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一、采矿方法定义:什么是采矿方法?为了回采矿块中的矿石,在矿块中和在围岩中所进行的采准,切割回 米的总和,称之为米矿方法。采矿方法包括:采准、切割和回采,也就是说,采准、切割并作在时间上与空间上所进 行的顺序以及它与回采工作进行有机的合理的配合工作,叫做采矿方法。二、采矿方法分类的依据我们使用的采矿方法程类很多,为了使用上的方便,有必要进行分类。而分类的方法也 有多种,而且前通用的分类方法是按地压管理方式不同来分类的。因为地压管理方法是以矿 岩的物理力学性质为根据的,同时又与采矿方法的适用条件,组成要素,回采工艺等有着密 切关系,并且最终将影响到采矿方法的安全,效率和经济效果。三、采矿方法分类采矿方法按地压管理方法不同,分类三大类,即:空场采矿法、充填法及崩落法。(一) 空场法1、空场采矿法的适用条件:(1) 适用于开采矿石和围岩都很稳固的矿床。(2) 采空区在一定时间内,允许有较大的暴露面积。2、空场采矿法分类空场采矿法目前应用比较广泛的几种方法是:(1) 房柱法(包括全面法)(2) 浅孔留矿法(3) 分段法(赞比亚方案)(4) 阶段矿房法(包括丄薄矿,水平薄矿的各方案)(5) 其他米矿方法及其变形方案空场采矿法适用范围比较广泛。矿石和围岩稳定使用这类采矿方法共同的,也是最基本 的条件。分两步骤开采是这类采矿方法的主要特征。不同的采矿方法适用于不同厚度,不同 倾角矿体。适用条件采矿方法矿岩稳固性矿体厚度矿体倾角其化房柱法稳固从2千米到810米以上倾斜及急倾斜留下的矿柱一般不回采,作为永久损失,不采贵金属浅孔留矿法稳固急倾斜矿柱要回采,空区要处理分段法稳固倾斜及急倾斜矿柱要回采,空区要处理阶段矿房法稳固倾斜及急倾斜矿柱要回采,空区要处理(二) 充填法1、充填采矿法特点:凡是随着回采工作面的推进,逐步用充填料充填采空区的方法叫做充填采矿法。充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采,先采矿房,后采矿柱。矿柱回采可用填 法,也可以考虑用其他方法。矿房的回采是采一分层,把矿石运出,随后充填这一层,然后再采一层,再充填一层。 依此循环,直到到全矿房采完为上。一采一充或两采一充。2、充填采矿法的适用条件(1) 开采品位较高的富矿,并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率;或开采稀 贵金属。(2) 赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床,如:水文地质条件、矿体形状比较复杂;矿体埋藏较深而且地压较大;矿石或围 岩有自燃发火的危险;地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护; 露天和地下同时进行开采。(3) 适用于矿石稳固,围岩不稳固的矿床如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法,也可以用来开采矿石不稳固的矿体。(4) 适用于开采急倾斜矿体因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料,并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的 面积。但是,如果能采用水力或风力充填的话,也可以用于缓倾斜薄矿脉的开采中。3、充填的目的:(1) 进行地压管理利用形成的充填体进行地压管理,用的控制围岩崩落和地表下沉,并为回采工作面而创 造方便条件和安全条件,保护地表建筑物,缓和大面积地压活动,恢复安全生产。(2) 杜绝内因火灾有些矿山用这种方法来预防有自燃性的矿床(内因火灾或其他灾害)。参考如我国湘潭锰矿,矿体的直接顶板为叶片状黑色页岩,崩落后在有水和空气的条 件下,经3050天后发生自燃。采用充填法后,杜绝了内因火灾。(3) 为回采矿柱创造了条件矿房采完以后空场能否及时进行充填,将直接导致矿柱能否进行回采,由此将直接影响 矿山三级矿量的平衡和均衡生产。如我国凡口铅锌矿,用水平分层充填法回采了两侧均为水 泥尾砂、胶结充填体的矿柱。)(4) 为深部、水下开采创造条件。用于深部开采,水下采矿以及预防冲击性地压。4、充填采矿法分类(1)按充填料的性能和充填工艺特点分类:可分为胶结充填和非胶结充填,非胶结充填又分为干式充填和水沙充填。(2)按矿块回采工作面的推进方向和回采工艺特点分类:上向分层充填米矿法;下向分层充填米矿法;壁式充填米矿法;削壁充填 法;支架充填法。5、充填采矿法与其他采矿方法比较的优缺点:(1) 充填米矿法的优点:采、切工程量小,灵活性大;矿石损失、贫化小;能够比较有效的维护围岩,减 少围岩的移动和防止大量冒落;对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采;可以防止 矿床开采的内因火灾;(2) 缺点:回采工艺和充填工艺复杂。充填和采矿互相影响,如果回采作业机械化所不能妥善 解决,则生产效率和生产能力都比较低;充填料的开采,加工、输送及其他一系列消耗使 矿石成本较高。开采运输与堆积充填料这些工作所需要的费用占采矿成本的4050%。劳 动强度大;(三) 崩落法1、崩落采矿法的概念什么叫崩落采矿法呢?崩落采矿法就是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法。即在崩 落矿石的同时强制或自然崩落围岩,充填空区,用以控制和管理地压。2、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。 理想的适用条件是一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 用于开米高价、高品位的矿床。3、崩落采矿法特点(1) 崩落法不再把矿块划分为矿房和矿柱,而是以整个矿块作为一个回采单元,按一定 的回采顺序,连续进行单步骤回采。(2) 在回采过程中,围岩要自然或强制崩落,矿石是在复盖岩石的直接接触下放矿。因 此,这种采矿方法对放矿进行科学管理是十分必要的。(3) 崩落法的开采是在一个阶段内从上而下进行的。与空场采矿法不同。4、崩落法的分类崩落采矿法目前应用比较广泛有三种方法是:(1) 有底柱崩落法;(2) 无底柱崩落法;(3) 竖式)崩落法它们共同的特点都是自上而下回采,在采矿的同时,(或稍后),用崩落围岩的方法来管 理地压,以减少作用在开采矿段上的应力。它们都是在复盖岩层下放矿,多数方案都采用挤压爆解破和有较高的机械化程度。这类采矿方法具有作业安全,开采强度大,劳动生产率高成本低的优点。但矿石贫损大。三种崩落各法有自己的特点和适用条件,各有自己的优缺点,而最终使用那一种方法, 要进行具体分析研究。对于每种采矿方法都不是绝对的。不是一成不变的。随着新的采掘设 备的发现,工艺技术的改进,加采方案的革新,都会使它的使用范围和优缺点发生变化。竖井掘进 (shaft sinking)矿山建设由地面垂直向下挖掘竖井(又称立井)的施工过 程。竖井掘进方法分普通施工法和特殊施工法两种。普通施工法适用于井筒涌水量小,岩层 比较稳定的竖井掘进。特殊施工法适用于不稳定岩层(包括流砂、淤泥、破碎的岩层)的竖井 掘进。此外还有一种全面机械化施工的钻井法。竖井普通施工法 用人工或机械凿岩爆破的方法进行竖井掘进。掘进程序是先进行 锁口施工,然后进行表土施工和基岩施工。锁口施工 由井颈上部的临时井壁和锁口框组成。锁口框采用木材、钢材、钢木 结构;临时井壁段长度一般为12m,采用砖、料石、混凝土块砌筑。如表土层稳定,可采 用一次施工永久锁口。表土施工常用的方法有井圈背板、吊挂井壁、板桩、锚喷临时支护施工法等。根据井筒涌水量大小,可以采用工作面水窝集水、排水法,超前小井竖井降低水位法和 井外疏干孔降低水位法进行涌水处理。表土施工提升有标准掘进井架提升系统(见井巷施工 提升)和简易提升两种。简易提升方式可以采用:(1)慢动卷扬机、小吊桶和简易井架。简易 井架可用人字架、三角架、双三角架、帐幕式木井架、单龙门架和双龙门架。 (2)汽车起重 机、小吊桶。 (3)大抓斗。表土施工主要包括表土掘进和表土支护。(1) 表土掘进。在无水而稳定的土层中,可用镐、锹等工具人工进行挖掘或用抓斗直接 取土,土层坚硬时可用风镐或风铲松土,或打浅眼、放小炮破土。施工中,要加强集水、排 水工作。(2) 表土支护。井颈段一般以钢筋混凝土或素混凝土作永久支护。施工方法有:(1)边 下掘边进行临时支护,挖掘至井颈段壁座后,由下而上边拆临时支护边进行永久支护施工。(2)采用吊挂井壁作临时支护。当挖掘井颈段壁座后再自下往上浇筑永久井壁。 (3)用板桩进 行临时支护。(4)对易风化、易片帮、遇水易散的土层,采用素喷、锚喷和锚网喷混凝土的 方法进行临时支护。当采用吊挂井壁永久支护时,随掘进分段紧接进行支护。基岩施工也称凿岩爆破法。用于井筒涌水小于30m3 /h,稳定、中等稳定的岩层。施工时,将井筒全深划分为若干个井段,自上而下逐段施工。段长主要取决于井 筒里围岩的稳定程度、涌水量、施工设备等条件。段长26m称短段,3060m称长段。竖 井施工作业方式按掘进、砌筑、安装三项作业在时间上、空间上的不同可以分为掘砌单行作 业(又有长段单行、短段单行和混合短段平行之分)、掘进按顺序作业和掘砌、掘安平行作业, 掘砌安三平行作业,掘砌安混合作业一次成井方式。基岩掘进工序包括凿岩、爆破、通风、装岩、支护、涌水处理,以及提绞设施、供风、 供水、排水、动力照明和通讯等作业。凿岩,当炮眼深度小于2m(浅孔)时,采用手持式凿岩机凿岩;当炮眼深度大于2m(中 深孔)时,采用凿岩钻架凿岩。手持式凿岩方式适用于在各种井直径、不同硬度岩石的浅孔 凿岩。凿岩钻架有环形钻架和伞形钻架两种,适用于59. 5m井径的竖井掘进,各种硬度 岩石的中深孔凿岩。爆破,一般采用 2 号抗水岩石炸药和水胶炸药、国产8 号延期或毫秒延期电雷管电力 爆破。炮眼布置分掏槽眼、崩落眼、周边眼。圆形井筒炮眼一般都按同心圆分圈布置,使每 个炮眼的最小抵抗线相等。炮眼装填分普通爆破炸药装填结构和光面爆破炸药装填结构。爆 破网络有并联网络、串并联网络和串联网络三种。装岩,有人工装岩和机械装岩二种。使用抓岩机装岩适用于竖井。提高抓岩生产率的 主要措施有:(1)综合防治涌水措施,根据地质水文条件采用地面、工作面预注浆及壁后注 浆封闭水源,用截水堵水措施来减少工作面的涌水、淋水,工作面应尽快抓出水窝用风动潜 水泵及时排除积水,使工作面水位低于岩碴面0. 10. 2m。 (2)改进爆破技术,实现中深 孔爆破,增加一次爆破岩石量,减少清底岩石量,缩短清底时间。 (3)合理安排抓岩路线及 顺序,尽快抓出水窝和罐窝,使吊桶低于岩面,人工辅助扒出井帮岩碴,合理布置吊桶位置 和抓岩机台数。 (4)根据井深及小时出碴量配置大吊桶及多套提升机,保证抓岩机不间断工 作。采用自动翻岩装置,缩短提升休止时间,减少一次提升时间。(5)采用技术性能好的设 备,加强司机培训,提高操作水平,严格保养和检修制度,减少机械故障,提高设备完好率。 (6)加大地面矸石仓面积,协调抓岩、提升、排矸等环节,提高抓岩能力。支护和涌水处理,井筒工作面涌水大小是影响竖井掘进速度和支护质量的最关键因素, 应采取综合处理措施,加强对井筒涌水的处理。竖井涌水处理一般分为预处理和后处理两种。 (1)预处理。是在井筒开凿前进行处理,使地下水流不到井筒工作面。有预注浆堵水法(用注 浆材料把井简围岩的裂隙、孔洞堵塞形成隔水帷幕)、降低地下水位法(疏干工作面上部岩层 的水)和钻孔泄水法(当井筒下部有矿山巷道时可打泄水孔将水疏干)。(2)后处理。是在井筒 掘砌过程中或井壁砌筑之后,对井筒淋水和工作面涌水进行处理。有井壁注浆、二次复壁封 水、截水、导水以及工作面排水等。工作面排水又有吊桶排水和吊泵排水两种。通风、防尘,其动
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