现场采矿技术

通钢大栗子矿业公司培训类别采矿现场技术培训科目采场管理知识授课人课题：采矿现场技术教学目的：提高现场采矿技术管理人员管理采场的相关知识及相关设计水平。教学内容：第一章采场冒顶事故的预防第二章采场地压管理第三章现场指导时应注意的几个问题第四章做设计过程中应注意的问题第五章控制矿石损失率和贫化率的措施第六章车间采掘计划的编制教学重点：１、冒顶事故的预防２、采场地压管理3、现场指导及做设计时应注意的问题4、采场矿石损失与贫化的控制教学难点：教会现场采矿技术人员掌握采场冒顶事故的预防方法，提高其现场指导能力及做设计的水平。教学方法：以讲授法为主，结合多媒体投影教学。课时安排：见教学计划表教学步骤：第一课时―第一章采场冒顶事故的预防（90分钟）第二课时―第二章采场地压管理（９０分钟）第三课时―第三章现场指导时应注意的几个问题(９０分钟）第四课时―第四章做设计过程中应注意的问题（９０分钟）第五课时－第五章控制矿石贫化率与损失率的措施（９０分钟）第六课时―第六章车间采掘计划的编制（９０分钟）第一章采场冒顶事故的预防第一节采场发生冒顶事故的原因冒顶是由于岩石不够稳定，当强大的地压传递到顶板或两帮时，使岩石遭受破坏而引起的。随着采场中回采工作面的向前推进，工作面悬顶面积逐渐增大，顶板矿岩会由于应力的重新分布而发生某种变形，以致在某些部位出现裂隙，同时岩层的节理也在压力作用下逐渐扩大。在此情况下，采场顶板岩石的完整性就破坏了。由于采场顶板岩石完整性破坏的结果，便出现了顶板的下沉弯曲，裂隙逐渐扩大，如果生产技术和组织管理不当，就可能形成采场顶板岩矿的冒落。这种冒落就是常说的采场冒顶事故。根据栗矿历年来的采场冒顶事故，大多数为局部冒落及浮石所引起的，而大片冒落相对较少，因此，对局部冒落及浮石的预防，必须给予足够的重视。1、采矿方法不合理和顶板管理不善采矿方法不合理、回采顺序、凿岩爆破方式等作业不妥当，是导致此类事故的重要原因。例如某矿由于顶板管理不善，不按时放顶、不正规作业，致使顶板暴露面积面积过大，暴露时间过长，因而造成了较多的冒顶事故。2、缺乏有效支护支护方式不当，不及时支护或缺少支架、支架的支撑力和顶板压力不相适应等是造成此类事故的另一重要原因。例如，某矿采场顶板与底盘的走向断层相交形成了三角岩构造，对此本应选用木垛与支柱的联合支护方案，但只打了40多根立柱，结果顶板来压后，立柱大部分被压坏，发生了冒顶事故。3、检查不周和疏忽大意在冒顶事故中，大部分属于局部冒落及浮石砸死或砸伤人员的事故。这些都是由于作业人员事先缺乏认真、全面的检查，在作业过程中疏忽大意等原因造成的。4、浮石处理操作不当浮石处理操作不当引起冒顶事故，大多数是因处理前缺乏全面、细致地检查，没有掌握浮石情况而造成的。如作业人员对浮石没有进行仔细处理，简单撬一撬就进行作业，结果在作业过程中浮石便冒落下来，造成了不必要的伤害。5、地质矿床等自然条件不好如果矿岩为断层、褶曲等地质构造所破坏，形成破碎带，或者由于节理、层理发达，裂隙多，再加上裂隙水的作用，破坏了顶板的稳定性，改变了工作面正常压力状况，因而这样的采场容易发生冒顶事故。对于回采工作面的地质构造不清楚、顶板性质不清楚，容易造成冒顶事故。6、地压活动如当地发生破坏性的地震，或者发生洪灾等，造成地压产生变化，从而引起冒顶事故。为了避免这样的情形，我们应该时刻注意天气的变化。7、其他原因作业人员不遵守操作规程进行操作，在作业过程中精神不集中、思想麻痹大意，发现险情不及时处理或者不及时上报，工作面作业循环不正规、推进速度慢、爆破崩倒支架、不按照设计施工、采场管理混乱、胡乱开采、瞎指挥等，都容易引起冒顶事故。第二节采场冒顶事故的预防要防止采场冒顶事故的发生，必须严格遵守安全技术规程，从多方面采取综合预防措施进行预防。1、选用合理的采矿方法选用合理、安全的采矿方法，制定具体的安全技术操作规程，建立正常的生产秩序和作业制度，是防止冒顶事故的重要措施。2、搞好地质调查工作。地质人员做好区域地质情况调查，将大的地质构造记录存档，以备采场作业时，做好安全预防措施。3、加强工作面顶板的管理维护。在采场在回采过程时，如果顶板的围岩属于不稳定的岩石，除了留好护顶壁外，我们还可以采用木支护、木垛支护、锚杆支护等方式，对采场顶板进行维护。4、及时处理采空区。采用正确的开采顺序，及时充填、支护或崩落采空区。采用充填采矿法时，我们应该组织好充填渣，及时充填上一分层作业后形成的空区，按照要求进行充填，然后利用木支护对充填完后的空间进行支护；采用留矿采矿法时，我们必需留好矿柱及护顶壁，在将存窿矿放净后，应该对采空区进行充填或崩落。5、坚持正规循环作业。在采场的作业过程中，必须按照“采充并举，掘进先行”的思路进行作业，岩工与采场运工分开作业，加快充填力度，减少作业面的悬顶时间，坚持正规循环作业，这些都可以保证采场冒顶事故的发生。6、加强对采场顶板和浮石的检查与处理。浮石是采场爆破后极为常见而普通存在的，要严格检查和清理浮石，防止浮石掉落而造成伤亡事故。可采用简易方法和仪器对顶板进行检查与观测。常用的简易方法有木楔法、标记法、听音判断法、震动法等。（1）、木楔法。将一个木楔钉入顶板裂隙中，如经过一段时间，木楔自动脱落或已松动，说明顶板有变化，裂隙增大，有冒落危险。（2）、标记法。用黄泥、油漆或水泥抹缝，借此检查顶板岩石的裂隙有无增大。（3）、听音判断法。用手锤敲击顶板，如发生清脆响亮的声音，说明顶板良好，如发出沙哑或嗡嗡的声音，说明顶板已与原岩体分离而破裂，有冒落危险。要注意的是，如果顶板与原岩体分离出较厚的岩层，敲击时同样能听到清脆的声响。（4）震动法。在手持小锤敲打顶板，同时用左手的指尖紧贴于顶板岩石上。如敲击时指尖感到顶板振动，说明顶板不好，有冒落危险。通过这些方法，我们一般可以判断采场顶板是否有冒落的危险，这样我们可以采取相应的措施，对采场进行维护与处理，将采场冒落的危险降到最低。第二章采场地压管理第一节采场地压的概念及方法岩体被开挖以后，破坏了原岩应力平衡状态，岩体中的应力产生了次生应力场，使巷道或采场周围的岩石发生变形、移动和破坏，这种现象称为地压显现。使围岩变形、移动和破坏的力，称为地压或矿山压力。采场地压管理的基本方法有：（1）利用矿岩本身的强度和留必要的支撑矿柱，以保持采场的稳定性。（2）采取各种支护方法，支撑回采工作面，以维持其稳定性。（3）充填采空区，支撑围岩并保持其稳定性。（4）崩落围岩，使采场围岩应力降低，并使其重新分布，达到新的应力平衡。第二节采场暴露面积的稳定性评价影响采场暴露面积大小的主要因素有：矿石和围岩的力学性质、开采深度、施加在开采空间顶板的上覆岩层高度、暴露面维持的时间、暴露面的几何形状等。坚硬致密的岩石允许有较大的暴露面积；裂隙发育的或松软的岩石，暴露面积要小，有时还要进行支护。生产实践证明开采暴露面的稳固性，不仅取决于面积大小，而且还决定于暴露面积的形状。当暴露面长（l）宽（a）尺寸接近时，即其长度小于2倍宽时，稳定性决定于面积大小；当暴露面长度远远大于其宽度（大于2倍以上）时，其稳定性就决定于宽度，而长度（或面积）已经不是决定的因素。因此,开采空间暴露面的稳定条件是：当2l＜a时,l×a＜su，当l＞2a时，a＜au（su：暴露的极限面积；au：暴露的极限跨度。）暴露面保持的时间，对于稳定性也有很重要的影响。尽管载荷不增加，但在长期静载荷作用下，岩石由于蠕变，变形迅速增加，能使岩石破坏。因此，在相同条件下，提高开采强度，缩短开采空间的暴露时间，往往能够获得良好的开采效果。第三节矿柱矿柱的宽度越大，高度越小（即矿柱的宽高比越大），矿柱处于三向压缩状态的部分越大，则矿柱的强度越高。根据美国“瓦特潘恩”矿的研究，矿柱的矿石立方形试件抗压强度为68.6MPa时，如果矿柱的宽度（c）小于其高度（k），在不大的载荷下矿柱即破坏；但当c＞7h时，矿柱却能承受实际可能施加的载荷而不破坏。棱柱形矿柱的杭压强度为：σ1≈σf式中：σf---立方形矿柱的抗压强度，98.1KPakf---矿柱形状系数，取决于其宽高比，可近似为：当c＜h，kf=hc/；当c＞h，kf=c/h（圆形矿柱c等于直径，矩形矿柱c等于其短边，条带矿柱c等于其宽度减去巷道宽度。第四节充填（1）、充填方式分类按照充填材料的成分和输送方法不同，可分为干式充填、水力充填和胶结充填。干式充填使用最早，需用矿车、机械或风力将废石送入采场，以充填采空区。栗矿采用的是干式充填，它的充填系统用方框图表示如下：废石场地面运输主充填井井下水平运输采场充填天井采场内运搬、铺平由于干式充填效率低，充填工作劳动消耗大，充填不够致密，近年逐渐为水力充填所代替。但对中小型矿山，不需另添置设备，故仍有使用价值。水力充填是用水作媒介，使充填料沿管道或钻孔输送到充填地点。其输送动力是充填系统进口和出口之间高差所形成的自然压头，或者用砂泵加压。与干式充填比较，水力充填可实现全面机械化，劳动生产率高，充填能力大，充填体密度大，但污染巷道，基建费用高。胶结充填采用胶结充填料的一种充填方法。其充填体强度低。（2）、充填体的作用目前对充填体在金属矿床地下开采控制地压的力学作用，有两种截然不同的看法：一种认为对控制地压与限制围岩变形的作用不大，另一种认为充填体可以有效地控制地压。就充填体能减少矿石损失率和贫化率的作用，却得到一致认识，而且被生产实践所证实。今天只从充填体的力学作用，作一简要地介绍。Ⅰ、充填体对矿柱的作用由于充填体的强度低，刚度小，只选用充填料不能有效地防止围岩的移动。实践证明，在正确选取矿块参数的条件下，留适量矿柱，再充填矿房，能有效地控制地压和限制围岩移动，保持开采空间的稳固性。充填体的力学作用，可从两方面分析。充填体包裹矿柱，可对矿柱施以侧向压力，使矿柱由单向或双向受力状态，变为三向受力状态，从而提高其强度。矿柱的三向抗压强度为：σc=σ0＋kσa式中σc------矿柱三向抗压强度；σ0------矿柱单向抗压强度；σa-----矿柱侧身压力；k-------与矿柱内摩擦角有关的系数；k＝（1+sinφ）/（1-sinφ）φ------矿石内摩擦角此外，考虑到充填体加强了矿柱表面破碎矿石层的支撑能力，以及由于充填料的沉缩、压实，矿柱受到的侧向压力还可以继续增加，故矿柱的强度还可能进一步提高。Ⅱ、充填体对围岩应力分布的影响目前所应用的任何一种充填采矿法，都不能防止由于开采所引起的应力重新分布状态。因为矿体一经开挖，就破坏了原岩的应力平衡，就产生应力降低区和应力升高区。充填工作总是落后于回采工作一段时间，待到充填时，在开挖空间上部和围岩中应力重新分布已经完成，这就不能防止围岩和矿柱在这段时间内发生一定程度的变形或破坏。另外，由于充填体的强度低和弹性模量小，它对围岩不能产生主动压力，因此，充填后不能恢复原岩应力场，也还允许围岩有一定的变形。充填体的作用在于限制围岩和矿柱变形的发展，减缓岩层移动的危害和降低地表的下沉程度。充填工作速度越快，围岩变形受限制的时间越早，越有利于开采空间的稳定。第三章现场指导时应注意的几个问题做为车间采矿的技术人员，除了做好各种有关的设计外，还应该做好采场的现场指导工作及各种采准现场工作，做好生产主任的帮手，为车间的生产献计献策。第一节采场现场指导为了做好现场的指导工作，我觉得应该注意以下几个问题：一、做到勤下井，保证每周4-5天都能到采场，及时掌握采场的变化情况。二、加强与采场作业人员的联系，尤其是甲班的作业人员，及时了解采场的情况并向他们传达采场的回采技术要求。三、进入采场时，应该对采场的顶、底板、采场的构造进行仔细观察，做好采场的安全资料搜查，以便制定采场的安全技术措施。四、在采场留矿柱时，矿柱的尺寸不得小于3x3平方米，根据采场的实际情况可以适当大于这尺寸，在不需要时再将它处理。多留临时矿柱与护顶壁。五、在要求岩工处理采场中的裂隙时，根据实际情况制定合理的方案，适当超高是允许的。处理裂隙一定要及时。六、在采场的指导过程中，一定要对采场的三角滑、草帽顶、锅盖