第五章--空场采矿法资料

1第五章空场采矿法全面采矿法房柱采矿法留矿采矿法分段矿房法阶段矿房法2第一节概述基本特点:①空场法在回采过程中，它是把矿块划分为矿房和矿柱两部分来开采。②在回采矿房时，采场以空场形式存在。③它是用矿柱和围岩体的稳固性来维护采空区。④矿房采完以后，要及时回采矿柱，并及时处理采空区。一般情况下，回采矿柱与采空区处理是同时进行的。有时为了改善矿柱回采条件，事先对矿房进行充填，然后用其他方法回采矿柱。⑤在回采过程中，采场主要依靠暂留的矿柱或永久矿柱进行自然支撑，有时辅以人工矿柱支撑。基本条件：矿石和围岩都稳固。第五章空场采矿法3图5-1矿块划分为矿房和矿柱1——矿房;2——间柱;3——顶柱;4——底柱;5——阶段回风巷;6——阶段运输巷;7——天井;h——阶段高;L——矿块长;——顶柱厚；——矿房高；——底柱高；1h0h2h0l——矿房长;b——间柱宽阶段高度阶段运输平巷底柱矿房长矿块长度向柱宽底柱高度4拉底水平的底板顶柱高厚度矿房12人行通风天井2顶柱3(A)图上阶段运输平巷4空场采矿法全面采矿法房柱采矿法留矿采矿法分段矿房法阶段矿房法空场采矿法是只有上述特点的多种采矿法的总称，其中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。5第二节全面采矿法适应条件：在薄和中厚（小于5~7m）的矿石和围岩均稳固的缓倾斜（倾角小于30度）矿体中，应用全面采矿法。特点：全面采矿法的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，也可以不划分矿块，回采工作沿走向连续推进，在整个阶段的斜高上呈直线或梯段全面推进。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。6一、结构与参数：水平和微倾斜矿体（倾角小于5°）时，将井田划分为盘区，工作面沿盘区的全宽向其长轴方向推进。倾斜矿体，将井田划分为阶段，高度为15~30m,阶段之间留矿柱。7顶柱、底柱：厚2~4m阶段斜长：40~60m（电耙运搬）无轨自行设备可加长工作面推进长度：50~60m或100~150m顶板允许暴露面积大，矿块生产能力大时取大值矿块间的间柱：4~6m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。一、结构与参数：8二、采准和切割工作：如右图5-2(1)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；(2)在底柱中沿走向每隔5~7米掘放矿漏斗；(3)在运输巷道另一侧，每隔20米布置一个电耙绞车硐室。9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。如果矿体厚度不大，可一次采全厚时，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(优点)可取消顶底柱，而且通过溜井放矿，运输能力大，(缺点)但这种布置方式不利于探矿，岩石工程量也较大。10三、回采工作包括打眼、爆破、通风、出矿和地压管理。回采工作自切割上山开始，沿矿体走向一侧或两侧推进。厚度3m时，工作面可一次采全厚（图5-2）厚度3m时，且采用手持式凿岩机，可布置梯段工作面回采(沿厚度方向)浅孔落矿（下图）。炮孔布置单排眼双排眼三排眼（根据矿体厚度和硬度）打眼放炮自切割天井开始厚度3m时,可布置梯段工作面回采11当矿体厚度较小时，一般用电耙运搬。当矿体厚度较大，且倾角较缓时，也可以采用无轨自行设备运搬矿石。运距小于200~300米时，采用20t的铲运机，运距大于200~300米时，采用20~60t的自卸式汽车和响应的装载设备。根据顶板稳固程度，留不规则的矿柱支撑顶板。此外，有时也安装锚杆维护顶板。锚杆长度有1.5~2m，网度0.8×0.8~1.5×1.5m。因采空区面积大，应加强通风管理，例如封闭离工作面较远的联络道。12四、评价与适用条件优点：1）采准、切割工作量小；2）坑木消耗少，工程量小；3）通风良好；4）采矿成本低。缺点：1）采空区顶板暴露面积大，不够安全；2）矿体厚度大时，顶板观察和处理较困难；3）留下矿柱不回采，矿石损失率在10-15%以上。适用条件：矿体倾角应小于20-30˚；厚度≯3-4m，矿石围岩特别是顶板岩石稳定。矿体中含有夹石或贫矿床。13第三节房柱采矿法基本特征：房柱法用于开采水平和缓倾斜的矿体，矿体和围岩要求稳固，在矿块或采区内矿房和矿柱交替布置，回采矿房时留连续的或间断的规则矿柱，以维护顶板岩石。适应条件：它比全面法使用范围广，开采的矿体厚度从2~3米至30~40米。1415一、结构和参数：矿房的长轴可沿矿体走向，沿倾斜或伪倾斜布置，主要决定与所采用的运搬设备和矿体的倾角。1)矿房长度：一般为40～60m。2)矿房宽度：一般为8～20m，视矿体厚度与矿岩稳加固程度不同而定。3)矿柱尺寸及间距：矿柱一般为圆形或方形，矿柱断面直径为3~7m（后者为3×3~4×4）；间距为5~8m。4)矿块（盘区）尺寸：矿块的宽度从80～150m到400～600m。16图5-3房柱采矿法l—阶段(或盘区)运输巷；2—矿石溜井；3—切割平巷；4—电耙硐室；5—切割上山；6—联络平巷；7—矿柱；8—电耙绞车；9—凿岩；10—炮孔17二、采准和切割工作：阶段运输巷道可布置在脉内或底板岩石内。在放矿溜井中储存部分矿石。1)在下盘的脉外距矿体底板5～8m掘进阶段运输巷道1；2)自每个矿房中心线位置开矿石溜井2至矿体；3)在阶段矿柱中掘进电耙绞车硐室4；4)沿矿房底板中心线并紧靠矿体底板掘进矿房上山5,贯通联络平巷6（人行、通风及运搬材料设备），上山5也是回采时的一个自由面；5)切割：在矿房下部的边界处开凿切割平巷3，拉开回采工作面，倾斜向上推进。图5-3房柱采矿法18三、回采工作：1.落矿1）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。2）矿体厚度为2.5～3m至8～10m时：分层开采，浅孔落矿，先拉底(2.5～3m)(打水平孔，自下而上推进)，后上向挑顶。小于5m时，一次挑完；5～10m时，采用上向梯段工作面分层挑顶。3）矿体厚度大于8～10m时：深孔落矿，先切顶，后下向回采下部矿石。4）当硬度小时：可采用连续式采矿机开采。2.矿石运搬采用电耙运搬。在开采厚或极厚矿体时，可采用无轨自行设备运搬矿石。3.顶板管理局部矿柱支撑；整个顶板不稳固时，可采用锚杆支护。19用无轨自行设备开采的房柱采矿法采场1切顶工作面；2矿柱；3履带式凿岩台车；4轮胎式凿岩台车；5前端式装载机；6电铲；7卡车；8护顶锚杆；9顶板切割巷道2021四、评价与适用条件：房柱法是开采水平和缓倾斜矿体最有效的采矿方法。1优点(1)采准切割工程量小；(2)回采工艺简单，劳动生产率高；(3)矿石贫化率小，采矿成本低。2缺点(1)矿柱矿量大(间断15～20%，连续40%)，矿石损失大；(2)矿体厚、顶板稳定性不好时，顶板维护和检查困难。3适用条件(1)矿体与围岩稳固；(2)矿体倾角不大于30°；即水平及缓倾斜矿体。(3)矿石价值不高或品位较低的矿体。22第四节留矿采矿法基本特征：工人直接在矿房暴露面下的留矿堆上面作业，自下而上分层回采，每次采出的矿石靠自重放出1/3左右，其余留在矿房内作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大量放出，叫最终放矿或集中放矿。根据是否在采场中对采下的矿石进行分选：普通留矿法选别留矿法。23普通留矿法留间柱和顶底柱1阶段回风巷；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；10未采矿石；11回采空间24Oreleftinstoperaise25（一）结构和参数阶段高度：30~60m；矿块长度：40~60m；宽度：矿体宽度；开采薄矿脉时：间距宽2~6m，顶柱厚2~3m，底柱厚4~6m。厚矿体时：间距宽8~12m，顶柱厚3~6m，底柱厚8~10m。一、普通留矿法26（二）采准与切割工作(1)首先在矿块底部边界处掘进脉内阶段运输巷5，(2)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，(3)并沿天井高度每隔5～6m掘联络道3通向矿房。其主要作用是使天井与矿房连通，以使人员、设备、材料、风水管和新鲜风流等进入矿房。(4)沿阶段运输巷每隔5～7m向上掘漏斗颈至底柱的上部边界，(5)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。27（二）采准与切割工作拉底：将拉底平巷扩宽至上、下边界，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，拉底空间高2~2.5m,宽为矿体宽。辟漏：将漏斗颈的上部扩大成喇叭口,称为辟漏。以拉底巷道为自由面，形成拉底空间和辟漏，它的作用是为回采工作开辟自由面，并为爆破创造条件。其三种不同的拉底方法：(1)不留底柱的切割方法：它用于无底柱（用人工假底）的底部结构。(2)有底柱拉底和辟漏同时进行的切割方法，适合矿脉厚度大于2.5~3m。(3)有底柱掘拉底巷道的切割方法：适用于厚度较大的矿体。28（三）回采工作留矿采矿法的回采工作包括：凿岩、爆破、通风、局部放矿、撬顶平场、大量放矿等。回采工作自下而上分层进行，分层高度一般为2~3m。1.凿岩爆破：回采时用浅孔落矿，炮孔有上向和水平两种布置方式。矿石稳固时采用上向炮孔，凿岩可沿工作面全长一次打眼，也可分成长为10～15m的梯段，分段凿岩。矿石不稳固时采用水平炮孔，可将工作面分成长为2～4m的梯段进行凿岩。炮孔排列方式根据矿体厚度和矿岩分离的难易程度，有单排孔、双排孔、三排孔等形式。（一字形排列、之字形排列、平行排列、交错排列）崩矿一般采用铵油或硝铵炸药，用导火线引燃火雷管起爆。电雷管使用不普遍，但近年来在推广非电导爆管起爆系统。29（三）回采工作2.通风新风(从矿块近井底车场一侧天井)—联络巷—矿房—清洗工作面—污风—矿块另一侧天井—阶段回风巷排出。3.局部放矿：每次放出崩落矿石的1/3，以保持采场有1.8～2m的工作空间高度，一般采用重力或电耙运搬。放矿与平场密切相关，按要求放矿，以减小平场工作。出矿方法为:(1)电耙出矿;(2)装运机出矿;(3)铲运机出矿;(4)振动放矿机出矿305.平场，撬顶和二次破碎平场就是将局部放矿后凹凸不平的留矿堆表面整平，以便在其上继续作业。平场主要是人工作业，只有采场宽度较大时才能采用电耙平场。如能严格控制各漏斗的放矿量和尽量加大梯段工作面的长度则可减轻平场工作量。另一方面，如果矿体倾角较小，放矿时滞留在下盘一侧的矿石将较多，若在下盘的留矿堆里埋设药包进行鞋抛掷爆破，将矿石抛掷到上盘一侧，也可减轻平场工作量。撬顶就是将采场顶板和两帮已松动而未落下的矿石或岩石撬落,确保后续作业的安全，这项作业应与平场同时进行。爆破和撬顶产生的大块，应在平场时进行二次破碎。二次破碎常采用爆破法进行。6.最终放矿和矿房残留矿石的回收矿房采完后应及时组织最终放矿作业。所谓最终放矿是指将暂留于矿房中的矿石全部放出，又称为大量放矿。31（四）留矿采矿法的几个问题1、天井布置①天井断面：圆形或矩形。②天井的下部出口：应有1.5～2.5m的错距。③天井的数目：一般为两个，分布置在矿块两侧。④天井的分类：先进天井（在矿房回采前掘出）、顺路天井（随采随掘）。先进天井探矿，但采准工作量大，顺路天井在采空区维护比较困难。⑤天井布置：脉内和脉外。32图5-7矩形天井断面布置1——人梯；2——行人格；3——提升格①天井断面：33④天井的分类：矿块两侧先进天井图5-6矿块两侧先进天井34④天井的分类：矿块两侧顺路天井图5-8矿块两侧顺路天井35④天井的分类：矿块一侧先进天井，一侧顺路天井图5-9矿块一侧先进天井，一侧顺路天井36④天井的分类：中央先进天井