矿山地下开采安全技术管理(继续教育)韶关9.15

地下开采安全技术管理授课人：xxxx•1、矿井开拓方式有哪几种？•2、回采顺序（阶段、矿块、矿房）分别是怎样的？•3、矿井通风方式？各自的优缺点？•4、井巷掘进通风，其局扇安装及风筒布置有何要求？•5、按地压管理方法，地下采矿方法分为哪几类？•6、房柱法、浅孔留矿法的适用条件？•7、冒顶片邦事故的预防措施？•一、地下开采概述•1、地下开采术语•矿床——是指在空间上具有一定位置、形状、大小的矿石聚集体。•矿石：凡是地壳内的矿物体，按现代技术经济水平，能以工业规模从中提取国民经济所必须的金属或其它矿物产品的，叫矿石。•矿田——划归一个矿山企业开采的矿床或其中一部分•井田——在一个矿山企业中一个矿井开采的全部矿床或其中一部分•矿井：具有独立完整开采系统的坑口••阶段:在开采倾斜矿体时,在井田中每隔一定的垂直距离掘进沿走向阶段运输巷道,将井田划分为一个个的长条形的矿段称阶段。•阶段高:两阶段运输巷道的垂直距离。•矿块:在阶段范围内,沿走向,每隔一定的距离.垂直走向掘进天井,将阶段划分为更小的块段称矿块。•盘区:开采微倾斜矿体时,如果矿床的厚度不超过允许的阶段高度，则在井田内不再划分阶段，在井田内沿走向掘进运输巷,将井田划分为长条形矿段称盘区。•采区:在盘区内,垂直走向掘进运输巷道,将盘区划分为更小的矿段叫采区。•I-已采完阶段，Ⅱ-正在回采阶段，Ⅲ-开拓、采准阶段，Ⅳ-开拓阶段H-矿体垂直延伸深度，h-阶段高度，L-矿体的走向长度1-主井，2-石门，3-天井，4-排风井，5-阶段运输巷道，6-矿块2、地下开采的步骤•金属矿矿床地下开采分为开拓，采准，切割，回采工作四个步骤。•（1）开拓:•从地表掘进一系列巷道到达矿体,建立地表与矿体的通路,建立提升、运输、通风、排水、供电、供水、供风、行人等系统.•开拓方式有立井开拓、斜井开拓、平垌开拓、联合开拓。•（2）采准：•在完成开拓工作的阶段内,掘进采准巷道,将阶段划分为矿块,并在矿块内形成行人、通风、凿岩、出矿等系统.•（3）切割:•在完成采准工作的矿块内,掘进切割、拉底巷道,开辟切割空间,为大规模回采开辟自由面和补偿空间、为出矿创造条件.•（4）回采:•在完成切割工作的矿块内,大量的回收矿石,包括落矿、运搬、地压管理。•a.落矿:通过爆破的方法崩落矿石。•b.运搬:将矿石从矿块内移动到阶段运输巷道。•c.地压管理:通过各种方法处理采矿留下的采空区。•回采顺序：•阶段的回采，从上到下，先采上阶段，再采下阶段。•同一阶段内矿块的回采，由外到里，先井田边界再到井田中心，也叫后退式回采。•矿块通常划分为矿房，矿房的回采，由下往上。掘进与支护•水平巷道掘进，目前普遍采用凿岩爆破法。其主要工序包括：凿岩、爆破、岩石装运和支护；•辅助工序包括：工作面通风、排水、接管道、照明、铺轨和测量等。•从凿岩开始到装岩、铺轨和支护完毕，为一个掘进循环，巷道由此向前掘进了一段距离。凿岩爆破•（1）炮眼布置•巷道掘进的爆破工作是在只有一个自由面的狭小工作面进行的，俗称独头掘进。•掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼（如图4-2所示）•其爆破顺序必须是延期起爆，即先爆掏槽眼，然后起爆辅助眼，最后起爆周边眼。图4-2平巷掘进的炮眼布置1—掏槽眼；2—辅助眼；3—周边眼•掏槽眼倾斜角依岩石可爆性不同而定，一般取50°~70°。•每对炮眼底部间距一般取10~20cm•炮眼深度与掘进断面面积、掘进机械化程度和爆破技术水平有关。现有条件下单轨平巷的炮眼深度多在1.5~2.5m之间。•巷道掘常用的炸药是铵梯炸药和铵油炸药，采用电雷管、火雷管或导爆管起爆。矿井通风系统图4-35中央式通风系统图4-36对角双翼式通风系统矿井通风方式有抽出式、压入式和混合式3种。•1）抽出式•主扇位于回风井，利用主扇提供的负压抽出污浊空气（图4-37）。•抽出式是金属矿山普遍采用的通风方式，优点：可利用副井进风，进风段风速小，人行、运输条件好；不需专用进风井巷和井口密闭；排烟速度快，且风流主要在回风段调节，不妨碍人行运输，便于维护管理•缺点是：当工作面经崩落空区与地表沟通时较难控制漏风；污风通过主扇，腐蚀性较大。图4-37抽出式通风•压入式•主扇位于进风井，利用主扇提供的正压压入新鲜空气，排出污浊空气（图4-38）。•其优点是：可利用采空区、崩落区或回风段其他通地表的井巷组成多井巷回风减少阻力，回风道密闭工程量少，维护费用低；矿井风压呈正压状态，可减少井巷、空区、矿岩裂隙中有毒有害气体的析出量；新鲜风流通过主扇，腐蚀性较小。其主要缺点是：进风井巷维护困难；进风段风速大，对人行运输不利，劳动条件差；在回风段风压低，排烟速度慢。图4-38压入式通风混合式进风井主扇压入新鲜空气、回风井主扇采用抽出污浊空气的联合通风方式（图4-39）。图4-39混合式通风工作面通风•工作面通风的目的•把爆破产生的炮烟和大量粉尘，在短时间内排出工作面。以利装岩工作进行；•正常供给工作面新鲜空气，排出凿岩和装岩产生的粉尘及污浊空气，降低工作面温度，创造较好的工作环境。•由于巷道掘进是独头施工，难以形成贯穿风流，一般采用局部扇风机通风，爆破后通风时间一般不少于40min，人员才能进入工作面进行装岩工作。井巷掘进通风方式可分为压入式、抽出式和混合式3种，其中以混合式通风效果最佳图4-5压入式通风图4-6抽出式通风1—局扇；2—风筒1—局扇；2—风筒图4-7混合式通风•特别注意：•压入式和抽出式的局扇必须安装在新鲜风流流过的巷道内，并距掘进巷道口的距离不得小于10米•压入式通风的风筒距工作面的距离应在10米内•抽出式通风的风筒距工作面的距离应在5米内岩石装运把掘进工作面爆破下来的岩石装入矿车运出工作面，就是岩石的装运作业，亦称出渣，是一项比较繁重的工作，约占掘进循环时间的40%~50%。•平巷掘进中使用较多的装载设备是铲斗式装岩机和矿车，如图4-8所示。图4-8装岩机装岩过程示意图•巷道支护•支护材料包括木材、金属材料、石材、混凝土、钢筋混凝土、砂浆等。•过去巷道支护大多是架设棚式支架与砌筑石材（或混凝土）整体式支架•现在喷锚支护在矿山得到了广泛的应用。•为防止松软岩层在掘进工作面的顶板冒落，永久支架落后于掘进工作面的距离不得超过3米。•斜进、立井、天进掘进（见P88-97）•主斜井（箕斗斜井）倾角为25°~30°；•矿车组斜井（包括材料斜井）不得大于25°；•胶带运输机斜井一般不大于18°。•二、采矿方法分类及特征•1、采矿方法：是研究矿块内矿石的开采方法，是研究采准、切割、回采工作在空间、时间上的有序组合，是采准、切割、回采工作的总称。•按照回采时地压管理方法将地下采矿方法分为3类，即空场法、充填法和崩落法。•（1）空场法•在矿体中形成的采空区主要依靠围岩自身的稳固性和留下的矿柱来支撑顶板岩石，采空区不做特别处理。•（2）充填法•利用充填物料将回采过程中形成的采空区进行充填，以限制顶板岩层移动和地表沉降。•（3）崩落法•崩落法是随着矿石被采出，有计划地崩落矿体的覆盖岩石和上下盘围岩来充填空区，消除地压发生的原因，主动管理地压。2、采矿方法选择影响因素1）矿石和围岩的物理力学性质，尤其是矿石和围岩的稳固性；•2）矿体倾角和厚度：矿体倾角主要影响矿石在采场中的运搬方式；矿体厚度则主要影响落矿方法的选择以及矿块的布置方式等；•3）矿体形状和矿石与围岩的接触情况，主要影响落矿方法、矿石运搬方式和损失与贫化指标；•4）矿石的品位和价值：开采品位较高的富矿和贵重、稀有金属时，往往要求采用回收率高、贫化率低的采矿方法，•5）矿体埋藏深度：埋藏较深的矿体（如超过800m）开采时，地压增高，会出现岩爆现象，此时应考虑采用充填法。•6）地表是否允许陷落。如不允许陷落，则在采矿方法选择时应优先考虑能保护地表的采矿方法，如充填法；•三、采矿方法具体介绍1、空场采矿法（1）房柱法•房柱法是回采矿岩稳固的水平和缓倾斜中厚以下矿体的常用采矿方法。其特点是在回采单元中划分矿房、矿柱并相互交替排列，回采矿房时留下规则的矿柱，维护采空区顶板。所留矿柱可以是连续的或间断的，间断矿柱一般不进行回采。图示为浅眼房柱法的概念图。图4-20浅眼房柱法1—阶段运输平巷；2—矿石溜井；3—切割平巷；4—电耙绞车硐室；5—切割天井（上山）；6—矿柱；7—炮眼•1）适用条件•矿石和围岩(顶板)稳固•矿体的倾角＜30°•矿体的厚度＜6米•2）构成要素：•矿块长度(斜长)40-60米•矿房宽度:(走向)8-20米•顶底柱宽度:4-6米•矿柱:间距5-8米,∮3-7米.•3）采准和切割工作：阶段运输巷:沿走向.下盘岩石内,距矿体5-8米溜井:断面1.8×1.8,间距8-20米,先行人通风，后溜矿。切割平巷:矿脉内，沿脉走,行人.通风.硐室:2×2×2正对溜井,天井（上山）:垂直走向,矿脉内近底板2×2,联络平巷:矿脉内近顶板沿脉，回风出口。•4）回采工作•矿厚小于3m时，一次采全厚，大于3m时，分层回采。•从切割平巷与上山交口处拉底，高度2.5—3m，炮眼排距0.6—0.8m，间距1.2m，孔深2.4—3m；拉底结束后进行挑顶，回采上部矿石，炮眼排距0.8—1.0m，间距1.2—1.4m，孔深2m；若矿厚小于5m，则一次完成，大于5m时，则以2.5m高的上向梯段分层挑顶。采空区维护：不回采矿柱，依靠矿柱和围岩稳固性维护。•（2）浅孔留矿法1）适用条件和特点•矿石和围岩(顶板)稳固•矿体的倾角：＞55°•矿体的厚度：0.8—10米•特点：使用浅孔落矿，自下而上分层回采，每次采出的矿石暂时只放出1/3左右（称局部放矿），其余的存留于采空场中，作为继续上采的工作平台和对围岩起支撑作用，待回采作业全部结束后，再全部放出（称为集中放矿）。浅孔留矿法1—阶段运输平巷；2—天井；3—联络道；4—采下的矿石；5—回风平巷；6—放矿漏斗；7—间柱；8—顶柱；9—底柱•2）构成要素阶段高度：30—50m矿块长度：40—60m矿柱尺寸：间柱宽2—6m，顶柱厚2—3m，底柱高4—6m•3）采准和切割工作运输平巷:沿走向.下盘岩石内,距矿体5-8米天井：布置在间柱中，每隔4—5m掘进连络巷。漏斗：布置在矿体下盘，沿走向间隔5—7m,下部与运输平巷相通。拉底巷道、辟漏：拉底高度2—2.5m，宽度不小于1.2m，漏斗颈规格一般为1.5×1.5—1.7×1.8㎡，拉穿拉底巷后扩帮刷大成漏斗。•4）回采工作：分层回采，采高2—3m,工作包括：打眼、爆破、通风、局部通风、局部放矿、撬顶及平场、大量放矿等。炮眼排距1—1.2m,间距0.8—1.0m,孔深1.3—1.8m。采场通风：足够风量，风速不低于0.25m/s，•2、充填采矿法•1）上向分层（或进路）充填法•将矿块划分为矿房、矿柱，先采矿房，后采矿柱。矿房自下而上分层（水平分层或倾斜分层）回采，每回采一个或若干个分层后，及时进行充填以维护上下盘围岩，并创造不断上采的作业条件；矿柱按合理的回采顺序用充填法或其他合适的方法开采。•2）嗣后充填采矿法•在矿岩稳固性较好的条件下，可以采用嗣后（事后）充填法，其主要特征是：在阶段内，将矿体交替划分为矿房和矿柱，先用空场法回采矿柱，待整个矿柱回采完毕后，一次进行胶结充填，形成人工矿柱，胶结体达到养护时间后，在人工矿柱保护下，用同样的方法回采矿房，矿房回采完毕后，一次进行非胶结充填。由于充填工作是在矿块的整个阶段内一次完成，因此，该方法亦称为阶段充填法。3、崩落采矿法•其主要特点是：随采矿工作面的推进，有计划地强制崩落，或借助自然应力崩落采场顶板或两帮围岩，充填采空区，以控制和管理采场地压。•崩落采矿法能实现单步骤回采矿块，消除回采矿柱时安全条件差、损失与贫化大的弊端。但其首要使用前提条件是地表允许陷落，而且由于放矿是在覆盖岩石下进行的，损失与贫化率较高，因此，一般适应于价值不高的矿体或低品位矿体的回采。随着环保问题的日益重视，该类采矿方法使用比重有越来越小的趋势。•四、开采安全管理1、地下开采安全规程中的规定•1）地下采矿，应按设计要求进行。•2