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1、2019/4/24,1,第六章 矿床开采过程与采矿方法概述,学习内容和目的： 掌握金属矿和非金属矿地下采矿方法的分类； 了解采矿方法的现状及发展趋势； 掌握地下采矿的工艺过程：采场运搬、底部结构、装矿与运输。,2019/4/24,2,主 要 内 容 1 采矿方法分类 2 地下采矿方法的现状与发展趋势 3 采场运搬 4 底部结构 5 装矿,2019/4/24,3,第一节 采矿方法分类 一、概念 （一）金属与非金属采矿方法：,采矿方法：根据矿山地质*和技术经济条件，在矿块内为行人、材料设备运送、矿石运搬、通风等而掘进的巷道网络，为回采而切割的自由面与落矿空间，以及回采工艺和采掘作业顺序等的总称。
2、（矿山地质条件指区域地质、矿床地质、工程地质和水文地质等）,2019/4/24,4,（二）煤矿采矿方法： 由于煤层的自然条件和使用的采掘机械不同，完成回采工作各个工序的方法也不同，在回采的顺序、时间、空间上必须按规律地安排和配合，所以： 在采煤工作面内按一定顺序完成各工序的方法及其配合，称为采煤工艺。 在一定时间内，按照一定的顺序完成回采工作各项工序的过程称为采煤工艺过程。,2019/4/24,5,回采巷道的掘进一般是超前于回采工作进行的，它们之间在时间上的配合以及在空间上的相互关系，称为回采巷道布置系统，也称为采煤系统。 采煤方法：根据矿山地质条件和技术经济条件，由采煤工艺与回采巷道布置及其
3、在时间、空间上相互配合的总称。,2019/4/24,6,二、采矿方法分类 （一）金属矿与非金属矿 根据矿块在回采过程中对顶板或围岩地压管理方法不同，采矿方法一般分为三大类： 1、空场采矿法 将矿块划分为矿房和矿柱，在回采过程中，不崩落围岩，也不充填采空区，依靠空场的侧帮岩石和所留的矿柱或人工支护(木柱、石垛等)来支撑采空区顶板围岩。 因为是在空场下采矿和出矿，采用此类采矿方法要求矿石和围岩均稳固。,2019/4/24,7,2、充填采矿法 随回采工作面的推进，用废石、尾砂、膏体等充填材料充填采空区，由充填体和围岩共同支撑顶板。 矿岩稳固或不稳固均可采用本类采矿方法。 3、崩落采矿法 随回采工作面
4、的推进，崩落围岩，在覆盖岩块下出矿，它是利用崩落的围岩来管理和控制地压。 围岩不稳固，地表允许塌陷，有利于崩落时可采用此类采矿法。,2019/4/24,8,空场采矿方法 充填采矿方法 崩落采矿方法,全面采矿方法 房柱采矿方法 留矿采矿方法 阶段矿房采矿方法,典型,干式充填采矿方法 水力充填采矿方法 胶结充填采矿方法,典型,典型,壁式崩落采矿方法 分段崩落采矿方法 阶段崩落采矿方法,2019/4/24,9,（二）煤矿 根据采煤工艺、矿压控制特点，采煤方法分为壁式体系和柱式体系。 1、壁式体系采煤方法 又称长壁体系采煤方法，以长工作面采煤为主要标志。一般特点: 采煤工作面长度较长，通常在80250
5、m； 随着采煤工作面推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈；,2019/4/24,10,采煤工作面可分别用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破煤、装煤，用与采煤工作面相平行铺设的刮板输送机运煤，用支架支护工作空间，用放顶垮落法或充填法处理采空区；,在采煤工作面两端，一般至少各有一条回采巷道，构成完整的生产系统。,2019/4/24,11,壁式体系采煤法： 按所采煤层倾角，分为缓倾斜、倾斜煤层采煤法和急斜煤层采煤法；按煤层厚度，可分为薄煤层采煤法、中厚煤层采煤法和厚煤层采煤法。 按采用的采煤工艺不同，可分为爆破采煤法，普通机械化采煤法和综合机械化采煤法。 按采空区处理方法不同，可分为垮落采煤法、刀
6、柱(煤柱支撑)采煤法、充填采煤法。 按采煤工作面布置及推进方向的不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。,2019/4/24,12,2019/4/24,13,2.柱式体系采煤方法 以房柱间隔进行采煤为主要标志。特点： 在煤层内布置一系列宽为57m的煤房，采煤房时形成窄(短)工作面成组向前推进。房与房之间留设煤柱，煤柱宽数米30m不等，每隔一定距离用联络巷贯通，构成生产系统，并形成条状或块状煤柱，支撑顶板； 采房时矿山压力显现较和缓，用锚杆支护工作空间，支护较简单;,2019/4/24,14,采煤用爆破或连续采煤机配套设备。采煤在一组房内交替作业; 采掘合一，掘进准备也是采煤过程，回收房间煤
7、柱时，也使用同一种类型的采煤配套设备。 高度机械化的柱式体系采煤方法，一般只分为房式采煤法和房柱式采煤法两类。,2019/4/24,15,2019/4/24,16,主 要 内 容 1 采矿方法分类 2 地下采矿方法的现状与发展趋势 3 采场运搬 4 底部结构 5 装矿,2019/4/24,17,一、概述 （1）金属矿与非金属矿 随着现代工业和人类物质文明的发展，对矿产资源的需求量与日俱增。当前世界矿物年产量已超过500亿t，我国已超过70亿t，且每年还在不断增长。随矿物开采量的增长，部分露天矿转入地下开采，而地下开采矿井的开采深度则不断增加，因此，今后地下采矿的比重将不断增加，且深井开采越来越
8、多。系统研究深井开采技术是当前的一项重要任务。 国外矿床规模大、机械化水平高的金属矿山年产矿石可超过千万吨。例如，瑞典的基律纳铁矿年产达20003000万t。我国金属与非金属矿山的生产能力普遍较小，主要是因为矿床赋存规模较小，部分是因为技术与装备水平不高。,2019/4/24,18,（2）煤矿 在煤矿开采方面，采用壁式体系采矿法的主要产煤国家有：中国、俄罗斯、波兰、乌克兰、德国、英国、法国、日本、西欧等，其产量均占地下煤炭开采产量的90以上； 采用柱式体系采矿法的主要产煤国家有：美国、澳大利亚、加拿大、南非、印度等，20世纪80年代，其产量分别占地下开采的84、80、95、90、70。 近20
9、年来，壁式体系采矿法呈加速发展趋势，它具有连续采煤、产量高、安全性好、采出率高等优点。美国、澳大利亚等国引进了壁式开采技术，并用高新技术加以装备，创造了新的世界纪录。,2019/4/24,19,二、我国采矿方法应用情况,我国各矿业部门露天与地下开采矿石产量的比重,2019/4/24,20,据统计，按矿山数来看，我国空场采矿法、崩落采矿法和充填采矿法的应用比重大致为6：3：1。近年来，崩落法和充填法的比重逐年上升。 在金属矿中，特别是黑色金属矿山，多为倾斜或急倾斜的厚或极厚矿体，选用的采矿方法以分段崩落法为主，而有色金属矿山绝大多数为倾斜或急倾斜的中厚以下的矿体，选用的采矿方法多为阶段矿房法(分
10、段法)、留矿法、有底柱分段崩落法和充填法。,采矿方法应用情况,2019/4/24,21,在非金属矿中，松软矿石如高岭土矿采用了人工假顶分层崩落法；中硬矿体如石膏矿多用房柱法；对一些直接利用矿物的矿床如石棉、金刚石、云母等，为了保护产品的晶体、纤维和纯度不受破坏和污染，多采用留矿法和充填法，并在工作面手选出高品质的矿石。,2019/4/24,22,由于无轨装运卸设备(铲运机、坑内自卸汽车等)、液压凿岩机和天井钻机等机械化设备的应用，使地下采矿工艺发生了很大的变化。 应用无轨凿岩和运搬设备，采用新的尾砂、胶结充填工艺，使过去效率低、成本高的充填采矿法，变成了现代化的高效充填采矿法。对于开采深度较大
11、的厚矿体，充填法能很好地控制地压、提高矿石回收率，并能减少尾砂对环境的污染，使用比重不断加大。 VCR法(大直径垂直深孔球状药包落矿的阶段矿房法)兼容了大量落矿和空区充填来控制地压的优点，得到迅速发展，不仅进一步提高了劳动生产率，降低了矿石的损失贫化，而且为回采工作的安全提供了可靠的保证。,2019/4/24,23,三、国外采矿方法应用情况 根据矿床赋存条件、工艺技术和采掘设备的发展情况，世界各国应用采矿方法的比重不同。下表列出了美国等五国应用地下采矿方法的比重。 从表中看出，美国是以房柱法和阶段崩落法为主，这是由该国大型铜、钼和铝矿床的地质条件决定的； 加拿大魁北克、安大略及曼托巴等地区均为
12、稳固的急倾斜厚矿体，适用于阶段矿房法，而条件复杂、深度很大的急倾斜矿体，广泛采用充填法开采； 瑞典的铁矿主要采用无底柱分段崩落法，有色矿山大都采用机械化的充填采矿法；法国的洛林铁矿为水平中厚矿体，其储量占法国总储量的94，采用房柱法开采。,2019/4/24,24,世界几个主要国家地下采矿方法应用比重（）,2019/4/24,25,四、地下采矿方法的发展趋势,（1）金属与非金属矿采矿方法的发展趋势 空场采矿法正在稳步发展。在脉状矿床矿山，根据矿脉的赋存特征，创造了多种适应矿脉变化情况的留矿法变形方案。 充填法成为新宠，发展势头迅猛。应用范围扩大、高浓度大容量的输送技术日臻完善、充填材料来源广泛
13、、解决地表塌陷、高地压、尾矿库等问题彻底等，显示出旺盛的生命力。 崩落法应用广泛，还将长期占主导地位。产能大、适合低品位矿床、开采安全等特点突出，在具体的矿床赋存条件下，具有良好的发展前景。,2019/4/24,26,计算机已成为实现矿山科学管理和工艺理论研究的重要手段。目前正广泛利用计算机模拟采矿生产工艺、优选采矿方法、工艺和设备，改进采场结构和控制出矿品位，以及监控采矿作业和进行计划管理、财务管理和材料管理等。地下采矿机器人技术受到重视。 总之，地下采矿方法的发展趋势是不断简化采场结构，采用新的工艺技术和新设备，机械化开采，实现大型化、集约化生产，实现地下采矿的智能机器人化开采，获得资源的
14、最大回收利用。,2019/4/24,27,（2）采煤方法的发展趋势 走向长壁采矿法的技术简单、成熟，具有广泛的适应性，是我国开采缓倾斜、倾斜煤层应用最广的方法。 随着采煤工艺的发展，应结合矿井煤层开采条件，改进巷道布置，优化采区系统和参数，为集中、稳定、高效、安全生产创造良好条件。倾斜长壁采矿法的系统简单，工程最少，在倾角12以下的煤层中应用，能取得良好的技术经济效果，应该大力推广，有条件的地区，还可试用到倾角较大的煤层。,2019/4/24,28,伪斜柔性掩护支架采矿法用于急倾斜煤层开采 是我国特有的一种方法，在层厚变化不大的厚及中厚煤层中应用，可取得较好的技术经济效果，要进一步实现回采的机
15、械化，改进支架结构，向液压化发展，改进巷道布置和参数；水平分段放顶煤采矿法是开采急倾斜特厚煤层的高效安全的机械化采矿方法，单产和工效高、工艺简单、掘进巷道少、吨煤费用低，有条件的矿井应积极推广；薄及中厚煤层台阶式采矿法采出率较高，但单产、工效和成本等指标不高，安全较差，伪斜走向长壁采煤，较好地克服了上述缺点，应大力推广。,2019/4/24,29,建筑物下、铁路下、水体下、承压水上呆滞煤矿的开采日益成为我国煤矿开采的紧迫问题。 使用水砂充填的经验和成熟的技术，在解决“三下一上”采煤问题中得到更广泛的应用。,2019/4/24,30,我国水力采煤技术日臻成熟，单纯从采煤方法角度看，在顶底板中等稳
16、定、瓦斯含量低、倾角10以上的中等厚度煤层中，使用水力采煤能取得良好的技术经济效果，条件适宜的矿井，经论证可以选用。 以应用连续采煤机为特征的柱式体系采煤法，可用在煤层赋存不深、围岩较稳定、倾角平缓、不易自燃的低瓦斯矿井，但需提高操作技术和管理水平，加强设备的维护，充分发挥设备效能，改善技术经济效果。,2019/4/24,31,我国煤矿要实现现代化，基本途径就是运用现代高新技术改造传统的煤矿开采技术。 今后的高产高效矿井应朝着矿井大型化，提升、运输、采煤、瓦斯监测自动化，固体污染物排放无害化、洁净开采等方向发展。,2019/4/24,32,主 要 内 容 1 采矿方法分类 2 地下采矿方法的现状与发展趋势 3 采场运搬 4 底部结构 5 装矿,2019/4/24,33,第三节 采场运搬 采场运搬：将回采崩落的矿石从工作面运搬到矿块底部受矿巷道的过程，称为。 采场运搬方法有：重力运搬、机械运搬、爆力运搬和水力运搬等。 前两种方法应用较多，爆力运搬应用范围有限，而水力运搬应用极少。,2019/4/2
