《高等采矿学》PPT课件.ppt

金属矿床地下连续开采,报 告 人：陈 申 方 专 业：矿 业 工 程导 师：李占金 教授,河北联合大学矿业工程学院,第一节地下矿山连续开采的概念,第二节地下矿山连续开采技术,第三地下矿山连续开采发展方向,绪 论,第一节地下矿山连续开采的概念,“地下矿山连续采矿工艺”依矿岩软硬程度的不同有2种形式一是在硬度不大的矿岩如煤矿、钾盐等矿床开采中的采掘全工艺过程(如切割、落矿、装载、运搬)在同一空间内平行连续作业；,二是在矿岩坚硬的矿山，如金属矿，在矿体、阶段或矿块的回采过程中落矿、出矿、运矿三大工序各自具有相对独立的作业条件，各工序间的相互协调，在不同的空间平行作业，由此组成高效率的连续开采工艺系统。,连续开采主要包括4个层次的内容：（1）矿房的连续回采(层次)矿房的连续回采是指在采场的回采过程中落矿出矿、矿石运搬工艺的连续作业。研究的主要内容有适合于连续回采的采矿方法及采场结构，高效率、低大块率的凿岩、落矿技术，高效耐用和经济的采场连续出矿和连续运搬设备。其目的是实现高效率、高能力的落矿、出矿、运矿的采场连续回采。这个层次下一步研究的重点将是大块的控制管理和出矿、运矿设备的改进和完善。,第一节地下矿山连续开采的概念,（2）矿体（床）的连续开采（层次）它是指在矿体（床）的开采过程中，不留或少留矿柱，尽可能采用一步骤回采的开采模式。研究的主要内容有：开采方式（上行或下行），采场回采推进顺序（前进式或后退式），开拓、采准形式以及有利于采场安全的地压管理和控制技术。这一层次还有巨大的发展空间。,第一节地下矿山连续开采的概念,矿石的连续运送，是指井下矿石的转载、运输、提升等环节。研究的主要内容有：连续运送矿石的方式、运送设备及配套设备的研制等。该层次为地下开采矿石的后处理工艺，近几年来，该层次的研究无重大突破，国外很多矿山用特殊的胶带运输机实现了地下开采矿石的连续运送。,（3）矿石的连续运送(层次),第一节地下矿山连续开采的概念,（4）全工艺过程的连续化（层次）,全工艺过程的连续化是指掘进、落矿、出矿、搬运、运输等过程的连续化作业，是最高层次的连续开采，目前，这个层次在软岩矿中的研究和应用发展迅猛，已实现大规模工业开采全工艺过程的连续化。在硬岩开采中的研究难度较大，但如连续采矿机、冲击式采矿机、钻孔射流采矿等已开始投入试验阶段，这一领域具有广阔的前景，它对于硬岩中实现非爆破采矿具有重大的意义,第一节地下矿山连续开采的概念,一、地下金属矿连续采矿模式1）法国、英国等矿业发达国家的一些专家，主张采用连续切割机械采矿，一些公司也投入巨资开发机械切割破岩的采矿机。挑战：一是采矿机的采掘作业受金属矿床形态多变及复杂地质条件的限制；二是金属矿岩坚硬，采矿机的切割头寿命相对较短，费用太高。2）基于爆破落矿技术的地下金属矿山连续采矿，相继在国内外开展了研究。,第二节地下矿山连续开采技术,地下金属矿山的连续采矿方式：第一类：单一采矿机的连续采矿。基于非爆破矿岩的狭义的连续采矿理念。采矿机的作业是直行采掘方式，破岩、装载、运矿工艺在同一空间平行连续进行。第二类：采装运机组与一步骤回采方法配套的连续采矿，是基于爆破破岩的广义连续采矿理念。在大矿段中采用阶段连续推进（不留矿柱）的回采顺序，回采过程中，采、装、运工艺在不同空间平行连续进行。它不追求严格意义上的连续并行作业，而是以规模化为目标，通过创新采矿方法、工艺和设备，将各采矿工艺和设备有机组合起来，成为广义的连续采矿系统。,第二节地下矿山连续开采技术,目前，第二类连续采矿方式的理念，已在地下金属矿山中逐步推广应用，并已经出现了两种连续采矿模式。（1）一步骤回采的采矿法与无轨设备构成的连续采矿系统。（2）一步骤回采的采矿法与连续作业机组构成的连续采矿系统。对于第二种连续采矿模式，国内中南大学和北京矿冶研究总院，分别试验了两种由连续作业机组实现的连续采矿方案。,第二节地下矿山连续开采技术,第二节地下矿山连续开采技术,问题,解决,第二节地下矿山连续开采技术,“九五”期间，研究探索了区域连续采矿工艺技术，提出了以矿段为回采单元的连续采矿工艺技术，即“无间柱连续采矿”技术，并进行了工业试验，取得了理论研究和工业实践的重要成果。现重点介绍该项技术的工业试验和研究成果,第二节地下矿山连续开采技术,工业试验开采技术条件试验矿段选定在-360 m至-300 m号矿体的原8号矿柱与9号矿房。矿段沿走向长45 m，高48 m，宽为矿体的厚度，平均为14 m。矿体倾角75以上。设计采矿量11.5万t，铜矿石品位0.93%。矿石坚硬稳固，但水平节理较发育，局部矿段比较破碎，稳固性有所降低。矿体上盘为花岗闪长岩，易风化，属中等稳固；下盘为灰岩，较稳固,第二节地下矿山连续开采技术,主要技术思想：将矿体划分为阶段，再将阶段划分为矿段；以矿段为回采单元，矿段间不留间柱；采切、回采、充填三大工序分别在相邻的3个矿段中平行进行；矿段回采采用采场连续工艺，矿段回采结束后，随即转入快速充填；3个矿段的作业相互衔接，阶段采矿工作连续推进。由于连续采矿是以矿段为回采单元进行的采矿，矿段间不留矿柱，故称为“无间柱连续采矿”。,第二节地下矿山连续开采技术,实施的总体方案是：将阶段划分为矿段，以矿段为回采单元，不留间柱。采用下向平行深孔侧向崩矿(矿段中部拉切割槽)。无二次破碎水平的组合式振动出矿机底部结构。用分节式振动运输列车运搬矿石。崩矿过程中，靠充填空区一侧留临时隔离矿壁，待本矿段出矿工作将结束时再一次崩矿，强化出矿，并随即快速充填空区。采切、回采、充填工序在3个相邻矿段间平行进行，相互衔接，采矿工作面在阶段上连续推进。,第二节地下矿山连续开采技术,实施的总体方案是：将阶段划分为矿段，以矿段为回采单元，不留间柱。采用下向平行深孔侧向崩矿(矿段中部拉切割槽)。无二次破碎水平的组合式振动出矿机底部结构。用分节式振动运输列车运搬矿石。崩矿过程中，靠充填空区一侧留临时隔离矿壁，待本矿段出矿工作将结束时再一次崩矿，强化出矿，并随即快速充填空区。采切、回采、充填工序在3个相邻矿段间平行进行，相互衔接，采矿工作面在阶段上连续推进。,第二节地下矿山连续开采技术,试验矿段长45 m，高48 m，分为2个宽度不等的作业区，先采15 m宽的一分区，一分区崩矿、出矿完成后，跟随采用高水尾砂胶结料进行快速充填，分区间预留5.5 m宽的临时矿壁。该矿壁待二分区崩矿、出矿结束时，一次崩落，并组织快速放出。采场的主要结构是：第二分区矿房30 m，设计采用振动出矿的平底式底部结构，用改进完善的振动连续作业机组出矿。为降低充填成本，一分区采用自行研制成功的复合型高水速凝材料跟随快速充填；二分区采用全尾砂充填。第一矿段回采结束，即可转入第二矿段回采,第二节地下矿山连续开采技术,回采工艺(1)凿岩爆破。采用CD-90型钻机凿岩，孔径165 mm。采用深孔柱状药包侧向挤压崩矿方案。先以切割天井为自由面，采用深孔爆破分次扩槽的方式形成切割槽；再以切割槽为自由面，采用侧向崩矿方式先崩落一分区矿石，待一分区出矿完毕准备充填时,开始二分区的崩矿出矿。,第二节地下矿山连续开采技术,(2)出矿运矿。试验矿段设计分为2个作业区进行回采，因此设计采用了2种不同形式的底部结构。一分区为漏斗底部结构，采用T4G出矿，二分区设计为无二次破碎水平的振动出矿底部结构，采用振动连续作业机组出矿。(3)采场充填。在一分区崩矿出矿后跟随用高水尾砂固结充填采空区，形成具有一定强度(大于15 MPa)的充填体。二分区采用全尾砂充填。,第三地下矿山连续开采发展方向,1)加强连续开采的理论研究。目前我国连续出矿、运矿技术和设备得到迅速发展，但采矿方法和工艺没有大的突破，对低层次的开采模式，偏重设备的研制和试验是正确的，但向高层次模式发展，必须加强工艺与设备的合理配套、适合连续工艺设备的合格块度标准优化、连续工艺的合理应用范围、作业集中程度的优化确定等问题理论研究，创造与连续采矿技术相适应的连续采矿理论基础。,第三地下矿山连续开采发展方向,2)改善连续开采试验研究模式过于单一的局面。各地大小规模的工业试验都集中在矿房的连续回采，而没有更深层次的研究。因此，应加强无矿体连续开采技术的研究。3)加强连续采矿工艺技术相关的岩石力学研究。今后应通过计算机数值模拟、相似材料模拟等手段加强连续采矿工艺的岩石力学研究。,第三地下矿山连续开采发展方向,4)创造与采矿连续工艺相适应的采矿方法与开拓采准系统。目前，我国地下金属矿山除崩落采矿法外，大都采用留房间矿柱的二步骤回采，矿柱损失大，回采效率不高。变革现在开拓系统与回采顺序，采用不留矿柱，一步骤快速推进，实现高阶段、大矿段连续回采，并建立与之相适应的连续运输系统是今后连续开采发展的大趋势。,