第十五章--空场采矿法

2020/3/6采矿工程专业主干课程1第十五章空场采矿法第一节第二节第三节全面采矿法概述金属矿床地下开采第四节第五节第六节房柱采矿法留矿采矿法分段矿房法阶段矿房法2020/3/6采矿工程专业主干课程2本章基本内容金属矿床地下开采◆1、掌握空场采矿法的概念及特点；◆2、掌握全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和阶段矿房法的特点、适用条件及主要工艺；◆3、了解分段采矿法的特点、适用条件及主要工艺；2020/3/6采矿工程专业主干课程3重点难点金属矿床地下开采全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和阶段矿房法的特点、适用条件及主要工艺。全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法和阶段矿房法的主要工艺及示意图理解。2020/3/6采矿工程专业主干课程4金属矿床地下开采第一节概述一、空场采矿法的特点空场采矿法：在回采过程中空区暂不处理的采矿法。特点：依靠为围岩自身稳固性和矿柱（及其它支护）维护回采空间，采场回采结束后再及时处理空区。※一般将矿块划分为矿房和矿柱，分两个步骤回采，先采矿房后采矿柱；回采矿房时，采场以敞空形式存在，靠矿柱和围岩本身的强度来支护形成的采空区。少量也可不留矿柱（一个矿体作为一个矿块），或仅留少量永久矿柱，属于单步骤回采。二、应用空场法的条件矿石和围岩稳固，采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。三、空场采矿法分类根据回采过程中所留空区的不同高度，空场采矿法分为全面法、房柱法、留矿法、分段矿房法和阶段矿房法。2020/3/6采矿工程专业主干课程5金属矿床地下开采1—矿房2—间柱3—顶柱4—底柱5—回风巷道6—运输巷道7—天井2020/3/6采矿工程专业主干课程6金属矿床地下开采第二节全面采矿法特点：不严格划分矿房矿柱，回采工作面沿矿体走向或沿倾斜全面推进；随回采矿房以敞空形式存在，空区的高度相当于矿体厚度，靠围岩稳固性及留不规则矿柱或支柱来支撑顶板，在支护的岩石顶板下的采空区作业。一、矿块布置矿块沿走向布置。二、矿块结构参数⒈矿块沿走向长度开采缓倾斜矿体的全面法的矿块沿走向长度为50～60米或更大，有的长达100~150m。⒉矿块斜长（或阶段高度）为40～60米，阶段高度为15～30米，受电耙耙运距离的限制。⒊矿柱尺寸顶柱留2～3米；底柱留2～3米；间柱宽3～5米。2020/3/6采矿工程专业主干课程7金属矿床地下开采⒋矿石溜口间距取5～7米。三、采准切割工作1、阶段运输平巷3、溜井：自运输平巷每隔5~10m掘进溜井，暂不出矿的溜井可供通风和行人。4、拉底平巷阶段运输平巷可以布置在脉内或脉外。2、切割上山：自运输平巷沿矿层底板掘进切割上山，作为回采的作业空间和崩矿自由面。回采工作面沿走向推进时，切割上山布置在矿块的一侧；沿倾向或逆倾向推进时，切割上山布置在矿块的中央。在矿块底部（脉内布置平巷时，距平巷顶板3m处），沿矿脉底板掘进拉底平巷连通溜井与切割上山，作为人行、通风巷道，也安放电耙绞车。2020/3/6采矿工程专业主干课程8金属矿床地下开采四、回采工作矿房回采自切割上山开始，一般以阶段斜长的梯段工作面形式，沿走向全面推进。⒈落矿：采用浅眼爆破落矿方式。浅眼爆破落矿，用轻型手持式凿岩机打眼，多采用非电起爆方法爆破落矿，新风从运输平巷经工作面的溜井进入回采工作面，污风从采场上部联络道排至上阶段回风平巷。5、联络道在顶柱和间柱中掘进联络道，其间距为10—12m。2020/3/6采矿工程专业主干课程9金属矿床地下开采2020/3/6采矿工程专业主干课程10金属矿床地下开采⒉矿石运搬：置于切割平巷中的电耙绞车，用耙斗将工作面崩落矿石耙至溜口装入运输平巷的矿车。⒊地压管理：采空区随回采矿房以敞空形式存在，靠顶板围岩的稳固性和留下的不规则矿柱或人工支柱来支护顶板，回采结束后及时集中处理。五、评价1、适用条件：回采水平和缓倾斜矿体，倾角不大于30°；矿体的厚度小于3~4m；矿石和顶板岩石中等稳固以上，以保证工人直接在其暴露的顶板下作业的安全；矿石的价值不高或贫矿，以利于减少留矿柱的经济损失。2、优、缺点：该法的优点是采准工作量小；回采工艺简单；通风条件好；木材消耗量低；采矿直接成本低；对矿体形态和倾角变化适应性强。缺点是顶板暴露面积大，当矿体厚度大时，检查和处理顶板困难，作业安全性差；如留矿柱支护顶板，矿石损失较大。2020/3/6采矿工程专业主干课程11金属矿床地下开采第三节房柱采矿法2020/3/6采矿工程专业主干课程12金属矿床地下开采特点：矿块或采区内矿房矿柱交替排列，矿房随回采以敞空形式存在，靠围岩的稳固性和留下规则的连续或间断矿柱来维护顶板岩石。根据不同的崩矿孔深，房柱采矿法分为浅孔崩矿房柱采矿法与深孔崩矿房柱采矿法。一、浅孔房柱法（一）矿房布置矿房的长轴可沿走向布置，也可以沿倾斜或伪倾斜布置，主要取决于所采用的矿石运搬设备和矿体的倾角。沿走向每隔4～6个矿房留一带状连续矿柱（或叫隔离矿柱）。（二）结构参数矿房斜长为40～60米，矿房的宽度8～20米，矿柱尺寸为Φ3～7米，间距5～8米，顶柱厚2~3m，底柱厚3~7m。（三）采准切割工作掘进阶段运输平巷1→放矿溜井2→电耙硐室4→上山5→联络道6→切割平巷3。2020/3/6采矿工程专业主干课程13金属矿床地下开采房柱采矿法1—运输巷道；2—放矿溜井；3—切割平巷；4—电耙硐室；5—上山；6—联络平巷；7—矿柱；8—电耙绞车；9—凿岩机；10—炮孔；11—矿石2020/3/6采矿工程专业主干课程14金属矿床地下开采（三）回采工作回采工作面逆倾向推进，极少沿走向推进。采用直线或阶梯工作面。①崩矿：相邻矿房超前距离为10~20m；形成间断房间矿柱，落后矿房回采5~10m。矿体厚度小于3m时，采取整层回采。矿体厚度为3~5m时，分两层回采，有两种回采顺序：先采下层后采上层时，先逆倾向分次全部采完下层后再采上层，或上、下两层同时回采，下层超前上层。与后者相比，前者在采上层时，能采用效率高的上向凿岩，可集中凿岩和爆破，一次崩矿量大。先采上层后采下层时，一般采用上、下两层同时回采，上层超前下层；否则，顶板大面积暴露的时间长。与先采下层顺序相比，先采上层的回采效率低，仅在顶板需要锚固时采用。2020/3/6采矿工程专业主干课程15金属矿床地下开采矿体厚度5~8m时，下层全部采完后，需要分层用上向浅孔崩矿（称为挑板）时，第二次挑顶在留矿堆上进行。先采下层时，自拉底平巷与上山交叉处开始，用水平浅孔逆倾向崩矿。先采上层时，自拉底平巷向上一次或分次挑顶。②通风：清风自运输平巷经未使用的溜井和拉底平巷进入矿房，污风从上山经联络平巷排至上阶段回风平巷。③出矿：用电耙出矿。④地压控制：留规则排列的间断矿柱支护顶板，矿柱的尺寸与间距根据矿岩的稳固性而定。圆形矿柱直径2~6m，间距4~12m；方形矿柱规格2*2~4*4,间距5~12m。顶板岩石稳固性稍差时，辅以锚杆支护。盘区回采结束后，及时回采矿柱并处理空区。2020/3/6采矿工程专业主干课程16二、深孔房柱采矿法特点：采空区较高（8-20m），在采空区采用台车凿岩，深孔崩矿，无轨设备出矿。通风与地压控制同浅房柱法。当矿体倾角大于无轨设备的经济合理坡度时，矿房沿走向布置，在矿体下盘或侧翼掘进斜坡道联络道与矿房连通，以便通行无轨设备。金属矿床地下开采在矿房进口处掘进切割天井（简称切井）至矿房岩石顶板。为了便于向顶板安装锚杆和钻凿下向深孔，需直接在矿房顶板下超前形成回采空间（称为切顶）。为此，自联络道在切顶水平沿矿房长轴掘进切顶巷道。切顶高度取决于凿岩设备和切顶层出矿设备的工作高度，一般为2.5~5m，切顶超前回采距离5~7m。切顶自矿房进口切割槽（简称切槽）位置开始，用凿岩台车钻凿水平浅孔，切顶时留下规则的房间矿柱，切顶矿石用无轨设备自切顶巷道云出。出矿结束后，对顶板进行锚固。2020/3/6采矿工程专业主干课程17中深孔落矿电耙出矿房柱采矿法1、5—运输巷道；2—放矿溜井；3—上山；4—联络平巷；6—切割槽；7—扇形炮孔金属矿床地下开采2020/3/6采矿工程专业主干课程18金属矿床地下开采2020/3/6采矿工程专业主干课程19金属矿床地下开采回采开始前，在切顶层用凿岩台车钻凿下向平行深孔，从切井为自由面，先在矿房一端形成切槽，然后用深孔崩矿。崩下矿石用无轨设备（铲运机，电铲配卡车或装载机配卡车）运出矿房。三、评价1、适用条件该法适用于回采矿岩稳固的水平或缓倾斜矿体，矿石价值不高。矿体厚度取决于所采用的回采设备，用浅孔崩矿、电耙出矿时，矿体厚度小于6~8m；用深孔崩矿、无轨设备出矿时为8~20m。2、优点该法采准工作量小；回采工艺简单；坑木消耗少；通风条件良好；采矿直接成本低；由于矿岩稳固，回采空间大，便于用无轨设备回采；机械化程度高；劳动生产率高；矿块生产能力大。2020/3/6采矿工程专业主干课程20金属矿床地下开采3、缺点矿柱矿石损失量大，对于非连续矿柱约为15%~20%，对于连续矿柱达40%。矿体厚度大时，不易检查顶板，安全性差些。第四节留矿采矿法1—回风巷道；2—顶柱；3—天井；4—联络道；5—间柱；6—存留矿石；7—底柱；8—漏斗；9—阶段运输巷道；10—未采矿石；11—回采空间留间柱、顶底柱留矿法2020/3/6采矿工程专业主干课程21金属矿床地下开采特点◆将矿块划分为矿房、矿柱，先采矿房，后采矿柱，自下而上分层回采；◆每次崩下矿石靠矿石自重放出三分之一左右，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作平台；◆矿房全部采完后，暂留在矿房中的矿石再进行最终大量放矿；◆随回采工作的推进，矿房以敞空形式存在，靠围岩的稳固性和矿柱来维护。2020/3/6采矿工程专业主干课程22金属矿床地下开采一、矿块结构和参数⒈阶段高度一般采用30～50米。⒉矿块长度矿块沿走向布置，矿块长度即是沿走向两侧天井中心距离。一般为40～60米。⒊矿柱尺寸回采薄矿脉时，一般只留顶底柱，不留间柱；也不留底柱，设置人工假底。顶柱高2~3m，底柱高2~3m。回采中厚矿体时，间柱的宽度为6~8m，顶柱高度3~6m，底柱高度5~12m。※底柱的高度：与底部结构的类型有关。2020/3/6采矿工程专业主干课程23金属矿床地下开采二、采准工作沿脉掘进阶段运输平巷9→行人通风天井3→联络巷通4；从运输平巷向矿房开掘漏斗颈。※根据矿块长度可采用一侧先进天井，另一侧顺路天井的采准布置；或矿块长度较长可采用矿块中央先进天井，两侧顺路天井的采准布置形式。2020/3/6采矿工程专业主干课程24金属矿床地下开采三、切割工作在矿块下部拉底和劈漏。拉底高度2～2.5米，拉底宽等于矿体厚度；用浅眼将漏斗颈上部扩大成漏斗状（即劈漏）。2020/3/6采矿工程专业主干课程25金属矿床地下开采四、回采工作回采工作自下而上分层进行，分层高度一般为2～3米。每分层的回采工艺包括凿岩、爆破、通风、局部放矿、撬顶平场、不留间柱时要加高顺路天井等。如此循环，采至顶柱边界后进行大量放矿。随大量矿石的产出，矿房以敞空形式存在，靠围岩的稳固性和矿柱支护。2020/3/6采矿工程专业主干课程26金属矿床地下开采五、矿块底部结构及其开掘方法⒈矿块底部结构：指矿块底部布置受矿巷道、二次破碎巷道和放矿巷道的不同形状和布置方式的总和。⒉留矿法底部结构及其开掘方法⑴人工假底底部结构及其开掘方法适用于围岩和矿石稳固的急倾斜薄矿脉。人工构筑木假巷和放矿闸门，不留底柱。人工假底拉底步骤2020/3/6采矿工程专业主干课程27金属矿床地下开采⑵留底柱拉底和扩漏同时进行的方法适用于厚度大于2.5～3m的矿脉。留底柱漏斗底部结构如图所示。底柱高5～8米，漏斗间距4～6米至6～8米，漏斗坡面角45°～50°，漏斗颈的高度一般为1～1.5米。留底柱拉底和扩漏同时进行2020/3/6采矿工程专业主干课程28金属矿床地下开采⑶留底柱掘扩底巷道的拉底方法适用于中厚矿体。⑷电耙底部结构电耙底部结构如图所示，由受矿巷道、电耙巷道和溜矿井组成。受矿巷道有漏斗式、堑沟式和平底式三种形式。留矿法电耙底部结构2020/3/6采矿工程专业主干课程29金属矿床地下开