《空场采矿法》ppt课件

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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分段矿房采矿法第五章空场采矿法8/7/20211矿物资源工程专业主干课程 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；◆4、了解矿柱回采方法；◆3、了解分段采矿法的特点、适用条件及主要工艺；◆5、了解各种采矿方法的采空区处理。8/7/20212矿物资源工程专业主干课程 重点难点全面采矿法、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；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；8/7/20213矿物资源工程专业主干课程 第一节概述矿石和围岩稳固，采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。三、空场采矿法分类全面法、房柱法、留矿法、分段矿房法和阶段矿房法。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。二、应用空场法的条件8/7/20214矿物资源工程专业主干课程 概述8/7/20215矿物资源工程专业主干课程 第二节全面采矿法矿块沿走向布置。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、矿块布置全面采矿法8/7/20216矿物资源工程专业主干课程 全面采矿法⒊矿柱尺寸顶柱留2～3米；底柱留2～3米；间柱宽3～5米。二、矿块结构参数⒈矿块沿走向长度：开采缓倾斜矿体的全面法的矿块沿走向长度为50～60米或更大。⒉矿块斜长（或阶段高度）为40～60米，阶段高度为30～15米。⒋矿石溜口间距取5～7米。全面采矿法8/7/20217矿物资源工程专业主干课程 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。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。⒈落矿采用浅眼爆破落矿方式。浅眼爆破落矿，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。三、采准切割工作四、回采工作全面采矿法8/7/20218矿物资源工程专业主干课程 ⒉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。⒊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。全面采矿法8/7/20219矿物资源工程专业主干课程 全面采矿法最适宜开采矿岩稳固，倾角小于30°，厚度小于3～4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。五、评价全面采矿法8/7/202110矿物资源工程专业主干课程 第三节房柱采矿法房柱采矿法8/7/202111矿物资源工程专业主干课程 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。⒈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，主要取决于所采用的矿石运搬设备和矿体的倾角。沿走向每隔4～6个矿房留一带状连续矿柱（或叫隔离矿柱）。一、浅眼落矿电耙出矿房柱采矿法房柱采矿法8/7/202112矿物资源工程专业主干课程 房柱采矿法1—运输巷道；2—放矿溜井；3—切割平巷；4—电耙硐室；5—上山；6—联络平巷；7—矿柱；8—电耙绞车；9—凿岩机；10—炮孔；11—矿石房柱采矿法8/7/202113矿物资源工程专业主干课程 ⒉结构参数矿房斜长为40～60米，矿房的宽度8～20米，矿柱尺寸为Φ3～7米，间距5～8米。⒊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。房柱采矿法8/7/202114矿物资源工程专业主干课程 ⒋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，先采拉底层，后采挑顶层。⑴采拉底层：从切割平巷开始，沿矿房全宽以直线工作面或阶梯工作面逆倾斜推进（图IV—IV）。用气腿式凿岩机打平行于切割上山的炮眼。新鲜风流从运输平巷经溜井进入切割平巷，清理工作面的污风从上部联络平巷排入回风井。检查顶板，撬下浮石，用电耙绞车沿倾斜耙运至溜井，在运输平巷装车运走。房柱采矿法8/7/202115矿物资源工程专业主干课程 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。⑵采挑顶层：从原切割平巷位置起，用YSP—45型凿岩机挑顶，回采上部矿石。二、深孔房柱采矿法⒈中深孔落矿电耙出矿房柱采矿法房柱采矿法8/7/202116矿物资源工程专业主干课程 中深孔落矿电耙出矿房柱采矿法1、5—运输巷道；2—放矿溜井；3—上山；4—联络平巷；6—切割槽；7—扇形炮孔房柱采矿法8/7/202117矿物资源工程专业主干课程 ⒉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。房柱采矿法8/7/202118矿物资源工程专业主干课程 三、评价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。采准切割工程量不大，工作组织简单，通风良好，矿房生产能力高。但矿石损失较大。房柱采矿法8/7/202119矿物资源工程专业主干课程 留间柱、顶底柱留矿法1—回风巷道；2—顶柱；3—天井；4—联络道；5—间柱；6—存留矿石；7—底柱；8—漏斗；9—阶段运输巷道；10—未采矿石；11—回采空间第四节留矿采矿法留矿采矿法8/7/202120矿物资源工程专业主干课程 特点◆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；◆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；◆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；◆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。留矿采矿法8/7/202121矿物资源工程专业主干课程 一、矿块结构和参数⒈阶段高度一般采用30～50米。⒉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40～60米。⒊矿柱尺寸※顶柱厚度：2～3米或3～6米。※底柱的高度：与底部结构的类型有关。※间柱宽度：2～6米或8～12米。留矿采矿法8/7/202122矿物资源工程专业主干课程 沿脉掘进阶段运输平巷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。二、采准工作留矿采矿法8/7/202123矿物资源工程专业主干课程 在矿块下部拉底和劈漏。拉底高度2～2.5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）。三、切割工作留矿采矿法8/7/202124矿物资源工程专业主干课程 回采工作自下而上分层进行，分层高度一般为2～3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。四、回采工作留矿采矿法8/7/202125矿物资源工程专业主干课程 ⒈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。⒉留矿法底部结构及其开掘方法⑴人工假底底部结构及其开掘方法五、矿块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。人工假底拉底步骤留矿采矿法8/7/202126矿物资源工程专业主干课程 ⑵留底柱拉底和扩漏同时进行的方法适用于厚度大于2.5～3m的矿脉。留底柱漏斗底部结构如图所示。底柱高5～8米，漏斗间距4～6米至6～8米，漏斗坡面角45°～50°，漏斗颈的高度一般为1～1.5米。留底柱拉底和扩漏同时进行留矿采矿法8/7/202127矿物资源工程专业主干课程 ⑶留底柱掘扩底巷道的拉底方法适用于中厚矿体。⑷电耙底部结构电耙底部结构如图所示，由受矿巷道、电耙巷道和溜矿井组成。受矿巷道有漏斗式、堑沟式和平底式三种形式。留矿法电耙底部结构留矿采矿法8/7/202128矿物资源工程专业主干课程 漏斗细部图1—电耙巷道；2—斗穿；3—漏斗颈；4—漏斗；5—桃形矿柱漏斗布置形式a—对称布置；b—交错布置①漏斗受矿电耙底部结构留矿采矿法8/7/202129矿物资源工程专业主干课程 ②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，如图所示。适用于矿石中等稳固以上的矿体。受矿巷道的出矿口宽度为2～2.5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，V形堑沟式受矿电耙底部结构留矿采矿法8/7/202130矿物资源工程专业主干课程 平底受矿电耙底部结构a—两条电耙道；b—一条电耙道1—溜井；2—电耙绞车硐室；3—电耙巷道；4—放矿口；5—拉底巷道③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。放矿口尺寸为2.5～3米，常布置在电耙巷道一侧。当矿石极稳固时，也可双侧布置放矿口。留矿采矿法8/7/202131矿物资源工程专业主干课程 ④装岩机出矿的底部结构装岩机出矿的底部结构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如图所示，距脉内巷道侧帮5～6米掘进下盘沿脉运输平巷，沿此运输巷道每格5～6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。留矿采矿法8/7/202132矿物资源工程专业主干课程 ④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如图所示。振动放矿机（矩形机架）1—振动台面；2—振动器；3—机架；4—固定用钢绳特点，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。留矿采矿法8/7/202133矿物资源工程专业主干课程 ⒈适用条件⑴围岩和矿石均稳固；⑵矿体厚度以薄和极薄矿脉为宜；⑶矿脉倾角以急倾斜为宜；⑷矿石无结块和自燃性；⒉优缺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。但留矿法安全性较差；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。六、评价留矿采矿法8/7/202134矿物资源工程专业主干课程 第五节分段矿房法特点：按矿块的垂直方向，再划分为若干分段；在每个分段水平上布置矿房和矿柱，各分段采下的矿石分别从各分段的出矿巷道运出。分段矿房回采结束后，可立即回采本分段的矿柱并同时处理采空区。阶段高度一般为40～60m，分段高为度15～25m。每个分段划分为矿房和间柱，矿房沿走向长度为35～40m，间柱宽度为6～8m。一、结构和参数分段矿房法8/7/202135矿物资源工程专业主干课程 分段矿房法典型方案1—分段运输平巷；2—装运横巷；3—堑沟平巷；4—凿岩平巷；5—矿柱回采平巷；6—切割横巷；7—间柱凿岩硐室；8—斜顶柱凿岩硐室；9—切割天井；10—斜顶柱分段矿房法8/7/202136矿物资源工程专业主干课程 掘进斜坡道、放矿溜井、下盘分段运输平巷1、装运巷道2、堑沟平巷3、凿岩平巷4。在矿房的一侧掘进切割横巷6，联通凿岩平巷4与矿柱回采平巷5，从堑沟平巷3到分段矿房的最高处，掘切割天井9。在切割巷道钻环形深孔，以切割天井为自由面，爆破后便形成切割槽。二、采准工作三、切割工作分段矿房法8/7/202137矿物资源工程专业主干课程 回采矿柱的顺序是：先爆间柱并将崩下矿石放出，然后再爆破顶柱；因受爆力抛掷作用，顶柱崩落的大部分矿石溜到堑沟内放出。四、回采工作从切割槽向矿房另一侧，进行回采。在凿岩平巷中钻环形深孔，崩下的矿石，从装运巷道用铲运机运到分段运输平巷最近的溜井；溜到阶段运输巷道装车运出。分段矿房法8/7/202138矿物资源工程专业主干课程 适用于矿石和围岩中等稳固以上的倾斜和急倾斜厚矿体。可使用高效率的无轨装运设备，应用时灵活性大，回采强度高。可立即回采矿柱和处理采空区。主要缺点是采准工作量大。五、评价分段矿房法8/7/202139矿物资源工程专业主干课程 第六节阶段矿房法特点：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。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。阶段高度为40～60m，沿走向布置的矿房长度为20～40m，垂直走向布置的矿房宽度为10～30m，间柱宽度为10～15m，顶柱厚度6～8m，底柱高度：漏斗底部结构为8～13m；平底结构为5～8m。一、水平深孔落矿阶段矿房法⒈结构和参数阶段矿房法8/7/202140矿物资源工程专业主干课程 水平深孔落矿阶段矿房法1—下盘沿脉运输巷道；2—上盘沿脉运输巷道；3—穿脉巷道；4—电耙巷道；5—回风巷道；6—凿岩天井；7—凿岩联络平巷；8—凿岩硐室；9—拉底空间；10—炮孔；11—行人天井；12—溜井；阶段矿房法8/7/202141矿物资源工程专业主干课程 ⒉采准工作掘进脉外阶段运输巷道、穿脉巷道、电耙巷道、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。中深孔（深孔）拉底方法1—切割槽；2—凿岩巷道；3—扇形炮孔；4—电耙巷道阶段矿房法8/7/202142矿物资源工程专业主干课程 ⒊切割工作主要是开凿拉底空间和辟漏。如图所示，先在矿房底部一侧，用留矿法采出切割槽，然后在凿岩巷道中，钻上向扇形中深孔或深孔，爆破后形成拉底空间。中深孔（深孔）拉底方法1—切割槽；2—凿岩巷道；3—扇形炮孔；4—电耙巷道⒊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。阶段矿房法8/7/202143矿物资源工程专业主干课程 特点：回采工作面是垂直的，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，崩落的矿石借自重落到矿房底部放出。随着工作面的推进，采空区不断扩大。矿房回采结束后，再用其它方法回采矿柱。⒈矿块布置和结构参数根据矿体厚度，矿房长轴可沿走向或垂直走向布置。二、垂直深孔落矿的阶段矿房法阶段矿房法8/7/202144矿物资源工程专业主干课程 沿走向布置的分段凿岩阶段矿房法1—阶段运输巷道；2—拉底巷道；3—分段凿岩巷道；4—通风人行天井；5—漏斗；6—切割天井；7—溜井阶段矿房法8/7/202145矿物资源工程专业主干课程 阶段高度和矿房长度、宽度取决于围岩的允许暴露面积，矿房长度一般为40~60m。矿房宽度为15～20m或为矿体的水平厚度。采准巷道有：阶段运输巷道、通风人行天井、分段凿巷道、电耙巷道、溜井、漏斗颈和拉底巷道等。切割工作包括拉底、辟漏、及开切割槽等。切割槽可布置在矿房中央或其一侧。※开掘的切割槽质量，直接影响矿房落矿效果和矿石损失、贫化的大小。开掘切割槽的方法如下：⒉采准工作⒊切割工作阶段矿房法8/7/202146矿物资源工程专业主干课程 ⑵垂直深孔拉槽法垂直深孔拉槽法1—分段巷道；2—切割天井；3—环形进路；4—中深孔岩巷道水平深孔拉槽法⑴浅孔拉槽法⑶水平深孔拉槽法阶段矿房法8/7/202147矿物资源工程专业主干课程 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3～5排孔，用秒差或微差雷管或导爆管分段爆破，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。⒋回采工作阶段矿房法8/7/202148矿物资源工程专业主干课程 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。三、垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法(VCR法)⒈垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法的理论基础阶段矿房法8/7/202149矿物资源工程专业主干课程 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，如图所示。阶段矿房法8/7/202150矿物资源工程专业主干课程 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。阶段矿房法8/7/202151矿物资源工程专业主干课程 矿房可沿走向或垂直走向布置；阶段高度：一般为30～40m；矿房宽度：一般为8～14m或为矿体的水平厚度；间柱宽度：8～12m；顶柱厚度：一般为6～8m；底柱高度按出矿设备确定。当采用垂直平行深孔时，在顶柱下面掘凿岩硐室。如图所示。垂直平行深孔球状药包落矿阶段矿房法⒉矿块布置、结构和参数⒊采准工作阶段矿房法8/7/202152矿物资源工程专业主干课程 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。垂直扇形深孔球状药包落矿阶段矿房法⑴钻孔⑵爆破⑶出矿⒋切割工作⒌回采工作⒍安全技术⑴爆破效应的观测⑵顶层安全厚度的检测阶段矿房法8/7/202153矿物资源工程专业主干课程 ⒉优缺点回采强度大，劳动生产率高，采矿成本低，坑木消耗少，回采作业安全等优点。但矿石的贫化损失较大。⑶爆破后气体爆燃及二次硫尘爆炸的预防措施四、阶段矿房法评价⒈适用条件适用于急倾斜的厚大矿体或中厚矿体；阶段矿房法8/7/202154矿物资源工程专业主干课程