采矿方法

金属矿床地下开采培训中铝矿业有限公司小关矿2008年3月第七章采矿方法采矿方法及其分类•采矿方法及其分类•采矿方法就是根据矿床赋存要素和矿石与围岩的物理学性质等因素，所确定的矿石开采方法。它包括采区的地压控制，结构参数，回采工艺等。•金属矿床由于赋存条件复杂，矿石和围岩物理学性质差异很大，以及其他因素等，故采矿方法种类繁多。为了便于认识各种采矿方法的特殊本质，了解各种采矿方法的适用条件及发展趋势，研究和选择合理的采矿方法，因此，需将繁多的采矿方法，择其共性，加以归纳分类。目前分类的方法很多，按回采时的地压管理方法将采矿方法分为三大类。金属矿体地下采矿分类表类别组别典型采矿法Ⅰ.空场采矿法1.全面采矿法（1）全面采矿法2.房柱采矿法（2）房柱采矿法3.留矿采矿法（3）留矿采矿法4.分段采矿法（4）分段矿房法5.阶段采矿法（5）水平深孔落矿阶段矿房法（6）垂直深孔落矿阶段矿房法（7）垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法Ⅱ.充填采矿法6.单层充填采矿法（8）壁式充填采矿法7.分层充填采矿法（9）上向水平分层充填采矿法（10)上向倾斜分层充填采矿法（11）下向分层充填采矿法8.分采充填采矿法（12）分采充填采矿法9.支架充填采矿法（13）方框支架充填采矿法Ⅲ.崩落采矿法10.单层崩落法（14）长臂式崩落法（15）短壁式崩落法（16）进路式崩落法11.分层崩落法（17）分层崩落法12.分段崩落法（18）有底柱分段崩落法（19）无底柱分段崩落法13.阶段崩落法（20）阶段强制崩落法（21）阶段自然崩落法•1、空场采矿法•这类方法用于开采围岩和矿石都很稳固的矿床，地压管理是用采区中所留下的矿柱支撑和维护采空区。在回采过程中随矿石被采出后所形成的采空区不立即进行处理（充填或崩落）而空放着，这是本类方法的基本特征。采矿方法•2、充填采矿法这类方法是用在开采矿石比较稳固（允许在一定的暴露面积下进行回采工作）而围岩不够稳固（暴露面积不能很大，否则会引起冒落）的矿床。采场地压管理是在矿石回采期间必须用充填法的基本特征。支柱充填法亦属此类。•根据充填料的特性本类方法可分为干式充填法，水砂充填法，胶结充填采矿法。采矿方法•3、崩落采矿法本类方法是用在开采围岩和矿石由不够稳固到中等稳固的矿床。崩落法的地压管理是随崩落矿石的同时（或稍滞后）而围岩自动崩落或人工崩落充满采空区。属于这类方法的主要有分层崩落法、分段崩落法（有底柱感无底柱）、阶段崩落法。采矿方法矿房矿柱的划分全面采矿法全面采矿法全面采矿法房柱采矿法•房柱法是空场采矿法的一种，将阶段〔缓倾斜、倾斜矿床）或盘区（水平、微倾斜矿床）划分成若干个矿房与矿柱（留有规则的不连续的矿柱）。回采工作在矿房中进行，矿柱在一般情祝下不进行回收。•房柱法是用在开采围岩与矿石都很稳固、倾角较小（小于30°—40°）、厚度适用范围较大（自2米到数十米厚）的矿床。当开采薄矿层时，房柱法使用浅眼崩矿和电耙运搬方案；当矿体规整且厚度比较大，可使用深孔崩矿方案；若矿体倾角较缓，近乎水平厚度较大的矿床，可以采用凿岩台车、铲运机、装运机、地下电铲、自卸汽车等大型机械化设备开采方案，国外不少矿山在采用这种方案。•房柱法是地下采矿方法中劳动生产率比较高的方法之一。房柱采矿法•2．典型方案•我国著名的锡矿山矿，成功的使用了浅眼落矿的房柱法，积累了丰富的经验。该矿的矿石坚硬（f＝10-16)稳固，矿体顶板由稳固到不够稳固变化较大。在顶板不够稳固的矿房中采用了锚杆支护顶板。矿体倾角一般为10°-20°，局部达40°。矿体厚度1～10米左右，平均4～6米。•该矿在顶板岩石稳固的矿体中，大量使用浅眼房柱法，如图5-1所示。图5-1浅眼崩矿的房柱法1-切割上山；2—矿溜子；3—脉内拉底平巷；4—阶段运；5—电耙硐室；6—回风平巷房柱采矿法•房长轴沿矿体倾斜方向布置，宽度10-15米，两侧留间隔的矿柱。矿柱直径为4—5米，间距12—14米。矿房斜长由电耙有效运搬距离而定，一般为60米以下。沿矿体走向每隔4—6个矿房划为一个盘区，盘区之间留有长条连续矿柱，其宽度为3—4米。如图5—2所示。房柱采矿法•采准和切割阶段主要运输平巷为单轨巷道，断面2.6χ2.4米，位于底板内，距离矿体约4—6米。从运输平巷一侧向每个矿房开掘一个矿溜子，断面2χ2米，长约5χ6米。在矿溜子顶部，紧靠矿房下部边界沿走向掘进脉内拉底平巷。此外，在每个矿房产中央沿底板开掘一条切割上山与上部回风平巷贯通，上山（缓倾斜矿体叫上山，急倾斜矿体则称天井）的断面2χ2米，它作为拉底和回采时行人、通风和爆破自由面之用。每个矿房还掘凿一个电耙绞车硐室。房柱采矿法•矿房回采完成采准切割工作以后，就可以开始回采矿房，具体回采方式随矿体厚度与倾角不同而异。•矿体厚度小于2.5一3米时，可按全厚一次回采，沿走向或逆倾斜推进。•矿体厚度于3—3.5，应先在矿体底部拉底，然后用上向眼挑顶。拉底和回采时，均须从拉底平巷和切割上山相交处开始，用水平浅眼以阶梯形工作面自下而上逆倾斜推进，充分利用两个自由面刷帮爆破。拉底层高度为2·5米左右。整个矿房拉底完毕后，再用挑顶炮眼回采上部矿石，根据矿体厚度和上向炮眼深度来确定挑顶层数。挑顶回采的方向可逆倾斜自下而上或沿倾斜自上而下。•房柱采矿法•矿体厚度不大于5米时，只需挑一次顶，此时，所有挑顶炮眼可以整层一次爆破，以提高矿房生产能力。•若矿体厚度在5—7.5米时，挑顶工作面形成倒台阶式，并且在底板上靠近工作面处局部留矿，以便工人站上打眼放炮。水平拉底用YS—45型凿岩机。房柱采矿法•矿石运搬采用28千瓦或14千瓦的双卷筒电耙绞车，耙斗容积0.2—0.3米3。通常都是采用沿倾斜耙运，以提高耙运效率。矿溜子上盖有格筛，筛孔为350χ350毫米，筛上大块进行二次破碎，溜子下口安设简易指状闸门。在锡矿山的房柱法中，所留矿柱均作为永久支护短，一般不进行回收。•用浅眼崩矿的房柱法在回采10米以上厚矿体时，需在矿房留矿堆上挑顶回采，作业效率不高，并且由于不能大量出矿，矿房生产能力受到限制。房柱采矿法•在近二十年里，由于轮胎式和履带式的凿岩、装载、运搬等设备的迅速发展，在房柱法中，已广泛开始使用无轨开采方案，大大地提高了矿房生产能力。•图5—4是缓倾斜原矿体的一种无轨机械开采的房柱法方案。矿体倾角近似水平，矿体厚16—24米。矿石和顶底板围岩均稳固。回采时首先切顶，切顶层高度为5米。使用双机或三机的掘进凿岩台车（轮胎行走）打水平浅眼，出矿用铲斗容积2.7米3的轮胎行走前端式装载机和25吨翻斗卡车。矿房内留下规则的直径8—10米的间隔矿柱。从切顶层用露天矿用的履带式钻车打下向平行深孔。崩下矿石用1米3的短臂电铲和翻斗卡车装运。为了保证回采安全，在切顶时用2.4米长的水泥砂浆锚杆支护顶板围岩。•此外，还使用一种安装在卡车上的液压升降台检查顶板，它可以升高到三十多米高处进行作业、该方案的矿石回收率为82—84%。采用无轨轮胎式行走机械设备，矿体的倾角不能大于5°一6°厚矿体无轨开采的房柱法1-切顶工作面2-矿柱3-履带式钻车4-轮胎式钻车5-2.7米3前端式装载机6-1米3短臂电铲7-20—25吨卡车8-锚杆9-切顶平巷房柱采矿法•房柱法使用无轨自行设备，并不限于在厚矿体。矿体厚度大于3米就可以使用无轨设备。若矿体很厚，底板倾角又大于5°～6°为了使用无轨机械开采方案，可将矿房沿走向布置，并且用水平分层自上而下回采，如图所示。图5-5矿房沿走向布置的房柱法1-矿房；2-矿柱；3-底板三角矿柱3．对房柱法的评价•房枉法是开采缓倾斜矿床的主要采矿方法。它的主要优点：（1）采准工作量小、回采工序简单、坑木消耗少、通风良好,作业安全，劳动生产率比较高。（2）由于矿体倾角缓，便于应用高效率的大型无轨采掘设备，实砚了机械化开采。•近年来,已出现在房拄法中使用8米3铲斗的装运机50吨自卸汽车，在地下采矿方法中，开采大型厚矿床的房柱法的机械化程度和劳动生产率常常是最高的。•留矿法这类采矿方法是用在开采围岩稳固（仅次于空场法）而矿石很稳固的矿床。采场地压管理是用采区中所留的房间矿柱和随回采而爆破下来的矿石，暂时留在采场（留下2/3）支撑围岩和工作台，待整个采场采完后再集中放矿，这是留矿法的基本特征。属于这类采矿方法的有浅孔留矿法，深孔留矿法。采矿方法留矿采矿法•概述•建国以来，留矿采矿法（简称留矿法）一直是我国—有色和稀有金属地下开采矿山使用最广泛一种采矿方法。根据一九七四年的统计，在冶金工业部所属的有色和稀有金属矿山中，就有七十二个矿山采用。因此，所积累的生产经验是很丰富的。•留矿法的矿房布置方式有沿走向的和垂直走向的两种。矿体厚度在10米以下时，矿房沿走布置，但在矿石很稳固的情况下，矿体厚度在10米以上和12—15米以下时，矿房也可沿走向布置。矿体厚度在12-15米以上时，矿房应垂直走向布置。留矿采矿法•浅孔留矿法典型方案•1）．结构参数矿房长度和暴露面积取决于矿体厚度和矿石与围岩的稳固程度，矿房长度一般为40～60米，暴露面积一般在400～600米2。间柱宽度和顶柱厚度取决于矿房长度、矿体厚度和矿岩的稳固性，间柱宽一般是4～6米。底柱高度取决于底部结构形式，当使用普通漏斗出矿时，底柱高度一般取5-6米。阶段高度通常是40-60米。留矿采矿法•2）采准工作掘进运输平巷、天井、联络道、拉底巷道及放矿漏斗。当矿体比较薄时，运输平巷一般在矿体中沿矿体下盘接触线掘进；当矿体为中厚以上时，运输平巷可设在矿体中间。通风和人行天井大多布置在间柱中，没隔5米左右设联络道与矿房连通。当矿房长度超过50米时，为了改善矿房通风及安全作业条件，有时在矿房中央另设一辅助天井。•沿走向方向每隔5-7米设一个漏斗，为了减少平场工作量，漏斗应尽量靠近下盘。•采用浅孔崩矿其矿石破碎程度较好，一般不需要设置二次破碎巷道。此时少量的大块可直接在采场中进行破碎。但当大块产生较多时，应设置二次破碎巷道（或电耙道），进行破碎。•这种采矿方法的切割工作比较简单，只有拉底和辟漏工作。图5-8浅孔留矿法1-顶柱；2-天井；3-联络道；4-采下矿石；5-阶段运输平巷;6-放矿漏斗；7-间柱；8-上阶段运输平巷留矿采矿法•3）回采工作包括凿岩。爆破，通风，局部放矿，检查顶板，平场及大量放矿。回采工作自下而上分层进行，分层高度2-2.5米左右。在矿石比较稳固时，可用上向炮孔，炮孔排列方式，如图5一9所示。当矿石稳固程度较差时，应尽量使用水平炮孔崩矿。炮孔深度1．5～2．5米，排距1．0～1．2米，炮孔间距0．8～1．0米。回采工作面可以是水平的，也可以是梯段形，梯段长度3～5米，高度1．5～2．0米。留矿采矿法•爆破后，矿石体积因破碎而发生膨胀（碎胀），一般坚硬的矿石碎胀系数为1·5。为了保证采场中适当的工作空间。每次爆破后，矿石放出三分之一（称为局部放矿），其余留在矿房，直到矿房回采结束后，才进行大量放矿，放出全部留下的矿石。局部放矿后，顶板有浮石，留矿堆不平整，为此需要撬顶和平场作业，为下一次凿岩创造安全和方便的工作条件。•矿房中矿石全部放出后，再回采矿柱。图5-9炮孔布置方式a-字形；b—三角形；c-平行排列；d-交错排列3、对浅孔留矿法的评价•浅孔留矿法具有结构简单、管理方便及采准工作量小、生产技术易于掌握等优点。它是开采矿石和围岩稳固的急倾斜薄矿脉为有效的采矿方法。但是，采用这种采矿方法时，要求矿石不具有氧化性、结块性及自燃性。当矿体较厚时，应用浅孔留矿法的作业安全性较差。矿房内留下三分之二矿石不能及时放出，积压了资金，而且．矿石有可能氧化，对放矿和选矿不利。分段矿房法•分段矿房法是按矿块的垂直方向，再划分成若干分段，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在京开幕并同时处理采空区。•这种采矿方法的显著特点是回采工作面为垂直的，并向垂直自由空间（立槽）崩落矿石。无论是凿岩或出矿工人都在巷道内，不在采空区内，作业比较安全，这和房柱法不同。根据矿体原度不同，分段法可沿走