采矿方法 空场法

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1、1大纲要求大纲要求大纲要求大纲要求授课学时：授课学时：授课学时：授课学时：4 4 44学时；学时；学时；学时；第四章采矿方法概述第四章采矿方法概述第四章采矿方法概述第四章采矿方法概述采矿方法分类依据与分类， 采场运搬方式及各类运搬方式的特点与适应 条件。底部结构；向矿车装矿；矿石损失与贫化的概念，矿石损失与贫化的 经济损失，减少损失贫化的措施。 重点、难点：重点内容：各类运搬方式的特点与适应条件，矿石损失与 贫化的经济损失分析。 难点：针对不同开采条件选择合适的运搬方式，减少损失贫化的技术措 施。 山山 东东 理理 工工 大大 学学 教教 案案第 1、2次课教学课型：理论课实验课习题课实践课技

2、能课 其它主要教学内容（注明：* 重点# 难点） ： 第二章第二章 采矿方法概述采矿方法概述 1 采矿方法分类* 采矿方法分类依据与基本分类 2 回采工作主要过程* 落矿、矿石运搬、地压管理，采场各类运搬方式的特点与适应条件 3 矿块底部结构 矿块各种底部结构特点及适应条件 4 矿石的损失与贫化* 矿石损失与贫化的分析。 针对不同开采条件选择合适的运搬方式，减少矿石的损失贫化。教学目的要求： 使学生了解矿床地下采矿方法，主要回采过程，矿块底部结构及矿石的损失与贫 化。教学方法和教学手段： 以讲授为主，采用多媒体辅助教学。讨论、思考题、作业：参考资料： 采矿学王青等编冶金工业出版社 采矿设计手册

3、中国建筑工业出版社金属矿山 、 有色金属等期刊2第四章第四章采矿方法概述采矿方法概述 1 1 采矿方法的概念及分类采矿方法的概念及分类 1、采矿方法定义： 在一定的矿床条件下，确定矿块结构参数，进行采准、切割、回采及采场地压管理等工作的总称，称为采矿方法。（为了回采矿块中的矿石，在矿块中和在围岩中所进行的采准，切割回采和采场地压管理工作的总和，称之为采矿方法。 ）采矿方法重点研究矿块（或采区）开采的方法。采矿方法包括：采准、切割、回采和采场地压管理工作。也就是说，采准、切割工作在时间上与空间上所进行的顺序以及它与回采工作进行有机的合理的配合工作， 以及为保持采矿空间平衡进行的相应工作叫做采矿方

4、法。2、采矿方法分类的依据 我们使用的采矿方法程类很多，为了使用上的方便，有必要进行分类。而分类的方法也有多种， 而目前通用的分类方法是按采场地压管理方式不按采场地压管理方式不同同来分类的来分类的。因为地压管理方法是以矿岩的物理力学性质为根据的，同时又与采矿方法的适用条件，组成要素，回采工艺等有着密切关系，并且最终将影响到采矿方法的安全，效率和经济效果。3、采矿方法分类 采矿方法按地压管理方法不同，分为三大类，即：空场采矿法、充填采 矿法及崩落采矿法。（一）空场法（一）空场法（1）房柱法（4）阶段矿房法（2）浅孔留矿法（3）分段法（赞比 亚方案）将矿块划分为矿房和矿柱两部分， 按 两步骤回采，

5、先采矿房，后采矿柱， 矿房采完后，呈空场形式存在。（二）充填法（二）充填法（1）干式充填法（2）水力充填法（3）胶结充填法（三）崩落法（三）崩落法（1）有底柱崩落法（2）无底柱分段崩落法分为两步骤回采，随采随充 或事后一次充填完必单步骤回采，随采随崩落围岩 充填空区，在覆盖岩层下放矿留下的矿柱要回采（3）阶段崩落法32 2 22采矿方法的主要回采工艺采矿方法的主要回采工艺 回采工作的主要生产工艺有三个：落矿、矿石运搬、地压管理。 一、落矿工作 也叫崩矿就是将矿石从母岩上分离下来，并破碎成具有一定块度、爆堆 积中的工作。目前我国金属矿山、有色金属及非金属矿山，大多采用凿岩 爆破方法进行落矿，而爆

6、破工作的前提是在拟爆破介质中创造容纳炸药的 空间，该项工作一般靠凿岩实现。 按凿岩机具规格分为：浅眼、中深孔、深孔、药室落矿等。 浅眼落矿是最早出现的一种炮孔落矿方法，常用轻型风动凿岩机凿岩， 如 7655钻机， 其爆破参数为： 孔径 （钎头直径） 为3046mm， 少数用 51mm， 孔深小于 35m，炮孔多平行排列。 中深孔落矿：采场中深孔凿岩均采用导轨式（台架式）凿岩机，由于采 用中型和重型凿岩机和接杆钎子钻凿中深孔因此也称为接杆炮孔落矿， 比较 常用的钻机有 YG-80 型凿岩机与 FJYW24 型台车配套，YGZ90 型凿岩机 与 CTC142 型台车或 TJ25 台架配套， 台车、

7、 台架均以压气为动力。 还有 QJZ 80 型潜孔钻机，体积小，重量轻，在小巷道搬动和施工钻孔很方便。爆 破参数：炮孔多采用上向及水平扇形布置。以上向扇形孔居多，孔径为 50 70mm，孔深一般在用 YG80 型凿岩机时不大于 15m,用 YG40 型不大于 10m。 深孔落矿：深孔落矿技术在地下采矿工程中推广以来，取得了很好的效 果， 深孔凿岩常用设备是： YG-80型，YGZ90 型，以及潜孔钻机 YQ100 型，和井下牙轮钻机等是钻凿大直径深孔的主要设备。 爆破参数：深孔布置形式有：按方向有水平深孔，垂直深孔，倾斜深孔 等； 按其在爆破层中的排列可分为平行的， 扇形的， 束状的， 孔径大

8、于 90mm， 主要用 90110mm 的大直径钎头。炮孔深度通常为 1540m。 单位炸药消耗量我国矿山一般在中硬岩石中用 0.70.8kg/m3， 在坚硬岩 石中采用 0.81.0 kg/m3，各矿山的具体条件不同，合理的单位炸药消耗量 应以凿岩工作量较小，大块产出率低于 510的标准来衡量。中深孔及深 孔装药量是采用装药器来装粉状炸药，用微差雷管起爆的。 爆破工作基本要求：该爆破的部分应尽可能爆下来，不该爆的部分应该 尽可能减少损伤，节约爆破材料，大块少、粉矿低、炸药耗量少等。 二、采场地压管理：采场空间处于地下几十米到几百米甚至上千米的岩体中， 这些岩体在未开挖之前靠自身重力及其它因素

9、的影响处于一定的应力平衡状态这一状态通常称作原始应力场，当岩体被开挖后，这种原始应力平衡状态就被破坏掉了。岩体中的应力就要重新分布，重新形成新的应力平衡状态，这个新的平衡状态称为次生应力场，就在从原始应力场向次生应力场过渡的过程中，在周围岩体中就产生了应力升高区和应力降低区，形成局部应力集中，从而出现了一系列的地压显现现象， 如巷道两帮运动 （发生弹塑性变形， 裂隙扩展 ，两帮鼓出，片帮）顶底板运动（顶板及工作面岩层弯曲下沉，裂断破坏，以4及破碎岩石的冒落，底板及工作面岩层的鼓起，隆起，层理滑移，采场巷道中支柱受压变形及支架压折等） 。目前常用的采场地压管理方式可以分为三类： （一）空场法采场

10、地压管理 先采矿房，后采矿柱，在矿房开采时，靠矿柱和围岩本身的稳固性维持 采矿空间的平衡，关键问题有两个：矿柱支撑能力是否够用？顶板等是否能 自稳？ 1、均压理论的内容与不足 2、柱核区的概念与应用 3、计算岩石力学与数值模拟的应用 （二）充填采矿法采场地压管理 一般先采矿柱，后采矿房，在开采过程中，不断地以充填材料充满采矿 造成的空间，维持采矿空间平衡。关键问题是：充填材料与充填成本，充填 体力学性质，充填工艺，开采效率等 （三）崩落采矿法采场地压管理 随着开采工作进行，有计划的崩落顶板或底板围岩充填采后形成的空 间，维持采矿空间平衡。关键问题是：如何保证崩落顶板或底板围岩足够充 填采后形成

11、的空间。 三、矿石运搬： 将回采崩落的矿石从落矿地点（工作面）搬运到运输水平的装载点的过 程。运搬是专指采场内的矿石移运，在采矿生产过程中占有很重要的地位， 矿石运搬生产率的高低，决定着回采强度的大小以及回采作业的集中程度， 目前采场矿石运搬的生产效率比较低下。运搬方式取决于所采用的采矿方 法，目前我国所采用的运搬方法有：重力运搬，机械运搬包括：电耙运搬， 自行设备运搬（装运机、铲运机等） ，振动放矿机出矿，爆力抛掷运搬，水 力运搬，人力运搬（已不用）等。 （一）重力运搬 1、定义：就是指从落矿地点到运输巷道全程上完全借助于矿石的自重 溜放，即回采崩落的矿石，在重力作用下沿采场底板溜至矿块底部

12、，放矿巷 道，直接装入运输水平的矿车中。 2、适应条件： 矿体底板倾角大于矿石自然安息角（约 5度左右） ，急倾斜矿体或特厚 大矿体。一般来说，矿石自行滑动的倾角为 3740 度至 4550 度之间，在 实际工作中当倾角不小于 5055 度时可以采用重力运矿。 3 3 矿块底部结构矿块底部结构 A A、矿块底部结构概述、矿块底部结构概述 （一）矿块底部结构的概念（一）矿块底部结构的概念 矿块底部结构是采矿方法的重要组成部分。 它是指从阶段运输水平到拉 拉底水平之间，所包括的受矿巷道，出矿巷道和放矿巷道的有机配合部分。 它能够使矿房或矿柱采下来的矿石，经过这些巷道，利用矿石自重，或出矿 设备的运

13、搬，装入运输水平的矿车中。5受矿部分从电耙巷道顶板拉底巷道底板 出矿部分从阶段运输巷道顶板电耙道顶板 放矿部分从阶段运输巷道底板运输巷道顶板上。 （二）研究矿块底部结构的必要性二）研究矿块底部结构的必要性 （1）矿块底部结构占有相当一部分矿量，大约占 16-20%（有的多达 20- 30%）大部分采准巷道都在底部结构中。作为矿块回采中生产的一个重要组 成部分是底部结构。 （2）实践证明，矿块的底部结构，在很大程度上决定着采矿方法的生 产能力，劳动生产率，采准工作量，矿石的损失和贫化，以及放矿工作的安 全性质。由此可见，底部结构在采矿方法中占有很重要的位置。 底部结构并不是某一种采矿方法特有的，

14、 而是根据不同的采矿方法去选 择合适的底部结构形式，当然，对于某一种采矿方法来说，又有适合习惯常 用的底部结构形式。 （三）对底部结构的要求（三）对底部结构的要求 底部结构应当满足的以下几方面要求。 （1）满足稳固性要求 在矿块整个放矿过程中，都应当保证底柱的稳固性，使采下的矿石按计 划的矿量放出。当矿石不稳定时，会出现底部垮落，如电耙道堵塞，耙道塌 落等； （2）使底部结构简单，施工方便，出矿方便。 （3）在保证底柱稳固的前提下，应当尽量减少，底柱矿量，以提高矿块 的总回收率。 （4）能保证放矿，二次破碎和运搬工作的安全和良好的劳动条件。 （5）放矿能力大，提高采矿方法的效率。 （四）矿块底

15、部结构的分类（四）矿块底部结构的分类 根据是否采用机械运搬以及使用的运输机械设备类型不同， 矿块底部结 构可以分为三类。6按电耙道与运输巷道的相对位置关系也可分为三类：B B BB、自重放矿的底部结构、自重放矿的底部结构 （一）有格筛矿碎硐室的漏斗重力放矿底部结构。（一）有格筛矿碎硐室的漏斗重力放矿底部结构。 （简称）格筛漏斗式底部结构） （1）特点采下的矿石借自重从漏斗，经格筛和放矿溜井闸门，装 入运输巷道中的矿车里。从放矿漏斗溜下来的矿石如遇有大块，应在格筛上 进行二次破碎，破碎后的矿石再进入放矿溜井中去。 （2）底部结构尺寸底柱高 1218 米，按装的格筛略向二次破碎的 硐室方向倾斜 2

16、3。 从漏斗溜出的矿石堆， 不应超过格筛总面积的 2/3。 （3）底部结构优点放矿能力大；出矿成本低。 （4）底部结构缺点采准工作量大； 矿柱矿量大，约占矿块总矿量的 20-30% 放矿时，劳动条件恶劣。 （5）使用情况由于缺点多、明显、故目前国内外矿山都少用。现 有格筛主要用于集中放矿的溜井处， 用以防止矿石块度太大， 影响提运矿石 。7（二）无格筛硐室的漏斗自重放矿底部结构， （即普通直溜漏斗式底部结构（二）无格筛硐室的漏斗自重放矿底部结构， （即普通直溜漏斗式底部结构） ） （1）使用情况：这种底部结构多用于浅孔留矿法中，因为浅孔留矿法 矿脉窄，不易产生大块（1.0 米以上） ，故这种方法多用。 （2）特点：这种底部结构，采下的矿石借自重从漏斗直接溜放到漏斗 口闸门，装入运输巷道中的矿车里，还有少量的大块，直接在漏斗中进行二 次破碎。因而闸门常被崩坏，影响正常放矿工作。 （3）底部结构尺寸：这种底部结构底柱高较小，一般为 58 米，漏斗 间