第十章 空场采矿法Word文档格式.docx
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从回采工艺方面来考虑，在电耙运搬的方案中，其矿房的最大长度应在电耙的有效耙运距离之内。
一般为40～60米。
以40～50米为优。
同样使用装运机，汽车等无轨运输设备时，其矿房长度也应当与设备的经济运距一致。
如果是独头推进的矿房，其矿房长度还应当考虑到通风条件的限制。
我国大多数矿山采用电耙运搬矿石，因而矿房一般是沿倾斜方向布置的。
（2）矿房宽度——矿房宽8—20米之间
矿房宽度主要取决于顶板允计暴露的跨度大小（暴露面积大小）。
但是，与矿体厚度的及矿体倾角也有关系。
留永久性间隔矿柱时，矿房宽度应尽可能等于矿房顶板允许暴露的最大安全跨度。
根据矿体厚度和围岩的稳固性，矿房的宽度变化在8—20米之间。
（3）矿柱尺寸
①房柱法的矿柱尺寸取决于矿柱的强度，也就是矿柱能够承受的最大平均压力。
当然这直接与作用在矿柱上面的载荷大小有关。
此外，矿柱尺寸还与矿柱的作用和矿柱在以后是否要回收有关。
如果以后要回收则可以留的大一些，可以留连续矿柱。
否则留小一点。
再者是与矿体厚度有关，矿体厚度增大，则留的矿柱尺寸也应当增加。
当矿体厚度＜5米时，可以考虑留间断矿柱。
当矿体厚度比较大时，应当留大约5米宽的连续矿柱。
②一般情况下：
矿柱尺寸为Φ=3～7米，矿柱间距为5～8米
③房柱法所留矿柱的矿量还是比较多的。
留连续矿柱时，矿柱矿量占40%左右；
留间断矿柱时，矿柱矿量占15～20%。
④阶段间柱宽度：
一般为3～5米。
（阶段间柱是指顶柱与底柱的统称）
（二）房柱法的采准和切割工作
（1）阶段运输巷道
阶段运输巷道可布置在脉内，也可在脉外（如图所示，布置在脉外）
①脉外采准的优点是：
1）可以在放矿溜井中贮存部分矿石，从而减少电耙道耙矿与运输平巷运输之间的相互影响；
2）有利于回采矿柱和采场通风；
3）当矿体形状不规则时，可以保持运输平巷的平直，有利于提高运输能力等。
目前我国金属矿山多采用脉外采准方式。
②脉外采准的缺点是：
增加了岩石掘进工作量。
（2）放矿溜井
每个矿房内都开掘一个溜矿井，不放矿的溜矿井可以作通风、行人、送料工作，溜井布置在矿房的中心线位置。
溜井的断面为2×
2米2。
③上山
沿矿房中心线并紧贴底板掘进上山（对于缓倾斜矿体，所开天井，一般称为上山）以利于行人、通风和运搬设备及材料，同时作为回采时的自由面。
（断面2×
2米2）。
4）切割平巷
在矿房下部边界处掘进切割平巷。
切割平巷既作为起始回采的自由面，又可作为去相邻矿房的通道，也可以作为电耙道用。
5）联络平巷
各矿房间掘进联络平巷。
（指图中的6）这条巷道作回风用。
6）电耙硐室
在矿房下部的矿柱中，掘进电耙硐室，（指阶段间柱中）
（三）房柱法的回采工作
（1）回采方法（薄矿）
在采切准备工作完成后，即可进行矿房回采工作。
根据矿体厚度不同，矿岩稳定性不同，则有不同的回采方法。
1）当矿体厚度在2.5～3.0米之间时，一般不拉底，可以巷道掘进方式，一次采全厚，用浅孔留矿方式薄矿。
2）当矿体厚度在3～5米之间时，不能再用一次采全厚的办法，需要分为拉底和挑顶两步回采。
①当矿岩稳定性条件好时——可以将底一次全部拉开，然后再从头开始挑顶。
②当矿石稳定性较差时，不应将底一次全部拉开，而应逐渐拉底，拉一段接着就挑顶，但要求拉底超前于挑顶。
③当矿体厚度在3～5米范围内可以这样回采，如果再厚一些，仍然用这种方法就会发生困难，主要是顶板管理很困难。
如：
1.若顶板稳固性差，需要用锚杆支护，若矿厚大于5米就很困难。
2.撬毛困难，太高看不清，撬不上。
这样工作安全性不好。
3）当矿体厚度在5～10米之间，可以采取其他措施来回采。
如划分为若干台阶来回采。
①倒台阶回采。
即站在矿石堆上进行凿岩放炮。
为了通风好，应先要在采场中先开凿巷道，使风流贯通（不拉底时）。
②正台阶回采。
不拉底应先开通风巷道，此巷道可以贴底板沿倾斜掘进，也可以在顶板方向沿矿体倾斜方向掘进。
当矿石与顶板岩石界线明显时，使用正台阶比较好。
这种方式在台阶上堆积矿石往下要倒运矿石，可以用电耙子。
在国外也可用自行设备。
另外，这种回采方法以对顶板管理方便，若顶板稳固性差时，打锚杆较方便。
4）当矿体厚度大于10米以上的矿体，使用房柱法开采，在国外比较多见，（如美国和加拿大等）。
国外近20多年来由于无轨自行设备的迅速发展，因而广泛采用轮胎式和履带式凿岩、装载运搬设备这样就大大提高了生产效率。
但是我国主要是设备问题还没解决，下向孔岩粉往外排除很困难，因而国内对于原矿体应用房柱法开采还少见。
我国良山铁矿采用锚杆予控顶中深孔房柱法开采。
它不是打下向中深孔，而是打上向垂直扇形孔，矿房不拉底，但切顶。
在矿房底部开切割平巷和凿岩上山，在凿岩上山中向上打垂直扇形中深孔。
矿房端部开立槽，作为爆破崩矿的自由空间。
（切顶的目的是为了安装锚杆，支护顶板）
（2）矿石运搬工作（也即出矿）
崩落下来的矿石，可采用14、28、30或55KW电耙进行耙运。
用电耙子将矿石耙到溜井中，再放入阶段运输巷道中装车拉走。
也有的直接（借助于装车台）耙入矿车中。
（国外还采用＞55KW电耙）
耙矿与运输巷道的位置关系有多种形式，如以下三种：
①运输巷道在脉外，用放矿溜子装车。
②运输巷边在脉内，耙道底板与平巷顶板在同一水平。
③平巷与耙矿水平在同一水平。
（装车要架设装车台）
（3）通风工作
对于房柱法应当有专门的通风巷道（通风平巷和通风井），否则工人劳动条件差。
一般情况下，新鲜风流从盘区巷道进入矿房，而废风经回风平巷回风井排出地表。
房柱法的空区四通八达，必须很好管理才能达到予期的通风效果。
应当注意，风流方向应当与耙矿方向相反，以保证生产工人少吃烟尘。
（4）顶板管理工作
顶板管理方法一则是留矿柱，二则是用锚杆支护。
而围岩本身的稳固性又是很重要的方面。
1）留矿柱支护
当顶板岩石稳固性较差时，可以在顶板岩石中安装杆柱，以增加其稳固性。
当顶板局部不稳固时，可以在局部地区留下矿柱。
当矿房顶板遇到有断层或跨度较大时，可以予留临时矿柱。
〔在靠近矿房的下部地压比较大。
因此，一般在矿房下部1/3左右的地方留第一排矿柱。
矿柱的间距为5～8米，矿柱尺寸为φ3～7米也可用来支柱。
〕
2）采用锚杆支护（，也可以用木支柱，应不具体讲锚杆种类，只提一下锚杆名称及锚杆作用）
锚杆是一种新型的支架，它是利用打入岩层中的杆体来加固岩层，它的优点是：
安装杆柱工作迅速及时，支护过程可全部机械化。
成本低，劳动强度低，生产能力提高。
它占据的空间小，有利于通风。
同时支架材料的运搬、装卸、贮存的费用都可降低。
没有火灾危险，由于优点多，故国内外广为利用。
锚杆的种类很多，有砂浆锚杆，楔缝式金属锚杆、涨壳式锚杆、树脂锚杆，现在又应用桁架式锚杆以及摩擦锚杆。
这种锚杆效果好，但结构复杂、加工费用高，金属矿应用的较多。
3）砂浆锚杆
砂浆锚杆就是在顶板上打好眼，装入废旧钢丝绳，然后灌入水泥砂浆，形成了杆柱支护。
砂浆锚杆的优点是：
这种锚杆可用于软岩和破碎岩层；
成本也比较低。
缺点是：
固结的慢，抵抗爆破震动的性能差。
4）树脂锚杆——它是把树脂，引发剂及充填材料封入胶管或铝管，放在锚杆的头上插入钻孔，到底部时，回转锚杆搅拌混合，树脂和引发剂以两者化学反应使锚杆头部和岩层结合。
近年来法国、美国和西德等国家大力发展了树脂锚杆。
这种锚杆固结的块，锚固力
大，能抗冲击。
但造价高。
材料来源受到一定限制。
目前煤矿应用的较多一些。
（常用的树脂是环氧树脂和聚酯树脂）
5）摩擦式锚杆（又叫管缝式锚杆或叫开缝式锚杆）
1972年美国提出了这个设想。
1977年开始成批生产。
（1973年研究成了，是美国的斯科特）
这种锚杆是把一块钢板搓成一根不闭合的管子制成的。
也可以用钢管拉槽制成。
也就是说这种锚杆是沿杆的全长切开一条缝的钢管。
该锚杆直径为38mm，壁厚2.3mm，缝宽12.7mm，钢管用强度力为4900kg/cm2的成型好的钢材制作的。
锚杆的孔径为φ=35mm，安装时，用冲击器把锚杆打入孔内，使钢管的缝部分合拢，从而与孔壁密切接触，产生相当大的摩擦阻力。
因此把这种锚杆叫摩擦锚杆。
根据测定，每米锚杆的锚固力为2.5～5吨。
φ38
mm
孔直径φ=35
坚厚2
.
3
缝宽
12.7mm
这种锚杆的优点是：
可以用于软岩中，且可以及时起作用，安装方便，费工时少，成本低，同时它是在全长上锚固，故锚固力比较大。
6）锚杆桁架
锚杆桁架是近年来发展起来的顶板支护新方法。
从国内外应用锚杆桁架的实践证明，这种支护方法对于稳定性不好的顶板或不稳定的顶板都是一种有效的支护方法。
这种方法如图所示，是在两侧各有一个涨壳式锚杆，下端用高强度的钢杆连接起来，借助于松紧螺套，对锚杆桁架施加予紧力，因而当锚杆拉杆构件安装后，和顶板岩层一起形成了倒放的桁架。
经试验证明，利用锚杆桁架可以使矿床顶板拉应力改变为压应力，使顶板处于稳固状态。
关于锚杆所可参阅《锚杆支护》一书第一集
A——锚头；
B——联结器；
C——顶板；
D——松紧螺套；
C——木块；
F——拉杆；
锚杆桁架示意图
45
°
矿房宽度
钻孔间距
F
E
D
B
C
G
A
钻孔长度
拉杆支架
顶板锚杆
巷道
三、钻法（简介）
（一）钻法的特点
钻法也是空场法的一种，也是房柱法的变形方法。
（1）钻法的矿块不必规则地划分矿房和矿柱。
回采工作面是沿走向或沿倾斜或倾斜全面推进，一般是整层回采的。
（2）全面法采场的走向长度一般比较长，一般可达50～100米，甚至可以不分矿房和矿柱连续推进。
（3）矿体厚度一般小于3～4米。
（4）在回采过程中，将矿体内所夹废石或贫矿石留下不采，作为形状大小与间距均不规则的矿柱，用以支护采空区的顶板围岩。
（有时根据需要，也将一些普通矿石留下不作为矿柱）。
（5）在开采矿体厚度不大，矿石又贵重时，为了尽量回收矿产资源，在回采过程中，可不留矿柱，而用从采区中选出的废石或混凝土砌成的废石垛或混凝土垛，以及杆柱，木垛与支柱等，人工支柱取代，借以支撑顶板围岩。
采场中所留矿柱一般不回收或部分回收。
（二）全面法与房柱法的区别
就其实质来说，两种方法区别不大。
其不同点在于：
（1）全面法的采区尺寸比较大
（2）所留的矿柱（或岩柱）是不规则的，而且所留的矿柱的尺寸、形状、间距等都比较灵活。
而房柱法与此相反，留的矿柱是规则的。
其它方面如采准，切割及回采工艺两种方法基本相同。
1、上山
2、间柱
3、顶柱
4、阶段平巷
5、放矿漏斗
6、安全联络边
7、底柱
8、不规则矿柱
（三）钻法的矿块构成要素
（1）矿房斜长——一般为40～60米；
（2）矿块长度——沿走向长一般为50～100米，或更大些。
（3）采场高度——矿体厚度；
（4）矿石溜子间距——5～7米；
（5）矿柱尺寸——①顶底板厚度为：
3～5米；
②间柱宽度为：
（四）钻法的优点
钻法工作宽度大，工作组织简单，当矿体较厚而又采用无轨运输设备时，可以获得较高的劳动生产率。
钻法采切工作量小，坑木消耗量少，通风良好，采矿成本低，矿石贫化不大。
（五）钻法的适用条件
要求矿石和围岩稳固，特别要求顶板围岩要稳固，这方面比房柱法的要求高。
适合于开采水平或缓倾斜矿体，矿体倾角应小于30°
～40°
，且矿体厚度一般应小于3～4米。
适宜于开采价值不高的矿石，特别是适合于开采矿石品位的不均匀，或带有废石夹层的矿体。
四、房柱法的适用条件
（1）房柱法是回采矿石和围岩稳固的水平和缓倾斜矿全的一种有效的采矿方法。
（2）当矿体厚度比较薄（＜3～4米），顶板岩石很稳固，且在矿体中夹有局部贫矿或废石，应用全面法更为合适。
（3）当矿体厚度＜8～10米时，可以采用浅孔留矿和电耙出矿的房柱采矿法。
（4）当矿体厚度很大时，可以采用深孔薄矿和无轨设备的房柱采矿法。
（例如：
加拿大加斯佩斯铜矿、矿体平均厚33.5米，采用露天型无轨自行设备，斜坡道走无轨设备。
崩下的矿石用1.1～1.9米3电铲装入18吨或30吨的卡车运到主溜井）。
（5）房柱法在金属矿山主要用来开采沉积式铁矿床和铜、铅、锌、铝土、汞和铀等有色金属和稀有金属矿床。
也是开采的主要方法之一。
同时也用来开采岩盐、钾、石灰石等非金属矿物原料和建筑材料，使用范围很广泛。
五、对房柱采矿法的评价
（1）主要优点
①劳动组织简单，矿房生产能力高，（矿块生产能力可达120—150T/）；
②采准工作量小，（5～7米/千吨）；
③坑木消耗量少，在回采矿房时，几乎不消耗木材。
（0.0009～0.002m3/个）；
④矿石贫化率比较小（4～5%）；
⑤采矿成本低；
⑥作业安全，通风良好；
⑦有利于实现机械化开采。
可以采用高效率的采、装机械设备。
（近年来已出现了在房柱法中使用8米3铲斗的装运机和50吨的自卸汽车。
在地下采矿方法中，开采大型原矿体的房柱法的机械化程度和劳动生产率常常是最高的）。
总体看房柱法是一种有发展前途的采矿方法。
（2）主要缺点
①矿石损失比较大，由于在矿块中留有许多矿柱，而这些矿柱所占矿量约为15～20%（留间断矿柱时），或更多，甚至达40%，这些矿柱一般是不回收的。
②当矿体厚度比较大时，顶板管理比较困难。
③很难进行选别回采。
（3）房柱法的发展方向
（有待研究的问题）
①设法减少矿柱比重
例如在条件许可的情况下，尽可能将连续矿柱改为不连续矿柱，或在回采矿房时，部分地回采矿柱；
或者安装杆柱，加强维护顶板，可增大矿房尺寸，以相对减少矿柱矿量。
②研究适合于我国矿床赋存条件的房柱采矿法，凿岩、装载和运搬高效率的机械化设备。
总之，房柱法是一种机械化程度比较高，生产能力和劳动生产率也比较高的采矿方法，通常用来开采水平或缓倾斜的矿体，国内外金属矿山都广泛使用这种方法。
六、资料介绍
（一）房柱法国外使用比重
（1）法国——占法国铁矿总产量的94%以上洛林矿区所属的58个矿山，都使用房柱法。
（2）美国——金属矿山使用房柱法的比重约占65%。
（3）瑞典——有色金属矿山中，房柱法开采所占比重约为50%。
（4）英国——地下开采的铁矿山主要用房柱法。
（二）房柱法的技术经济指标
（1）矿块生产能力：
120～150T/日；
（2）凿岩效率：
浅孔40～50M/台·
班；
（3）运矿效率：
电耙120～150吨/台·
（4）采矿工效：
6～8T/工·
（5）贫化率：
4～5%；
（6）损失率：
15～20%；
（7）采切工程量：
5～7M/千吨；
（8）每米炮孔崩矿量：
1.5～2.0T/M；
（9）主要材料消耗：
①q=0.2～0.3Kg/T；
②雷管=0.3～0.5个/T；
③导火线=0.5～0.7M/T；
④合金片=0.3～0.5克/T；
⑤钎钢=0.03～0.04Kg/T；
⑥坑木=0.000%～0.002M3/T；
（三）常用的浅孔凿岩机用途和性能（见下表）
浅孔凿岩机名称
凿岩方向
孔深
孔径
机重
备注
Y-30（01-30）
水平及倾斜
最大4米
最大42mm
28kg
气腿子
YT-25
2～5米
34～38mm
23kg
YT-30
27kg
YTP-26
26kg
01-45
上向孔（60°
～90°
）
36～48mm
40kg左右
伸缩式
YSP-45
1——上阶段运输管道（回风巷道），2——顶柱，3——采准矿块，4——人行通网道
5——人行通风天井，6——间柱；
7——崩落的矿石；
8——拉底巷道，9——漏斗，
10——漏斗颈，11——底柱，12——阶段运输巷道，13——小川，14——炮孔，
15——大放矿的矿房，16——上阶段已采矿房。
3留矿采矿法
留矿法在我国占有相当大的比重，根据1971年有色金属矿山统计，留矿法占总产量的40%，其中浅孔留矿法占36%，占据各类采矿方法的首位。
一、浅孔留矿法概述
（一）浅孔留矿法特点
（1）它是空场法的一种，具有空场法的共同特点。
它也是将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采。
先采矿房，后采矿柱。
（2）这种采矿方法工人可以直接在矿房中大暴露面下工作。
（3）浅孔留矿法是自下而上分层回采矿房，使用浅孔崩薄矿石。
主要特点：
（4）每次采下的矿石，靠矿石自重从漏斗放出1/3左右，留下2/3矿石作为下次凿岩爆破工作的临时工作台。
当矿房全部采空后，再将留下的2/3的矿石全部放出（这叫大量放矿）。
暂留下的矿石并不能作为地压管理的主要手段。
（5）凿岩工人是站在留矿堆上进行作业的。
（二）浅孔留矿目前使用情况
（1）有些书中将留矿法不列为空场采矿法的一种，而是专门列为一类与空场法平行。
又将留矿法分为浅孔留矿法和深孔留矿法二类。
实际上，深孔留矿法在矿块结构上，在回采工艺等方面，与阶段矿房法基本相同，回采矿房时，工人并不在采场中作业，对放矿量没有严格要求，可以全部放出，也可以暂时留一部分，以调节出矿量，无必要单列一类。
留矿法就应指的是浅孔留矿法，留矿的作用就是起临时工作台作用，并不起支撑围岩的作用。
因而留矿法应该属空场法一种。
（2）当矿石和围岩稳固矿体厚度小于5～8米的急倾斜矿体，在我国广泛地采用浅孔留矿法开采。
二、浅孔留矿法典型方案
（一）构成要素
（1）阶段高度——一般为30～60米，以30～50米居多。
影响阶段高度的主要因素有：
①矿床勘探类型（探采结合）
一般情况下，矿床的勘探类型越高，坑探网度就越密，抗探阶段的高度越小。
为了充分利用坑探巷道作为采矿巷道，原则上应当使采矿阶段与坑探阶段高度一致起来。
因此，矿床的勘探类型越高，阶段高度越小。
根据我国的经验，用留矿法开采第四类型的矿床，宜采用40～50米的阶段高度。
②围岩的稳固程度
一般地说，当围岩的稳固性好，可以采用较高的阶段高度；
当围岩的稳固性不太稳固时，则应采用较小的阶段高度，这是因为：
矿房上盘岩石的暴露面积不宜太大，暴露的时间不宜太长，因此应采用较低的阶段高度。
上盘岩石的暴露面积是由阶段高度和矿房沿走向的长度决定的，因而阶段高度大，一方面矿房量大，另一方面回采工作面的推进速度随着阶段高度的增加而减小。
因此，在围岩不太稳固的条件下，只宜采用30～40米的阶段高度；
在围岩很稳固，矿脉比较规整的条件下，可以采用40～50米的阶段高度，基至更大。
③矿体倾角
矿体倾角的大小对放矿影响很大，当阶段高度较大时影响更加明显。
因此，对于倾角不太陡，但还可以用留矿法开采的矿床，适宜采用30～40米的低阶段。
（例如大吉山钨矿，阶段高度50米，开采倾角60°
～70°
以上的矿体，回采和放矿都很顺利，但开采60°
～65°
的矿脉，往往矿房上采到30米左右时，放矿就开始发生困难）。
④其他采矿方法对阶段高度的要求
有许多矿床，由于矿体赋存条件和开采技术条件不一致，往往要采用多种采矿方法。
此时，决定阶段高度时，要照顾到其他采矿方法的需要。
⑤天井掘进条件
用普通法掘进天井时，掘进的困难程度随着天井高度的增加而增加。
一般情况下是当掘进工作面上升到25～30米高时，通风和材料设备的运搬便渐趋困难，掘进效率降低。
对于薄矿脉开采，目前天井掘进，还是用普通掘进去开凿。
（20米左右厚度矿体，也有用普通法开采的，如弓长岭铁矿）。
因为用吊罐法很难跟踪矿脉，不但探矿作用差，而且回采时不好使用。
因此，在开采薄矿脉时，一般不宜采用太多的阶段高度。
总体看，虽然影响阶段高度的因素有多种。
但是，在能够保证安全和顺利回采的条件下，应当采用较大的阶段高度，以增加矿房矿量，从而减少矿石损失。
阶段高度越小，矿柱占矿块的矿量相对越大。
今后随着机械化程度的提高，采矿强度加大，阶段高度也在增加。
（2）矿块长度——一般不大于40～60米
用留矿法开采薄矿脉和中厚矿体，其矿块长度稍有区别。
在我国薄矿肪留矿法的矿块长度仅在25～120米之间，比较常用的是40～60米，中厚矿体矿块长为20～80米。
影响矿块长度的因素有多种，主要有以下几个方面：
①矿石和围岩稳固程度（主要因素）
从我国大多数情况来看，几可以用留矿法开采的矿体，顶板暴露面积一般可达300～400米2，矿石特别稳固的情况下，也可以达到500～600米2，甚至更大一些。
当阶段高度已定的条件下，沿走向布置的矿块，上盘岩石的暴露面积随矿块长度而变化。
从我国大多数留矿法矿山来看，在阶段高度40～50米时，矿块长可用
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