第十六章--崩落采矿法

采矿工程专业主干课程1第十六章崩落采矿法第一节第二节第三节单层崩落法概述金属矿床地下开采第四节第五节第六节分层崩落法有底柱分段崩落法无底柱分段崩落法阶段崩落法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、掌握崩落采矿法的概念及特点；◆2、掌握有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法的特点、适用条件及主要工艺；◆3、了解单层崩落法和阶段崩落法的特点、适用条件及主要工艺；采矿工程专业主干课程3重点难点金属矿床地下开采有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法的特点、适用条件及主要工艺。有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法、阶段崩落法的主要工艺及示意图理解。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、崩落采矿法的特点崩落采矿法：在回采过程中，以崩落围岩处理空区的采矿法。特点：在出矿过程中或出矿结束后，采场顶部自然或强制崩落的岩石逐渐下降，以达到充填空区和控制地压的目的。※该类采矿法属于单步骤回采。二、应用崩落法的条件围岩允许崩落。三、崩落采矿法分类根据不同的空区处理高度，崩落采矿法分为单层崩落采矿法、分层崩落采矿法、分段崩落采矿法与阶段崩落采矿法。前两种崩落采矿法在回采空间用浅孔崩矿，在支护支撑的岩石顶板或假顶下出矿；后两种在巷道用深孔崩矿，在崩落的岩石覆盖下出矿。采矿工程专业主干课程5金属矿床地下开采第二节单层崩落法特点：矿块的回采按矿体全厚向前推进，在支护的岩石顶板下的回采空间作业；当回采工作面推进一定距离后，除保留继续回采所需的工作空间外，其余的空区撤除支护并崩落顶板岩石，以崩落顶板岩石处理空区和控制地压。分类：按照回采工作面的不同形式，单层崩落法分为长壁单层崩落法、短壁单层崩落法和进路单层崩落法。一、长壁单层崩落法定义：工作面是壁式的，工作面的长度等于整个矿块的斜长。1、结构参数对于用阶段划分的井田，矿块沿倾向长度（矿块斜长）为30～60m，对于盘区划分的井田，矿块斜长为150～180m或更长。矿块斜长取值时应考虑顶板安全，电耙运距适当及行人、运料和牵引风水绳方便等。采矿工程专业主干课程6金属矿床地下开采矿块沿走向长度一般为50～100m，最大可达200～300m。其值通常根据大断层等地质构造带的自然界限和阶段内同时回采矿块数来确定。顶（底）柱厚度为2～5m。3、回采工作2、采切工作采准包括掘进运输平巷、溜井和安全道，切割包括切割平巷和切割上山等。从矿块一端的切割上山开始，以直线或阶梯工作面沿走向单层逐次推进。采矿工程专业主干课程7金属矿床地下开采③出矿④地压控制⑤回采顺序①崩矿②通风采矿工程专业主干课程8金属矿床地下开采二、短壁单层崩落法特点：在上下阶段巷道之间，掘进分段巷道把长工作面缩短，用短工作面（长度为20～30m以下）进行回采。适用条件：顶板岩石稳固性较差而采用长工作面不易控制顶板压力。采矿工程专业主干课程9金属矿床地下开采三、进路单层崩落法特点：用上山或分段巷道把矿块划分成沿倾向的条块或沿走向的分段，从上山或分段巷道两（或一）侧用进路展开回采。每条进路的回采作业与长壁单层崩落法基本相同。适用条件：顶板岩石稳固性更差而采用短工作面也不容许。采矿工程专业主干课程10金属矿床地下开采四、评价（1）适用条件：单层崩落法开采顶岩不稳固，围岩容许陷落，厚度小于3m，倾角小于30度的层状矿体。（2）优缺点：长壁单层崩落法同其他单层崩落法相比，采准和矿块结构较简单，工人劳动生产率和矿块生产能力较高，矿石损失和贫化比较小，脉外双巷采准时通风条件较好。但坑木消耗量和支护劳动量大，顶板管理复杂。短壁单层崩落法和进路单层法工作面短小，回采灵活性大，对弱顶板岩石的适应性强，但矿块的劳动生产率和生产能力均低于长壁单层崩落法。采矿工程专业主干课程11金属矿床地下开采第三节分层崩落法采矿工程专业主干课程12金属矿床地下开采特点：把矿块划为分层，按分层自上而下回采，上分层采完矿石，铺设假底和放顶处理空区后，上部破坏的假底、丢弃的支柱和崩落的覆盖岩石降落在上分层的假底上，形成缓冲垫层。上分层假底是下分层的保护假顶和废石隔离层，在假顶下的回采空间作业。一、结构参数矿块高度应有利于出矿、支护和通风。如矿体倾角小而矿石不能沿溜井自溜时，矿块高度不大于20～25m。如矿体倾角大而使用脉外天井时，可取50～60m，脉内天井取30～40m，因脉内天井过高时其本身支护和采场通风条件差。矿块长度应与出矿方式、分层回采翼数和溜井通过能力等相适应，一般不超过60m。矿块宽度常等于矿体水平厚度，一般不大于30m。分层高度主要同采场地压大小和支护方法有关。当地压很大时取2～2.5m，一般条件下取2.6～3.2m；当顶板条件较好而采用宽进路时，取3.5m。采矿工程专业主干课程13金属矿床地下开采二、采准切割工作采准包括掘进阶段运输巷道、天井、溜井，第一分层平巷，切割是掘进第一分层切割横巷。三、回采工作分层回采顺序：可从矿块一翼推向另一翼，也可两翼同时推进。凿岩崩矿：从进路正面或侧面钻凿浅孔崩矿。支护进路：用木立柱或木棚子等按1～1.5m间隔支护。通风：该法通风较困难，工作面须安设局扇通风。出矿：用15～30kW电耙或气动装运机出矿。铺设假底：假底多用木垫层，也可用钢筋混凝土。采矿工程专业主干课程14金属矿床地下开采四、评价1、适用条件矿石的有用成分高，价值大；矿石松软破碎，上盘和矿体覆盖岩石稳固性差（易自然崩落）；矿体倾斜、缓倾斜厚度不小于5～6m或急倾斜厚度不小于2m，地表与围岩容许陷落。2、优点该法矿石损失率与贫化率低，工作面可手选，采空区可堆废石，能适应矿体形态的变化。3、缺点矿块生产能力和工作面工效低，木材消耗量高，劳动强度大，采场通风差，有火灾危险。采矿工程专业主干课程15金属矿床地下开采第四节有底柱分段崩落法特点：第一，按分段逐个进行回采；第二，在每个分段下部设有出矿专用的底部结构（底柱）。分段的回采由上向下逐分层依次进行。分为水平深孔落矿有底柱分段崩落法与垂直深孔落矿有底柱分段崩落法。采矿工程专业主干课程16金属矿床地下开采一、水平深孔落矿有底柱分段崩落法典型方案如图所示。1．矿块结构参数※阶段高度：主要取决于矿体倾角、厚度和形状规整程度，一般为40～60m。※分段高度：与矿体倾角、上盘岩石稳固性、电耙巷道的稳固性等因素有关。在生产实际中常用的分段高度为15～25m。采矿工程专业主干课程17金属矿床地下开采水平深孔落矿的有底柱分段崩落法1—下盘脉外运输巷道；2—穿脉运输巷道；3—上盘脉外运输巷道；4—行人、通风天井；5—放矿溜井；6—耙矿巷道；7—补偿空间；8—临时矿柱；9—凿岩天井；10—联络道；11—凿岩硐室；12—深孔采矿工程专业主干课程18金属矿床地下开采※电耙道间距:一般在10～15m范围内;耙运距离一般为30～50m.※矿块尺寸主要取决于矿体厚度、矿石稳固性、凿岩设备以及电耙出矿的合适耙运距离和耙道间距等。※底柱高度主要取决于矿石稳固性和受矿巷道形式。2.采准工作①环形运输系统:有穿脉装车和沿脉装车形式。如图所示。a—穿脉装车；b—沿脉装车；1—下盘阶段运输巷道；2—上盘阶段运输巷道；3—穿脉运输巷道；4—电耙道；5—矿石溜井；6—联络道；7—回风道采矿工程专业主干课程19金属矿床地下开采穿脉巷道长度取决于：◆溜井装车时整个列车都停留在穿脉巷道上，不阻挡沿脉巷道的通行。◆穿脉巷道间距与耙道的布置形式、长度和间距相适应。②采场溜井有两种布置形式：◆各分段耙道都有独立的矿石溜井；◆上、下各分段耙道通过分枝溜井与矿石溜井相连。如图所示。采矿工程专业主干课程20金属矿床地下开采③采准天井：布置形式有：◆按矿块布置，即每个矿块都有独立的矿块天井；◆按采区布置，几个采区组成一个采矿区域，每个采区区域布置一套天井。④电耙巷道其布置取决于矿体厚度：当矿体厚度小于15m时，多用沿脉布置电耙道；当矿体厚度大，多用垂直走向布置。采矿工程专业主干课程21金属矿床地下开采⑤凿岩天井其位置和数量主要取决于矿块尺寸、凿岩设备性能和矿石可凿性等。◆采用深孔爆破时，自天井每隔一定距离交错布置凿岩硐室。◆采用中深孔爆破时，炮孔可自天井直接钻凿。⑥底部结构由电耙道、放矿口、漏斗颈和受矿巷道等组成。采矿工程专业主干课程22金属矿床地下开采3．切割工作是指开掘补偿空间和劈漏两项工作。※当采用有自由空间（补偿空间）爆破时，碎胀体积约为崩矿前原体积的30%。补偿空间的大小用补偿空间系数（或补偿比）表示。※当采用挤压爆破时，补偿空间体积要小于松散爆破。◆开掘补偿空间方法⑴矿石稳固时首先用中深孔拉底。如图所示。采矿工程专业主干课程23金属矿床地下开采⑵在不稳固的矿石中，用拉底巷道的空间作补偿空间。4．回采工作常用水平扇形深孔自由空间爆破方式。出矿作业常包括放矿、二次破碎和运矿等内容。崩落的矿石约有70%～80%是在岩石覆盖下放出来的。随着矿石的放出，覆盖岩石也随之下降，崩落矿石与覆盖岩石的直接接触引起了矿石的损失与贫化。如图所示。采矿工程专业主干课程24金属矿床地下开采二、垂直深孔落矿有底柱分段崩落法采用挤压爆破，如图所示。1—阶段沿脉运输巷道；2—阶段穿脉运输巷道；3—矿石溜井；4—耙矿巷道；5—斗颈；6—堑沟巷道；7—凿岩巷道；8—行人通风天井；9—联络道；10—切割井；11—切割横巷；12—电耙巷道与高溜井的联络道（回风用）采矿工程专业主干课程25金属矿床地下开采⒈矿块结构参数阶段高50～60m，分段高10～25m，分段底柱高6～8m；矿块尺寸常以电耙道为单元进行划分，矿块长25～30m，宽10～15m。⒉采准工作下盘脉外采准布置，阶段运输为穿脉装车的环形运输系统。电耙道也布置于下盘脉外，单侧堑沟式漏斗。下两个分段采用独立垂直放矿溜井，上两个分段用的是倾斜分支放矿溜井。采矿工程专业主干课程26金属矿床地下开采⒊切割工作切割工作是开掘堑沟和切割立槽。※堑沟：在堑沟巷道内钻凿垂直上向扇形中深孔，与落矿同次分段爆破而成。如图所示。堑沟结构1—电耙道；2—放矿口；3—堑沟巷道；4—中深孔；5—桃形矿柱；6—堑沟坡面采矿工程专业主干课程27金属矿床地下开采※开凿切割立槽：为了给落矿和堑沟开掘自由面和提供补偿空间。切割立槽的开掘方法可分为：“八”字形拉槽法、“丁”字形拉槽法两种。⑴“八”字形拉槽法，如图所示，多用于中厚以上的倾斜矿体。从堑沟按预定的切割槽轮廓，掘进两条方向相反的倾斜天井，两井组成一个倒“八”字形。紧靠下盘的天井用作凿岩，另一条天井则作为爆破的自由面和补偿空间。采矿工程专业主干课程28金属矿床地下开采⑵“丁”字形拉槽法，如图所示，掘进切割横巷和切割井，切割横巷和切割井组成一个倒“丁”字形。自切割横巷钻凿平行于切割井的上向垂直平行中深孔。以切割井为自由面和补偿空间。采矿工程专业主干课程29金属矿床地下开采切割槽的形成步骤有两种：⑴形成切割槽之后进行落矿。⑵形成切割槽与落矿同次分段爆破。⒋回采工作一般用中深孔或深孔落矿、电耙出矿。按崩落矿石获得补偿空间的条件，又可分为小补偿空间挤压爆破和向崩落矿岩挤压爆破两种回采方案。⑴小补偿空间挤压爆破方案。如图所示。崩落矿石所需要的补偿空间是由崩落矿体中的井巷空间所提供。常用的补偿空间系数为15～20%。采矿工程专业主干课程30金属矿床地下开采采矿工程专业主干课程31金属矿床地下开采⑵向崩落矿岩方向挤压爆破方案。如图所示。矿块的下部用小补偿空间挤压爆破形成堑沟切割，上部为向相邻崩落矿岩挤压爆破。该方法不需要开掘专用的补偿空间，但邻接崩落矿岩的数量及其松散状态，对爆破矿石数量及破碎情况具有决定性的影响，所以不如小补偿空间挤压爆破灵活和适应性大。采矿工程专业主干课程32金属矿床地下开采垂直扇形深孔落矿有底柱分段崩落法。在有色金属地下矿山使用比较普遍。①大部分采准切割工程比较集中，掘进时出碴方便。②出矿设备（电耙）结构简单。③破碎质量好，出矿效率高。三、有底柱分段崩落法放矿管理放矿管理包括选择放矿方案、编制放矿计划以及实施放矿控制与调整三项工作。⒈放矿方案根据放矿过程中矿岩界面的变化和移动，分为下列三种形式：采矿工程专业主干课程33金属矿床地