矾山磷矿井下采矿

矾山磷矿井下采矿方法讲座一、采矿方法的类别二、采矿方法构成要素三、采准工程布置四、切割工作五、回采工艺六、金属矿地下开采的原则七、矿石损失和贫化主讲人：吕书平一、采矿方法的类别1、采矿方法包括采场的回采工作(地压管理、崩矿和采场运矿)与采场结构(采场型式、结构参数和采准布置)两大方面。研究采矿方法便是研究这两个方面的相互联系与规律性。采场结构又是随回采工作需要而变化的。例如，随着无轨采装运设备的应用，为适应回采工作的需要，出现了大型采场与盘区，结构参数都相应增大，并发展了斜巷(斜坡道)采准。因此，回采工作是决定采矿方法本质的主要方面。一、采矿方法的类别1、采矿方法是指如何安全、经济地采出矿块、矿房或矿柱内矿石的方法，包括矿块的采准切割、回采、采空区处理等工作。合理选择采矿方法是指能针对地质条件，加强对开采工作的安全管理，减少人身伤亡事故。根据矿石回采过程中采场管理方法的不同，金属、非金属的地下采矿方法大致分为以下几类：(1)空场采矿法。其特点是回采过程中，采空区主要靠暂留或永久残留的矿柱进行支撑，采空区始终是空着的。一般在矿石与围岩很稳固时采用。属于这类采矿方法的主要有全面法，房柱法，分段法，阶段矿房法。(2)崩落采矿法。其特点是随着矿石采出，有计划地用崩落矿体的覆盖岩层和上下盘岩石来充填采空区，及时控制采空区地压和处理采空区。一般在矿体围岩不稳固、地表允许陷落的条件下采用。属于这类方法的主要有分层崩落法、分段崩落法（有底柱或无底柱）、阶段崩落法。一、采矿方法的定义一、采矿方法的类别(3)留矿采矿法。其特点是在回采过程中，采空区内暂时存留部分采下来的矿石，借以配合矿柱支承采空区。一般在矿石较稳固，且不易氧化、粘结和自燃，矿体围岩中等稳固的条件下采用。属于这类采矿方法的有浅孔留矿法，深孔留矿法。(4)充填采矿法。其特点是在回采时，采空区依靠充填其内的充填料、支柱或充填料与支柱相配合形成的人工支承体支承采空区。主要用于开采矿石价值高、要求回收率高、充填料材方便、地表不允许陷落和特殊复杂地质条件下的矿体。根据充填料的特性本类方法可分为干式充填法，水砂充填法，胶结充填采矿法。一、采矿方法的类别崩落法有底柱崩落分段崩落水平深孔落矿的崩落法上直深孔落矿的崩落法阶段强制崩落法水平落矿上直落矿阶段自然崩落法药室崩落法阶段崩落无底柱崩落法墙式崩落法长墙式崩落法短墙式崩落法其他崩落法（分层崩落法）二、崩落采矿法分类一、采矿方法的类别三、崩落采矿法的适用条件一般地讲，崩落法对矿体赋存条件，矿岩的物理力学性质等都具有比较广泛的适应范围。理想的适用条件是——上盘围岩能呈块状自然崩落，矿石中等以上稳固的急倾斜原矿体。地表允许塌落是使用这种方法的必要前提。由于这种方法在开采时矿石损失贫化大，因而它不用于开采高价、高品位的矿床。二、采矿方法构成要素1、阶段高度矿山的开发，阶段高度是一个重要参数，其确定得恰当与否，直接影响到矿山的各项技术经济指标，太大或太小都会在全局上有损于矿山的经济效益。一般，急倾斜矿体的阶段高度是指阶段的垂高，而缓倾斜矿体，则是阶段中矿体的斜长。我矿的阶段高度为45m，从上自下分别为：515、470、425、380、335。将来还要延伸到290、245中段。2、分段高度相邻两个出矿水平之间的距离，我矿的分段高度为12、12、12、9m，后从425中段以下开始又统一调整为15m。3、采区长度采区长度（又称出矿设备工作线长度）就是把工作区域划归一台出矿设备的那部分长度。或者是相邻两个出矿溜井之间的距离。我矿的采区长度为60m。4、顶柱厚度确定合理的顶柱厚度在矿山生产中很重要。在实际工作中，大多数矿山的顶柱厚度采用工程类比法确定，即通过参考类似矿山的经验选取，顶柱厚度较大，以满足安全生产的要求。然而厚大的顶柱造成了资源的严重浪费，降低了矿山的经济效益。我矿的顶柱厚度平均为200m，包括50m左右的顶部矿体。二、采矿方法构成要素5、间柱宽度一般房柱法采矿才有间柱，我矿在西区试采是间柱宽度为60m，房柱比为1:1。6、底柱高度没有底部结构。7、进路间距：10米。8、无底柱分段崩落法；特点是凿岩、崩矿和出矿在同一个分段回采巷道内顺序进行，以较小的崩矿步距向崩落区进行挤压爆破，不设底部结构，崩落的矿石自回采巷道端部直接放出，用装载设备装运至溜井。本法的优点是：结构简单，有利于使用大型机械化无轨自行设备；各工序都在水平巷道内进行,工作安全;能分采和剔出夹石。缺点是通风差，矿石损失、贫化高。适于开采围岩易崩落、矿石稳固的急倾斜厚矿体。若矿石不稳固，回采巷道维护困难；倾角小和矿体薄，矿石损失、贫化将增大。采矿方法布置见图2。在分段水平掘进称为进路的回采巷道和联络巷道。回采巷道端部，掘进切割巷道和切割天井。在回采巷道和切割巷道中凿上向扇形深孔。回采前先在回采巷道端部拉切割槽，然后分步距爆破进行回采。回采分段上部应保持大于1.5～2个分段高度的崩落覆盖岩层。沿走向每隔一定距离布置设备井或斜坡道，向分段运送设备、材料和人员。二、采矿方法构成要素分段高度、进路间距、崩矿步距三个参数要合理配合，符合覆岩下放矿的矿岩流动规律。分段高度主要受凿岩设备的限制,过大将影响凿岩效率和爆破质量,过小则增大采准工作量。常用的高度为10m左右。上下分段的回采巷道应严格按菱形布置，以便将上分段回采巷道两侧的脊部残留矿石，在下分段出矿时尽量回收出来。同一分段内的回采巷道应互相平行。常用的回采巷道间距是8～10m。采准工作完成后，崩矿步距是惟一能调节的参数。常用的崩矿步距是1.8～2.5m。如果参数选择合理，生产正常，在贫化率15～20％的条件下，回收率可达85％以上。凿岩主要使用单机、双机或三机自行台车。个别矿山也有用圆环雪橇式台架的。台车和台架均配重型凿岩机。出矿主要采用装运机和铲运机，运距较长时用装载机械配自卸卡车或自行矿车。二、采矿方法构成要素无底柱分段崩落法采矿示意图三、采准工程布置阶段平巷A前进式开采回来方向采空区三、采准工程布置三、采准工程布置1、采准工程布置目前井下在东区回采方法采用无底柱分段崩落法，适合矿床的赋存特点和矿山的生产能力要求。西区，在承压水体被有效疏干以前，将采用上向进路充填采矿法进行回采。三、采准工程布置2、采准巷道名称、位置、相互关系及其用途；三、采准工程布置2、采准巷道断面；三、采准工程布置3、采准巷道掘进方法及使用的设备采准巷道掘进方法为7655气腿式凿岩机，出渣设备为；气动装岩机。4、采准巷道掘进速度、支护形式平均每台7655气腿式凿岩机月掘进米数为40—50米。支护形式有：锚网喷、锚喷、素喷、临喷。四、切割工作1、切割巷道名称及位置切割巷道有脉内巷、切割天井。位置在矿体上盘，靠近矿体边界。2、切割巷道断面形状及掘进方法在矿体顶板沿矿体走向布置脉内切割巷（断面2.8m×2.8m），在脉内切割巷内施工一条切割井（断面2.0m×2.0m）。四、切割工作3、采用的切割方法，使用条件和优缺点。采用切割天井和切割平巷联合拉槽法。沿矿体边界掘进一条切割平巷贯通各条回采巷道断端部，然后根据爆破需要，在适当的位置掘进切割天井，在切割天井两侧，布置中孔拉槽，以切割天井为自由面，一侧或两侧逐排爆破炮孔形成切割槽。优点：这种拉槽法比较简单，切割槽质量容易保证，在实际中广泛应用。缺点：成本高。四、切割工作4、对切割工作的要求，切割对回采有何重要意义。设计切井时要注意两点：第一，高度一定要够，如果高度不够，没有贯通上一个水平，留有一层顶盖（称悬顶）使回采巷道端部无崩落覆盖岩石补充，不能成挤压条件，造成部分矿石损失，而处理悬顶既费工，又不安全。第二，切井两侧炮孔要设计到回采边界，两侧不要残留矿柱，否则，会导致崩矿面积逐渐缩小，引起矿石损失。五、回采工艺1、凿岩爆破参数：炮孔排列、炮孔直径、孔底距、炮孔排距、炮孔密集系数、炮孔扇面倾角、边孔角及崩矿步距等。目前东区开采选用的采矿方法为无底柱分段崩落法。凿岩设备为YGZ90，钻凿上向扇形中深孔，逐次向采场溜井方向后退爆破，一次爆破3排炮孔。出矿设备为国产WJD－1.5铲运机，现有9台。使用粒状硝铵炸药，非电导爆系统起爆。爆破后形成切割立槽，进行后退式回采。炮孔直径为70mm,孔底距为2—2.4m,炮孔排距为1.4—2.2米，炮孔密集系数为：1.09-1.43。炮孔扇面倾角为88°，边孔角为50°，崩矿步距为2.4—3.2米。采场综合生产能力为300t/d。综合损失率和废石混入率均为20%。五、回采工艺2、东区回采采准工程布置沿矿体走向每隔60米划分为一个矿块回采进路间距为10米分段运输平巷60米脉内巷切割巷60米切割井18米出矿进路（6条），每条约50米每个矿块布置1条溜井五、回采工艺3、西区回采西区因矿体处于Q2高承压含水层之下，水文地质条件复杂，在目前尚无准确定论又难以实施高承压水综合治理方案情况下，选择保护性开采方法，是确保矿山安全生产、提高生产能力、扩大矿山生产规模、避免盲目疏干的有效途经。根据现场的矿岩稳固程度结合矿山的实际情况，本着安全稳妥的原则，采用上向水平分层进路充填采矿法，生产过程中可根据地压变化情况适时地调整矿块的结构参数，适应采矿生产要求。五、回采工艺4、上向水平分层进路式充填采矿法（1）矿块沿走向布置，矿块长度60m，高度为中段高度45m，矿块宽为矿体厚，底柱高6m，不设顶柱及间柱，每分层回采3m高，每条分段巷道承担4个分层的回采，分段高为12m，进路规格为5.0m×3.0m。五、回采工艺（2）凿岩用TAMROCK公司生产的MERCURY-14单臂凿岩台车，采用剪式升降台车辅助装药，炸药采用乳化炸药，非电导爆系统起爆。采用现有WJD1.5型电动铲运机和新增XYWJD-2（2m3铲斗）铲运机出矿。五、回采工艺（3）在每一进路回采完毕后，先用灰砂比1：12的胶结充填料充填2.6m高，剩下的0.4m用灰砂比1∶8的胶结尾砂进行胶面充填。（4）采场综合生产能力为300t/d（包括充填及养护），综合损失率11%，综合废石混入率6.02%。上向水平分层进路式充填采矿法1、矿块布置及构成要素矿块结构参数矿块沿走向布置，矿块长度60m，高度为中段高度45m，采场宽为矿体厚，底柱高6m，不设顶柱及间柱。采准工程有中段出矿穿脉、分段沿脉巷道、溜井、分段联络道、回风充填（泄水）天井；切割工程有拉底穿脉及拉底沿脉。五、回采工艺溜井和分段沿脉巷道布置在下盘脉外，分段沿脉巷道通过采区斜坡道与上下中段连通，从分段沿脉巷道向矿体掘进分段联络道。在矿房内Ⅱ号矿体上盘矿岩均较稳固位置施工回风充填（泄水）天井，下部用作泄水井，上部用作回风、充填天井，并作为采场安全出口。五、回采工艺拉底沿脉巷道在两层矿体内分别布置，均位于矿体的最上盘，与拉底穿脉、采场联络道和回风充填（泄水）天井相联通，进路规格暂定为3.0m×5.0m，施工过程中可根据现场允许暴露面积进行相应调整.五、回采工艺2、落矿采切工程施工完毕后进行进路采矿，凿岩采用MERCURY-14凿岩台车,钻凿水平浅孔,孔深3.8～4.0m,首采进路从拉底穿脉贴矿体上盘处沿走向回采至采场边界。五、回采工艺3、运搬进路在爆破结束后即进行通风。新鲜风流由采区斜坡道或进风天井进入分段巷道，再由分段巷道经分段联络道进入采场，污风经回风充填天井、上中段回风联络道、上中段回风巷道、最后经风井排出地表,进路工作面的通风则主要通过扩散作用。五、回采工艺通风结束后进行撬毛排险，排除顶帮浮石。在遇到不稳固地段时采用锚杆进行加固。在支护同时对爆落矿堆进行洒水除尘。确保作业安全后方可进行出矿作业，出矿采用XYWJD-2电动铲运机或WJD-1.5电动铲运机，将爆落矿石铲装到溜矿井，再经溜井底部的装矿漏斗装入矿车运往中段集中溜井。五、回采工艺4、进路充填进路回采结束后，即可进行充填准备工作，封闭好进路与联络通道(对拉底层为拉底穿脉)相接处出口，充填管由充填回风天井下放到进路内，将塑料充填管架到进路中间，对整个进路实施接顶充填。进路充填养护达到要求强度后，即可进行相邻