《采矿学》课程设计 寿王坟铜矿文档格式.docx
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采矿方法设计
内容:
1.根据所给基础资料选择采矿方法。
2.对所选定的采矿方法进行设计,设计内容包括:
典型采矿方法构成要素及结构设计,采场爆破落矿、矿石运搬工艺及其设备选型,采场通风与安全设计,采场生产能力计算,采矿生产劳动组织及回采循环图表,主要技术经济指标的计算选取等。
3.绘制典型采矿方法设计图(A3图幅)和其他计算用插图。
4.编制设计说明书(A4纸)。
第二章采矿方法的选择
2.1矿体的开采技术条件
该铜矿矿体倾向N,走向EW,长度1000m;
埋深470m,延深700m;
倾角60°
~90°
,属于急倾斜矿床;
矿体厚度10~30m,属于厚矿床;
矿体矿石稳固,上盘围岩稳固,下盘围岩稳固;
无夹石,矿岩接触明显;
矿石体重3.11t/m3;
地表平坦。
设计生产能力40万t/a。
2.2采矿方法的选择
1、结合矿体的地质条件并结合下表,可以使用的采矿方法有分段凿岩阶段矿房法,无底柱分段崩落法。
矿
体
倾
角
厚
度
矿体稳固性
矿石稳固
围岩稳固
围岩不稳固
矿石不稳固
缓
斜
薄、
极
薄
全面法、房柱法
单层崩落法,垂直分条充填法
垂直分条充填法,全面法,单层崩落法
垂直分条充填法,单层崩落法
中
分段矿房法、房柱法、全面法
分段阶段矿房法,分层崩落法,有底柱分段崩落法,分层充填法,锚杆房柱法
分段矿房法,上向进路充填法,垂直分条充填法
有底柱分段崩落法,分层崩落法,垂直分条充填法
和
极厚
阶段矿房法,分段、阶段崩落法,上向分层充填法
分段、阶段崩落法,上向分层充填法
上向进路充填法,分段崩落法,阶段崩落法
分段、阶段崩落法,分层崩落法,下向充填法,上向进路充填法
全面法,房柱法
垂直分条充填法,上向分层充填法,单层崩落法
上向进路充填法,分段矿房法,分段崩落法,全面法
分层崩落法,上向进路充填法,下向分层充填法,分段崩落法
分段矿房法
有底柱分段崩落法,上向分层充填法
上向进路充填法,分段矿房法,有底柱分段崩落法
有底柱分段崩落法,下向分层充填法,上向进路充填法,分层崩落法
阶段矿房法,分段矿房法
上向进路充填法,分段矿房法,分段、阶段崩落法,下向分层充填法
分层崩落法,上向进路充填法,下向分层充填法,分段、阶段崩落法
急
削壁充填法,留矿法
削壁充填法
上向进路充填法,下向分层充填法
下向分层充填法,上向进路充填法
留矿法,分段、阶段矿房法
上向分层充填法,分层崩落法,分段崩落法
上向进路充填法,分层崩落法,分段崩落法,分段矿房法
上向进路充填法,下向分层充填法,分层崩落法,分段崩落法
分段矿房法,阶段矿房法,分段崩落法
分段矿房法,上向分层充填法,分段崩落法
上向进路充填法,下向分层充填法,分层崩落法,分段崩落法,分段矿房法
下向分层充填法,上向进路充填法,分层崩落法,分段、阶段崩落法
阶段矿房法,分段、阶段崩落法
分段矿房法,分段、阶段崩落法,上向分层充填法
上向进路充填法,下向分层充填法,分层崩落法,分段,阶段崩落法
分段,阶段崩落法,下向分层充填法,上向进路充填法,分层崩落法
2、典型采矿方法简述
、分段凿岩阶段矿房法
分段凿岩阶段矿房法,它是分段凿岩,阶段出矿的一种采矿方法。
(1)属于空场法的一种具有空场法的共同特点也是两步骤回采,先采矿房,后采矿柱,最后按预定计划处理凿下的空区。
(2)这种方法是把矿房全高划分为若干分段,并在分段巷道中凿岩崩矿的自然支撑的采矿方法。
这是在分段巷道中向上打垂直扇形中深孔的方法(工作面是⊥的)。
(3)要开立槽——由于这种采矿方法的工作面是垂直的,因而在回采工作开始之前,除了在矿房底部要进行拉底和劈漏之外,还必须开切割立槽,并以切割立槽为爆破自由面进行崩矿。
(4)崩落的矿石借自重落到矿房的底部放出,(即阶段出矿,而不是分区出矿,与前面讲的赞比亚分段法不同)。
随着工作面的推进,采空区不断扩大。
(5)矿房内不留矿石,保持为一个空场,工人在小断面巷道内工作,不进入采空区内,比较安全。
矿块结构和参数布置重点:
根据矿体的厚度,矿房的长轴可沿着走向或者垂直走向布置,长度可以根据围岩的稳固性和矿体允许暴露面积来决定,同时矿房的长度与矿体的倾角有关,矿体的倾角越缓,则上盘围岩对矿柱的压力越大,此时矿房的长度应该越小。
阶段高度受围岩的稳定性,矿体产状的稳定程度以及天井掘进技术的限制。
分段高度与凿岩方式以及所用的凿岩设备有关。
采、切工作布置重点:
分段凿岩阶段矿房法才准巷道有阶段运输巷道,分区凿岩巷道,人行通风天井,放矿溜井,电耙巷道,漏斗颈等。
切割工作主要包括掘进拉底巷道,切割天井,切割横巷,拉底和劈漏以及开立槽。
回采工作布置重点:
切割工作完成后,则可以依切割立槽为爆破自由面,在分段巷道中用平柱式凿岩机打向上扇形炮孔,进行回采工作。
矿房的回采包括落矿,出矿通风以及地质管理工作。
、无底柱分段崩落法
这种方法在回采过程中,随着矿石的崩落,同时崩落上部围岩及时充填采空区;
它也是在覆岩下放矿,它是单步骤回采,不分矿房和矿柱,即不再设底柱,间柱和顶柱等。
一般是集中凿岩,然后分次爆破,每次爆破1~2排孔。
用无底柱分段崩落法时在两个相邻回采巷道之间,存在着脊部损失;
在回采巷道的正面,由于崩落矿石层厚度大于出矿设备铲入深度,出矿后留下一斜条崩落的矿石,造成正面损失。
③、两种采矿方法经济技术比较
项目
无底柱分段崩落法
分段凿岩法阶段矿房
矿块的生产能力
该采矿方法生产能力较大,100—300t/天,机械化程度高,采场结构简单,回采工艺简单,容易标准化,适于采用高效率的大型无轨设备。
该种采矿方法生产能力较大,基本上100—400t/天,掌子面工班效率平均15t/天。
回采强度较大,在一个采场内,工作面比较多。
矿石贫化率(%)
15—25
7—15
通风条件
由于回采巷道独头作业,无法形成贯穿分流,导致回采巷道通风困难。
加之开凿了通风人行天井,通风相对较好
采准比
2—6
4—10
地压管理
较复杂,在覆岩下放矿规律认识不彻底。
用矿柱和围岩自身的稳固性管理地压。
安全程度
各项回采作业都在回采巷道中进行,安全条件较好
工人在小段面的巷道中工作,回采工作安全。
采矿成本
成本低,坑木消耗少,劳动生产率高。
采用工艺设备
凿岩设备要求严格,装药设备未配套。
发展较为成熟。
考虑到分段凿岩阶段矿房法,是分段凿岩,阶段出矿的一种采矿方法,在我国应用的比较广泛又根据1971年统计,国内十种主要有色金属矿山中,使用的比重达到16.27%,仅次于浅孔留矿法,居第二位。
目前我国的金岭铁矿、国民铁矿、河北铜矿的银辉铜山矿、华铜铜矿、大庙铁矿等都采用这种方法,故最终选择分段凿岩法阶段矿房。
2.3矿块构成要素(沿走向布置矿块)
(1)构成要素
1)矿块布置——根据矿体的厚度,矿房的长轴可沿走向布置成垂直走向布置。
一般当矿体厚度小于15米时,矿房沿走向布置。
当矿石和围岩极稳固时,这个界限可以增加到20~30米。
2)阶段高度——一般为50~70米。
阶段高度受围岩的稳固性,矿体产状稳定程度以及高天井掘进技术的限制。
分步凿岩阶矿房法的阶段高度一般为50~70米,由于这种方法的采空区是逐渐暴露出来的,固而阶段高度可以大一些。
增加阶段高度的优点是:
①使矿房所占矿量比重增加,这将意味着回收率和其他一些技术经济指标可以得到改善。
②可以减少开拓和采准工作量。
③阶段高度增加,则相应的减少了顶底柱所占矿量比重,这意味着最难回收的这部分矿石量减少了。
3)矿房长度
矿房长度根据围岩的稳固性和矿体允许的暴露面积来决定。
同时矿房长度与矿体倾角有关,矿体倾角越缓,则上盘岩石对矿柱的压力也越大,此时,矿房长度应减小。
一般情况下,矿房长为40~60米。
4)矿房宽度
当矿房是沿走向布置时,矿房宽度=矿体厚度
5)分段高度
分段高度与凿岩方式以及所用的凿岩设备能力有关。
①浅孔凿岩时,分为高度不大于6米。
②中深孔凿岩时,分为高度可为8~10米(YG—80,YG—60)
③深孔凿岩时,分为高度可为15~20米,或更大一些。
6)矿柱尺寸
①顶柱厚度——顶柱的厚度由矿岩的稳固性以及矿体厚度来决定。
一般为6~10米。
②间柱宽度———沿走向布置时,一般为8~12米,切走向布置时,一般为10~14米。
为什么垂直走向布置时间柱宽度比切走向布置时大呢?
因为矿体厚度大要承受更大压力。
当矿体是急倾斜,厚度不大,矿岩很稳固时,间柱宽度可以取小值。
③底柱高度——底柱高度主要取决于底部结构的形式,矿岩的稳固性。
由于回收底柱最困难,矿石损失和贫化比较大,因而在条件许可的情况下,应尽量降底柱高度。
当采用电耙底部结构时,底柱高度可取7~11米
当由放矿漏斗直接放矿装车时,底柱高度可取4~6米。
7)漏斗间距——一般为5.5~6米,也有7米的。
有的为5~7米。
(2)回采工作面形式及矿房允许暴露面积(上盘岩石及矿石顶板,表中黑体为所选)
矿岩允许暴露面积如表所示
序
号
允许暴露面积
类别
允许暴露面积范围(m2)
《采矿设计手册》
《采矿手册》
《金属矿床地下开采》教材
1
极不稳定矿床
顶板不允许暴露
不允许有任何暴露要求及时支护
不允许暴露,需超前支护
2
不稳定矿床
<
10m2长时间暴露仍需支护
50m2
3
中等稳定矿床
200m2
200~250m2
50~200m2
4
稳定矿床
500m2
200~1000m2
200~800m2
5
很稳定矿床
500~1000m2
6
极稳定矿床
>
1000m2
800m2
阶段矿房法允许暴露面积见表
岩体暴露位置
矿岩稳定程度
矿岩均稳定
矿石很稳固
岩石稳固
岩石均很稳固
上盘岩石
1500~2000
2000~2500
2500~5000
矿石顶板
≤800
800~1000
1500~1800
第3章矿块采准切割工作
分段凿岩阶段矿房法的采准巷道包括有:
阶段运输巷道,分区凿岩巷道,人行通风天井,放矿溜井,电耙道,漏斗颈等。
3.1阶段运输巷道布置
阶段运输巷道——阶段运输巷道的位置根据整个阶段运输巷道的布置来决定。
一般沿矿体下盘接触线布置。
选用ZK3-6/250型电机车并配YCC1.2-6侧卸式矿车;
阶段运输巷道断面尺寸2.7×
3.0(宽×
高,m);
阶段运输巷道布置形式为:
上、下盘各开一条沿脉巷道,中间隔一定距离开穿脉边连通,构成环形运输。
3.2矿块底部结构
采场底部结构是分段凿岩阶段矿房法的重要构成要素。
它是从运输水平至切层水平之间所包括的斗穿,斗颈,耙运巷道,出矿溜井等的合理配置。
选用漏斗电耙式底部结构,电耙道的布置通常取决于矿体的厚度和矿体倾角。
当矿体厚度不大(<
15米时),多用沿走向布置耙道。
当矿体为厚矿体时,一般是切走向布置,采用YG—80配台架的凿岩设备,设计凿岩电耙道有效长度一般控制在25—45m以内,漏斗间距设计范围在7—9m,呈正角形交错布置在电耙道两侧。
电耙巷道规格2.0×
2.0(宽×
高,m),斗颈1.8×
高,m),电耙高度2—2.5m斗穿2.0×
高,m),底柱—11m高度7—11m。
3.3切割工作
拉底巷道,拉底和辟漏工作
在拉底之前先开掘拉底巷道,对于分段凿岩阶段矿房法,拉底和辟漏是同时进行的。
由于工作面是垂直的,因此矿房下面的拉底和辟漏工作不能一次完成,而是随着工作的向前推进的完成拉底和辟漏工作。
(一般拉底辟漏工作超前于回采1~2个漏斗即可)。
拉底方法一般采用浅孔从拉底巷道向两侧扩帮,辟漏可以从拉底空间向下或从漏斗颈中向上进行。
开立槽
开立槽的工作很重要,立槽的矿量一般约占矿房矿量的10~15%以上。
形成立槽是回采矿房工作中极为重要的工序,必须保证施工质量。
当矿块是沿走向布置时,切割立槽应当开掘在靠上盘的一侧位置,当上盘岩石稳固性比较差时,则可开在靠下盘的一侧,使上盘岩石最晚暴露出来,确保安全。
该铜矿选用水平深孔拉槽,在拉槽部位的底部进行拉底,以切割天井作为凿岩天井,打水平扇形深孔,分次炸破后形成切割立槽。
切割立槽的宽度一般为5~8米,由于立槽宽度较大,炸破时的夹制性较小,容易保证立槽的质量。
用深孔拉槽效率高,作业条件好。
这种拉槽方法适用于矿石比较稳固的条件。
当矿体比较厚时,可以开两个切割天井。
(保持孔深合理,提高拉槽质量)。
3.4采准巷道及切割巷道断面尺寸
规格设计:
阶段运输平巷2.7×
高,m),穿脉(联络)巷道2.0×
高,m),放矿溜井1.6×
高,m),人行(通风)天井1.6×
2.2(宽×
高,m),凿岩硐室3.5×
3.5(宽×
高,m),拉底巷道1.8×
漏斗颈1.8×
凿岩巷道2.4×
2.4(宽×
高,m),电耙巷道规格2.0×
高,m),切割天井2.0×
高,m),间柱宽10m,底柱高度9m,顶柱厚度8m,分段高度9m。
3.5绘制采矿方法图(见附图)
3.6采准工程量及矿石损失贫化计算
采准工程量计算表(一个矿房)
序号
巷道名称
巷道数目
巷道长度(m)
巷道
断面(m2)
工程量(m3)
矿石中
岩石中
矿岩合计
合计
单长
总长
一
采准巷道
运输平巷
50
405
405
矿块天井
51
102
360
小计
152
765
二
切割巷道
切割天井
40
160
拉底巷道
180
90
340
三
矿块合计
141
192
292
700
910
1610
第4章矿房回采工作
4.1回采工艺过程
切割工作完成之后,则可以依切割立槽为爆破自由面,在分段巷道中用平柱式凿岩机打上向扇形炮孔,进行正式回采工作。
矿房回采工作主要包括落矿,出矿通风及地质管理工作。
具体回采工作如下:
1)落矿
①炮孔布置形式
落矿可以在分段巷道中用扇形炮孔进行,也可以在分段巷道两侧的敞开进路中打平行炮孔落矿。
【优点】比在敞开进路中作业安全性好,劳动生产率高。
同时减少了采准工作量。
【缺点】炮孔布置不如平行孔均匀,炸破效果比平行孔差,大块多。
矿石损失大,矿房边界矿石不易采干净。
2)出矿工作
崩落的矿石借自重落到底部结构上经漏斗溜放到电耙道,用28或55KW电耙把矿石耙入溜井,下放到阶段运输平巷中装矿车运走。
耙斗容积为0.3~0.5m3。
3)通风工作
矿房回采时,必须保证作业地点风流畅通。
特别是在分段凿岩巷边和电耙巷边里,应保证风流畅通。
多数矿山为了避免上、下风流混淆,大多采用集中凿岩,分次炸破的办法。
这样使出矿时的污风不致于影响凿岩工作。
4)采场地压管理
当矿房采完以后,造成很大空区,如果矿岩一旦发生落,可能会产生距大的冲击气浪,造成灾害,故管理地压工作很重。
地压管理工作主要是指:
一方面是要选择合理的矿房矿柱尺寸,严格控制采空区的暴露面积和暴露时间。
另一方面是要及时处理采空区,以此保证回采工作的顺利进行。
4.2落矿工作
寿王坟铜矿选用分段凿岩阶段矿房法,使用BA-100型潜孔钻机凿垂直深孔,孔径110mm,孔底距3.5m,排距2.5m,分段高度12-15m(选用15m),m=2的大密集系数的布孔方式,爆破步距8-15m,采用混合起爆网络起爆。
一次炸药单耗0.45kg/t。
装药结构:
采用孔内设单导爆索,孔口处另加2.5m导爆索短头,两导爆索头露出孔外0.6m,分开联接于每排的主导爆索上。
安全装药程序和方法⑴验孔。
在装药前,用炮棍插入炮眼里,检验炮眼的角度、深度和方向和炮眼内的情况。
⑵清孔。
待装药的炮眼,必须用掏勺或压缩空气吹眼器清除净炮眼内的煤、岩粉,以防止煤、岩粉堵塞,使药卷不能密接或装不到眼底。
使用吹眼器时,附近人员必须避开压风吹出气流方向,以免炮眼内飞出的粉块杂物伤人。
⑶装药:
采掘工作面炮眼使用炸药和电雷管的种类、品种、装药量、电雷管的段数必须符合放炮说明书的规定,并做到:
⑷封孔。
装炮泥时,最初的两段应慢用力,轻捣动,以后各段炮泥须依次用力一一捣实。
⑸电雷管线未端扭结。
爆破工作基本要求:
该爆破的部分应尽可能爆下来,不该爆的部分应该尽可能减少损伤,节约爆破材料,大块少、粉矿低、炸药耗量少等。
一排炮孔的装药量
炮孔编号
炮孔倾角
(度)
炮孔长度
(m)
炮孔装药长度
炮孔装药量
(kg)
7
8
9
10
11
12
13
14
15
…
65
63
64
66
7.8
7.6
8.0
8.2
7.9
8.1
6.1
5.8
6.2
6.3
6.0
5.9
34.4
33.5
35.2
36.1
34.8
35.7
合计
119.3
90.9
525.5
4.4采场地压管理(矿柱回采和空区处理)
矿柱回采和空区处理
矿块的回采可分为单步骤与两步骤回采两种方式,应用两步骤回采方式时,将矿块划分为矿房与矿柱,先采矿房,后采矿柱。
前面一中讲到的采矿方法,都是两步骤回采,我们先讲了矿房如何回采,未讲矿柱如何回采,也未讲留下的采空区如何处理。
而我们知道,矿柱的矿量一般要占矿块任量20-50%左右,除个别情况下可作为永久矿难损失之外,其他都就当尽量的及时地回收。
本章我们将介绍,矿柱
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