III chapter 11-13 非煤礦床回采工作過程

1、第三篇 非煤礦床回采工作過程 第十一章 落礦第十二章 礦石運搬第十三章 采場地壓管理概 述 非煤礦床回采的主要作業(yè)包括落礦、運出采場和地壓管理。 落礦普遍采用鑿巖爆破法；礦石運搬采用耙運設(shè)備或無軌運搬設(shè)備；地壓管理利用礦石和圍巖自身的穩(wěn)固性或充填或崩落圍巖等措施。概 述 非煤礦床回采工作過程中的費用約占采礦總成本的30-50% 。因此，采用合理的落礦、礦石搬運及地壓管理方法，對降低采礦成本、提高勞動生產(chǎn)率和安全生產(chǎn)都有重要意義。 第十一章 落礦概述淺孔落礦中深孔落礦深孔落礦深孔擠壓落礦第十一章 落礦落礦：將礦石從礦體上分離出來并破碎成一定程度的過程。對落礦方法的要求：1）作業(yè)安全。2）崩礦完全

2、。 3）設(shè)計范圍外的礦巖破壞最少。4）大塊少且塊度均勻。5）能滿足礦塊生產(chǎn)能力的要求。 一淺孔落礦 淺孔：深度不大于3-5m，孔徑在30-46mm。 第十一章 落礦 1 炮孔布置： 一次采全厚的緩傾斜薄礦體 水平布置 緩傾斜中厚礦體 水平布置，垂直布置（上向，下向） 急傾斜礦體 水平布置，垂直布置 水平炮孔落礦，頂板平整，但同時爆破的炮孔數(shù)量受限，礦石穩(wěn)固性差時。 垂直炮孔落礦，允許一次爆破較多的炮孔。頂板不平整，礦石較穩(wěn)固時。 炮孔布置方向，應(yīng)盡量與礦體層理和裂隙面垂直，以提高破碎質(zhì)量，減少大塊產(chǎn)出率。 圖111 淺孔落礦炮孔布置示意圖(a)單層回采；(b)下向梯段分層回采；(c)上向梯段分

3、層回采第十一章 落礦2 鑿巖設(shè)備 中硬以下的礦石：電動鑿巖機(jī) 中硬以上的礦石：風(fēng)動鑿巖機(jī)（手持、氣腿） 3 淺孔落礦的評價 優(yōu)點：炮孔布置較均勻，裝藥量較少，礦石破碎質(zhì)量好，大塊率低，而且炮孔布置靈活。 缺點：勞動強(qiáng)度大，材料消耗高，安全性差。 適用條件：一般用于厚度在3-8m以下的不規(guī)則礦體。第十一章 落礦二中深孔落礦 指孔深不大于15m，孔徑 50-70mm。 1 炮孔布置 炮孔布置方式：扇形布置（垂直，水平）； 平行布置（垂直，水平） 炮孔布置方法： 圖113 扇形中深孔(a)垂直扇形孔；(b)水平扇形孔1鑿巖巷道；2鑿巖天井；3鑿巖硐室圖11-4 平行中深孔(a)垂直平行孔；(b)水平

4、平行孔 圖11-5 扇形炮孔布置方法 a-最大孔間距； b-爆破范圍； c-放射中心 炮孔最小抵抗線一般為釬頭直徑的2330倍，扇形孔的孔底距a為最小抵抗線的0.851.2倍，扇形孔的扇面距一般與最小抵抗線相同。第十一章 落礦2 鑿巖設(shè)備 風(fēng)動導(dǎo)軌式中型和重型鑿巖機(jī) 3、評價與適用條件 落礦能力大，可使鑿巖、裝藥爆破和出礦在時間與空間上互不干擾。但中深孔落礦由于炮孔多為扇形布置，炸藥在爆破范圍內(nèi)分布不均勻而易出大塊。礦體邊界處的礦石損失和貧化也不易掌握。一般用于厚度5-8m以上的礦體。 三深孔落礦 孔深大于15m，炮孔直徑一般大于90mm。 1 炮孔布置：垂直布置 水平布置 2、 鑿巖設(shè)備：

5、風(fēng)動潛孔鑿巖機(jī)扇形、平行、束狀（一個鑿巖硐室鉆鑿幾排排面傾角不同的炮孔）第十一章 落礦四深孔擠壓爆破落礦 補(bǔ)償空間：崩落后破碎礦石所占據(jù)的空間與原始體積之差，為容納碎脹礦石而需開掘的空間。 自由空間爆破：崩落的礦石具有足夠的補(bǔ)償空間，可以充分松散爆破的爆破方法。礦石碎脹系數(shù)1.3-1.4 擠壓爆破：如果崩落之前未留或未留出足夠的補(bǔ)償空間，而是使崩落的礦石向相鄰的已崩礦巖進(jìn)行擠壓，以獲得一部分補(bǔ)償空間，這種爆破方法叫擠壓爆破。 無補(bǔ)償空間擠壓爆破 小補(bǔ)償空間擠壓爆破 礦石碎脹系數(shù)1.1-1.3 第十一章 落礦1、 擠壓爆破作用原理： 第一階段 應(yīng)力波傳至自由面時，有一部分作為透射波傳入礦巖，反射

6、波能量減弱不利礦石破碎，另一方面，松散巖礦擠壓在工作面上，延緩了礦體內(nèi)裂隙的形成，意味著延長了爆破應(yīng)力波的作用時間，使爆破能量得以充分發(fā)揮，并使礦石得到均勻破碎。 第二階段 膨脹的氣體使裂隙破壞，并將碎塊拋擲出去，拋擲的碎塊互相撞擊獲得進(jìn)一步破碎。 2、評價 優(yōu)點：減少或取消了補(bǔ)償空間，不僅降低了礦塊的切割工程量，也有利于礦體的穩(wěn)定。擠壓爆破的效果好，既降低了大塊產(chǎn)出率，也提高了放礦和運搬礦石的速度。 缺點：壓實后的礦石易造成漏斗阻塞而使放礦困難；崩落的礦石易拋入鑿巖巷道而增加輔助工作量。 圖11-7 爆破應(yīng)力波在不同介質(zhì)中的傳播(a)自由空間爆破；(b)擠壓爆破l入射波；2反射波；3透射波第

7、十二章 采場礦石搬運重力運搬電耙運搬自行設(shè)備運搬運搬方式評價第十二章 采場礦石搬運1、重力運搬：工作面崩落的礦石借重力由采場自溜入礦塊底部的放礦漏斗，再放入運輸巷的礦車中外運。 放礦漏斗是礦塊底部接受礦石的巷道(稱為受礦巷道)形式之一，普通放礦漏斗見圖3-10。放礦漏斗位于礦塊的底柱內(nèi)，漏斗間距為46m至68m，崩落的礦石借重力自溜人放礦漏斗后，用閘門控制裝車。 圖12-1 普通放礦漏斗放礦重力運搬時的漏斗多采用不帶二次破碎巷道的普通放礦漏斗。不需專門的運搬設(shè)備，礦塊的底柱礦量少。但由于其放礦能力小，放礦條件差，處理大塊時易損壞漏口閘門等，所以多用于淺孔落礦的薄及極薄礦體。圖12-2 振動出礦

8、示意圖l振動臺面；2彈性元件；3慣性振動器；4電動機(jī)；5機(jī)架；h眉線高度；l振動臺面埋設(shè)深度漏斗放礦時，常由于大塊、礦石粘結(jié)、粉礦多等原因造成堵漏或放礦不暢，解決的方法是在漏斗下部安裝震動出礦機(jī)。第十二章 采場礦石搬運2、電耙運搬 電耙運搬是一種機(jī)械運搬方法。崩落的礦石從采場運搬到階段運輸水平的過程中，只要采用了運搬機(jī)械，就稱為機(jī)械運搬。按采用的運搬機(jī)械不同，機(jī)械運搬方法又可分為電耙運搬、無軌自行設(shè)備運搬和輸送機(jī)運搬。目前，輸送機(jī)運搬只在開采少數(shù)礦石不堅固的緩斜礦體時采用。 1）設(shè)備：箱形（斗箱容積0.1-0.6m3）； 篦形 有效運搬距離 向下60m 水平4050m 傾角 向上10-15 向

9、下 2530 圖12-3 箱形耙斗(a)刃板；(b)刃齒圖12-4 篦形耙斗(a)單面耙斗；(b)雙面耙斗圖12-5 三滾筒絞車耙運礦石l礦柱；2滑輪；3耙斗；4鋼絲繩；5電耙絞車；6礦石溜并；7采下礦石；8已采礦房；9特采礦房 第十二章 采場礦石搬運2）電耙巷道和受礦巷道布置 電耙巷道布置 如圖3-17，礦塊留有底柱時，電耙巷道一般布置于運輸巷道上方3-6m處的底柱內(nèi)，其間用礦石溜井聯(lián)系。溜井的容量不應(yīng)小于一列車的礦石容量。 電耙巷道也有與運輸巷道設(shè)在同一水平，耙運的礦石經(jīng)溜井放至下一階段的運輸巷道集中出礦。圖12-6 電耙在電耙巷道中耙運礦石1階段運輸巷；2穿脈巷道；3礦石溜井；4電耙巷道

10、；5漏斗穿；6漏斗工作面崩落的礦石借自重經(jīng)直接接收礦石的受礦巷道，流入電耙巷道，由電耙耙運至礦石溜井。2第十二章 采場礦石搬運受礦巷道布置直接接受崩落礦石的受礦巷道有漏斗式、塹溝式和平底式三種。圖12-7 漏斗布置形式 圖12-8 漏斗細(xì)部結(jié)構(gòu) (a)對稱布置；(b)交錯布置 l電耙巷道；2斗穿；3漏斗頸； 4漏斗；5桃形礦柱圖12-9 塹溝式受礦巷道1電耙巷道；2斗穿；3塹溝塹溝式受礦巷道，將同排各漏斗沿縱向連通，形成一個V型溝槽，以這種溝槽代替漏斗成為受礦巷道。這種受礦巷道的放礦口較漏斗大，放礦過程中堵漏事故較少，但對礦塊底柱的切割較大，降低了礦柱的穩(wěn)定性，故適用于礦石中等穩(wěn)固以上的礦體。

11、圖12-10 平底式受礦巷道(a)兩條電耙巷道；(b)一條電耙巷道l礦石溜井；2電耙絞車硐室；3電耙巷道；4放礦口；5拉底巷道平底式受礦巷道，其特點是受礦巷道與電耙巷道的底板位于同一標(biāo)高水平上，回采礦塊時崩落的礦石在平底式受礦巷道中堆成三角形，隨電耙的運搬和回采的進(jìn)行，采落的礦石不斷流入電耙巷道。這種受礦巷道采準(zhǔn)切割工程量少，放礦條件好，礦塊底柱尺寸小；但放礦結(jié)束后殘留下來的三角形礦堆，要待下階段回采時才能回收，故礦石損失和貧化較大。對礦塊底柱的破壞更大，因此在礦石極穩(wěn)固時才適用。第十二章 采場礦石搬運3、自行設(shè)備運搬包括有軌自行設(shè)備和無軌自行設(shè)備圖12-11 ZYD14型裝運機(jī)帶有自卸車箱圖

12、 12-12 ZLD50型鏟運機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 本身不帶儲料車廂，而是帶一個大容積的鏟斗。第十二章 采場礦石搬運4、礦石運搬方法評價重力運搬運搬簡單，礦柱礦量少，費用低放礦能力低開采急傾斜薄及極薄礦脈并采用淺孔落礦時廣泛采用第三章 非煤礦床回采工作過程4、礦石運搬方法評價電耙運搬構(gòu)造簡單，堅固耐用，移動靈活，適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣運搬能力隨運距增加而迅速減小廣泛采用第十二章 采場礦石搬運4、礦石運搬方法評價自行設(shè)備運搬機(jī)動靈活，運搬能力大，既可用于回采，由可用于掘進(jìn)設(shè)備昂貴、維修工作量大。逐漸廣泛采用第十二章 采場礦石搬運5、礦塊底部結(jié)構(gòu)的概念為了將礦石從采場運搬到階段運輸水平，需要在礦塊底部布置一

13、些巷道，如接受礦石的巷道受礦巷道、放礦巷道如放礦口、礦石溜井等。有時，要在放礦前對不滿足放礦和運輸要求的不合格大塊進(jìn)行再次破碎二次破碎，此時需要設(shè)二次破碎巷道。 礦塊底部結(jié)構(gòu) 是礦塊底部為接受礦石、二次破碎和放出礦石所需掘進(jìn)的巷道組成及結(jié)構(gòu)形式的總稱。 第十二章 采場礦石搬運礦塊底部結(jié)構(gòu)重力放礦底部結(jié)構(gòu)電耙出礦底部結(jié)構(gòu)無軌設(shè)備出礦底部結(jié)構(gòu)裝載機(jī)出礦底部結(jié)構(gòu)第十三章 采場地壓管理采場暴露面和礦柱支護(hù)充填崩落圍巖第十三章 采場地壓管理采場地壓管理的基本目的：在于減小或避免地壓(礦山壓力)的危害，保證回采工作安全進(jìn)行。非煤礦山地壓管理主要包括采場維護(hù)和采空區(qū)處理。非煤礦床地下開采的地壓形成機(jī)理與煤礦

14、床開采相同，但由于礦體的賦存條件、礦巖力學(xué)性質(zhì)、采礦方法、采空區(qū)形狀及其面積大小的差異，使得地壓分布規(guī)律、表現(xiàn)(顯現(xiàn))形式及其劇烈程度與煤礦不完全相同，有自己的特點。采場地壓管理的基本方法：有人工支護(hù)、留礦柱維護(hù)采場、充填采空區(qū)和崩落圍巖四種。第三章 非煤礦床回采工作過程 一、留礦柱維護(hù)采場 不少非煤礦床的礦巖穩(wěn)固性很好，開采這類礦床時，回采過程中常常只留一些礦柱，利用礦石和圍巖自身的穩(wěn)固性維護(hù)采場，一般不進(jìn)行人工支護(hù)。當(dāng)采空區(qū)達(dá)到一定范圍后，再回收礦柱，處理采空區(qū)。 礦柱的形狀可以是圓形或矩形，間斷或連續(xù)留設(shè)。礦柱尺寸與礦體厚度、礦巖穩(wěn)固性等因素有關(guān)，實踐中通常根據(jù)經(jīng)驗確定。礦柱礦量占礦塊礦

15、量的比重從15-25%可大至40-60%，回采礦柱時不僅效率低、礦石貧化率高、安全性差，而且除充填法外回收率一般不超過50%。第三章 非煤礦床回采工作過程二、支護(hù) 在礦石或圍巖不穩(wěn)固的情況下，需要采用人工支護(hù)，以保證回采工作安全進(jìn)行。非煤礦山采場支護(hù)主要有木材支護(hù)、錨桿(錨噴)支護(hù)、錨桿桁架支護(hù)和長錨索支護(hù)，金屬支架和液壓自移支架用得很少。 長錨索在非煤礦山已成為采場支護(hù)的主要方法之一，用于加固上盤或下盤圍巖，有時也用于加固礦體。錨索長度從550m不等。與錨桿相比，長錨索的錨固范圍和錨固力大，錨桿的三種作用懸吊作用、擠壓加固作用和組合梁作用都得到充分發(fā)揮，從而使被錨固礦巖的穩(wěn)定性大大加強(qiáng)。在生

16、產(chǎn)實踐中，長錨索常與錨桿聯(lián)合加固圍巖。圖13-1 鳳凰山銅礦長錨索與錨桿聯(lián)合支護(hù)采場頂板1尾砂充填體；2采場；3長錨索；4錨桿；5礦體第三章 非煤礦床回采工作過程三、充填采空區(qū) 充填采空區(qū)能減緩巖層移動與地表下沉，有效地控制采場地壓。此外，采用這種地壓管理方法回采礦塊的礦石損失與貧化最小。因此，在開采礦石價值或品位高，以及在覆巖不允許破壞或地表不允許塌陷的情況下，廣泛采用這種地壓管理方法。 在非煤礦山，按充填材料成分和輸送方法不同，將充填方式分為干式充填、水力充填和膠結(jié)充填。干式充填包括了煤礦所謂的自溜充填、機(jī)械充填和風(fēng)力充填，由于其充填效果差、勞動強(qiáng)度大、效率低，因此除中小型礦山外，現(xiàn)已很少

17、采用。本節(jié)只介紹膠結(jié)充填。第三章 非煤礦床回采工作過程(一) 膠結(jié)充填材料 膠結(jié)充填是在普通充填材料(骨料)中加人膠凝材料，使松散的充填材料膠結(jié)，形成具有一定強(qiáng)度的充填體的充填方式。 目前常用的膠結(jié)充填材料有混凝土膠結(jié)充填料和尾砂膠結(jié)充填料兩類。混凝土膠結(jié)充填料由膠凝材料、粗骨料和細(xì)骨料組成。膠凝材料目前主要用300500號普通硅酸鹽水泥。粗骨料的粒徑為550mm(但不得大于管徑的三分之一)，細(xì)骨料的粒徑為0.155mm。粗骨料可以是采石場碎石、采掘的廢石、卵石、山砂和河沙等。細(xì)骨料用來改善充填材料的流動性能，常用的有天然沙和選礦廠尾砂。骨料中粗骨料約占60%70%，細(xì)骨料占30%40%。尾砂

18、膠結(jié)充填料不用粗骨料。第三章 非煤礦床回采工作過程(二) 膠結(jié)充填料的配比 膠結(jié)充填料的配比應(yīng)滿足對充填體強(qiáng)度的要求，有較好的流動性，便于輸送和澆注。充填采場時充填體的單軸抗壓強(qiáng)度應(yīng)不低于35Mpa，構(gòu)筑人工假底時達(dá)到710MPa。尾砂膠結(jié)充填料的配比，主要是確定水泥與尾砂的質(zhì)量比和輸送濃度。水泥與尾砂的質(zhì)量比，一般充填采場時為1：301：20，構(gòu)筑人工假底時為1：61：5。輸送濃度對充填體強(qiáng)度和充填料流動性有直接影響，一般為6572。第三章 非煤礦床回采工作過程 (三) 膠結(jié)充填料的制備和輸送 混凝土膠結(jié)充填料的制備國內(nèi)主要有間歇攪拌式、連續(xù)攪拌式和半分離制備三種方式。間歇攪拌式是將水泥和骨

19、料按一定比例送人攪拌機(jī)，加水?dāng)嚢韬笥秒姲?、礦車或汽車等間歇式運輸設(shè)備送到充填地點。連續(xù)攪拌式是將攪拌后的充填料通過管路以自溜的方式連續(xù)輸送到井下充填地點。半分離制備是將水泥漿和骨料分別送到井下攪拌站，攪拌后再輸送到充填地點。 尾砂膠結(jié)充填料的制備和輸送方式有兩種。一種是將水泥粉加入尾砂漿中，制成水泥尾砂漿后，借重力或砂漿泵通過管路輸送到充填地點；另一種是將水泥漿加入尾砂漿內(nèi)，攪拌后通過管路輸送到充填地點。第一種制備和輸送方式見圖3-26。圖13-2 尾砂漿加人水泥粉的制備系統(tǒng)l壓氣吹送水泥入庫；2水泥庫；3螺旋喂料機(jī)；4水力旋流器(一種脫泥設(shè)備)；5溢流；6尾砂池；7尾砂供應(yīng)管；8攪拌桶；9砂泵；10至充填采