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房柱采矿法的回采

2011-12-17 16:12:00 来源:采矿手册 点击数:0次 评论(0)
回采可采用浅孔落矿和中深孔落矿……
    回采可采用浅孔落矿和中深孔落矿。
    浅孔落矿的回采可区分为整层回采和分层回采两种。
    适合浅孔整层回采的矿体厚度一般为1.6~3.0m,有时甚至可达4~6.0m,它受采用的设备类型以及顶板松石处理方法的制约。
    当采用普通设备(如手持式凿岩机或柱式凿岩机、电耙)进行落矿和出矿工作时,可开采的矿体厚度一般为1.6~3.0m,个别情况可达3.5~4.0m。在此种情况下,一般沿走向划分矿房和矿柱,开采顺序是从一侧向另一侧逐个回采,或者是相邻的矿房的工作面顺序超前20~30m。每个矿房从下部切割巷道开始,以一字形工作面逆倾斜向上推进。在推进工作面的同时或落后于工作面5~10m形成间柱。
    当采用自行设备(如双机凿岩钻车、装药车、铲运机或前端装载机和卡车、升降台车和锚杆安装机)进行凿岩、装岩、装运、松石、锚杆安装等工作时,可开采的矿体厚度一般为2.5~4m,有时可达6.0m。
    国外浅孔房柱采矿法整层回采工作面的凿岩爆破参数如表1。
 
表1  整层回采工作面凿岩爆破参数
 
矿石种类
工作面尺寸(m)
凿岩方式
掏槽方式
每循环的炮孔数(个)
孔径(mm)
空深(m)
每循环进尺(m)
每台班凿岩效率(m)
每循环的炮孔长度(m)
每循环的落矿量(t)
金属矿石
 
同上
同上
石灰石
同上
同上
岩盐
同上
同上
2.6×9.8
4.3×11.0
4.6×9.8
4.9×10.0
9.8×18.3
7.6×18.3
5.2×9.1
5.2×15.2
9.1×24.4
3.2×19.8
 
冲击
回转-冲击
回转-冲击
冲击
回转-冲击
回转-冲击
回转
回转
回转
V形掏槽
直线掏槽
直线掏槽
直线掏槽
V形掏槽
V形掏槽
V形掏槽
底部掏槽
底部掏槽
底部掏槽
36~42
68
80~100
60
82
140
54
50
108
52
41
38
38
38
51
57
44
44
48
41
3.0~3.7
3.4
3.7
3.5
3.7
4.9
3.7
3.0~3.4
3.7
3.0~3.7
3.0
3.2
3.4
3.2
3.4
4.3
3.0
2.7~3.0
2.9
3.0
244
 
366
244
409
408
198
754
592
1219
122
228
329
210
341
610
198
168
395
190
216~322
363
435
426
1580
1569
381
524
1306
419
 
    浅孔分层回采按照回采顺序可以区分为上行回采和下行回采两种。上行回采的优点是:顶板不稳固而矿石稳固时,回采下部分层不需要护顶,顶板暴露的时间短;矿体上部边界不清楚时可以变开采变勘探,节省探矿费用;采准工程量小。下行回采的优点是:顶板稳固而矿石不稳固时,先切顶,暴露的顶板用锚杆或锚网支护后再按下行顺序进行分层回采,回采作业安全;适合用配套的自行设备,机械化程度高;可以多工作面作业和调节出矿品位;爆破后及时出矿,易氧化的矿石不会因氧化而降低选矿实收率。
    浅孔上行回采是首先全面拉底,然后以挑顶或压顶逐层向上回采,在回采过程中形成间柱;采下的矿石用电耙耙出30%左右,其余的留在采场内作为上分层回采的工作台,留在采场内的矿石最后用电耙耙出。
    在矿岩稳固的条件下应挑顶回采,用向上式凿岩机钻凿向上炮孔。因为凿岩不受回采工作面的限制,可以预先打好一分层的向上炮孔,然后分几次爆破,凿岩工的劳动生产率高。在矿岩稳固性较差的条件下,应压顶回采,用气腿子或柱式凿岩机钻凿水平炮孔,工人在已清理或支护的顶板下作业,工作安全。
    本方案适合于开采矿石稳固、顶板中等稳固至稳固的中厚和厚的缓倾斜矿体。
    浅孔下行回采首先用浅孔全面或超前回采切顶层;然后按下行顺序用自行设备钻凿水平炮孔或垂直炮孔,以梯段形工作面爆破,用自行设备装运矿石。工作面的推进方式可以是单一工作面推进,也可以是两个或多个工作面,下梯段工作面落后于上梯段工作面一定距离。
    梯段高度视配套的自行设备的技术规格而定,在4.57~12.2m之间变化。如美国马格蒙特(Magmont)铅锌矿使用三臂采矿钻车凿岩,钻车的作业高度为4.87m,梯段高度为4.57~4.87m;加拿大加斯佩铜矿使用双臂采矿钻车凿岩,最大的作业高度可达15.3m,梯段高度为12.2m。
    水平炮孔用单机、双机或多机钻车钻凿,而垂直炮孔用履带式或轮胎钻车钻凿,与露天矿的地台阶回采相类似。前者的优点是:多梯段回采,工作面多,可以调节出矿品位;爆破方向常常垂直于岩层层面,爆破效果好,炸药消耗量低;掘进和回采可以使用同样的设备,多工作面作业,凿岩工工效高,设备利用率高。后者的优点是:每次爆破的矿石多,装载和运输设备能有效地工作;凿岩不受工作面作业循环的限制,可以预先进行;采矿成本低。
    这种方案适合于开采顶板稳固、矿石欠稳固的中厚和后的缓倾斜矿体。
    中深孔落矿也可以区分为整层回采和分层回采两类。
    中深孔整层回采适合于开采狂言稳固,厚度小于6~8m的缓倾斜矿体。一般沿走向划分矿房和矿柱。当矿房跨度等于或小于12m时,在矿房中间布置一条凿岩上山;矿房跨度大于12m时,则在矿房内布置两条平行的凿岩上山。凿岩上山沿矿房底板布置,但要破底板1~1.2m,以便把最下面的水平中深孔钻凿在矿体与底板岩层的接触线上。
    中深孔分层回采的特点是,首先用浅孔全面切顶或中深孔超前切顶,然后用中深孔回采切顶层下部的矿体。
    良山铁矿矿体顶板为二云母石英片岩,f=10~12,底板为绿泥石英片岩,f=8~10,厚度4~8m,倾角15°~20°。沿走向划分矿房和矿柱,矿房长58m,跨度11m,房间矿柱4.5×3m,间距6.5×7.5m。采准布置见图1。
 

图1   浅孔全面切顶中深孔落矿的房柱采矿法
1-切顶层;2-凿岩上山;3-电耙硐室;4-溜矿井
 
    切顶层高2m,用浅孔全面切顶和使用砂浆钢筋锚杆与金属楔缝式锚杆护顶。切顶后在凿岩上山用YG-80型凿岩机自下而上钻凿垂直扇形中深孔,孔径65mm,最小抵抗线1.5~1.8m,孔底距1.8~2.0m。用铵松蜡炸药爆破,每次爆破4~8排,爆破的矿石用30kw双筒电耙耙至溜矿井。
    主要技术经济指标:采准比8.9m/kt,矿房生产能力260t/d;把矿台班效率80~100t,矿石损失率14%,贫化率3%,矿石直接成本5.72元/吨。
    优点是:锚杆预控顶,作业安全;采准工作量小;贫化率低。缺点是浅孔全面切顶,效率低。
    目前,房柱采矿法采场出矿广泛采用铲运机、前端式装载机、蟹爪式装载机、井下电铲和电耙。井下电铲适合在矿房跨度大、矿堆量大、作业时间长的情况下采用。在低矮的工作面使用蟹爪式装载机是有利的。铲运机适合于短距离运搬,长距离运输则广泛采用前端式装载机、蟹爪式装载机或井下电铲与汽车配套使用。
    国外房柱采矿法自行设备出矿的技术指标如表2。
 
表2  自行设备出矿的技术指标
 
矿物
设备
设备容量(m 3)
设备数目(台)
利用率(%)
小时生产能力(t/h)
每班平均生产能力(t)
每台班服务的工作面数(个)
清理工作
总数
生产数
金属矿石
金属矿石
金属矿石
石灰石
石灰石
石灰石
石灰石
岩盐
岩盐
岩盐
前端式装载机
铲运机
前端式装载机
电铲
前端式装载机
同上
同上
蟹爪式装载机
前端式装载机
蟹爪式装载机
5.0
4.2和5.4
3.4
1.9
7.6
5.0
19.1
电动
5.0
电动
6
9
2
1
2
2
3
7
2
9
4.5
6
1
1
1
1~2
2
2
1
4
83
68~72
 
100
100
 
 
50~60
 
92
 
 
 
275
544
181
136
272
317
188
 
408
1814
1814
1814
907~1134
907
1088~1451
2177~2268
1361
 
 
5
1
3
0.5
3
3~4
1~2
3~4
本机
本机
本机
前端式装载机
本机
本机
推土机
前端式装载机
同上
铲运机
 
    顶板管理。在我国,清理顶板和侧帮的松石,主要是靠工人使用撬棍,体力劳动大,工作也不安全。美、法等西方国家,现在已广泛使用松石机清理。松石机长7.2~9.3m,宽1.95~2.7m,高2.15~3.13m,活动支臂和冲击头可以模仿松石工处理松石的各种动作。冲击头的冲击功为415kg·m左右,工作高度可达8.3m。行走方式有履带式和轮胎式两种。轮胎式的四轮驱动,行驶速度15~20km/h。据洛林铁矿区1131个采场的统计资料,包括转移作业地点在内,每个采场清理顶板的时间平均为44分钟。松石机清理顶板的优点是:工人劳动强度小、效率高、工作安全、一台松石机能服务几个采场。
    顶板和帮壁的支护,目前各国普遍采用锚杆,常用的锚杆有:松脂锚杆、二翼涨壳式金属锚杆、缝管式锚杆、楔管式锚杆和水泥砂浆钢筋锚杆等。也有采用锚杆、金属网和托梁联合支护的。苏联杰兹卡兹甘矿,用水泥砂浆钢筋锚杆和喷射混凝土支护易风化的不稳固岩层,效果良好。湘西金矿在矿房中央上山按之字形安装单排6~8m长的锚索与2m长的锚杆联合支护板岩顶板,大大提高了顶板的稳固性。
    国内外房柱采矿法顶板锚杆的支护参数如表3。
   
表3  房柱采矿法顶板锚杆支护参数
 
矿山
顶板岩石
矿房跨度(m)
锚杆支护参数
长度(m)
网度(m)
锡矿山锑矿
湘西金矿
良山铁矿
杰兹卡兹甘铜矿
米尔加里姆赛矿
埃利奥特湖(Elliot Late)铀矿
莱斯瓦尔(Laisvall)铅锌矿
马格蒙特(Magmont)铅锌矿
白松(While Pine)铜矿
加斯佩(Gaspe)铜矿
洛林铁矿区
页岩
板岩
二云母石英片岩
砂岩
石灰岩
石英岩
细粒砂岩
页岩
页岩
石灰岩
泥灰岩
8
8×10
11
20
7~10
19.5
14
10.6
8.4~9.6
15.3
5~6
2.3
2×2.3
1.8
2.5
2
1.8
2.4
1.52
1.2或2.1
1.52~2.13
1~1.8
1×1.2
1×1
1.2~1.8×1.5~2.0
1~2×1~2
1×1
1.2×1.2
 
1.52×1.52
1.2×1.2
1.52×1.52
1×1
 
 
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