《矿山地质学》课件8-10讲采矿方法

1、第七章 采矿方法自然支撑法（空场法采矿）自然支撑法（空场法）问题1：某铁矿床矿体赋存与稳固的灰岩之中，矿体厚度稳定，矿石品位不高，应采取什么样的采矿方案进行采矿比较经济合理？自然支撑法（空场法）定义：将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，再采矿柱。在回采矿房时，开采空间以敞空形式存在，仅靠矿柱和围岩的自身强度来维护采空区，矿房采完后，应及时回采矿柱和处理采空区。应用条件：矿石和围岩稳固,采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积自然支撑法（空场法）问题2： 某矿床符合自然支撑法采矿的基本条件，但存在三种产状的矿体：层状水平和缓倾斜矿体（矿体倾角小于30 ），厚度小于8-10米；急倾斜中厚矿体（倾角3

2、055，厚度大于10米）；极倾斜厚大或中厚矿体（倾角大于55） ，水平、缓倾斜极厚矿体（厚度大于15米）。分类：依据矿体产状和厚度可以划分为：房柱采矿法、分段采矿法和阶段矿房采矿法。阶 段 矿 房 采 矿 法房 柱 采 矿 法分 段 采 矿 法房柱采矿法自 然 支 撑 采 矿 法特点：矿块或采区内矿房矿柱交替排列，矿房随回采以敞空形式存在，靠围岩的稳固性和留下规则的连续或间断矿柱来维护顶板岩石。房柱采矿法自 然 支 撑 采 矿 法房柱采矿法自 然 支 撑 采 矿 法回采矿体厚度小于3M时采用单层回采；大于3M时采用分层回采，浅孔落矿。房柱采矿法自 然 支 撑 采 矿 法 矿房布置 矿房的长轴可

3、沿走向布置，也可以沿倾斜或伪倾斜布置，主要取决于所采用的矿石运搬设备和矿体的倾角。沿走向每隔46个矿房留一带状连续矿柱（或叫隔离矿柱）。 房柱采矿法自 然 支 撑 采 矿 法 结构参数 矿房斜长为4060米，矿房的宽度 820米 ，矿柱尺寸为37米，间距58米。 采准切割工作掘进阶段运输巷道放矿溜井电耙硐室上山联络道切割平巷。 回采工作(1） 当矿体厚度在2.53.0米之间时，一般不拉底，可以巷道掘进方式，一次采全厚，用浅孔留矿方式薄矿。（2） 当矿体厚度在35米之间时，不能再用一次采全厚的办法，需要分为拉底和挑顶两步回采。当矿石稳定性较差时，不应将底一次全部拉开，而应逐渐拉底，拉一段接着就挑

4、顶，但要求拉底超前于挑顶。倒台阶回采：即站在矿石堆上进行凿岩放炮。正台阶回采。不拉底应先开通风巷道，此巷道可以贴底板沿倾斜掘进，也可以在顶板方向沿矿体倾斜方向掘进。（2）矿石运搬工作（也即出矿） 运输巷道在脉外，用放矿溜子装车。 运输巷边在脉内，耙道底板与平巷顶板在同一水平。 平巷与耙矿水平在同一水平。（装车要架设装车台）评价房柱采矿法自 然 支 撑 采 矿 法房柱采矿法适于开采矿岩稳固的水平和缓倾斜薄到厚矿体。采准切割工程量不大，工作组织简单，通风良好，矿房生产能力高。矿石损失较大。分段矿房采矿法自 然 支 撑 采 矿 法 垂直深孔落矿的分段矿房采矿法采矿过程 将矿房在全高上进一步划分为若干

5、个分段，回采工作面是垂直推进的，采空区不断扩大，采下矿石借自重由矿块底部结构放出。分段矿房采矿法自 然 支 撑 采 矿 法矿 块 布 置 当矿体厚度小于15 M时，沿矿体走向布置矿块；而当矿体厚度大于15 M时，垂直矿体走向布置矿块（矿房长度与矿体走向垂直）。中深孔（深孔）拉底方法1切割槽；2凿岩巷道； 3扇形炮孔；4电耙巷道先在矿房底部一侧，用留矿法采出切割槽，然后在凿岩巷道中，钻上向扇形中深孔或深孔，爆破后形成拉底空间。 沿走向布置的分段凿岩阶段矿房法1阶段运输巷道；2拉底巷道；3分段凿岩巷道； 4通风人行天井；5漏斗；6切割天井；7溜井阶段矿房采矿法自 然 支 撑 采 矿 法 采 矿 方

6、 法 特 点 球状药包落矿的阶段矿房采矿法（VCR采矿法），是在美国C.W.利文斯顿球状药包漏斗爆破理论基础上创造的。 VCR采矿法的特点是：在矿房上部水平开凿凿岩巷道或硐室，打下向大孔径扇形或平行深孔，以装药长度不大于药包直径6倍的所谓“球状药包”自下而上的顺序逐层向矿房下部预先开掘好的拉底空间落矿。柱状药包与球状药包爆炸气体的作功形式(a)柱状药包；(b)真球状药包；(c)亚球状药包 在上向垂直孔内装入球状药包的试验，由顶板向下爆破形成下向漏斗，如图所示。 阶段矿房法阶段矿房采矿法自 然 支 撑 采 矿 法 V C R 采 矿 法 安 全 技 术VCR采矿法采用大直径药包，高威力炸药，一次

7、爆破的药量较大，对矿房和井下工程设施冲击波强，应事先测定地震波参数，确定合理的装药量及起爆方案。 优缺点回采强度大，劳动生产率高，采矿成本低，坑木消耗少，回采作业安全等优点。 但矿石的贫化损失较大。 四、阶段矿房法评价 适用条件 适用于急倾斜的厚大矿体或中厚矿体；阶段矿房法留 矿 采 矿 法采矿方案 留 矿 法 采 矿 特 点 矿床回采自下而上分层进行，工人直接在矿房暴露面下的矿石堆上进行落矿作业，每次落下的矿石靠自重放出三分之一，其余暂留在矿房中作为继续上采的工作台，待矿房全部回采结束后，再将存留在矿房内的矿石全部放出，亦称最终放矿。 深 孔 留 矿 采 矿 方 案浅 孔 留 矿 采 矿 方

8、 案留 矿 采 矿 法采矿方案 适 用 条 件 围岩及矿石稳固，无大的破碎带和断层。 最适合开采薄、极薄矿脉。 矿体倾角大于55 的极倾斜矿床。 矿石无结块性、氧化性与自燃性，不含或少含泥质成分，含硫不高的矿脉。 浅孔留矿采矿法留 矿 采 矿 法 局 部 放 矿 每次爆破落矿后，由于矿石体积膨胀，为保证工作面有1.8M 2M的上采工作空间（凿岩空间），必须将每次崩落矿石 1 / 3 放出即局部放矿。浅孔留矿采矿法留 矿 采 矿 法深孔留矿采矿法留 矿 采 矿 法 留 矿 法 采 矿 流 程拉 底 ：可采用掘进拉底巷道或不打拉底巷到的拉底扩漏法。凿 岩：浅孔留矿法采用上向或水平浅孔；深孔留矿法采

9、用水平扇形深孔。爆 破：多采用分段爆破，梯形工作面通 风：利用天井，联络道对工作面通风局 部 放 矿：严格按规定要求放矿，同时密切观察采场情况平场、撬顶：平整采场矿石面，为凿岩做准备，同时撬落顶板及两帮松动矿岩，保证凿岩作业的安全性二 次 破 碎：破碎采场内不合格大块充填法采矿充填采矿法概述单层充填采矿法上向水平分层充填采矿法 下向分层充填采矿法 充填采矿法概述定义：随着工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的采矿方法。有时用支架和充填料相配合，叫做支架充填采矿法。充填采矿区为目的（1）地压管理；（2）预防自燃；充填采矿法的分类按照矿块结构和工作面推进方向：单层充填法、上向分层充填法、下向分层充

10、填法、分采充填法根据充填料的种类和输出方式：干式充填采矿法、水力充填采矿法、胶结充填采矿法；1.单层充填采矿法适用条件：矿石和围岩稳固性极差矿体倾角小于30矿体厚度小于3米 单层崩落采矿法崩 落 采 矿 法 适 用 条 件 及 评 价 该采矿方案是开采顶板岩石不稳固或中等稳固，矿体厚度小于4 M的水平及缓倾斜层状矿床的有效采矿方案。 该采矿方案生产能力大，劳动生产率高，矿石损失、贫化小，通风条件好；主要缺点是坑木消耗量大，遇地质条件复杂时安全性较差。 矿 块 结 构人工支柱石； 溜矿井；采区矿柱 ； 行人通风井；脉外运输平巷及切割拉 底巷道；悬顶距。 回 采 流 程回采自切割拉底巷道开始，采用

11、壁式落矿工作面，浅孔落矿；采区利用电耙、溜井搬运矿石；支柱支护、加密及减少后排部分支拄；爆落后部顶板充填后部采空区放顶。方案评价缓倾斜薄矿体，在顶板岩层不允许崩落的条件下，这是唯一可用的采矿方法； 回采率高（94%左右），贫化率低（7%左右），但采矿效率低，坑木消耗大；单层充填采矿法特点用矿块倾斜全长的壁式回采面，沿走向方向、依次按照矿体全厚度回采；随着工作面的推进，有计划地充填采空区；也称为壁式充填法采矿方案充 填 采 矿 法上向水平充填采矿方案下向水平充填采矿方案 采矿方法评价 充填采矿法适合开采矿石中等稳固以上，围岩稳固性差的矿体，或用于围岩虽稳固，但地表不允许崩落的矿山。 该采矿方法矿

12、石贫化率、损失率非常低，采准切割工程量小，采矿安全系数高，采矿方案灵活多变，适应矿体形态变化的能力强、灵活性大，是一种具有广阔前景的采矿方法。 充 填 采 矿 法 采 矿 特 点 充填采矿的回采过程中，随回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区。 充填料的作用主要在于支撑围岩，减少或延缓采空区及地表的变形与位移，进行地压管理。对于矿岩稳固较差的矿床，还可用支架、在充填料中加入胶结材料，增加充填料的支撑强度。上向水平充填采矿法充 填 采 矿 法 矿 块 构 成 要 素 矿脉厚小于15M时，矿块沿走向布置；否则矿块垂直走向布置。阶段高度：30 60 M 矿房宽度：8 15 M 矿房长度：30 60

13、 M 间柱宽度：6 8 M 顶柱高度：4 5 M 底柱高度：4 6 M 拉底高度：4.5 5 M 采 矿 回 采 流 程 在拉底空间形成后，首先浇灌钢筋混凝土底板，一般配双层钢筋，同时修筑行人天井和溜矿天井； 回采（凿岩、爆破落矿）； 矿石运搬（一般使用电耙、无轨机械设备）；充填（充填前加高行人、溜矿天井）。适用条件矿体围岩不稳固矿体倾角大于55矿体厚度小于810米（干式充填）；矿体厚度10-20米（水力充填）；贵重矿石上向水平充填采矿法充 填 采 矿 法 充 填 料 的 输 送 用充填法开采的矿山，必须建立一套完善的充填系统，包括：开采碎石，破碎，地面运输，经主充填井进入井下阶段水平运输，再

14、经采场充填井输送到待充填采场，并建设采场废水处理及排放系统。 充 填 前 准 备 及 充 填加高行人滤水天井：多采用带有滤水装置的混凝土预制件； 加高溜矿井：多采用钢结构或混凝土预制件；修筑混凝土隔离墙，测量充填量及充填高度；充填：依充填料特征分干式充填和水砂充填。下向水平充填采矿法适用条件：矿体围岩不稳固急倾斜厚矿体高品位贵重矿石下向水平充填采矿法充 填 采 矿 法 适 用 条 件 及 评 价 可用于开采矿石极不稳固或矿岩均不稳固，高价值、高品位的金属矿床。 该法不留矿柱，回采工作面有混凝土假顶保护，安全性好。 缺点是工程造价高，用水量大，充填系统复杂。 回 采 流 程由上而下分层回采，逐层

15、充填。 掘进分层全高分层切割平巷，再将每个分层划分为区段，以壁式工作面沿区段全长推进。每个区段运搬结束后，浇灌钢筋混凝土底板，砌筑混凝土隔离墙及脱水砂门，实施充填。全部区段充填结束后，充填切割平巷。分采充填采矿法 概念：当矿脉厚度小于0.3-0.4米时，为了回采矿石，必须要回采围岩，使采空区达到允许的工作最小厚度（0.90.9m）。采下的矿石运出采场，采掘的围岩冲填采空区，为继续上采创造条件。采矿方案崩 落 采 矿 法单 层 崩 落 采 矿 法无底柱崩落采矿法有底柱崩落采矿法 崩 落 采 矿 法 的 采 矿 特 点 崩落采矿法的矿块回采不再划分矿房与矿柱，随着崩落矿石，强制或自然崩落围岩充填采

16、空区，除单层崩落采矿法外，矿石在上部崩落松散废石覆盖下放出。 崩落采矿法一次崩矿量大，生产能力较大，但矿石损失率、贫化率高，而且由于采空区围岩的崩落将会引起地表塌陷。 崩落采矿法适合开采岩矿稳固性差，矿石价值不高的矿体。无底柱崩落采矿法崩 落 采 矿 法 采 矿 特 点 及 流 程采准：将阶段划分为容若干个分段，每个分段在划分为若干分条，每一分条设一回采巷道。切割：在回采巷道端部开切割槽。回采：在回采巷道中凿上向扇形中深孔落矿，分段之间自上而下回采，每个分条采用后退式回采。 在回采巷道中端部出矿，使用铲运机、装岩机运搬矿石至矿车或溜矿井，随分段（分条）矿石的回采，上部覆盖的废石下落充填采空区。

17、矿石运搬： 覆 盖 废 石 层 的 形 成1）崩落上部用其它采矿方法已回采完毕的采空区；2）由露天矿转为地下开采，用露天矿废石形成； 3）顶板不稳固，随矿石回采顶板自然崩落形成； 4）围岩稳固时可人工强制崩落顶板形成废石层。覆岩下放矿是崩落采矿法的基本特征。无底柱崩落采矿法的矿石运搬崩 落 采 矿 法铲运机运搬利用铲运机多将矿石直接运至溜矿井装岩机运搬用于矿车少或分段巷道距出矿端部较近时转载车运搬当回采巷道较长时，可利用转载列车运搬 无 底 柱 崩 落 采 矿 法 评 价该采矿方法主要用于开采低价值、低品位的倾斜厚大矿体，矿石稳固。矿房结构简单，生产能力大，利于机械化开采；落矿、凿岩在回采巷道

18、中进行，安全性高；不留底柱。主要缺点是矿石贫化损大，通风条件差。覆岩下放矿时矿岩移动规律崩 落 采 矿 法 覆岩下放矿时矿岩移动规律1）崩落的矿石与覆盖废石直接接触，随矿石放出，覆盖废石也随之下移，不断渗入矿石中。2）覆岩下放矿的矿岩移动遵循椭球体理论。3）放矿椭球体形状取决于松散矿石的物理力学性质（湿润度、松散程度、块度等）。 提高覆岩下放矿质量的方法 放矿口间距参数的确定合理性。 崩落矿石层的高度。 合理的放矿管理制度。 放出矿石量的准确计算及计算方法。有底柱崩落采矿法崩 落 采 矿 法 有底柱阶段崩落法在矿块高度上不划分分段，而沿阶段全高进行回采，在阶段底部设出矿结构，依其落矿方式有强制崩落法、和自然崩落法。 阶段强制崩落法特点 利用中深孔（水平或垂直）沿阶段全高一次崩落； 落矿前将拉底用浅孔挑顶的方法形成补偿空间，补偿空间的体积约为崩落矿石体积的20 30 %； 爆破作业采用微差爆破技术。 阶 段 强 制 崩 落 法 的 评 价 使用阶段强制崩落法除应满足崩落法一般条件外，矿岩应具备一定的稳定性，否则底部结构难以维持； 与其它崩落采矿法相比优点是具有良好的出矿条件及通风环境。但巷道维护时间长、费