现代地下采矿方法典型实例（四）：分段空场采矿法.pdf

现 代地 下 采矿 方 法典 型 实例 四 分 段 空 场 采 矿 法 核 工业 总公 司矿冶研 究设计院高级工程 师胡际平 在 无轨 采矿的推动 下 ，近些 年来分段空 场 采矿法 的主要进展是 1 ．采场底 部改用铲 运机 平底 出矿 ，不必开 凿放 矿漏 斗 ，减少 了 卡矿 事故 ，提高 了出矿效率 }2 ．深孔 凿岩设 备不 断改 进 ，炮孔精确度 显著 提高 ，分 段高 度相应 加大 ，采准工程 量随之减少 ，3 ．使用 长锚索对围岩和顶柱进行预加固，减少了矿 石贫化和 损失 ，扩 大了分段空 场法在欠 稳固 矿体的应用 范 围}4 ．在薄至 中厚 的急倾斜 矿 体 创造 了端 部 出 矿 的 无底 柱 分 段 空 场采 矿 法 ，由于采 矿工艺 简单 、作业 安全 、机 械化 程度高 ， 往往用来代替浅孔留矿法I 5 ． 在矿 岩稳 固的 厚矿体 ，创造 了无间柱 连续 回采的 分段空场 法 ，由于一步骤 回采 ，矿石损 失相 应减少 ，采 矿强 度和劳动生 产率显著 提高 铡 1 芬 兰皮哈萨 尔米 P y h A s a l mi 铜 锌矿 矿体走 向长 3 0 0 ～5 0 0 m， 厚度 l 0 ～ 4 0 m， 急倾斜 ， 延深 8 0 0 m 以上 。 围岩 为欠稳 固的绢 云母 石英 岩和 云母片麻岩 ，矿石坚硬 且韧性 大 在4 0 0 m 以 下 ，水 平 应 力 高 达 4 0～ 7 0 MP a ，普通 空场采矿法 矿 石贫化 率 有时达 3 0 。为此采 用 图 1所示 的长锚索 预支护分 段 空场 法。阶 段 高 度 7 0 m，分 段 高度 3 0 ～ 4 0 m 采 矿 场 垂 直 走 向 布 置 ，矿 房 宽 1 2 ～ 1 6 m，长 2 0 3 0 m，使矿量控制 在 5 ～l 0万 t 以内。先采矿房，随后用废石、尾砂和炉渣 胶 结充填 } 然后 回采问柱 ， 仅用废石 充填 。 回 采之 前 ，上盘 围岩用放射 状 长锚索加 固顶 拄用刺猬式和琴弦式长锚索加固，形成让压 国外金属矿山 矿柱 。按 图中顺 序回采 ，先拉底 I ，接 着 用 V C R法 开凿切割 天井 Ⅱ并爆 破部分矿 石 Ⅲ 然 后再爆 破 采场 中 间部位 的 矿 石 w ，v并大量放 矿 ， 使 这部分矿 石基本 无 贫 化。最 后 爆 破 靠 近 上 下 盘 的 矿 石 Ⅵ， Ⅶ 采用此 法 ，贫化 率 已降为 7 ％ 圈 1 皮啥萨尔米矿分段空场采矿法 1 擘弦式锚索 I 2 刺措式锚索 I 3 放射状愤索 I 4 上盘 I 5 矿石边界日 扇形炮孔凿岩平巷 I 7 下盘 I 8 切 吝 I 天并I 9 毂矿点锚索 过去分段 高度 为 2 5 m，采 用 P K - l O 0 O型 滑 橇 式双 机 台 架 钻 凿 直 径 5 7 mm 的 崩 矿 炮 孔 现在采 用 T a n a r o c k S o l o 8 9 0 RF型全液压 凿岩台车， 配两台 2 5 7 k g 的 H L 8 5 0 型液压凿 岩机钻凿直径 8 9 ra m的炮孔，平均台班效率 1 2 0 m， 崩 矿 1 2 0 0 t 。3 5 m 深的 炮孔 ，偏斜不到 5 3 维普资讯 1 。爆 下 的矿 石用 5 m T o r o 5 0 0 D型铲 运机 运 往 溜 矿 井 。 以往用手 工操作 只能安装 长度不到 1 5 m 的锚索 ， 现 在采 用 T a r n r o c k C a b o l t H 6 9 5型 电 动液压锚索钻装 台车，锚萦长度最大可达 4 0 m，每班 可安装 5 0 8 0 m，锚孔精确度 高 ， 安装 质量可靠 。 矿 山年产 矿石 9 0万 t ，尽 管开 采条件 日 益恶化 ， 采用上述方 法后 ， 地下工 人从 1 加 人 减至 1 1 d人 ，劳动生产率 提高 2 3 ，贫化率 大幅度 降低 ，采 矿成 本逐年 下降 ，经 济效益 显著 。 例 2 法 国萨尔西尼 S a l s i g n e 金矿 矿脉 倾角 6 0 。 ，厚 度 0 ． 5 ～3 m，采用 图 2 所 示 的无 底 柱 分 段 空 场 法 开 采 。阶 段高 度 4 5 m，分 段 高度 1 0 m。分段 之 间用一 条坡 度 2 O 的之 字形 脉外斜 坡道 连接 。分段 平巷最 小宽度 1 ． 8 m， 高 3 ， 5 m， 用 1 ． 8 m 长 的锚 杆支 护 掘进采用 Mo n t a b e r t 液压凿 岩台车和 0 ． 6 ～ 1 ． 8 m 铲运机 ，将 矿 石和废石分 别运 往矿 石溜 井和 废石溜 井。各个分段 自上 往下超 前 回采 。回采时 ，先在 采区端部沿矿脉 掘进一 个 l ～2 m 的切割天 井 ，再 用 Mo n t a b e r t 凿岩 二 』 Ⅱ 甄 ， { 。 W [ 三 三 ] ／ 。 1 1 、 B ， 、 - 4q“ ． I 图 2 萨尔西 尼矿无底挂分段空场法 l 果 区边界 | 2 上水平 F 3 斜坡遵 ● 下术平 I 5 丹段平巷 6 浩矿井 7 矿柱 |8 切割槽 9 深炮孔 5 4 台车 配 H 8 0型液 压 凿岩 机 钻 凿直 径 6 4 ram 的深 炮孔 ，孔 内装填脏质炸 药卷 ，以切割天 井为 自由面进 行爆 破 。沿走 向每 回采 8 m．留 下 2 m 宽的矿柱 以支撑上盘 。爆 下 的矿 石 ， 用 C Y l 7 0 0型 0 ， 7 5 m。 无 线 电遥 控 铲运 机运 往溜 矿井 。 采 用这一方 法矿石几 乎无贫化 ， 安 全条件 明显改善 ，事故率减 少二分一 ，劳动 生 产率 提高 5 0 ％。 例 3 澳大利亚克 利夫兰 C l e a v e l a n d 锡矿 矿脉 近乎 垂直 ，厚 度 1 ． 5 ～ l 8 m，平均 7 ， 6 m。上下盘 围岩都很稳 固 ，矿脉 与 围岩 界 线 清晰 。采用无底柱分 段空场 法 ， 如 图 3 ， 矿 脉走 向长约 3 6 0 m， 分成 二个采矿 场 ，中 间留 一 条 2 4 m宽 的间柱 。分段高 度 1 g m，沿矿体 中心 掘进 分段平 巷 ， 断 面 3 ． 6 m3 ． 6 m。 掘进 分段平巷 的同时 ．在其 两 帮拉 底 ，拉底 宽度 控 制在 1 2 m， 不 必用锚杆支 护 。 在矿体 两端 用 深孔分段爆 破法掘进 切割天 井 ，并扩 大成切 割槽 ，槽宽 与矿 体宽 度相 等 然 后 ，从切割 槽 向中央后退 式 回采 。使 用 G， D ．双 机台车 配 D H 1 2 3型 凿岩 机 向上钻 凿 平 行深 炮 孔 ， 孔径 5 1 ram， 孔 距 1 ， 2 m， 排 距 1 ， 5 m，凿岩效 率 9 J m／ 人 班 。 整个分 段 的炮孔一次 钻 完 ，用 铵 图 3克利 夫兰 矿无 底柱 分 段 空场 法 l 顶柱 2 问柱 3采空 区 | ● 深炮孔|5 切 割槽 ，6 矿 石 ， 7 凿 岩} B 噪 准j 9 扇风机 F l 0 斟坡道 1 9 9 0年第 5 期 维普资讯 油炸药和毫秒雷管逐排爆破。用 S T 一 5 A型铲 运机 从端 部出矿 ， 平均运距 1 2 0 ～1 4 0 m。 眉 线 以外 无法运 出的矿面 ， 暂时 留在 采空 区内 ， 待 下一分段 回收 在 回采最 下一个 分段时 ，使 用遥控铲 运机 可将 积存 的矿石全部 运 出。用 铲运机 出矿 能剔 出矿 石 中的大块 废石 ，加上 严格控 制拉底 和深孔凿岩 的质量 ，贫 化率不 到 1 0 。矿 山年产 矿石 2 5万 t ，地 下职工仅 4 5人 ，全 员劳动 生产率 2 d ． s t ／ 人 班 。 例 4 瑞典 斯特罗萨 S t r ,l s s a 铁矿 矿体 赋 存 在 长 英 麻 粒 岩 中 ，走 向长 约 0 0 m，平均 厚度 1 5 0 m，倾 角 4 5 ～ 7 0 。 。矿 岩 均 稳 固。矿 石含铁 仅 3 0 ，为 了提高 劳动生 产率和减 少贫 化 损失 ，采用无 间柱分段 空场 法 一步骤连续 回采 。如 图 d ，阶段高 度 C 0 m， 采 矿场横 向布置 ， 矿 房宽 2 2 m， 临时性矿 柱宽 1 2 m，顶 柱 厚 1 0 m，分 段 横 巷 距 下 部 水 平 2 5 m。从下盘 运输 平巷沿走 向每隔 1 7 m 掘进 一 条 5 m3 ． 3 m的横 巷 。 相邻 的二条横巷 ， 一 条用于深孔 凿岩 ，一条用来运矿 。在运 矿横 巷两侧 ，每隔 1 6 m 开凿一条装 矿支 巷与 凿岩 横巷贯通 。装矿 支巷交错布置 ，放矿点 实际 圉 斯特罗萨矿分段空场采矿法 1 遥矿横巷I 2 一凿岩横巷 - 3 装 矿 支巷 - 4 丹 段横巷 I 5 矿房扇形炮孔I 6 顶性凿岩峒室I 7 临时矿柱啻岩支巷 国外金mg“ 山 间距 为 8 m。首先 ，在上水 平运矿横 巷 内钻 凿 扇形深炮 孔 ，爆破 三角形底柱 。然后 回采 矿 房 ，从分段 横巷用 深孔爆破法 沿上 盘开 凿切 割天井 ， 并在矿房 的全宽 范围 内扩成 切割槽 。 从 凿岩横 巷和分 段横 巷向上钻 凿扇形 崩矿炮 孔 ，一次爆破 2 0 2 5 m 长的区段 ，同时放 出 大部分矿石 。接着爆 破相 应 长度 的顶柱和 临 时矿柱 ，将 矿石崩入 刚采 空的矿房 内。如 此 循 环不 已， 向下盘推进 ， 采完一个 采场 后 ， 再 以相 同的方法 回采 下一个相 邻的采场 。 采矿用轨轮式 双机台车配 C O P 1 3 0 型 凿 岩机钻 凿直径 5 l mm 炮孔 ， 孔深 1 2 ～2 7 m， 排 距 1 ． 6 m， 平 均台班效率 1 5 0 ～ 1 8 0 m。 使 用 H F 5 1型风 动装 药机 向炮 孔装填 D y n a m e x药卷 。 爆下的矿石 ， 在 装 矿支巷用 0 ． 7 m L M 9 5 0型 装岩机装 入 4 m Gr a n b y侧卸式矿 车 ，然 后用 蓄 电池机 车牵 引，运 往地下破碎 站 。 采 用 上 述 一 步 骤连 续 回 采 的分 段 空 场 法 ， 矿石 总贫化率仅 1 0 ， 损 失率不过 1 1 。 矿 山年产矿石 9 5万 t ，采矿职 工 只有 5 2人 ， 劳动 生产 率高达 8 0 t ／ 人 班 。 圈 5 梅 德莱 圈矿 分段 空 场采 矿 法 1 顶 崔 I 2 、4 分 段横巷 i 3 切 割天 井 I 5 切割 巷道 - 6底 柱 I 7 矿房 8 临时矿柱 - 9 运矿横巷 - 1 0 茵 岩 横巷- 1 1 赦 矿点 l 2 下盘运输平巷 I 1 3 下 盘 55 维普资讯 水 体 下部保 安矿 柱 区域 内 矿 石 的 回 采 [ 苏联 ]技 术科学副博 士O ． K．阿夫捷耶夫 等 近些年来 ，为保障国民经济对矿物原料 日益 增 长的需求 ， 不仅要勘 探和开发新 矿床 ， 也要 更加 完全 地从现行 开采 的矿 床中 回收原 料 ，而首先是 回采各种保 安矿柱 目前 ，在 地下开采 中残 留的表 内矿量金 属 矿 占 2 5 ，钾 盐 矿 占 6 0 ～ 7 0 ，煤 占 30 对水 体下 部金 属矿床地下开 采 的实 践表 明 ，只有 充填采 矿法或 留大尺 寸规则房 间矿 柱和顶柱 的房柱法 ，才能保证 安全地 回采 有 用矿物 。因为还 没有可靠 的方 法计算水 体下 部的保安 矿柱 ，所 以在 9 0 m水 平 以下都 用嗣 后 充 填 的矿 房 法 按 下行 顺 序开 采 急 倾斜 矿 体 。在这 种情 况下 ，留下 了厚度 达 7 0 ～ 9 0 m 的保安矿 柱 图 1 在河 漫滩和河 床下部保安矿桂 区域 内的 结 晶岩石 为花 岗岩 、片麻岩 、含 矿和不 含矿 的钠长岩 ，在整个 面积上都覆 盖有 砂质粘土 层 。这 种 松散覆 盖 层 的总厚 度 介 于北 端 4 m 和南端达 2 0 m之 间 在 松散覆 盖层 的下部遍 布风化 的结晶 岩带 ，其厚 度不等 ，介于 2 ～ 2 0 m 之间 ， 自北往南和 从东到 西厚度渐增 。 风 圈 1 矿床 一 采区 的垂 直纵 投影 圈 1 地袁土层中的醴 j 点} 2 装有躁埋测点 的观测钻孔j 3 疆盖层}| 河床下部保 安矿柱的边界 5 地震声涮孔 I～Ⅳ 矿块开 采顺 序 例 5 加 拿大 梅德莱 因 Me d l e i n 铜 矿 矿体赋存在角页岩内， 急倾斜 ， 长 1 5 0 ～ 1 8 0 m， 最大宽约 6 0 r a 。 矿石平均含铜 1 ． 3 如 图 5 ，阶段 高度 5 5 m，矿房宽 1 8 m， 临 时矿 柱宽 1 2 m， 顶柱厚 9 m 从下盘运输平巷沿走 向每隔 1 5 r a掘进一条横巷， 矿房下面是凿岩 横巷 临时矿柱下面是运矿横巷 ，在其两侧 每 隔 1 5 m布 置一个放矿 点 。为了钻 凿崩 矿炮 孔 ，矿房 内有一条 分段横 巷 ，至采场底 部的 56 垂距 为 4 5 mI 临时矿柱 内有两条 分段横 巷 ， 至 采场底部 的垂距分别 为 4 5 m 和 2 2 ． 5 r a 回采 方法与斯特 罗萨 铁矿类似 ，从上 盘 向下 盘方 向推进 采 矿使用 G． D ．双机 台 车钻 凿直 径 5 4 mm 炮孔 ，凿岩 工效 8 7 m，每 次爆破 7 m 长 的区段 ， 共 6个排炮孔 。 爆 破采用铵 油炸药 ， 爆 下 的矿 石 用 S T4 A型 铲 运机 运 往 溜 矿 井 矿山年产矿石 7 0万 t ，地下 工人 劳动生 产率 4 8 t ／ 人 班 ，矿石 回采率接 近 1 0 0 。 1 9 9 5 年 第 5期 维普资讯