《礦山地質(zhì)學》課件8-10講采礦方法

1、第七章 采礦方法自然支撐法（空場法采礦）自然支撐法（空場法）問題1：某鐵礦床礦體賦存與穩(wěn)固的灰?guī)r之中，礦體厚度穩(wěn)定，礦石品位不高，應采取什么樣的采礦方案進行采礦比較經(jīng)濟合理？自然支撐法（空場法）定義：將礦塊劃分為礦房和礦柱，先采礦房，再采礦柱。在回采礦房時，開采空間以敞空形式存在，僅靠礦柱和圍巖的自身強度來維護采空區(qū)，礦房采完后，應及時回采礦柱和處理采空區(qū)。應用條件：礦石和圍巖穩(wěn)固,采空區(qū)在一定時間內(nèi)，允許有較大的暴露面積自然支撐法（空場法）問題2： 某礦床符合自然支撐法采礦的基本條件，但存在三種產(chǎn)狀的礦體：層狀水平和緩傾斜礦體（礦體傾角小于30 ），厚度小于8-10米；急傾斜中厚礦體（傾角3

2、055，厚度大于10米）；極傾斜厚大或中厚礦體（傾角大于55） ，水平、緩傾斜極厚礦體（厚度大于15米）。分類：依據(jù)礦體產(chǎn)狀和厚度可以劃分為：房柱采礦法、分段采礦法和階段礦房采礦法。階 段 礦 房 采 礦 法房 柱 采 礦 法分 段 采 礦 法房柱采礦法自 然 支 撐 采 礦 法特點：礦塊或采區(qū)內(nèi)礦房礦柱交替排列，礦房隨回采以敞空形式存在，靠圍巖的穩(wěn)固性和留下規(guī)則的連續(xù)或間斷礦柱來維護頂板巖石。房柱采礦法自 然 支 撐 采 礦 法房柱采礦法自 然 支 撐 采 礦 法回采礦體厚度小于3M時采用單層回采；大于3M時采用分層回采，淺孔落礦。房柱采礦法自 然 支 撐 采 礦 法 礦房布置 礦房的長軸可

3、沿走向布置，也可以沿傾斜或偽傾斜布置，主要取決于所采用的礦石運搬設備和礦體的傾角。沿走向每隔46個礦房留一帶狀連續(xù)礦柱（或叫隔離礦柱）。 房柱采礦法自 然 支 撐 采 礦 法 結(jié)構(gòu)參數(shù) 礦房斜長為4060米，礦房的寬度 820米 ，礦柱尺寸為37米，間距58米。 采準切割工作掘進階段運輸巷道放礦溜井電耙硐室上山聯(lián)絡道切割平巷。 回采工作(1） 當?shù)V體厚度在2.53.0米之間時，一般不拉底，可以巷道掘進方式，一次采全厚，用淺孔留礦方式薄礦。（2） 當?shù)V體厚度在35米之間時，不能再用一次采全厚的辦法，需要分為拉底和挑頂兩步回采。當?shù)V石穩(wěn)定性較差時，不應將底一次全部拉開，而應逐漸拉底，拉一段接著就挑

4、頂，但要求拉底超前于挑頂。倒臺階回采：即站在礦石堆上進行鑿巖放炮。正臺階回采。不拉底應先開通風巷道，此巷道可以貼底板沿傾斜掘進，也可以在頂板方向沿礦體傾斜方向掘進。（2）礦石運搬工作（也即出礦） 運輸巷道在脈外，用放礦溜子裝車。 運輸巷邊在脈內(nèi)，耙道底板與平巷頂板在同一水平。 平巷與耙礦水平在同一水平。（裝車要架設裝車臺）評價房柱采礦法自 然 支 撐 采 礦 法房柱采礦法適于開采礦巖穩(wěn)固的水平和緩傾斜薄到厚礦體。采準切割工程量不大，工作組織簡單，通風良好，礦房生產(chǎn)能力高。礦石損失較大。分段礦房采礦法自 然 支 撐 采 礦 法 垂直深孔落礦的分段礦房采礦法采礦過程 將礦房在全高上進一步劃分為若干

5、個分段，回采工作面是垂直推進的，采空區(qū)不斷擴大，采下礦石借自重由礦塊底部結(jié)構(gòu)放出。分段礦房采礦法自 然 支 撐 采 礦 法礦 塊 布 置 當?shù)V體厚度小于15 M時，沿礦體走向布置礦塊；而當?shù)V體厚度大于15 M時，垂直礦體走向布置礦塊（礦房長度與礦體走向垂直）。中深孔（深孔）拉底方法1切割槽；2鑿巖巷道； 3扇形炮孔；4電耙巷道先在礦房底部一側(cè)，用留礦法采出切割槽，然后在鑿巖巷道中，鉆上向扇形中深孔或深孔，爆破后形成拉底空間。 沿走向布置的分段鑿巖階段礦房法1階段運輸巷道；2拉底巷道；3分段鑿巖巷道； 4通風人行天井；5漏斗；6切割天井；7溜井階段礦房采礦法自 然 支 撐 采 礦 法 采 礦 方

6、 法 特 點 球狀藥包落礦的階段礦房采礦法（VCR采礦法），是在美國C.W.利文斯頓球狀藥包漏斗爆破理論基礎上創(chuàng)造的。 VCR采礦法的特點是：在礦房上部水平開鑿鑿巖巷道或硐室，打下向大孔徑扇形或平行深孔，以裝藥長度不大于藥包直徑6倍的所謂“球狀藥包”自下而上的順序逐層向礦房下部預先開掘好的拉底空間落礦。柱狀藥包與球狀藥包爆炸氣體的作功形式(a)柱狀藥包；(b)真球狀藥包；(c)亞球狀藥包 在上向垂直孔內(nèi)裝入球狀藥包的試驗，由頂板向下爆破形成下向漏斗，如圖所示。 階段礦房法階段礦房采礦法自 然 支 撐 采 礦 法 V C R 采 礦 法 安 全 技 術VCR采礦法采用大直徑藥包，高威力炸藥，一次

7、爆破的藥量較大，對礦房和井下工程設施沖擊波強，應事先測定地震波參數(shù)，確定合理的裝藥量及起爆方案。 優(yōu)缺點回采強度大，勞動生產(chǎn)率高，采礦成本低，坑木消耗少，回采作業(yè)安全等優(yōu)點。 但礦石的貧化損失較大。 四、階段礦房法評價 適用條件 適用于急傾斜的厚大礦體或中厚礦體；階段礦房法留 礦 采 礦 法采礦方案 留 礦 法 采 礦 特 點 礦床回采自下而上分層進行，工人直接在礦房暴露面下的礦石堆上進行落礦作業(yè)，每次落下的礦石靠自重放出三分之一，其余暫留在礦房中作為繼續(xù)上采的工作臺，待礦房全部回采結(jié)束后，再將存留在礦房內(nèi)的礦石全部放出，亦稱最終放礦。 深 孔 留 礦 采 礦 方 案淺 孔 留 礦 采 礦 方

8、 案留 礦 采 礦 法采礦方案 適 用 條 件 圍巖及礦石穩(wěn)固，無大的破碎帶和斷層。 最適合開采薄、極薄礦脈。 礦體傾角大于55 的極傾斜礦床。 礦石無結(jié)塊性、氧化性與自燃性，不含或少含泥質(zhì)成分，含硫不高的礦脈。 淺孔留礦采礦法留 礦 采 礦 法 局 部 放 礦 每次爆破落礦后，由于礦石體積膨脹，為保證工作面有1.8M 2M的上采工作空間（鑿巖空間），必須將每次崩落礦石 1 / 3 放出即局部放礦。淺孔留礦采礦法留 礦 采 礦 法深孔留礦采礦法留 礦 采 礦 法 留 礦 法 采 礦 流 程拉 底 ：可采用掘進拉底巷道或不打拉底巷到的拉底擴漏法。鑿 巖：淺孔留礦法采用上向或水平淺孔；深孔留礦法采

9、用水平扇形深孔。爆 破：多采用分段爆破，梯形工作面通 風：利用天井，聯(lián)絡道對工作面通風局 部 放 礦：嚴格按規(guī)定要求放礦，同時密切觀察采場情況平場、撬頂：平整采場礦石面，為鑿巖做準備，同時撬落頂板及兩幫松動礦巖，保證鑿巖作業(yè)的安全性二 次 破 碎：破碎采場內(nèi)不合格大塊充填法采礦充填采礦法概述單層充填采礦法上向水平分層充填采礦法 下向分層充填采礦法 充填采礦法概述定義：隨著工作面的推進，逐步用充填料充填采空區(qū)的采礦方法。有時用支架和充填料相配合，叫做支架充填采礦法。充填采礦區(qū)為目的（1）地壓管理；（2）預防自燃；充填采礦法的分類按照礦塊結(jié)構(gòu)和工作面推進方向：單層充填法、上向分層充填法、下向分層充

10、填法、分采充填法根據(jù)充填料的種類和輸出方式：干式充填采礦法、水力充填采礦法、膠結(jié)充填采礦法；1.單層充填采礦法適用條件：礦石和圍巖穩(wěn)固性極差礦體傾角小于30礦體厚度小于3米 單層崩落采礦法崩 落 采 礦 法 適 用 條 件 及 評 價 該采礦方案是開采頂板巖石不穩(wěn)固或中等穩(wěn)固，礦體厚度小于4 M的水平及緩傾斜層狀礦床的有效采礦方案。 該采礦方案生產(chǎn)能力大，勞動生產(chǎn)率高，礦石損失、貧化小，通風條件好；主要缺點是坑木消耗量大，遇地質(zhì)條件復雜時安全性較差。 礦 塊 結(jié) 構(gòu)人工支柱石； 溜礦井；采區(qū)礦柱 ； 行人通風井；脈外運輸平巷及切割拉 底巷道；懸頂距。 回 采 流 程回采自切割拉底巷道開始，采用

11、壁式落礦工作面，淺孔落礦；采區(qū)利用電耙、溜井搬運礦石；支柱支護、加密及減少后排部分支拄；爆落后部頂板充填后部采空區(qū)放頂。方案評價緩傾斜薄礦體，在頂板巖層不允許崩落的條件下，這是唯一可用的采礦方法； 回采率高（94%左右），貧化率低（7%左右），但采礦效率低，坑木消耗大；單層充填采礦法特點用礦塊傾斜全長的壁式回采面，沿走向方向、依次按照礦體全厚度回采；隨著工作面的推進，有計劃地充填采空區(qū)；也稱為壁式充填法采礦方案充 填 采 礦 法上向水平充填采礦方案下向水平充填采礦方案 采礦方法評價 充填采礦法適合開采礦石中等穩(wěn)固以上，圍巖穩(wěn)固性差的礦體，或用于圍巖雖穩(wěn)固，但地表不允許崩落的礦山。 該采礦方法礦

12、石貧化率、損失率非常低，采準切割工程量小，采礦安全系數(shù)高，采礦方案靈活多變，適應礦體形態(tài)變化的能力強、靈活性大，是一種具有廣闊前景的采礦方法。 充 填 采 礦 法 采 礦 特 點 充填采礦的回采過程中，隨回采工作面的推進，逐步用充填料充填采空區(qū)。 充填料的作用主要在于支撐圍巖，減少或延緩采空區(qū)及地表的變形與位移，進行地壓管理。對于礦巖穩(wěn)固較差的礦床，還可用支架、在充填料中加入膠結(jié)材料，增加充填料的支撐強度。上向水平充填采礦法充 填 采 礦 法 礦 塊 構(gòu) 成 要 素 礦脈厚小于15M時，礦塊沿走向布置；否則礦塊垂直走向布置。階段高度：30 60 M 礦房寬度：8 15 M 礦房長度：30 60

13、 M 間柱寬度：6 8 M 頂柱高度：4 5 M 底柱高度：4 6 M 拉底高度：4.5 5 M 采 礦 回 采 流 程 在拉底空間形成后，首先澆灌鋼筋混凝土底板，一般配雙層鋼筋，同時修筑行人天井和溜礦天井； 回采（鑿巖、爆破落礦）； 礦石運搬（一般使用電耙、無軌機械設備）；充填（充填前加高行人、溜礦天井）。適用條件礦體圍巖不穩(wěn)固礦體傾角大于55礦體厚度小于810米（干式充填）；礦體厚度10-20米（水力充填）；貴重礦石上向水平充填采礦法充 填 采 礦 法 充 填 料 的 輸 送 用充填法開采的礦山，必須建立一套完善的充填系統(tǒng)，包括：開采碎石，破碎，地面運輸，經(jīng)主充填井進入井下階段水平運輸，再

14、經(jīng)采場充填井輸送到待充填采場，并建設采場廢水處理及排放系統(tǒng)。 充 填 前 準 備 及 充 填加高行人濾水天井：多采用帶有濾水裝置的混凝土預制件； 加高溜礦井：多采用鋼結(jié)構(gòu)或混凝土預制件；修筑混凝土隔離墻，測量充填量及充填高度；充填：依充填料特征分干式充填和水砂充填。下向水平充填采礦法適用條件：礦體圍巖不穩(wěn)固急傾斜厚礦體高品位貴重礦石下向水平充填采礦法充 填 采 礦 法 適 用 條 件 及 評 價 可用于開采礦石極不穩(wěn)固或礦巖均不穩(wěn)固，高價值、高品位的金屬礦床。 該法不留礦柱，回采工作面有混凝土假頂保護，安全性好。 缺點是工程造價高，用水量大，充填系統(tǒng)復雜。 回 采 流 程由上而下分層回采，逐層

15、充填。 掘進分層全高分層切割平巷，再將每個分層劃分為區(qū)段，以壁式工作面沿區(qū)段全長推進。每個區(qū)段運搬結(jié)束后，澆灌鋼筋混凝土底板，砌筑混凝土隔離墻及脫水砂門，實施充填。全部區(qū)段充填結(jié)束后，充填切割平巷。分采充填采礦法 概念：當?shù)V脈厚度小于0.3-0.4米時，為了回采礦石，必須要回采圍巖，使采空區(qū)達到允許的工作最小厚度（0.90.9m）。采下的礦石運出采場，采掘的圍巖沖填采空區(qū)，為繼續(xù)上采創(chuàng)造條件。采礦方案崩 落 采 礦 法單 層 崩 落 采 礦 法無底柱崩落采礦法有底柱崩落采礦法 崩 落 采 礦 法 的 采 礦 特 點 崩落采礦法的礦塊回采不再劃分礦房與礦柱，隨著崩落礦石，強制或自然崩落圍巖充填采

16、空區(qū)，除單層崩落采礦法外，礦石在上部崩落松散廢石覆蓋下放出。 崩落采礦法一次崩礦量大，生產(chǎn)能力較大，但礦石損失率、貧化率高，而且由于采空區(qū)圍巖的崩落將會引起地表塌陷。 崩落采礦法適合開采巖礦穩(wěn)固性差，礦石價值不高的礦體。無底柱崩落采礦法崩 落 采 礦 法 采 礦 特 點 及 流 程采準：將階段劃分為容若干個分段，每個分段在劃分為若干分條，每一分條設一回采巷道。切割：在回采巷道端部開切割槽?；夭桑涸诨夭上锏乐需徤舷蛏刃沃猩羁茁涞V，分段之間自上而下回采，每個分條采用后退式回采。 在回采巷道中端部出礦，使用鏟運機、裝巖機運搬礦石至礦車或溜礦井，隨分段（分條）礦石的回采，上部覆蓋的廢石下落充填采空區(qū)。

17、礦石運搬： 覆 蓋 廢 石 層 的 形 成1）崩落上部用其它采礦方法已回采完畢的采空區(qū)；2）由露天礦轉(zhuǎn)為地下開采，用露天礦廢石形成； 3）頂板不穩(wěn)固，隨礦石回采頂板自然崩落形成； 4）圍巖穩(wěn)固時可人工強制崩落頂板形成廢石層。覆巖下放礦是崩落采礦法的基本特征。無底柱崩落采礦法的礦石運搬崩 落 采 礦 法鏟運機運搬利用鏟運機多將礦石直接運至溜礦井裝巖機運搬用于礦車少或分段巷道距出礦端部較近時轉(zhuǎn)載車運搬當回采巷道較長時，可利用轉(zhuǎn)載列車運搬 無 底 柱 崩 落 采 礦 法 評 價該采礦方法主要用于開采低價值、低品位的傾斜厚大礦體，礦石穩(wěn)固。礦房結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力大，利于機械化開采；落礦、鑿巖在回采巷道

18、中進行，安全性高；不留底柱。主要缺點是礦石貧化損大，通風條件差。覆巖下放礦時礦巖移動規(guī)律崩 落 采 礦 法 覆巖下放礦時礦巖移動規(guī)律1）崩落的礦石與覆蓋廢石直接接觸，隨礦石放出，覆蓋廢石也隨之下移，不斷滲入礦石中。2）覆巖下放礦的礦巖移動遵循橢球體理論。3）放礦橢球體形狀取決于松散礦石的物理力學性質(zhì)（濕潤度、松散程度、塊度等）。 提高覆巖下放礦質(zhì)量的方法 放礦口間距參數(shù)的確定合理性。 崩落礦石層的高度。 合理的放礦管理制度。 放出礦石量的準確計算及計算方法。有底柱崩落采礦法崩 落 采 礦 法 有底柱階段崩落法在礦塊高度上不劃分分段，而沿階段全高進行回采，在階段底部設出礦結(jié)構(gòu)，依其落礦方式有強制崩落法、和自然崩落法。 階段強制崩落法特點 利用中深孔（水平或垂直）沿階段全高一次崩落； 落礦前將拉底用淺孔挑頂?shù)姆椒ㄐ纬裳a償空間，補償空間的體積約為崩落礦石體積的20 30 %； 爆破作業(yè)采用微差爆破技術。 階 段 強 制 崩 落 法 的 評 價 使用階段強制崩落法除應滿足崩落法一般條件外，礦巖應具備一定的穩(wěn)定性，否則底部結(jié)構(gòu)難以維持； 與其它崩落采礦法相比優(yōu)點是具有良好的出礦條件及通風環(huán)境。但巷道維護時間長、費