《空场采矿方法》PPT课件.ppt

现代矿床开采理论与实践（一）,1,教学基本要求重点与难点 第一节概述 第二节全面采矿法 第三节房柱采矿法 第四节留矿采矿法 第五节阶段矿房采矿法,第五章 空场采矿法,现代矿床开采理论与实践（一）,2,本章基本要求1、掌握空场采矿法的概念及特点；2、掌握全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和阶段矿房法的特点、适用条件及主要工艺；3、了解分段采矿法的特点、适用条件及主要工艺；4、了解矿柱回采方法；5、了解各种采矿方法的采空区处理。,现代矿床开采理论与实践（一）,3,重 点全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和阶段矿房法的特点、适用条件及主要工艺；难 点全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和阶段矿房法的主要工艺；,现代矿床开采理论与实践（一）,4,一、空场采矿法的特点二、应用空场法的条件三、空场采矿法分类,第一节概述,现代矿床开采理论与实践（一）,5,一、空场采矿法的特点将矿块划分为矿房和矿柱，分两个步骤回采，先采矿房后采矿柱；回采矿房时，采场以敞空形式存在，靠矿柱和围岩本身的强度来支护形成的采空区。,现代矿床开采理论与实践（一）,6,二、空场法的适用条件矿石和围岩稳固，采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。,现代矿床开采理论与实践（一）,7,三、空场采矿法分类 全面法房柱法留矿法分段矿房法阶段矿房法,现代矿床开采理论与实践（一）,8,第二节 全面采矿法,特点不严格划分矿房矿柱，回采工作面沿矿体走向或沿倾斜全面推进；随回采矿房以敞空形式存在，靠围岩的稳固性及留下不规则矿柱或支柱来支撑顶板。,一、矿块布置二、矿块结构参数三、采准切割工作四、回采工作五、评价,现代矿床开采理论与实践（一）,9,在阶段上沿矿体的走向布置可划分或不划分矿块，工作面沿走向全面推进。,一、矿块布置,现代矿床开采理论与实践（一）,10,二、矿块结构参数1.矿块沿走向长度：为5060米或更大。2.矿块斜长（或阶段高度）：4060米，阶段高度为3015米。3.矿柱尺寸：顶柱23米；底柱23米；间柱宽35米。4.矿石溜口间距：取57米,现代矿床开采理论与实践（一）,11,三、采准切割工作掘进阶段运输平巷1切割上山3矿石溜口，从切割上山掘进切割平巷，在顶柱及间柱中掘进联络巷通7、8。,现代矿床开采理论与实践（一）,12,矿房回采自切割上山开始，一般以阶段斜长的梯段工作面形式，沿走向全面推进。落矿 采用浅眼爆破落矿方式。用轻型手持式凿岩机打眼，多采用非电起爆方法爆破落矿，利用主风流通风。,四、回采工作,现代矿床开采理论与实践（一）,13,矿石运搬置于切割平巷中的电耙绞车，用扒斗将工作面崩落矿石耙至溜口装入运输平巷的矿车。,地压管理采空区随回采矿房以敞空形式存在，靠顶板围岩的稳固性和留下的不规则矿柱或人工支柱来支护顶板。,现代矿床开采理论与实践（一）,14,五、评价优点：全面采矿法生产工艺简单，采准切割工作量小；通风条件好；对矿体形态变化的适应性强；生产效率较高，采矿成本较低。缺点：顶板暴露面积大，作业安全性差；矿石损失率较大。适用条件：全面采矿法最适宜开采矿岩稳固，倾角小于30，厚度小于34米的水平、缓倾斜薄矿体，尤其是矿石价值不高，或品位较低的矿体。,现代矿床开采理论与实践（一）,15,第三节 房柱采矿法,一、房柱采矿法的特点二、浅眼落矿电耙出矿房柱采矿法三、深孔房柱采矿法四、评价,现代矿床开采理论与实践（一）,16,一、特点矿块或采区内矿房矿柱交替排列，矿房随回采以敞空形式存在，靠围岩的稳固性和留下规则的连续或间断矿柱来维护顶板岩石。,现代矿床开采理论与实践（一）,17,矿房布置 矿房的长轴可沿走向布置，也可以沿倾斜或伪倾斜布置。沿走向每隔46个矿房留一带状连续矿柱（或叫隔离矿柱）。,二、浅眼落矿电耙出矿房柱采矿法,现代矿床开采理论与实践（一）,18,结构参数 矿房斜长为4060米，矿房的宽度 820米，矿柱尺寸为37米，间距58米。,采准切割工作掘进阶段运输巷道1放矿溜井2电耙硐室4上山5联络道6切割平巷3。,现代矿床开采理论与实践（一）,19,回采工作 矿房回采方式根据矿体厚度的不同分为一次采全厚和分层回采（先采底层，后采顶层）。,现代矿床开采理论与实践（一）,20,一次采全厚：当矿体厚度小于2.53米时，沿矿体厚度一次采下矿石。回采工艺：落矿、通风、顶板安全检查和矿石运搬。,现代矿床开采理论与实践（一）,21,分层回采：当矿体厚度大于2.5米，小于10米时，分层回采，先采底层，后采顶层。采底层与一次采全厚的工艺、设备均相同。采顶层：从原切割平巷位置起，用YSP45型凿岩机挑顶，回采上部矿石。当矿体厚度小于5米时，采挑顶层一次完成；矿体厚度为5至810米时，则以2.5米高的上向梯段工作面分层挑顶，并局部留矿，以便站在留矿堆上进行凿岩爆破工作。,现代矿床开采理论与实践（一）,22,三、深孔房柱采矿法 中深孔落矿电耙出矿房柱采矿法 深孔落矿房柱采矿法,现代矿床开采理论与实践（一）,23,开采围岩稳固性很好的厚矿体时，在矿房上山中向上钻凿扇面与矿体倾斜方向垂直的扇形中深孔，将矿房的切割平巷挑顶形成切割槽，分次向切割槽爆破，每次崩落矿石用电耙出矿。,1.中深孔落矿电耙出矿房柱采矿法,现代矿床开采理论与实践（一）,24,2.深孔落矿房柱采矿法先在顶板下切顶并用锚杆支护，然后在矿房的一端开切割槽，以形成上向台阶的工作面。切顶崩落的矿石用自行式装载机向台阶下部卸下。切顶空间下部台阶的矿石，采用下向平行深孔崩矿。,现代矿床开采理论与实践（一）,25,四、评价 1.优点：采准切割工程量不大，工作组织简单，坑木消耗少，通风良好，矿房生产能力高。2.缺点：矿柱矿量所占的比重较大，留间断矿柱时占1520%，留连续矿柱时达40%，且一般不进行回采。因此，矿石损失较大。3.适用条件：房柱采矿法适于开采矿岩稳固的水平和缓倾斜薄到厚矿体。4.推广应用技术问题：用房柱法开采贵重且品位高的矿体时的技术问题。矿体厚度大且顶板不稳固条件下，应用房柱法的技术问题无轨自行设备在房柱采矿法中应用的技术问题。,现代矿床开采理论与实践（一）,26,第四节 留矿采矿法,一、特点二、矿块结构和参数三、采准切割工作四、回采工作五、矿块底部结构及其开掘方法六、评价,现代矿床开采理论与实践（一）,27,一、特点1.将矿块划分为矿房、矿柱，先采矿房，后采矿柱，自下而上分层回采；2.每次崩下矿石靠矿石自重放出三分之一左右，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作平台；3.矿房全部采完后，暂留在矿房中的矿石再进行最终大量放矿；4.随回采工作的推进，矿房以敞空形式存在，靠围岩的稳固性和矿柱来维护。,现代矿床开采理论与实践（一）,28,二、矿块结构和参数 阶段高度：一般为3050米。,矿块长度：矿块沿走向布置，矿块长度即是沿走向两侧天井中心距离。一般为4060米。,矿柱尺寸 顶柱厚度：23米或36米。底柱的高度：与底部结构的类型有关。间柱宽度：26米或812米。,现代矿床开采理论与实践（一）,29,1.采准：掘进阶段运输平巷9行人通风天井3联络巷通4；从运输平巷向矿房开掘漏斗颈。,根据矿块长度可采用一侧先进天井，另一侧顺路天井的采准布置；或矿块长度较长可采用矿块中央先进天井，两侧顺路天井的采准布置形式。,三、采准切割工作,现代矿床开采理论与实践（一）,30,在矿块下部拉底和劈漏。拉底高度22.5米，拉底宽等于矿体厚度；用浅眼将漏斗颈上部扩大成漏斗状（即劈漏）。,2.切割工作,现代矿床开采理论与实践（一）,31,四、回采工作回采工作自下而上分层进行，分层高度一般为23米。每分层的回采工艺包括凿岩、爆破、通风、局部放矿、撬顶平场、不留间柱时要加高顺路天井等。如此循环，采至顶柱边界后进行大量放矿。随大量矿石的产出，矿房以敞空形式存在，靠围岩的稳固性和矿柱支护。,现代矿床开采理论与实践（一）,32,矿块底部结构及其开掘方法1.底部结构的概念2.底部结构的种类及其开掘方法,现代矿床开采理论与实践（一）,33,矿块底部结指矿块底部布置受矿巷道、二次破碎巷道和放矿巷道的不同形状和布置方式的总和。,现代矿床开采理论与实践（一）,34,底部结构的种类及其开掘方法 人工假底底部结构及其开掘方法,适用于围岩和矿石稳固的急倾斜薄矿脉。人工构筑木假巷和放矿闸门，不留底柱。,现代矿床开采理论与实践（一）,35,留底柱的自重放矿漏斗底部结构及其开掘方法 留底柱拉底和扩漏同时的开掘方法适用于厚度大于2.53m的矿脉。留底柱漏斗底部结构如图所示。底柱高58米，漏斗间距46米至68米，漏斗坡面角4550，漏斗颈的高度一般为11.5米。,现代矿床开采理论与实践（一）,36,留底柱掘拉底巷道的拉底方法适用于中厚矿体。从运输平巷一侧向上掘进斗颈，从斗颈上部向两侧掘进高2m左右，宽1.52m的拉底平巷，然后将其掘至矿房边界。同时从拉底水平向下或从斗颈中向上打倾斜炮孔，将上部斗颈扩大成漏斗，,现代矿床开采理论与实践（一）,37,（3）电耙底部结构 由受矿巷道、电耙巷道和溜矿井组成。受矿巷道内的矿石靠重力溜入电耙道。电耙道一般布置在运输巷道上部36米，电耙把矿石耙运到放矿溜井，经漏口闸门放到阶段运输平巷的矿车内。受矿巷道有漏斗式、堑沟式和平底式三种形式。,现代矿床开采理论与实践（一）,38,漏斗受矿电耙底部结构漏斗的形状有方形和园形。由电耙巷道、斗穿、漏斗颈、漏斗、桃形矿柱组成。漏斗布置形式：对称布置和交错布置。,现代矿床开采理论与实践（一）,39,堑沟受矿电耙底部结构 将各漏斗沿纵向掘通，形成一个V形槽。受矿巷道的出矿口宽度为22.5米，漏斗单侧布置较多。把拉底和扩漏两项作业结合一起，可用上向中深孔同时开凿。,现代矿床开采理论与实践（一）,40,平底受矿电耙底部结构 拉底水平和电耙巷道同在一高度上，采下的矿石在拉底水平形成三角矿堆，上面的矿石借自重经放矿口流入电耙道中。,由两条电耙道、电耙道、溜井、电耙绞车硐室、电耙巷道、放矿口、拉底巷道组成。,现代矿床开采理论与实践（一）,41,1下盘沿脉巷道；2装载巷道；3先进天井；4联络道；5上阶段脉内回风巷道,装岩机出矿的底部结构距脉内巷道侧帮56米掘进下盘沿脉运输平巷，沿此运输巷道每格56米掘进装矿横巷。脉内沿脉巷道作为矿房拉底，直接向上回采。采下矿石借自重溜到装矿横巷，用装岩机装入矿车。,现代矿床开采理论与实践（一）,42,（5）振动放矿机出矿的底部结构,在矿房底部漏斗内安装振动放矿机的结构。,1振动台面；2振动器；3机架；4固定用钢绳,振动放矿机振动台面埋设在漏斗口内的矿石堆中，用偏心振动器使台面产生谐振，矿石在振力和重力的共同作用下，经台面装入矿车。,现代矿床开采理论与实践（一）,43,3.适用条件 围岩和矿石均稳固；矿体厚度以薄和极薄矿脉为宜；矿脉倾角以急倾斜为宜；矿石无结块和自燃性。,1.优点：留矿法具有矿块结构及生产工艺简单，管理方便，可利用矿石自重放矿，采准切割工程量小等优点。2.缺点：留矿法安全性较差；平场作业难于实现机械化，劳动强度大；积压大量矿石，影响资金周转。因此，在中厚以上矿体中，多不采用留矿法。,评价,现代矿床开采理论与实践（一）,44,第五节 阶段矿房法,一、阶段矿房法的特点二、阶段矿房法的典型方案三、阶段矿房法评价,现代矿床开采理论与实践（一）,45,一、阶段矿房法的特点 用深孔回采矿房的空场采矿法，矿石借自重可全部溜到矿块底部放出。,现代矿床开采理论与实践（一）,46,二、阶段矿房法的典型方案1、水平深孔落矿阶段矿房法2、垂直深孔落矿的阶段矿房法3、垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法(VCR法),现代矿床开采理论与实践（一）,47,特点：1.水平深孔落矿阶段矿房法，是在凿岩硐室中，钻水平扇形深孔，向矿房底部拉底空间崩矿。,1.水平深孔落矿阶段矿房法,采准工作 掘进凿岩天井、凿岩联络平巷通达矿房，然后再将其前端扩大为凿岩硐室。,回采工作 在凿岩硐室中钻水平扇形深孔，每次崩下的矿石，可全部放出，亦可暂留一部分在矿房中，但只起调节出矿作用。,现代矿床开采理论与实践（一）,48,特点：1.回采工作开始之前，除在矿房底部拉底、辟漏外，必须开凿垂直切割槽，并以此为自由面进行落矿。2.崩落的矿石借自重落到矿房底部放出。3.回采工作面是垂直的在分段巷道中打上向扇形中深孔，全部炮孔打完后，每次爆破35排孔，上下分段保持垂直工作面或上分段超前一排炮孔，崩落的矿石借重力落到矿房底部，经斗穿溜到电耙道。,2.垂直深孔落矿的阶段矿房法,现代矿床开采理论与实践（一）,49,3.垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法(VCR法)（1）VCR法的理论基础 球状药包：指钻孔直径与装药长度之比不小于1:6，即长度与直径之比小于6的药包，此时破碎原理和效果与球状药包相似。球状药包起爆时膨胀气体所产生的能量传播方式与柱状药包不同，球状药包爆破岩石的体积也比柱状药包大得多。,柱状药包与球状药包爆炸气体的作功形式(a)柱状药包；(b)真球状药包；(c)亚球状药包,现代矿床开采理论与实践（一）,50,在上向垂直孔内装入球状药包的试验，由顶板向下爆破形成下向漏斗。倒爆破漏斗所形成的硐穴高度，一般要超过球状药包最佳埋置深度的好几倍。球状药包倒漏斗爆破的新概念，成为垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法的理论基础。,正爆破漏斗结构1球状药包；2真漏斗；3破碎带；4应力带；d0药包最佳埋置深度,倒爆破漏斗结构1球状药包；2真漏斗；3破碎带；4应力带；h-硐穴高度,现代矿床开采理论与实践（一）,51,（2）VCR法的特点采准：当采用垂直平行深孔时，在顶柱下面掘凿岩硐室。当采用垂直扇形深孔时，在顶柱下面掘凿岩平巷，便可向下钻垂直扇形深孔。,现代矿床开采理论与实践（一）,52,落矿多采用大直径深孔，炮孔排列有垂直平行深孔和扇形孔两种。采用 球状药包，炸药采用高密度、高爆速、高威力的炸药。,现代矿床开采理论与实践（一）,53,采用单分层装药结构，其施工顺序为：测孔、堵孔底、装药、堵塞,现代矿床开采理论与实践（一）,54,出矿多采用铲运机出矿，一般每爆破一分层，出矿约40%，其余暂留矿房内，待全部崩矿结束后，再行大量出矿。,现代矿床开采理论与实践（一）,55,安全技术 爆破效应的观测。炸药集中，一次爆破的药量较大，必须测定其震动速度，研究其传播规律，以确定合理的起爆方案。顶层安全厚度的检测。随着爆破分层向上推进，凿岩硐室下面的矿层厚度也逐渐减小，最后留下的顶层呈板梁状态，易于冒落。爆破后气体爆燃及二次硫尘爆炸的预防措施。使用大直径球状药包崩矿，会出现了两个潜在的安全问题：一是炮孔爆后气体的爆燃，二是二次硫尘爆炸。,现代矿床开采理论与实践（一）,56,三、阶段矿房法评价1.优点回采强度大，劳动生产率高，采矿成本低，坑木消耗少，回采作业安全。2.缺点：矿石的贫化损失较大。3.适用条件 适用于围岩稳固的急倾斜的厚大矿体或中厚矿体。,