第二篇 采矿方法——空场法.ppt

第二篇采矿方法,第五章空场采矿法,第六章充填采矿法,第七章崩落采矿法,第八章地下矿无轨采矿设备,第九章采矿方法选择与单体设计,基本内容,第五章空场采矿法,5.1概述,5.2房柱采矿法,5.7爆力运搬采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,5.5分段空场法,5.6阶段空场法,5.8采场底部结构,5.3全面采矿法,第五章空场采矿法,5.1概述,1）基本特征将回采单元划分为矿房和矿柱，分两步骤回采，先采矿房，后采矿柱；矿房在回采过程中形成的采空区是敞空的，主要依靠矿柱和围岩本身的稳固性来维护此空间；矿房采完后，及时回采矿柱，且处理采空区。,第五章空场采矿法,5.1概述,2）使用条件矿石和围岩都很稳固，采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。3）主要方案根据不同的矿体厚度及倾角条件分为房柱法、全面法、分层空场法、分段空场法及阶段空场法。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,1）基本特征将回采单元划分矿房、矿柱并相互交替排列，回采矿房时留下规则矿柱维护采空区顶板；所留矿柱可以是连续的或间断的，间断矿柱一般不进行回采；是回采水平和缓倾斜中厚以下矿体的常用方法，可分为浅孔崩矿房柱法及深孔崩矿房柱法。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,2）浅孔崩矿房柱法1.特征采空区高度较小（小于8m），在采空区用浅孔崩矿，电耙出矿。2.矿房布置和结构参数长轴方向电耙出矿时，沿矿体倾向；长度电耙出矿时，40-60m；宽度视矿岩稳固性而定，8-20m；矿柱尺寸φ3-7m，间距5-8m；,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,间柱沿矿体走向每4-6个矿房留3-4m连续矿柱；矿体厚度大时，留5m连续矿柱；顶底柱顶柱宽2-3m；底柱宽3-7m；,3.采切工作（图5-1）运输平巷1→放矿溜井2→切割平巷3→电耙绞车硐室4→上山5→联络平巷6。,图5-1浅孔房柱法1运输巷道；2放矿溜井；3切割平巷；4电耙硐室；5上山；6联络平巷；7矿柱；8电耙绞车；9凿岩机；10炮孔,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,4.回采工作崩矿厚度2.5-3m，逆倾向整层回采；厚度3-8m，分层回采先拉底YG-40型凿岩机打水平眼，距0.6-0.8m；间距1.2m左右；孔深1.5-2m再挑顶YSP-45型凿岩机打上向眼，排距0.8-1m；间距1.2-1.4m；孔深2m左右，图5-2；,图5-2上向式凿岩机（YSP45）,凿岩机与气腿整体连接在同一轴线上的，称为向上式凿岩机，主要用于天井的掘进和采场回采。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,通风30min运输平巷1→未用溜井2→切割平巷3→工作面→联络平巷6→上阶段平巷；顶板检查撬落浮石；出矿14-28KW电耙，耙斗容0.2-0.3m3，溜井格筛350350mm（图5-3）；地压控制规则排列的间断矿柱圆形φ2-6m，间距4-12m；方形22-44m2，间距5-12m或辅以锚杆支护。,图5-3三绞筒电耙绞车耙运矿石1矿柱；2滑轮；3耙斗；4钢丝绳；5电耙绞车；6放矿溜井；7已采矿房；8采下矿石；9待采矿石,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,3）锚杆护顶的浅孔崩矿房柱法（锡矿山）1.锡矿山开采技术条件矿体形态似层状；厚度2-3m（平均），4-5m（部分地段）；倾角10-20；稳固程度矿石稳固f8-10；直接顶板页岩不稳固，厚1.5-2m，节理发育，f3-5；底板灰岩岩稳固f10-18。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,2.开采技术措施（图5-4）减少矿房跨度，增加矿柱的密度或尺寸；使用锚杆护顶；提高回采强度，缩短顶板的暴露时间。3.矿块的采准、切割布置，回采方式及回采工艺如同典型方案。,图5-4锚杆护顶的浅孔房柱法1切割上山；2、3放矿溜井；4联络平巷；5切割平巷；6锚杆；7主要运输平巷；8回风平巷；9电耙绞车硐室；10联络巷道,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,4.锚杆支护技术锚杆落后回采工作面距离不超过3-4m；顶板岩石节理和断层较发育时，加密和加长锚杆长度，尽可能使锚杆使节理或断层面垂直，锚杆的锚因端要穿过断层；顶板极其破碎地段，应铺设金属网（金属丝φ3mm，网孔80mm，可承40-70Kg松石）。常用锚杆有树脂、管缝式、楔管式、水泥砂浆钢筋锚杆。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,5.主要技术参数矿房跨度；8m左右；矿柱点柱（尺寸34m2，间距5m）；锚杆金属楔缝式锚杆（长度2.3m，直径25mm，排距1m，间距0.8m）；暴露面积由20m2增大至400-500m2。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,4）深孔崩矿无轨开采房柱法1.特征空区较高8-20m，先用浅孔全面切顶或中深孔超前切顶，再用台车凿岩，深孔崩落切顶下部矿体，无轨设备出矿图5-5、6、7。2.技术措施切顶方式切井切顶巷道；切顶高度一般2.5-5m取决于凿岩及出矿设备；超前距离5-7m；出矿设备铲运机、电铲配卡车或装载机配卡车；,图5-5无轨自行设备回采深孔房柱法1切顶工作面；2矿柱；3履带式钻车；4轮胎式钻车；5前装机；6短臂电铲；7翻斗卡车；8锚杆；9切顶平巷,图5-6无轨自行设备回采深孔房柱法,图5-7盘区房柱采矿法式1-自行凿岩台车；2-电铲；3-回风巷道；4-自卸汽车；5-推土机；6-顶板支柱台车；7-顶板检查台车；8-矿柱；9-采区巷道；10-运输巷道,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,3.回采工艺凿岩台车钻凿中深孔，如果矿体厚度较大时，可以分层开采，上部分层超前下部分层；爆破、通风、安检后，电铲运矿往自卸汽车装矿，由自卸汽车运至主矿石溜井或直接运出地表；为减少掘进工程量，一般几个采场共用一条溜井。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,5）房柱法发展方向减少矿柱矿量损失加强顶板维护，适当增大矿房尺寸，相对减少矿柱比重；将连续矿柱改为间断矿柱，或在回采矿房时酌量回收部分矿柱；采用人工混凝土柱代替自然矿柱；提高开采强度，缩短顶板暴露时间，做到少留贮柱等；改进矿柱和锚杆的使用对矿柱边缘采用边界爆破技术；对留下的矿柱采用钢丝绳或保护网缠绕，用锚杆加固或喷射混凝土，以提高矿柱自身的强度；,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,采用高效率的采装运设备及与之相适应的工作面形式和作业方式这是扩大房柱采矿法的适用范围和提高矿房生产能力及回采强度的基础；在我国现实条件下，宜大力发展多型式的中深孔房柱采矿法。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,6）房柱法适用条件适宜于开采顶板和底板岩层中等稳固、矿石稳固，薄至中厚的水平和缓倾斜矿体；要求矿石稳固，保证矿柱具有支承能力；若矿石松软，则须留大量连续矿柱，造成矿量损失率增大；顶板应为稳固且地质构造不太发育的厚岩层，否则难以采用较大的矿房跨度和大型采装运设备；底板应较坚硬，否则回采期间，地压过大会造成底鼓；,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,采用锚杆或锚网支护不太稳固的顶板岩层，能扩大房柱法的适用范围；为保证工人有良好的工作条件，矿体厚度一般为2-10m，倾角在20以内，但也有达到30-35。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,7）房柱法评价方案灵活，应用范围广；采准工程量小，采准时间短，矿房投入生产快；回采工艺简单，矿石贫化小，成本低；可采用机械化作业，并用锚杆护顶，降低工人劳动强度，提高劳动生产率及安全程度；顶板不稳固或矿体厚度大时，护顶难，安全性差；矿柱矿量损失量大，对于非连续矿柱约15-20，连续矿柱达40。,第五章空场采矿法,5.2房柱采矿法,房柱法主要技术经济指标浅孔崩矿,第五章空场采矿法,5.3全面采矿法,1）基本特征在阶段或盘区中把矿体划分为矿块中留规则的和不规则的矿柱进行回采；也可沿阶段连续回采，留不规则矿柱主要为贫化矿石或夹石；当开采贵金属时，亦可用混凝土或木垛替代矿柱。,第五章空场采矿法,5.3全面采矿法,2）矿块构成要素（图5-8a、b）缓倾斜矿体按15-30m垂高划分阶段，阶段斜长保持40-60m，阶段之间保留2-3m厚的顶柱和底柱；沿走向每隔50-60m划分矿块，留矿块间柱；采场承受面积一般可达1000-2000m2；当承受面积大时应留不规则矿柱。,图5-8a划分矿块的全面采矿法1-阶段运输巷道；2-回风平巷；3-切割上山；4-溜井；5-电耙绞车；6-切割平巷；7、8-联络道；9-底矿柱；10-底柱；11-间柱；12-顶柱；13-电耙；14-炮孔,图5-8b不划分矿块的全面采矿法,第五章空场采矿法,5.3全面采矿法,3）采切工作首先掘进阶段运输平巷1及回风平巷2；从1沿走向每隔一定距离掘进切割上山3，用作崩矿自由面；每隔5-7m掘溜井4；距1顶板约3m处，从切割天井掘进切割平巷6；为了采区的通风和人行的第二安全出口，在顶柱12或间柱11中掘进联络道13。,第五章空场采矿法,5.3全面采矿法,4）回采工作采用浅孔落矿，孔径36-44mm，孔深1.2-2m，孔距0.6-1.2m，排距0.5-1m，一次推进距离1.2-1.4m；成梯段式工作面沿走向推进，梯段长8-20m，下梯段超前上梯段距离3-5m；梯段工作面可使凿岩和出矿工作平行进行，避免作业间相互干扰。,第五章空场采矿法,5.3全面采矿法,5）评价全面有矿法适合于开采矿石和顶板岩石中等稳固以上的水平和缓倾斜薄矿体，厚度小于3-4m为宜；开采底板起伏较大或厚度较大，以及矿石品位颁布不均匀的矿体，需要加密探矿巷道；当矿体倾角达到30-45时，工人需站在矿堆上作业，回此，在回采过程中，每次崩落的矿石要局部留矿体为工作平台；,第五章空场采矿法,5.3全面采矿法,该法采准工程量小，回采工序简单，通风效果好；能适用矿体形状不规则及厚度不大于3-4m矿岩稳固的条件，灵活性大，坑木消耗少，采矿成本低；但顶板暴露面积较大；留矿柱多时，矿石损失量大。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,1）基本特征将急倾斜薄至中厚矿体按阶段划分为矿块，矿块再划分为矿房、矿柱二次回采；矿房自下而上回采，每次放出三分之一崩落矿石，其余部分贮存在矿房中作为继续上采的工作平台，待整个矿房采完后再全部放出（集中出矿）；矿房采完后，回采矿柱，并处理采空区。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,2）矿房布置和结构参数走向一般沿矿体走向布置；阶段高度30-50m随围岩稳固、矿体形态而变；长度40-60m，亦有高达80-120m；两端布置人行井时，40-60m；中央布置天井时，80-120m；电耙出矿，不超过50m；矿柱尺寸开采薄矿脉时，间柱宽2-6m，顶柱厚2-3m，底柱高4-6m；中厚以上矿体，间柱宽8-12m，顶柱厚3-6m，底柱高8-10m。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,3）采准工作三种典型方案，见图5-9、10、11运输平巷→天井→切割拉底巷道→漏斗→联络道。运输平巷运输矿石、人行、通风、材料设备，断面22m2；天井通风、人行、运输材料设备，断面2.51.5m2；,薄至极薄矿脉中，平巷和天井沿脉掘进；中厚矿体中，平巷和天井沿下盘接触线在矿体一侧掘进。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,拉底平巷为第一分层回采提供空间，创造自由面，高度2-2.5m，宽为矿体宽度；漏斗间距5-7m，断面1.51.8m2，坡面角55-60；中厚矿体中每漏斗负担25-36m2；联络道人员、材料设备进出采场，间距4-5m，断面22m2。,图5-9留间柱和顶底柱的留矿法1回风巷道；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阶段运输巷道；10未采矿石；11回采空间,图5-10一侧掘进先行天井，另一侧架设顺路天井的采准,图5-111中央先行天井，两侧架设顺路天井的采准,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,4）切割工作三种方案，见图5-12、13、14,图5-12（方案一）不留底柱的拉底步骤,适用于薄和极薄矿体,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,在阶段运输平巷内打上向垂直炮孔，孔深1.8-2.2m；所有炮孔一次爆破（图Ⅰ）；在第一层崩下的矿石堆上，向上打第二层炮孔，孔深1.5-1.6m（图Ⅱ）；然后将第一分层崩下矿石运出，同时架设人工假底（包括假巷和木质漏斗图Ⅲ）；在假底上铺设一层茅草之类弹性物质后，爆破第二分层炮孔；崩下的矿石从漏斗中放出一部分，平整和清理工作面，拉底工作即告完成（图Ⅳ）。,图5-13（方案二）有底柱拉底和扩漏同时进行,适用于矿脉厚度大于2.5-3m的情况,在运输巷道一侧以40-50倾角打上向孔，其下部炮孔高度距巷道底板1.2m，上部炮孔在巷道顶角线上与漏斗侧的钢轨在同一垂直面上（图Ⅰ）；,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,爆破后站在矿堆上，一侧以70倾角打第二次上向孔（图Ⅱ）；第二次爆破后将矿石运出，架设工作平台打第三次上向孔，装好漏斗后爆破（图Ⅲ）；放出矿石，继续第四次上向孔（图Ⅳ），爆破后漏斗颈高达4-4.5m；在斗颈上部以45倾角向四周打炮孔，扩大斗颈最终使相邻斗颈连通，同时完成扩漏和拉底工作（图Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ）。,图5-14（方案三）留底柱掘拉平巷的拉底方法,适用于中厚矿体,从运输巷道的一侧向上掘漏斗颈，从斗颈上部向两侧掘进高2m左右，宽1.5-2m的拉底巷道，直至矿房边界；同时从拉底水平向下或从斗颈中向上打倾斜炮孔，将上部斗颈扩大成喇叭状的放矿漏斗。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,5）回采工作依次完成打眼、装药崩矿，通风，局部放矿，破拱，顶板管理，平场、二次破碎，附助作业等工作循环；最后进行大量放矿。,打眼分层高度1.8-2m，浅眼崩矿，采用直线或阶梯工作面；水平炮孔上仰5-8，孔距0.8-1m，最小抵抗线0.6-0.7m，交错布置；,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,上向炮孔前倾75-85，炮孔排列有一字形（图5-15a）、之字形（图5-15b）、平行排列（图5-15c）、交错排列（图5-15d）。,适用于矿石爆破性较好，矿岩易分离，矿脉厚度不大于0.7m。,图5-15a一字形,图5-15c平行排列,图5-15b之字形,适用于矿石爆破性好，矿脉厚度0.7-1.2m的情况。,适用于矿石坚硬，矿体与围岩接触界线不明显或难于分离的厚度较大的矿脉。,图5-15d交错排列,用于矿石坚硬，厚度大的矿体，崩下的矿石块度均。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,装药崩矿一般采用药卷直径为311mm的铵油或硝铵炸药；用导火线点燃火雷管起爆；通风新鲜风流由进风井天进入工作面，污风由回风天井排到上部回风平巷；工作面风量应满足排尘和排除炮烟的需要；空气含氧量不得小于20，风速不得低于0.15m/s。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,局部放矿放出一次崩矿量的35-40，为进上步上采提供空间；注意各漏斗均匀放矿破拱处理留矿堆中形成的悬拱爆破振动消除法、高压水冲洗法、土火箭爆破法、从空硐两侧漏斗放矿，使悬空的矿石垮落等。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,顶板管理撬落浮石，横撑支柱或锚杆支护；平场为便于工人在留矿堆上凿岩爆破，局部放矿后应将留矿堆表面整平，叫平场；平场时，将顶板和两帮已松动而未落下的矿石或岩石撬落，叫撬顶；崩矿和撬顶落下的大块，应在平场时破碎，以免卡塞漏斗，叫作二次破碎；,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,6）分层空场法出矿典型方案,电耙出矿矿石从漏斗进入电耙道，再用电耙耙入溜井，溜入阶段运输平巷装车（图5-16a）；开采极薄矿脉时，使用电耙出矿的无底柱结构；由沿脉巷道一侧直接向上回采；在沿脉巷道内安设电耙，将矿石耙入转运天井，溜放到下一阶段装车运出（图5-16b）。,图5-16a分层空场法底部电耙出矿1阶段运输平巷；2电耙道；3漏斗；4溜井,图5-16b分层空场法电耙出矿耙入转运天井,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,矿体倾角小于55-45时，采用上向倾斜工作面（倾角10-25）分层崩矿，矿石经电耙耙运至短溜井，到阶段运输巷道运出图5-16c。,图5-16c倾斜工作面电耙出矿1阶段运输巷道；2放矿短溜井；3电耙绞车,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,装岩机出矿距矿脉内沿巷道侧帮5-6m掘下盘沿脉脉巷道，沿此巷道每隔5-6m掘装载巷道横穿脉内沿脉巷道；脉内沿脉巷道作为拉底层，直接向上回采（图5-17）；矿石由装岩机装入下盘沿脉平巷的列车内；,图5-17留矿法底部装岩机出矿1下盘沿脉巷道；2装载巷道；3先进天井；4联络道；5上阶段脉内回风巷道,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,铲运机出矿国外广泛采用铲运机出矿，加拿大克格律矿采用下盘沿脉巷道距矿体11.5mm左右，由此每隔11.5m左右掘装运巷道通达矿体，铲运机由装运巷道进入采场装矿（图5-18）；,图5-18留矿法铲运机出矿,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,振动机出矿急倾斜薄和极薄矿脉使用留矿法时，近年来多在矿房底部漏斗内安装振动放矿机取代木漏斗，由重力自溜放矿变为强制振动放矿，从而改善了矿石的流动性，取得了良好的经济效益；矿房底部漏斗内安装振动放矿机的结构如图（图5-19）；,图5-19留矿法振动出矿机出矿1振动台面；2振动器；3机架；4固定钢绳,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,7）矿房残留矿石回收,利用水泵产生的高压水通过水管输送，供给高压水枪，产生高压射流，并借散体矿石和粉矿自重，使之从矿房冲运出来；水力冲洗顺序是先从矿房两侧天井用水枪由下而上分层向下冲洗，最后在矿房顶柱中预先掘好的冲洗小井向矿房强力冲洗（图5-20）。,图5-20水力冲洗工艺系统示意图,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,8）分层空场法发展方向,研制轻型液压凿岩机，寻求合理凿岩爆破参数，研究控制采幅的有效技术措施，降低废石混入率；矿脉倾角60-55时，研制轻型振动放矿机配合矿石自重出矿，提高出矿效率和矿石回收率；对于薄矿脉至矿脉厚度小于6.5m，应改进底部出矿结构，推广电耙出矿，或研制小型铲运机出矿，不留底柱，简化底部结构，提高效率；,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,对于极薄矿脉，应研究混采和分采（选别回采）的合理界线，提高采、选综合经济效果；研究采场地压管理。,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,9）分层空场法评价,围岩和矿石均稳固，矿体厚度以薄和极薄为宜，矿体倾角应为急倾斜，矿石无结块性和自燃性；结构及生产工艺简单，管理方便，可利用矿石自重放矿，采准工程量小；开采中厚以上矿体时，矿柱矿量损失贫化大；工人在较大空区下作业，安全性差；平场工作量大，难以实现机械化；积压大量矿石，影响资金运转。,分层空场法玉要技术经济指标,第五章空场采矿法,5.4分层空场法（留矿法）,第五章空场采矿法,5.5分段空场法,1）基本特征将阶段划分为若干分段；每个分段内划分矿房和矿柱，每个矿房都有独立的崩矿和出矿巷道，可视为单独的回采单元；矿房回采完毕后，可立即回采与已采矿房相邻的间柱和本矿房的斜顶柱，同时处理采空区；适于开采倾角30-55矿岩中等稳固以上的中厚矿体。,第五章空场采矿法,5.5分段空场法,2）结构参数阶段高度30-60m；分段高度15-20m；矿块长度30-40m；间柱宽度6-8m；斜顶柱厚5-6m。,第五章空场采矿法,5.5分段空场法,3）采准工作图5-21、22运输平巷运输矿石、人行、通风、材料设备；斜坡道无轨设备、无轨车辆（运送人员、设备和材料）行驶；分段平巷在矿体下盘每个分段水平均须掘进；装运横巷由分段平巷每隔10-12m布置一个装运横巷便于无轨设备出矿；,图5-21分段矿房采准系统示意图1阶段运输平巷；2斜坡道；3分段运输平巷；4溜井；5装矿横巷；6堑沟拉底巷道；7分段矿房；8斜顶柱；,图5-22分段空场法1分段运输平巷；2装矿横巷；3堑沟平巷；4凿岩平巷；5矿柱回收平巷；6切割横巷；7间柱凿岩硐室；8斜顶柱凿岩硐室；9切井；10斜顶柱,第五章空场采矿法,5.5分段空场法,堑沟平巷由装运横巷通达矿体下盘边界掘进堑沟平巷；凿岩平巷靠近矿岩上盘接触面；4）切割工作图5-23切割横巷切割天井,图5-23采切示意图1分段运输平巷；2装矿横巷；3堑沟拉底平巷；4凿岩平巷；5矿柱回收平巷；6切割横巷；7间柱凿岩硐室；8顶柱凿岩硐室；9切井；10开切槽的炮孔；11回采矿房炮孔；12开堑沟炮孔；13回采间柱炮孔；14回采斜顶柱孔,第五章空场采矿法,5.5分段空场法,5）回采工作用拉底平巷的扇形深孔形成底部V型堑沟；在凿岩巷道中打环形深孔崩矿，回采矿房；同时依次回采间柱和斜顶柱；用铲运机从装运横巷将矿石运至分段平巷，到最近的溜井，放矿至阶段运输平巷；矿房、矿柱回采完毕，上部段崩落的围岩和上盘围岩随即陷落充满采空区。,第五章空场采矿法,5.5分段空场法,6）分段空场法评价适用于矿石和围岩中等稳固以上的倾斜和急斜倾厚矿体；可以多分段同时回采，作业集中，回采强度高，生产能力大，矿房日产量可达800t；可使用无轨设备，机械化程度高；灵活性大，有利于地压控制和顶板管理；采准工程量大，矿柱矿量较多。,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,1）基本特征将矿块划分为矿房和矿柱，先采矿房，后采矿柱；回采过程中，暂留阶段矿房高度的空区，在巷道内作业，自阶段出矿巷道出矿；作业人员和设备不进入空区；较适用于倾斜至急倾斜中厚以上矿体开采；可分为分段凿岩阶段出矿的阶段空场法和阶段凿岩阶段出矿的阶段空场法。,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,2）分段凿岩阶段出矿的阶段空场法1.特征将矿房划分为若干分段，在分段凿岩巷道内凿岩崩矿；回采工作面是垂直的，回采前，除拉底、辟漏外，必须开凿垂直切割槽，并以此为自由面进行落矿，崩落的矿石借自重落到矿房底部放出；矿房回采结束后，再用其他方法回采矿柱。,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,2.矿块布置当矿体厚度小于15m时，矿房沿走向布置；当矿岩稳固，厚度小于20m时，尽量沿走向布置；当矿体厚度大于20m时，矿房垂直走向布置。,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,3.结构参数,考虑因素矿岩的物理力学性质，在一定时间内的允许暴露面积；矿岩的性质特征，如断层、节理、夹石、品位分布，矿体与围岩的接触情况等；矿柱回收方法；采准与回采设备类型。,阶段高度一般取50-70m，国外120-150m大中段；,,阶段高度,矿房矿量,开拓及采准费用,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,矿房长度一般取40-60m；,{,矿岩的暴露面积,电耙的有效运距,倾角缓取小值，陡取大值,矿房宽度沿走向为矿体水平厚度；垂直走向时取15-20m；,{,凿岩设备的能力,漏斗或堑沟的受矿面积,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,间柱宽度沿走向布置为8-12m；垂直走向布置为10-14m；,矿柱强度,矿体厚度、倾角、阶段高度,矿房深孔爆破对间柱稳定性的影响,作用在间柱上的载荷大小与方向,间柱中开掘巷道后对强度的影响,采后是否充填,间柱的回采方法,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,顶柱厚度一般为6-10m；底柱高度8-13m；分段高度中深孔落矿时，8-10m；深孔落矿时，10-15m,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,4.采准工作（图5-24）,采准工作包括掘进阶段运输巷道、通风行人天井，电耙巷道，放矿溜井、漏斗颈、拉底巷道、分段凿岩巷道及切割天井等。,运输平巷沿矿体下盘接触线布置，人行天井布置在间柱中，从天井掘进电耙道和分段凿岩巷道，凿岩巷道对于倾斜矿体布置靠近下盘，对于急倾斜矿体布置在中央。,图5-24分段凿岩阶段空场法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,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,5.切割工作,切割工作包括拉底、辟漏及开切割立槽；拉底是从拉底巷道向两侧用浅孔扩帮，按拉底层高度逐段将整个矿房底部拉开，可以结合辟漏一起进行；本方法回采工作是以立面作业逐渐向两翼展开，故一般拉底和辟漏工作的速度，只要求能超前于回采立面1-2排漏斗的距离，无需过早全部拉开。,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,开切割槽法,浅孔拉槽法把宽为2.5-3m的切割槽作为一小矿房，用留矿法自下而上逐层上采，经切割天井同上阶段联系，解决行人、上下设备及通风问题，矿石从下部漏斗放入电耙巷道；此法易保证切割槽质量，但效率低，劳动强度大；,,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,开切割槽法,垂直中深孔拉槽法（图5-25）在每个分段水平，于切割天井下侧先开切割巷道3，由切割巷道围绕切割天井开环形进路4，并扩帮到整个槽宽；再从切宽的环形进路上向上打平行中深孔5，对着切割天井进行多排同次爆破，形成立槽；,,图5-25垂直中深孔拉槽法1分段巷道；2切割天井；3切割巷道；4环形进路；5中深孔,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,开切割槽法,水平深孔拉槽法（图5-26）拉槽前先将槽底切开，形成出矿条件；然后以切割天井作凿岩天井，架工作台从下向上逐层打水平扇形深孔，分次爆破，爆下的矿石放出后便形成切割槽；此法拉出的槽宽较大（5-8m），爆破夹制性小，能保证拉槽质量，且效率较高。,,图5-26水平深孔拉槽法1中深孔；2切割天井；3分段凿岩巷道；4漏斗颈；5斗穿；6电耙道,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,6.回采工作,凿岩在分段凿岩巷道内打上向扇形中深孔φ50-65mm，W为1.5-1.8m或深孔W为2.5-3m；崩矿一次完成全部打孔，多次多排同段微差起步距为3-5排炮孔，上分段超前1-2排孔；通风见图5-27；出矿28KW或55KW的电耙，斗容0.3m3或0.5m3。,图5-27分段凿岩阶段空场通风系统示意图（a）单侧回采；（b）双侧回采1天井；2、5回风巷道；3检查巷道；4回风小井；6分段凿岩巷道；7风门；8阶段运输巷道；9电耙巷道；10漏斗颈,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,7.评价,回采强度大矿房内同时作业的工作面多，且凿岩又能和矿石运搬平行作业；劳动生产率高分段落矿自由面多，同次爆破炮孔排数多；坑木及炸药消耗量少，采矿成本低；工人在巷道内工作，不进入空间，作业安全；,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,采准工作量大，准备时间长；矿柱矿量占35-60，回采矿柱条件又差，损失与贫化指标偏高；掘分段巷道时机械化程度不高，作业较为困难；,主要技术经济指标,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,3）阶段凿岩阶段出矿的阶段空场法1.特征使用潜孔凿岩机和牙轮钻机凿岩，大直径深孔崩矿，全阶段一次凿岩成功，减少采准工程量，最具代表性的是VCRVerticalCrateRetreat法；VCR法又称垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法，高效、安全、经济；,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,VCR法综合应用了大直径深孔凿岩装备、球形药包爆破理论和大型出矿设备等新技术、新工艺；适用于开采矿石和围岩中等以上稳固的厚和极厚矿体，以及中厚急倾斜矿体，且矿岩接触面规整为宜。,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,2.采场布置与结构参数阶段高度70-80m；,{,矿石和围岩的稳固性,钻孔设备（钻孔偏斜率1）,矿房长度30-40m；,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,矿房宽度沿走向布置时，为矿体水平厚度；垂直走向布置时，取8-14m；间柱宽度沿走向布置时，取8-12m；垂直走向布置时，取8m左右；顶柱厚度一般取6-8m；底柱高度一般为6-7.5m。,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,3.采切工作（图5-28、29）包括阶段运输巷道，装矿横巷，凿岩硐室或平巷。,每隔8m掘进长度不小于8m的装矿横巷，曲率半径为6-8m；采用垂直平行深孔时，凿岩硐室比矿房长度大2m，宽大1m，便于凿岩；硐室墙高4m，拱顶高4.5m图5-30；采用垂直扇形孔时，采用凿岩平巷图5-31。,图5-28VCR法示意图1支护锚杆；2凿岩空间；3运输平巷；4第3爆破层；5第2爆破层；6球状药包；7第1爆破层；8拉底水平层；9装矿横巷；10受矿堑沟,图5-29凡口锌铅矿VCR1运输巷道；2拉底巷道；3装矿巷道；4凿岩巷道；5漏斗,图5-30垂直平行深孔球状药包崩矿阶段空场法,图5-31垂直扇形深孔球状药包崩矿阶段空场法,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,4.切采工作（图5-32）包括拉底、出矿结构。,图5-32a平底结构bV型堑沟结构,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,5.回采工作打眼用潜孔钻机一次打完φ150-165mm下向大直径深孔，偏斜率控制在1内；测孔用一根长0.5m、φ25mm的金属棒测孔深；堵孔在装药前，用碗形胶皮进行堵孔图5-33；装药高密度、高威力、低感度球状药包耦合装药图5-34；,图5-33碗形胶皮堵孔方法图a水泥胶皮碗形堵孔塞；b木楔堵孔塞1吊环；2水泥塞体；3碗形胶皮堵孔塞；4炮孔；5放下孔塞；6上拉堵孔；7木楔；8尼龙绳,图5-34装药结构示意图1木楔；2砂子；3炸药；4起爆药包；5砂子或砾石；6木头间隔,崩矿自下而上分层崩矿或侧向崩矿图5-35a、b,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,靠近采场中心的炮孔、距顶板较低区的炮孔和靠近地质构造破坏的炮孔先起爆；边孔最后起爆；可以根据出矿空间的位置，改变起爆顺序。,通风可利用炮孔通风；出矿采用铲运机出矿，每层爆破后，放出约40矿量，其余暂留矿房内，待整个采场采完后大量出矿图5-36。,图5-35a自下而上崩矿,图5-35b侧向崩矿,图5-36铲运机出矿图1-V形堑沟；2-铲运机；3-运输巷道；4-装矿短巷；5-铲运机向溜井卸矿；6-溜井,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,6.爆破漏斗概念球状药包长度与直径比不大于6的药包；临界埋深在一定矿岩和炸药条件下，不形成爆破漏斗时的最小药包埋深；最佳埋深在一定矿岩和炸药条件下，药包崩下矿石体积最大和破碎的矿石块度最优时的药包埋深。,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,7.评价该法适用于厚度中厚以上的急倾斜或水平矿体，矿体形态规整，无分层现象，无节理和破碎带，矿石稳固，上下盘岩石稳固；采切工程量少，无需切割天井、分段巷道；作业安全；爆破效果好，矿石大块率低；采场生产能力高，采矿成本低；,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,凿岩、爆破技术要求高，要求矿体规整；使用高密度、高爆速炸药，爆破成本高；装药、爆破的施工复杂；矿体形态变化大时，矿石损失、贫化大；,第五章空场采矿法,5.6阶段空场法,VCR法主要技术经济指标,第五章空场采矿法,5.7爆力运搬采矿法,1）特征图5-37凭借炸药爆破时的能量，把矿石抛离矿体一段距离，并借助抛离时的动能和势能使崩落矿石在采场底板上滑行、滚动，解决不开掘底盘漏斗出矿及工人不进入暴露顶板下采场作业问题；高分段爆力运矿方案将阶段划分为两个分段，分段高为15m左右；低分段爆力运矿方案将阶段划分为三个以上分段，分段高为6-10m。,图5-37高分段爆力运矿采矿法1凿岩天井；2切槽堑沟；3切割平巷；4出矿溜子；5斗穿；6电耙道；7溜井；8运输平巷；9绞车硐室；10行人道,阶段高度依据矿岩稳固程度、抛掷距离和划分分段数目取20-35m，分段高度15m左右；矿房长度根据采场允许的暴露面积及凿岩设备的工作能力，深孔时取50m，中深孔取40m；分段爆力运矿一般不留顶底柱，也不留间柱。,第五章空场采矿法,5.7爆力运搬采矿法,2）结构参数,包括下盘阶段运输平巷、分段电耙道、斗穿、漏斗、放矿溜井、切割平巷、天井、绞车硐室、切割槽。,第五章空场采矿法,5.7爆力运搬采矿法,3）采切工作,分段间回采从上向下，分段内则由下向上；于凿岩天井内打倾斜扇形中深孔，分次爆破。,4）回采工作,第五章空场采矿法,5.7爆力运搬采矿法,5）评价,适用于倾斜矿体的中限，即倾角35-45，厚度8-15m；要求顶板稳固，矿石中等稳固以上；底板平整光滑；低分段爆力运矿，可适当降低对稳固性的要求；底盘的矿石损失减少；千吨采切比也比开底盘漏斗减少；,第五章空场采矿法,5.7爆力运搬采矿法,生产效率高、成本低。在平台上工作，作业安全性差；爆力运矿效果不好时，矿石损失增大；凿岩天井施工难度大,第五章空场采矿法,5.8采场底部结构,1）分类重力出矿底部结构电耙底部结构装运机、铲运机底部结构振动出矿机底部结构,第五章空场采矿法,5.8采场底部结构,2）重力出矿底部结构回采崩落矿石在重力作用下，沿采场溜至矿块底部出矿巷道，直接装入运输水平的后续运矿设备中。分为有格筛破碎硐室（图5-38）和无格筛破碎硐室（图5-39）两种情况。,图5-38有格筛破碎硐室重力出矿底部结构,阻拦大块,,图5-39无格筛破碎硐室重力出矿底部结构,第五章空场采矿法,5.8采场底部结构,3）电耙底部结构崩下矿石经受矿巷道自溜到电耙道中，然后用电耙将矿石耙至溜井，装入运输水平的矿车中。分为漏斗受矿（图5-40）和堑沟受矿（图5-41）及平底受矿（图5-42）三种情况。,图5-40单排漏斗电耙底部结构1-电耙道,2-溜井,3-阶段运巷，4-斗穿,5-斗颈,6-喇叭口,7-耙斗,8-电耙铰车,图5-41单排堑沟,图5-42平底堑沟受矿电耙底部结构1-电耙道；2-斗穿；3-平底；4-残留三角矿柱；5-爆下矿石；6-耙斗,第五章空场采矿法,5.8采场底部结构,4）装运机、铲运机底部结构（图5-43、44）崩下矿石借助自重落到矿块的底部，经V形堑沟或平底堑沟的沟穿溜到装矿横巷的端部，用装运机或铲运机出矿，大块在装矿横巷中进行二次破碎。,图5-43铲运机出矿底部结构图1-V形堑沟；2-铲运机；3-运输巷道；4-装矿短巷；5-铲运机向溜井卸矿；6-溜井,图5-44装载机出矿底部结构图,第五章空场采矿法,5.8采场底部结构,5）振动出矿机底部结构（图5-45）振动出矿机提高矿石的流动性，减少矿石堵塞次数，出矿效率显著提高；底部结构较灵活，可为漏斗式、堑沟式及平底式。,图5-45振动出矿机底部结构1振动台面；2振动器；3机架；4固定钢绳,谢谢各位,