采矿方法

一、矿石损失和贫化的基本概念采矿方法矿石损失在矿床开采过程中，使矿体中一部分矿石未采下或虽已采下而还有一些矿石丢在采场或巷道中，这些不能运到地面上的矿石就叫做损失。矿石的损失是用损失率（百分数）来表示。它是开采时损失的砂石量与工业储量之比。引起矿石损失的原因较多，但主要因素有两个方面：（1）由于矿床地质构造，水文地质条件的影响和破坏，矿体埋藏条件复杂，在当前技术条件下难以采出而造成的矿石损失；（2）为了保护井筒或地表重要设施所留的保安矿柱或在采区中所留的矿柱，由于回采条件困难，这些矿柱不能全部采出而造成的损失。在开采金属矿床时，无论那一种采矿方法都不可避免的要有3一5％的矿石损失率，有的损失率还要大。矿柱回采时损失率竟达到40-50％以上。2.矿石的贫化在矿床开采过程中，采下的矿石由于废石混入或由于矿石中有用矿物形成粉末而损失，致使采出矿石的品位低于地质品位，叫做贫化，贫化的程度是用贫化率“百分数”来表示。损失与贫化这两项指标，是评价矿床开采的主要指标。它表示了国家资源的利用程度和采出矿石质量情况。在金属矿床开采中，选择合理的采矿方法对于降低损失率和贫化率，具有很重要的意义。如开采一个储量为一亿吨的金属矿床，矿石的损失率从10%降低到5％，就可以为国家多回收500万吨矿石。这对充分利用国家地下资源，增加矿山企业的服务年限都有很大意义。二．采矿方法及其分类采矿方法就是根据矿床赋存要素和矿石与围岩的物理学性质等因素，所确定的矿石开采方法。它包括采区的地压控制，结构参数，回采工艺等。金属矿床由于赋存条件复杂，矿石和围岩物理学性质差异很大，以及其他因素等，故采矿方法种类繁多。为了便于认识各种采矿方法的特殊本质，了解各种采矿方法的适用条件及发展趋势，研究和选择合理的采矿方法，因此，需将繁多的采矿方法，择其共性，加以归纳分类。目前分类的方法很多，本书是采用按回采时的地压管理方法将采矿方法分为四大类。第一类空场采矿法这类方法用于开采围岩和矿石都很稳固的矿床，地压管理是用采区中所留下的矿柱支撑和维护采空区。在回采过程中随矿石被采出后所形成的采空区不立即进行处理（充填或崩落）而空放着，这是本类方法的基本特征。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。第二类留矿法这类采矿方法是用在开采围岩稳固（仅次于空场法）而矿石很稳固的矿床。采场地压管理是用采区中所留的房间矿柱和随回采而爆破下来的矿石，暂时留在采场（留下2/3）支撑围岩和工作台，待整个采场采完后再集中放矿，这是留矿法的基本特征。属于这类采矿方法的有浅孔留矿法，深孔留矿法。第三类充填采矿法这类方法是用在开采矿石比较稳固（允许在一定的暴露面积下进行回采工作）而围岩不够稳固（暴露面积不能很大，否则会引起冒落）的矿床。采场地压管理是在矿石回采期间必须用充填法的基本特征。支柱充填法亦属此类。[FS:PAGE]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。第四类崩落采矿法本类方法是用在开采围岩和矿石由不够稳固到中等稳固的矿床。崩落法的地压管理是随崩落矿石的同时（或稍滞后）而围岩自动崩落或人工崩落充满采空区。属于这类方法的主要有分层崩落法、分段崩落法（有底柱感无底柱）、阶段崩落法。第二节空场采矿法一、房柱采矿法1．概述房柱法是空场采矿法的一种，将阶段〔缓倾斜、倾斜矿床）或盘区（水平、微倾斜矿床）划分成若干个矿房与矿柱（留有规则的不连续的矿柱）。回采工作在矿房中进行，矿柱在一般情祝下不进行回收。房柱法是用在开采围岩与矿石都很稳固、倾角较小（小于30°—40°）、厚度适用范围较大（自2米到数十米厚）的矿床。当开采薄矿层时，房柱法使用浅眼崩矿和电耙运搬方案；当矿体规整且厚度比较大，可使用深孔崩矿方案；若矿体倾角较缓，近乎水平厚度较大的矿床，可以采用凿岩台车、铲运机、装运机、地下电铲、自卸汽车等大型机械化设备开采方案，国外不少矿山在采用这种方案。房柱法是地下采矿方法中劳动生产率比较高的方法之一。2．典型方案我国著名的锡矿山矿，成功的使用了浅眼落矿的房柱法，积累了丰富的经验。该矿的矿石坚硬（f＝10-16)稳固，矿体顶板由稳固到不够稳固变化较大。在顶板不够稳固的矿房中采用了锚杆支护顶板。矿体倾角一般为10°-20°，局部达40°。矿体厚度1～10米左右，平均4～6米。该矿在顶板岩石稳固的矿体中，大量使用浅眼房柱法，如图5-1所示。矿房长轴沿矿体倾斜方向布置，宽度10-15米，两侧留间隔的矿柱。矿柱直径为4—5米，间距12—14米。矿房斜长由电耙有效运搬距离而定，一般为60米以下。沿矿体走向每隔4—6个矿房划为一个盘区，盘区之间留有长条连续矿柱，其宽度为3—4米。如图5—2所示。图5-1浅眼崩矿的房柱法1-切割上山；2—矿溜子；3—脉内拉底平巷；4—阶段运；5—电耙硐室；6—回风平巷图5-2盘区隔离矿柱1-盘区之间的隔离矿柱；2—矿房之间的不连续矿柱采准和切割阶段主要运输平巷为单轨巷道，断面2.6χ2.4米，位于底板内，距离矿体约4—6米。从运输平巷一侧向每个矿房开掘一个矿溜子，断面2χ2米，长约5χ6米。在矿溜子顶部，紧靠矿房下部边界沿走向掘进脉内拉底平巷。此外，在每个矿房产中央沿底板开掘一条切割上山与上部回风平巷贯通，上山（缓倾斜矿体叫上山，急倾斜矿体则称天井）的断面2χ2米，它作为拉底和回采时行人、通风和爆破自由面之用。每个矿房还掘凿一个电耙绞车硐室。矿房回采完成采准切割工作以后，就可以开始回采矿房，具体回采方式随矿体厚度与倾角不同而异。矿体厚度小于2.5一3米时，可按全厚一次回采，沿走向或逆倾斜推进。矿体厚度于3—3.5，应先在矿体底部拉底，然后用上向眼挑顶。拉底和回采时，均须从拉底平巷和切割上山相交处开始，用水平浅眼以阶梯形工作面自下而上逆倾斜推进，充分利用两个自由面刷帮爆破。拉底层高度为2·5米左右。整个矿房拉底完毕后，再用挑顶炮眼回采上部矿石，根据矿体厚度和上向炮眼深度来确定挑顶层数。挑顶回采的方向可逆倾斜自下而上或沿倾斜自上而下。矿体厚度不大于5米时，只需挑一次顶，此时，所有挑顶炮眼可以整层一次爆破，以提高矿房生产能力。若矿体厚度在5—7.5米时，挑顶工作面形成倒台阶式，并且在底板上靠近工作面处局部留矿，以便工人站上打眼放炮，如图5—3所示。水平拉底用YS—45型凿岩机。[FS:PAGE]矿石运搬采用28千瓦或14千瓦的双卷筒电耙绞车，耙斗容积0.2—0.3米3。通常都是采用沿倾斜耙运，以提高耙运效率。矿溜子上盖有格筛，筛孔为350χ350毫米，筛上大块进行二次破碎，溜子下口安设简易指状闸门。在锡矿山的房柱法中，所留矿柱均作为永久支护短，一般不进行回收。用浅眼崩矿的房柱法在回采10米以上厚矿体时，需在矿房留矿堆上挑顶回采，作业效率不高，并且由于不能大量出矿，矿房生产能力受到限制。在近二十年里，由于轮胎式和履带式的凿岩、装载、运搬等设备的迅速发展，在房柱法中，已广泛开始使用无轨开采方案，大大地提高了矿房生产能力。图5—4是缓倾斜原矿体的一种无轨机械开采的房柱法方案。矿体倾角近似水平，矿体厚16—24米。矿石和顶底板围岩均稳固。回采时首先切顶，切顶层高度为5米。使用双机或三机的掘进凿岩台车（轮胎行走）打水平浅眼，出矿用铲斗容积2.7米3的轮胎行走前端式装载机和25吨翻斗卡车。矿房内留下规则的直径8—10米的间隔矿柱。从切顶层用露天矿用的履带式钻车打下向平行深孔。崩下矿石用1米3的短臂电铲和翻斗卡车装运。为了保证回采安全，在切顶时用2.4米长的水泥砂浆锚杆支护顶板围岩。此外，还使用一种安装在卡车上的液压升降台检查顶板，它可以升高到三十多米高处进行作业、该方案的矿石回收率为82—84%。采用无轨轮胎式行走机械设备，矿体的倾角不能大于5°一6°房柱法使用无轨自行设备，并不限于在厚矿体。矿体厚度大于3米就可以使用无轨设备。若矿体很厚，底板倾角又大于5°～6°为了使用无轨机械开采方案，可将矿房沿走向布置，并且用水平分层自上而下回采，如图5-5所示·3．对房柱法的评价房枉法是开采缓倾斜矿床的主要采矿方法。它的主要优点：（1）采准工作量小、回采工序简单、坑木消耗少、通风良好,作业安全，劳动生产率比较高。（2）由于矿体倾角缓，便于应用高效率的大型无轨采掘设备，实砚了机械化开采。近年来,已出现在房拄法中使用8米3铲斗的装运机50吨自卸汽车，在地下采矿方法中，开采大型厚矿床的房柱法的机械化程度和劳动生产率常常是最高的。图5-4厚矿体无轨开采的房柱法1-切顶工作面；2-矿柱；3-履带式钻车；4-轮胎式钻车；5-2.7米3前端式装载机；6-1米3短臂电铲；7-20—25吨卡车；8-锚杆；9-切顶平巷；图5-5矿房沿走向布置的房柱法1-矿房；2-矿柱；3-底板三角矿柱二分段空场采矿法1．概述分段空场采矿法（简称分段法）是在阶段内分成若干采区，面采区又分为矿房，间柱、顶柱和底柱。沿矿房全高划分为若干个分段。回采矿房时，工人在分段巷道内钻凿垂直扇形深孔。这种采矿方法的显著特点是回采工作面为垂直的，并向垂直自由空间（立槽）崩落矿石。无论是凿岩或出矿工人都在巷道内，不在采空区内，作业比较安全，这和房柱法不同。根据矿体原度不同，分段法可沿走向或垂直走向布置矿房．一般矿体厚度在18-20米以内时，采用沿走向布置矿房。[FS:PAGE]2．典型方案图5-6是分段采矿法的沿走向布置矿房的典型方案。结构参数矿房长度根据围岩的稳固程度及顶板允许的暴露面积来决定，一般为40—6米。矿房宽度等于矿体厚度，可达20米左右．因用这种采矿法的矿体围岩很稳固，倾角又大，可增加阶段高度，一般为50—70米。矿房的顶柱厚度由矿石和围岩的稳固性和矿体厚度（即矿房宽度）决定，一般为6～10米，底柱高度，在采用电耙底部结构时为7—11米。间柱宽度一般为8—10米。分段高度决定于使用的凿岩设备，如用YG-80凿岩机时，分段高度的增加，可以使分段巷道数目减少，降低采准工作量。采准工作掘进阶段运输巷道，通风行人天井，电耙巷道，拉底巷道，分段巷道，漏斗颈。放矿溜井，切割天井等.阶段运输巷道的位置，是根据整个阶段运输巷道布置决定，一般沿矿体下盘接触线布置。通风行人天井大多数设在间柱中，从此天井掘进电耙道，拉底巷道和分段巷道，每一分段水平一般掘进一条分段巷道，其平面位置的确定原则是保证排内各炮孔之深度较均匀；不出现过深的炮孔。切割天井的位置。一般布置在矿房的中央或矿体最厚的部位。切割工作包括拉底、辟漏和开立槽。拉底和辟漏工作同时进行。因为回采工作面是垂直的，矿房下部的拉底和辟漏工程，不需要一次全部完成，而是随着工作面的向前推进逐步进行。一般情况下，拉底和辟漏工程超前工作面1～2排漏斗的距离。开立槽的方法有两种：浅孔法和中深孔法。浅孔法开立槽宽度为2．5～3．5米，采用浅孔留矿法进行拉槽。中深孔法开立槽宽度为5～8米（图5一7）。以切割天井2做为凿岩天井，其中没有木架平台或吊盘，打直径为60毫米左右的水平扇形炮孔1，分次向上落矿，直至矿房全高。我国中条山胡家峪矿工人和技术人员创造了一种用爆力运搬的方法开立槽。效果很好。1-中深孔；2-切割天井；3-分段巷道；4-漏斗；5-斗川；6-电耙道；回采工作以切割立槽为自由面，在分段巷道中，用重型凿岩机打垂直上向扇形深孔。孔径60—75毫米，每次爆破1—5排炮孔。矿房出矿用30—55千瓦电耙绞车，耙斗容积为0.3—0.5米3，在电耙道中将矿石耙入溜矿井。3．分段空场采矿法的评价分段采矿法具有回采工作安全，通风良好，矿房回采强度大等优点。它适用于开采矿石与都很稳固的厚和极厚的急倾斜矿床。由于在分段巷道凿岩。可以采用多机同时作业，矿房生产能力较高，用少数采区即可满足矿山年产量。当矿房宽度为8—12米，分段高度为10—12米，矿房每昼夜生产能力为70-120立方米；当矿体厚度为16—18米，分段高度在12米以上时，最大生产能力为200-250米3／昼夜。这种采矿方法的缺点是采准工作量较大，掘进分段巷道时，机械化程度低，劳动强度大，这是当前矿山实行机械化最薄弱的环节。由于矿柱的矿量占比重较大，回