相互作用时，可以改用立面放矿方案放出。,⑶斜面放矿放矿过程中矿岩界面保持倾斜面向前移动。可按45左右的矿岩斜面确定进入放矿带的放出漏孔数。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,25,,,⒊控制放矿※控制放矿控制每个漏孔放出矿石的数量和质量。※控制质量按规定的截止品位来控制截止放矿点，防止过早与过晚封闭漏孔。,,,,⒉放矿计划的编制确定每个漏孔每次放出量，并据此编绘放矿图表，在表中表明各漏孔每次放出量和矿岩界面相应的下降高度。,用计算机可模拟多种放矿计划，并预测每个计划实施后的矿石损失与贫化值，根据矿石损失贫化值从中选出最优计划。,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,26,四、有底柱分段崩落法的评价⒈有底柱分段崩落法适用条件⑴地表允许崩落；⑵适用的矿体厚度与矿体倾角；⑶上盘岩石稳固性不限；⑷矿石稳固性应不低于中稳；⑸仅适于开采矿石价值不高的矿体；⑹矿体中不含较厚的岩石夹层、矿石必须无自燃性和粘结性。,,,2.优点3.缺点,有底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,27,,第三节无底柱分段崩落法,无底柱分段崩落法的典型方案，如图所示。,,,1、2上、下阶段沿脉运输巷道；3矿石溜井；4设备井；5通风行人天井；6分段运输平巷；7设备井联络道；8回采巷道9分段切割平巷10切割天井11上向扇形炮孔,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,28,,一、特征分段下部不设由专用出矿巷道所构成的底部结构；分段的凿岩、崩矿和出矿等均在回采巷道中进行。,,,①上、下阶段运输巷道将阶段再划分为分段，分段高一般为10m，各分段自上而下进行回采。,⑤联络巷道在每个分段运输联络巷道以及由此巷道通向设备井的联络道。,②溜井回采的矿石经溜井下放到阶段运动巷道，装车运走。,③设备井为提升和下放设备、人员和材料等。,④通风井供通风专用。,二、采准、切割和回采工作,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,29,,,,⑥回采巷道从分段运输巷道掘进回采巷道（或称进路），其间距为8～10m，上下分段的回采巷道一定保持交错布置。,回采巷道布置方式与矿石回收关系a正对布置；b交错布置；,回采巷道沿脉布置a双巷；b单巷；,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,30,,,,⑦切割平巷和切割天井在回采巷道末端掘进分段切割平巷，每隔一定距离从切割巷道开掘切割天井，作为开掘切割立槽的自由面。切割立槽即为最初回采崩矿的自由面和补偿空间。,切割平巷和切割天井联合拉槽法1切割平道；2回采炮孔3切割天井；4切割炮孔,切割天井拉槽法1回采巷道2切割天井,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,31,,,,⑧凿扇形炮用凿岩台车在回采巷道中凿上向扇形炮，一般在分段全部炮孔钻凿完毕后开始进行崩矿，以免出矿和凿岩相互干扰。每次爆破1～2排炮孔。,扇形炮孔布置图a边孔角为5～15b边孔角为45～50c边孔角为70以上,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,32,,,,⑩采场通风局扇安装在上部回风水平，新鲜风流由本阶段的脉外运输平巷经通风井，进入分段运输联络道和回采巷道。污风由铺设在回采巷道及回风天井的风筒引至上部水平回风巷道，并利用安装在上水平回风巷道内的两台局扇并联抽风。。,⑨矿石运搬崩落的矿石在回采巷道端部用装运机或铲运机运至溜井。矿石是在岩石覆盖下放出的，所以随着矿石的放出，岩石充填了采空区。,1通风天井；2主风筒；3分支风筒；4分段联络巷道5回采巷道；6隔风板；7局扇；8回风巷道；9密闭墙10运输巷道；11溜矿井,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,33,,,,一般第一、二分段进行回采，第三分段钻凿上向扇形炮孔和切割，第四、五分段正进行采准工作，即采准、切割、凿岩、爆破与装运矿石等项工作，分别在不同分段中进行，互不干扰。,三、开采顺序,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,34,四、覆盖岩层的形成,1．目的为了形成崩落法正常回采条件和防止围岩大量崩落造成安全事故。2．要求①放矿后岩石能够埋没分段矿石，形成挤压爆破条件，避免崩下的矿石将有一部落在岩石层之上，增大矿石损失贫化；②能起到缓冲的作用，以保证安全。根据这个要求一般覆岩厚度取约等于二个分段高度。,,,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,35,3．方法根据矿体赋存条件和岩石性质的不同，岩石层形成方法有多种。,,,①围岩自然崩落形成覆盖岩层围岩不稳固的盲矿体。,②人工强制放顶形成覆盖岩层围岩稳固的盲矿体。,◆集中放顶形成覆盖岩层,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,36,,,◆边回采边放顶形成覆盖岩层,◆先放顶后回采形成覆盖岩层,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,37,五、无底柱分段落法的评价⒈适用条件⑴地表与围岩允许崩落；⑵矿石稳固性在中等以上，回采巷道不需要大量支护；⑶急倾斜的厚矿体或缓倾斜的极厚矿体；⑷矿石价值不应很高，矿石可选性好或围岩含有品位；,⒉无底柱分段崩落法主要优点⑴安全性好；⑵采矿方法结构简单，回采工艺简单，容易标准化，适于使用高效率的大型无轨设备；⑶机械化程度高；,,,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,38,⒊无底柱分段崩落法的主要缺点⑴回采巷道通风困难；⑵矿石损失贫化较大；⑶采矿强度不如有底柱分段崩落法大；,,无底柱分段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,39,第四节阶段崩落法,特点回采高度等于阶段全高。根据落矿方式该法分为阶段强制崩落法与阶段自然崩落法两种。,,设有补偿空间的阶段强制崩落法,,,阶段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,40,一、阶段强制崩落法1．设有补偿空间的阶段强制崩落法如图所示。,,设有补偿空间的阶段强制崩落法,1阶段运输巷道；2矿石溜井；3耙矿巷道；4回风巷道；5联络道；6行人通风小井；7漏斗；8补偿空间；9天井和凿岩硐室；10深孔；11矿石；12岩石,,,阶段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,41,二．阶段自然崩落法,,自然崩落法结构示意图,a控制崩落边界；b切帮巷道1、2、3、4崩落顺序,整个阶段上的矿石在大面积拉底后借自重与地压作用逐渐自然崩落，并能破成碎块。自然崩落的矿石，经底部出矿巷道放出，在阶段运输巷道装车运走。,,,矿块自然崩落进程示意图,阶段崩落法,2020/10/26,矿物资源工程专业主干课程,42,如图所示，在矿块下部拉底后，矿石失去了支撑，矿石暴露面在重力和地压的作用下，首先在中间部分出现裂隙产生破坏，而后自然崩落下来。当矿石崩落到形成平衡拱时，便出现暂时稳定，矿石停止崩落。,,矿块回采的阶段自然崩落法,,阶段自然崩落法的适用条件,1、矿石不稳固或节理、裂隙较发育的中等坚硬矿石；2、矿体厚度较大；3、矿石价值较大。,,阶段崩落法,