采矿学ppt课件之采矿方法详解.ppt

第二十八章,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.,分区尺寸,：,?,分区的宽度从,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.,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；,?,2.,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,?,顶柱是用来支护围岩和保护上部回风巷的；,?,底柱取决于矿石稳固程度与底部结构的型式；,?,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,?,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；,?,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,?,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。,?,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,?,掘进拉底平巷的辟漏拉底法,第二节,空场采矿法,?,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：,?,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,),?,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）,?,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）,?,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：,?,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；,?,在空洞上方埋较大的药包，借爆力震落悬空,的矿石；,?,使用矿用火箭弹爆破消除空洞；,?,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,?,天井断面,：圆形或矩形。,?,天井的下部出口：应有,1.5,2.5m,的错距。,?,天井的数目：,?,一般为两个，分别布置在矿块的两侧。,?,天井的分类：先进天井、顺路天井。,?,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,?,开采极薄矿脉时，如图,:,第二节,空场采矿法,?,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）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：,?,顶柱厚度：一般为,6,8m,；,?,间柱厚度：,?,走向布置，,8,10m,；垂直布置，,10,14m,；,?,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,2,?,(1),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,?,阶段高度：一般为,50,60m,。,?,分段高度：一般为,10,25m,。,?,矿块长度：一般为,30,50m,。,?,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,(,“,”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,(4),?,?,(1),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,