金属矿山开采和主要开拓方式.doc

一、采矿方法定义：　　什么是采矿方法？为了回采矿块中的矿石，在矿块中和在围岩中所进行的采准，切割回采的总和，称之为采矿方法　　采矿方法包括：采准、切割和回采，也就是说，采准、切割并作在时间上与空间上所进行的顺序以及它与回采工作进行有机的合理的配合工作，叫做采矿方法　　二、采矿方法分类的依据　　我们使用的采矿方法程类很多，为了使用上的方便，有必要进行分类而分类的方法也有多种，而且前通用的分类方法是按地压管理方式不同来分类的因为地压管理方法是以矿岩的物理力学性质为根据的，同时又与采矿方法的适用条件，组成要素，回采工艺等有着密切关系，并且最终将影响到采矿方法的安全，效率和经济效果　　三、采矿方法分类　　采矿方法按地压管理方法不同，分类三大类，即：空场采矿法、充填法及崩落法　　（一）空场法 　　1、空场采矿法的适用条件：　　（1）适用于开采矿石和围岩都很稳固的矿床　　（2）采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积　　2、空场采矿法分类　　空场采矿法目前应用比较广泛的几种方法是：　　（1）房柱法（包括全面法）　　（2）浅孔留矿法　　（3）分段法（赞比亚方案）　　（4）阶段矿房法（包括⊥薄矿，水平薄矿的各方案）　　（5）其他采矿方法及其变形方案　　空场采矿法适用范围比较广泛。

矿石和围岩稳定使用这类采矿方法共同的，也是最基本的条件分两步骤开采是这类采矿方法的主要特征不同的采矿方法适用于不同厚度，不同倾角矿体　 　　适用条件采矿方法矿岩稳固性矿体厚度矿体倾角其化房柱法稳固从2千米到8～10米以上倾斜及急倾斜留下的矿柱一般不回采，作为永久损失，不采贵金属　　浅孔留矿法稳固-急倾斜矿柱要回采，空区要处理　　分段法稳固-倾斜及急倾斜矿柱要回采，空区要处理　　阶段矿房法稳固-倾斜及急倾斜矿柱要回采，空区要处理　　（二）充填法　　1、充填采矿法特点：　　凡是随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的方法叫做充填采矿法充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱矿柱回采可用填法，也可以考虑用其他方法　　矿房的回采是采一分层，把矿石运出，随后充填这一层，然后再采一层，再充填一层依此循环，直到到全矿房采完为上一采一充或两采一充　　2、充填采矿法的适用条件　　（1）开采品位较高的富矿，并且要求有比较高的回采率和比较低的贫化率；或开采稀贵金属　　（2）赋有条件件和开采技术条件比较复杂的矿床，如：　　① 水文地质条件、矿体形状比较复杂；② 矿体埋藏较深而且地压较大；③ 矿石或围岩有自燃发火的危险；④ 地表或围岩不允许有大面积沉陷或剧烈移动而需要特殊保护；⑤ 露天和地下同时进行开采。

　　（3）适用于矿石稳固，围岩不稳固的矿床　　如果能采用特殊的支护方法或下向分层充填法，也可以用来开采矿石不稳固的矿体　　（4）适用于开采急倾斜矿体　　因为急倾斜矿体便于向采场输送充填料，并且可以减少充填不到的空间及充填料接顶的面积但是，如果能采用水力或风力充填的话，也可以用于缓倾斜薄矿脉的开采中　　3、充填的目的：　　（1）进行地压管理　　利用形成的充填体进行地压管理，用的控制围岩崩落和地表下沉，并为回采工作面而创造方便条件和安全条件，保护地表建筑物，缓和大面积地压活动，恢复安全生产　　（2）杜绝内因火灾　　有些矿山用这种方法来预防有自燃性的矿床（内因火灾或其他灾害）　　[参考]如我国湘潭锰矿，矿体的直接顶板为叶片状黑色页岩，崩落后在有水和空气的条件下，经30～50天后发生自燃采用充填法后，杜绝了内因火灾　　（3）为回采矿柱创造了条件　　矿房采完以后空场能否及时进行充填，将直接导致矿柱能否进行回采，由此将直接影响矿山三级矿量的平衡和均衡生产如我国凡口铅锌矿，用水平分层充填法回采了两侧均为水泥尾砂、胶结充填体的矿柱　　（4）为深部、水下开采创造条件　　用于深部开采，水下采矿以及预防冲击性地压。

　　4、充填采矿法分类　　（1）按充填料的性能和充填工艺特点分类：　　可分为胶结充填和非胶结充填，非胶结充填又分为干式充填和水沙充填　　　　（2）按矿块回采工作面的推进方向和回采工艺特点分类：　　① 上向分层充填采矿法；② 下向分层充填采矿法；③壁式充填采矿法；④ 削壁充填法；⑤ 支架充填法　　5、充填采矿法与其他采矿方法比较的优缺点：　　（1）充填采矿法的优点：　　①采、切工程量小，灵活性大；②矿石损失、贫化小；③能够比较有效的维护围岩，减少围岩的移动和防止大量冒落；④对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采；⑤可以防止矿床开采的内因火灾；　　（2）缺点：　　　①回采工艺和充填工艺复杂②充填和采矿互相影响，如果回采作业机械化所不能妥善解决，则生产效率和生产能力都比较低；③充填料的开采，加工、输送及其他一系列消耗使矿石成本较高开采运输与堆积充填料这些工作所需要的费用占采矿成本的40—50%④劳动强度大；　　（三）崩落法　　　　1、崩落采矿法的概念　　什么叫崩落采矿法呢？崩落采矿法就是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法即在崩落矿石的同时强制或自然崩落围岩，充填空区，用以控制和管理地压　　2、崩落采矿法的适用条件　　一般地讲，崩落法对矿体赋存条件，矿岩的物理力学性质等都具有比较广泛的适应范围。

理想的适用条件是——上盘围岩能呈块状自然崩落，矿石中等以上稳固的急倾斜原矿体地表允许塌落是使用这种方法的必要前提由于这种方法在开采时矿石损失贫化大，因而它不用于开采高价、高品位的矿床　　3、崩落采矿法特点　　(1) 崩落法不再把矿块划分为矿房和矿柱，而是以整个矿块作为一个回采单元，按一定的回采顺序，连续进行单步骤回采　　(2) 在回采过程中，围岩要自然或强制崩落，矿石是在复盖岩石的直接接触下放矿因此，这种采矿方法对放矿进行科学管理是十分必要的　　(3) 崩落法的开采是在一个阶段内从上而下进行的与空场采矿法不同　　4、崩落法的分类　　崩落采矿法目前应用比较广泛有三种方法是：　　(1)有底柱崩落法；　　(2)无底柱崩落法；　　(3)竖式)崩落法　　它们共同的特点都是自上而下回采，在采矿的同时，(或稍后)，用崩落围岩的方法来管理地压，以减少作用在开采矿段上的应力　　它们都是在复盖岩层下放矿，多数方案都采用挤压爆解破和有较高的机械化程度　　这类采矿方法具有作业安全，开采强度大，劳动生产率高成本低的优点但矿石贫损大　　三种崩落各法有自己的特点和适用条件，各有自己的优缺点，而最终使用那一种方法，要进行具体分析研究。

对于每种采矿方法都不是绝对的不是一成不变的随着新的采掘设备的发现，工艺技术的改进，加采方案的革新，都会使它的使用范围和优缺点发生变化竖井掘进  (shaft sinking)矿山建设由地面垂直向下挖掘竖井(又称立井)的施工过程竖井掘进方法分普通施工法和特殊施工法两种普通施工法适用于井筒涌水量小，岩层比较稳定的竖井掘进特殊施工法适用于不稳定岩层(包括流砂、淤泥、破碎的岩层)的竖井掘进此外还有一种全面机械化施工的钻井法竖井普通施工法  用人工或机械凿岩爆破的方法进行竖井掘进掘进程序是先进行锁口施工，然后进行表土施工和基岩施工 锁口施工   由井颈上部的临时井壁和锁口框组成锁口框采用木材、钢材、钢木结构；临时井壁段长度一般为1～2m，采用砖、料石、混凝土块砌筑如表土层稳定，可采用一次施工永久锁口表土施工      常用的方法有井圈背板、吊挂井壁、板桩、锚喷临时支护施工法等根据井筒涌水量大小，可以采用工作面水窝集水、排水法，超前小井竖井降低水位法和井外疏干孔降低水位法进行涌水处理表土施工提升有标准掘进井架提升系统(见井巷施工提升)和简易提升两种简易提升方式可以采用：(1)慢动卷扬机、小吊桶和简易井架。

简易井架可用人字架、三角架、双三角架、帐幕式木井架、单龙门架和双龙门架2)汽车起重机、小吊桶3)大抓斗表土施工主要包括表土掘进和表土支护1)表土掘进在无水而稳定的土层中，可用镐、锹等工具人工进行挖掘或用抓斗直接取土，土层坚硬时可用风镐或风铲松土，或打浅眼、放小炮破土施工中，要加强集水、排水工作2)表土支护井颈段一般以钢筋混凝土或素混凝土作永久支护施工方法有：(1)边下掘边进行临时支护，挖掘至井颈段壁座后，由下而上边拆临时支护边进行永久支护施工2)采用吊挂井壁作临时支护当挖掘井颈段壁座后再自下往上浇筑永久井壁3)用板桩进行临时支护4)对易风化、易片帮、遇水易散的土层，采用素喷、锚喷和锚网喷混凝土的方法进行临时支护当采用吊挂井壁永久支护时，随掘进分段紧接进行支护基岩施工       也称凿岩爆破法用于井筒涌水小于30m3 ／h，稳定、中等稳定的岩层施工时，将井筒全深划分为若干个井段，自上而下逐段施工段长主要取决于井筒里围岩的稳定程度、涌水量、施工设备等条件段长2～6m称短段，30～60m称长段竖井施工作业方式按掘进、砌筑、安装三项作业在时间上、空间上的不同可以分为掘砌单行作业(又有长段单行、短段单行和混合短段平行之分)、掘进按顺序作业和掘砌、掘安平行作业，掘砌安三平行作业，掘砌安混合作业一次成井方式。

基岩掘进工序包括凿岩、爆破、通风、装岩、支护、涌水处理，以及提绞设施、供风、供水、排水、动力照明和通讯等作业凿岩，当炮眼深度小于2m(浅孔)时，采用手持式凿岩机凿岩；当炮眼深度大于2m(中深孔)时，采用凿岩钻架凿岩手持式凿岩方式适用于在各种井直径、不同硬度岩石的浅孔凿岩凿岩钻架有环形钻架和伞形钻架两种，适用于5～9．5m井径的竖井掘进，各种硬度岩石的中深孔凿岩爆破，一般采用2号抗水岩石炸药和水胶炸药、国产8号延期或毫秒延期电雷管电力爆破炮眼布置分掏槽眼、崩落眼、周边眼圆形井筒炮眼一般都按同心圆分圈布置，使每个炮眼的最小抵抗线相等炮眼装填分普通爆破炸药装填结构和光面爆破炸药装填结构爆破网络有并联网络、串并联网络和串联网络三种装岩，有人工装岩和机械装岩二种使用抓岩机装岩适用于竖井提高抓岩生产率的主要措施有：(1)综合防治涌水措施，根据地质水文条件采用地面、工作面预注浆及壁后注浆封闭水源，用截水堵水措施来减少工作面的涌水、淋水，工作面应尽快抓出水窝用风动潜水泵及时排除积水，使工作面水位低于岩碴面0．1～0．2m2)改进爆破技术，实现中深孔爆破，增加一次爆破岩石量，减少清底岩石量，缩短清底时间。

3)合理安排抓岩路线及顺序，尽快抓出水窝和罐窝，使吊桶低于岩面，人工辅助扒出井帮岩碴，合理布置吊桶位置和抓岩机台数4)根据井深及小时出碴量配置大吊桶及多套提升机，保证抓岩机不间断工作采用自动翻岩装置，缩短提升休止时间，减少一次提升时间5)采用技术性能好的设备，加强司机培训，提高操作水平，严格保养和检修制度，减少机械故障，提高设备完好率6)加大地面矸石仓面积，协调抓岩、提升、排矸等环节，提高抓岩能力支护和涌水处理，井筒工作面涌水大小是影响竖井掘进速度和支护质量的最关键因素，应采取综合处理措施，加强对井筒涌水的处理竖井涌水处理一般分为预处理和后处理两种1)预处理是在井筒开凿前进行处理，使地下水流不到井筒工作面有预注浆堵水法(用注浆材料把井简围岩的裂隙、孔洞堵塞形成隔水帷幕)、降低地下水位法(疏干工作面上部岩层的水)和钻孔泄水法(当井筒下部有矿山巷道时可打泄水孔将水疏干)2)后处理是在井筒掘砌过程中或井壁砌筑之后，对井筒淋水和工作面涌水进行。