第五章-空场采矿法

2012/11/23采矿0901班第五章空场采矿法采矿0901班2012/11/23第一节概述空场采矿法是将矿块划分为矿房和矿柱两步回采，先采矿房后采矿柱。回采矿房时形成的采空区在矿柱和围岩支撑下以敞空的形式存在，暂不处理，故称为空场采矿法。矿房采完后可立即回采矿柱，也可允许空场存在一定时间后再回采矿柱并处理采空区，这就是本类采矿法的基本特点。采矿0901班2012/11/23由于矿房回采过程中允许空场存在，因此采用本类采矿方法的基本条件是矿石和围岩都稳固。空场采矿法是具有上述特点的多种采矿法的总称，国内非煤矿山目前应用较普遍的空场采矿法有全面采矿法、房柱采矿法、留矿采矿法、分段矿房法和阶段矿房法。采矿0901班2012/11/23第二节全面采矿法全面采矿法一般用于开采矿石和围岩都稳固的缓倾斜薄及中厚矿体。方法的基本特点是在划分的盘区或矿块内，布置沿矿体走向或逆倾斜方向全面推进的回采工作面，也可沿阶段的走向不划分矿块，回采工作面沿走向连续推进。采矿0901班2012/11/23回采过程中形成的采空区，依靠围岩自身的稳固性与回采过程中不采的贫矿或夹石形成的不规则矿柱共同维护。如果开采价值贵重或品位高的矿石，也可架设混凝土支柱，木柱或木垛等代替矿柱，以减少矿石损失。采矿0901班2012/11/23采矿0901班2012/11/23一、结构与参数图5—2表示的是将井田划分为阶段，沿阶段走向连续推进的全面采矿法。在阶段的上部和下部分别留设厚2～4m的顶柱和底柱。阶段斜长随矿石运搬方法改变，电耙运搬时为40～60m，无轨自行设备运搬时，阶段斜长可以加大。工作面连续推进的长度可由50～60m至100～150m，顶板允许暴露面积大，矿块生产能力大时取大值。采矿0901班2012/11/23全面采矿法沿阶段走向划分为矿块时，其走向长度为50～60m，矿块间留4～6m的间柱。回采过程中留设的不规则矿柱，一般为圆形，直径随矿体厚度不同而异，变化在3～6m至6～9m之间，厚度大时取大值。矿柱间距8～20m。采矿0901班2012/11/23二、采准与切割采准和切割工作简单是全面采矿法的一大优点。如图5—2所示，在阶段下部掘阶段运输巷1，沿走向掘1～2条上山，作为起始回采的自由面。沿走向每隔5～7m自阶段运输巷向其上侧掘放矿漏斗，每隔20m左右向其下侧掘一电耙绞车硐室。采用前进式开采顺序时，阶段运输巷应超前工作面30～50m掘进。回采过程中利用上阶段保留下来的阶段运输巷作为本阶段的回风巷。采矿0901班2012/11/23如果矿体厚度不大，可一次采全厚时，如图5—2所示，采准巷道多布置在脉内，称脉内采准。厚度虽然不大但底板不平，矿石稳固性又差，或倾角很小而采用电耙运搬时，可将阶段运输巷布置在下盘围岩中，称为脉外采准。脉外采准可取消顶底柱，而且通过溜井放矿，运输能力大，但这种布置方式不利于探矿，岩石工程量也较大。采矿0901班2012/11/23三、回采工作全面采矿法的回采工作面多沿走向推进，只有当顶板中有不利于沿走向推进的构造较发育时，才沿倾斜方向推进。采矿0901班2012/11/23四、评价与适用条件主要优点：全面采矿法对矿体的形状和倾角适应性比较强，矿块的采准和切割工作简单，工程量小，通风良好，回采工艺也不复杂，采矿成本比较低。主要缺点：采空区顶板暴露面积大，不够安全，而且当矿体厚度大时，顶板的观察和处理较困难。主要适用于:水平及缓倾斜、矿石和围岩均稳固、品位不富或价值不高的薄及中厚矿体。如果对采场顶板采用锚杆加固，在顶板岩石不太稳固的条件下也可采用全面采矿法。采矿0901班2012/11/23第三节房柱采矿法房柱采矿法主要用于开采矿石和围岩都稳固的水平和缓倾斜矿体。根据矿体倾角的大小，将井田划分成矿块或盘区，在矿块或盘区内交替布置矿房和矿柱，回采矿房时，留规则的连续或间断矿柱支撑顶板。采矿0901班2012/11/23与房柱采煤法很相似。如果矿房顶板不够稳固时还可辅以锚杆，配合矿柱加强对顶板的支护效果。房柱采矿法既可用于薄矿体，也可用来开采厚矿体和极厚矿体。因此，房柱采矿法在围岩的稳固性和矿体的厚度方面，比全面采矿法的应用范围更广，所以在国内外金属矿、非金属矿都有应用。采矿0901班2012/11/23一、结构与参数矿房的长轴多沿矿体的倾斜方向布置，其长度一般为40～60m。根据矿体厚度和顶榜围岩的稳固性，矿房宽度变化在8～20m之间。房间矿柱通常为圆形或方形，前者的直径为3～7m，后者为3×3～4×4m，间距为5～8m。矿块(或盘区)的宽度，根据顶板围岩的稳固性和矿块生产能力从80～150m至400～600m不等。采矿0901班2012/11/23二、采准与切割房柱采矿法的阶段运输平巷可以布置在矿体内，也可布置在底板岩层中，两种布置方式的利弊，与对煤矿运输大巷的分析相同。由于脉外布置的优点突出，所以被国内的非煤矿山广为采用。采矿0901班2012/11/23采矿0901班2012/11/23采准工作是沿脉外运输平巷1分别向每个矿房的中央掘矿石溜井2。在矿房下部的矿柱内开凿电耙绞车硐室4，再沿矿房底板的中心线处掘通风、行人、运料上山5使其与贯通各矿房的通风联络平巷6连通，既可用于回风，又可作为矿房回采时的自由面。在矿房下部的边界处开凿切割平巷3，由此拉开回采工作面，然后沿矿房倾斜向上推进。切割平巷也是连通矿房下部的联络道。采矿0901班2012/11/23三、回采工作(一)落矿矿体厚度小于2.5～3m时，可采用浅孔落矿的方法一次采全厚，炮孔布置方法与全面采矿法相同。矿体厚度大于2.5～3m时，如仍采用浅孔落矿则需分层开采。采矿0901班2012/11/23矿体厚度大于8～10m时采用深孔落矿，方法是先在矿体的顶部布置切顶工作面切顶，然后回采下部矿石，切顶工作面的采高根据落矿方法和出矿设备而定，一般为2.5～5m。切顶后再在矿房的一侧开凿切割立槽，形成正台阶工作面，然后采用安装在立柱上的导轨式凿岩机，凿岩台车或潜孔式凿岩机凿下向平行深孔，回采下部台阶的矿石。在开采厚度不大硬度小的非金属层状矿床时，可采用连续式采矿机(即煤矿中的连续式采煤机)开采。如果开采建筑石材矿床，则采用锯石机切割矿体采矿0901班2012/11/23(二)矿石运搬国内采用房柱法开采的非煤矿山多采用电耙运搬矿石。在开采水平或微倾斜矿体时，也有采用有轨设备运搬，方法是将轨道铺至采场，采用装矿机配合矿车运搬矿石，并随工作面推进不断接长轨道。这种出矿设备工作可靠，省去了矿块底柱，但灵活性较差，而且轨道的铺拆作业也比较繁重。开采厚或极厚矿体时，采场内还可采用无轨自行设备运搬矿石。采矿0901班2012/11/23(三)顶板管理矿房回采时，如果顶板局部不稳固，可局部留设矿柱予以支撑，整个顶板不稳固时，可采用锚杆支护。采矿0901班2012/11/23四、评价与适用条件房柱采矿法是开采近水平和缓倾斜矿体最有效的采矿方法采准和切割工程量少，回采工艺简单，坑木消耗少，采场通风良好，采用大型开采设备时，矿房生产能力可大大提高。采矿0901班2012/11/23缺点与全面法相似，也是矿柱矿量比重大(间断矿柱占矿块矿量的15％～20％，连续矿柱高达40％)。因此，在开采贵重矿石时，可采用混凝土矿柱支护顶板，以提高矿石回收率，也可将连续矿柱改为间断矿柱，或在条件允许时，于矿房采完后回收部分矿柱。采矿0901班2012/11/23综上所述房柱采矿法主要适用于矿石和围岩都稳固倾角在30°以下、矿石价值不高或品位较低的矿体。是一种很有发展前途的采矿方法。采矿0901班2012/11/23第四节留矿采矿法是开采薄及极薄矿脉的重要方法。回采工作自下而上分层进行，每次崩落的矿石只放出1/3左右，其余暂时留在矿房中，作为工人继续回采作业的工作台，待矿房全部采完后，再全部放出。这种采矿方法根据其是否在采场内对采下的矿石进行分选，有普通留矿法和选别留矿法之分。采矿0901班2012/11/23采矿0901班2012/11/23一普通留矿法结构与参数普通留矿法的矿块四周有顶、底柱和房间矿柱。矿块高度在开采中厚以下矿体时为30～60m，矿床勘探程度高、矿石和围岩稳固，矿体倾角大时取大值。矿块走向长度也应根据矿石和围岩的稳固性，控制在40～60m之间，以使采场顶板和上盘围岩的暴露面积不超过允许的范围。开采中厚矿体时，顶、底柱高分别为4～6m和8～10m，间柱宽8～12m。采矿0901班2012/11/23二采准与切割采准首先在矿块底部边界处掘进脉内阶段运输巷5，继之在矿块两侧的间柱内根据矿体厚度，自阶段运输巷开始沿矿体下盘或在矿体内掘行人通风天井2，使其与阶段回风巷连通，并沿天井高度每隔5～6m掘联络道3通向矿房。沿阶段运输巷每隔5～7m向上掘漏斗颈至底柱的上部边界，再自底柱上部边界贯穿矿房全长掘一条拉底巷道，与两侧的天井及漏斗颈连通。采矿0901班2012/11/23切割包括拉底和辟漏。将拉底平巷扩宽至上、下盘边界，形成拉底空间，为落矿创造自由面，并为矿石的碎胀提供补偿空间，称为拉底。将漏斗颈的上部扩大成喇叭口，称为辟漏。拉底空间的高度一般为2～2.5m，宽度为矿体厚度，开采薄和极薄矿脉时不应小于1.2m，以保证漏斗顺利放矿。采矿0901班2012/11/23三回采工作凿岩爆破、通风、局部放矿、撬顶、平场、二次破碎最终放矿采矿0901班2012/11/23四选别留矿法的概念选别留矿法是指在回采过程中，将崩落的矿石在采场进行人工分选，将选出的优质矿石单独运出的留矿采矿法。它的基本特征是，在矿房回采过程中对崩落的矿石进行人工选别，将品质优良的矿石或矿物从工作面选出，由放矿天井或天井的放矿格放出，余下的矿石和普通留矿法一样，暂留矿房中经局部放矿和最终放矿放出。采矿0901班2012/11/23第一，这种开采方法可以保护一些贵重的矿石或矿物不受或少受开采的破坏。如纤维石膏，可减少纤维的破坏。第二，许多非金属矿石或矿物特征明显，肉眼可以直接识别，有利于工作面分选。如片状云母的晶体第三，某些矿石或矿物的价值高。采用选别回采就可以减少这种优质矿石的损失。优点采矿0901班2012/11/23五、评价与适用条件在开采中厚以下矿石不粘结、不自燃的急倾斜矿体时，留矿采矿法是一种行之有效而且经济的采矿方法。它工艺简单，能利用自重放矿，通风条件良好，采准工程量少，选别留矿法还可分采分运，有利于提高矿石质量。它的缺点是采场内积压大量矿石，不利于资金的周转，平场和分选作业劳动强度大，矿岩不够稳固时易出大块，开采中厚矿体时采空区暴露面积大，作业不够安全，以及选别留矿法的生产能力小、效率低、成本高等。采矿0901班2012/11/23适用条件矿石和围岩都稳固矿体厚度以薄与极薄矿脉为宜，如开采中厚以上矿体，回采时的安全性差，撬顶、平场及二次破碎工作量将显著增大。矿石中硫和粘土的含量不宜高，否则可能会发生矿石结块和自燃。采矿0901班2012/11/23第五章空场采矿法—分段及阶段矿房法采矿0901班2012/11/23第五节、分段矿房法分段矿房法即将矿块沿倾斜方向划分为若干个阶段，并把每个阶段作为独立回采单元的一种空场采矿法。一、分段矿房法的特点1、将阶段再划分成若干（3～5个）分段，在分段上布置矿房和矿柱；2、分段事实上是作为回采的基本单元，每个分段的开采工艺过程基本类似。3、各分段采下的矿石从分段出矿巷道运出，通过溜井或直接（斜坡道）运出到井下矿仓；4、一般不留间柱，分段内实行连续回采；采矿0901班2012/11/235、多采用自行设备进行开采；6、若在分段间以及矿房之间留有矿柱，一般在矿房回采结束后立即回收矿柱并及时处理空区；7、几乎所有的开采作业均在暴露面较小的巷道以及硐室中进行，而不在传统的大暴露面的矿房内进行，因而安全性好；8、以分段为独立的回采单元，灵