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金属矿山九种高效采矿方法

2024-05-13 09:08:50 来源:采矿工程
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简介:金属矿山采矿是一个极其重要的行业,对于现代社会的发展和经济增长起着至关重要的作用。金属矿石是许多工业产品的基础原材料,包括建筑材料、电子设备、汽车等等。因此,金属矿山采矿的方法和技术的选择对于资源的可持续利用和环境保护至关重要。下面一起来看看金属矿山采矿的九大方法。
金属矿山采矿是一个极其重要的行业,对于现代社会的发展和经济增长起着至关重要的作用。金属矿石是许多工业产品的基础原材料,包括建筑材料、电子设备、汽车等等。因此,金属矿山采矿的方法和技术的选择对于资源的可持续利用和环境保护至关重要。下面一起来看看金属矿山采矿的九大方法。

01 房柱采矿方法

房柱采矿法是指将阶段或盘区划分成若干个矿房与矿柱的一种采矿方法。房柱法不仅能开采薄矿体,更适合于开采厚矿体和极厚矿体。

房柱法是空场采矿法的一种,将阶段(缓倾斜、倾斜矿床)或盘区(水平、微倾斜矿床)划分成若干个矿房与矿柱(留有规则的不连续的矿柱)。回采工作在矿房中进行,在阶段中,矿房和矿柱交替布置,矿柱在一般情况下不进行回收。

房柱法是用在开采围岩与矿石都很稳定且倾角较小(小于30°~40°)、厚度适用范围较大(自2m到数十米厚)的矿床。当开采薄矿层时,房柱法使用浅眼崩矿和电耙运搬方案;当中体规整且厚度比较大,可使用深孔崩矿方案;若矿体倾角较缓,近乎水平厚度较大的矿床,可以采用凿岩台车、铲运机、装运机、地下电铲、自卸汽车等大型机械化设备开采方案,国外不少矿山在采用这种方案。

02 浅孔留矿法

浅孔留矿法在民采矿山的应用改善了工人作业环境,提高了矿山生产能力和矿山安全因素。

开采技术条件: 该方法要求矿体厚度不大,倾角60°~65°以上,矿岩稳固,产状单一,矿石品位较低,无结块性、自燃性,是唐山地区小矿山开采矿体的普遍特点。结合民采生产技术条件,浅孔留矿法比较适合小矿山开采。

浅孔留矿法阶段高度根据矿床的勘探程度,围岩稳定情况,矿体倾角等因素确定。

03 上向分层采矿法

上向分层充填采矿法是指在采矿中,按分层上向回采矿房、矿块或盘区。每个分层先采出矿石,然后对回采后一分层所需上作空间以外的采空区进行充填的充填采矿法。这种采矿法的工作空间位于矿石顶板下。适用于开采矿石稳固、围岩中等稳固、急倾斜和倾斜的各种厚度和形状的矿体。

04 分段空场法

1)分段空场法采场布置及结构参数采场沿矿体走向布置于装矿穿脉之间,装矿穿脉垂直矿体走向布置,间距50-60m,采场长度等于穿脉间距,亦为50-60 m。矿体厚度>6m,倾角>45°,矿石和围岩中等稳定。

2)采场布置及结构参数采场沿矿体走向布置于装矿穿脉之间,装矿穿脉垂直矿体走向布置,间距50-60m,采场长度等于穿脉间距,亦为50-60 m。房间矿柱宽度6-8m,采场高度等于中段高度50m,底柱高度10m,顶柱为上中段底柱,高度8m,分段高度10m,漏斗间距6-7m。

根据矿体厚度不同,分为单侧漏斗布置和双侧漏斗布置两种方法。即矿体厚度6-10m者在电耙道一侧布置单排漏斗,矿体厚度>10-16m者,在电耙道两侧布置双侧漏斗。若矿体厚度>16m以上者,则另行布置采场,但采场之间必须留8-10m的间距。

3)采准、切割工作

采准天井从装矿穿脉一侧往上开凿在采场房间矿柱中,作为人行、通风和材料上下通道,放矿小溜井亦从装矿穿脉一侧往上布置在电耙道的下方,电耙道沿矿体走向开凿在矿体下盘围岩中(单侧漏斗布置),或矿体中(双漏斗布置),沿电耙道一侧或双侧每隔6-7m布置漏斗进路和漏斗颈(注意:双侧漏斗需措开布置,以利于电耙道的稳定)。,漏斗颈上口需扩大成喇叭口,以利于顺利放矿。在漏斗颈上方沿矿体走向布置拉底凿岩平巷,从拉底平巷往上每隔10m布置分段凿岩平巷。拉底和分段凿岩平巷应根据矿体厚度不同在每个分段上布置一条或两条,若为单侧漏斗布置的采场,一般布置一条即可,如为双侧漏布置的采场,如果矿体厚度达16m,则每个分段需布置两条分段凿岩平巷,以便使中孔深度不超过15m。分段切割横巷和切割井布置在采场矿体厚大部位。

05 自然崩落法

阶段自然崩落采矿法是指在采场中用自然应力从拉底空间向上逐层破碎矿石并从底部巷道进行局部放矿,在将阶段全高的整体矿石都破碎后在崩落岩石覆盖下从底部巷道大量放矿的阶段崩落采矿法。用于破碎矿石的自然应力是对开采单元拉底或辅以切帮后由重力和地应力等合成的次生应力。用这种应力破碎矿石就引起矿石自然崩落。在不同类型的阶段自然崩落采矿法中,矿石的自然崩落的分层是水平的或倾斜的。在自然崩落各个分层的过程中,一般只放出落下矿石的1/3左右,并保持崩下矿石上面的补偿空间的高度不超过5m,以防止自然崩落出稳定的自然平衡拱,或大量自然崩落矿石在大距离降落中产生危险的空气冲击。

06 阶段崩落法

阶段崩落采矿法是指回采单元(矿块、盘区等)按阶段全高开采的崩落采矿法。主要特点是:按阶段全高进行采准、切割、利用凿岩爆破或岩体应力崩落矿石,完成或自然崩落过程后,崩落矿石在崩落岩石覆盖下放出。与分段崩落采矿法相比,阶段崩落采矿法具有采准工作量小、开采强度大和开采成本低等优点,但是有对地质条件要求严格,对出矿巷道的支护和放矿工作要求高等缺点。

07 无底柱分段崩落法

无底柱分段崩落采矿法是分段下部没有底部结构,分段的凿岩、崩矿和出矿都在回采巷道中进行。因此,大大简化了采场结构,为使用无轨自行设备创造了有利条件。

【布置】

1、常用的分段高度为12~15m,通过斜坡道、设备井、电梯井与各分段的联络巷道相联系。

2、分段联络巷道一般位于矿体下盘,通常每隔20m左右掘进一条回采进路,上下分段的回采进路采用菱形布置。

3、在进路的端部开切割槽,以切割槽为自由面用中深孔或深孔挤压爆破,后退回采,每次爆破1~2排炮孔,崩落矿石在崩落的覆盖岩石下,从进路的端部用铲运机、装岩机等出矿设备运到放矿溜井。

4、在上一分段退采到一定距离后,便可开始进行下一分段的回采。

5、此方法掘进回采进路、钻凿炮孔、出矿可以在同一矿块的不同分段同时进行。

【矿块结构参数】

1、阶段高度:阶段高度一般为50~70m(中等稳固以上的急倾斜矿体),无底柱分段崩落法与阶段高度的制约关系不太大,在实际开采中可按一般的开采原则。

2、分段高度:分段高度主要受设备能力的限制,国内的分段高度一般采用12~15m,为了减少采准工程量,在凿岩设备能力允许的条件下,可适当加大分段高度。

3、进路间距:在分段高度确定后,便可根据放矿理论,使其损失、贫化指标最佳的原则来确定进路间距。

4、进路的规格和形状:回采进路的规格和形状对出矿工作有很大影响,在保证巷道顶板和眉线稳固的条件下,需从以下方面加以考虑:

a.进路宽度应尽可能大,以增大放出体的宽度,提高矿石回收率和便于出矿设备运行。

b.进路的高度在满足凿岩设备及通风管道布置的要求时,应尽可能低,以减少残留在进路正面的矿石损失。

c.进路的顶板以平顶为好,以便矿石能均匀地在全宽上放出,若顶板呈拱形,矿石将集中在拱顶部放出,容易造成废石提前流出。

d.国内常用的进路宽度为3~4m, 高度为3m。

【适用条件】

无底柱分段崩落法的适用条件,除崩落法的一般适用条件外还须考虑下列

条件:

a.矿石要有一定的稳固性,进路一般不需要大量维护,爆破后眉线不易冒落,炮孔不易变形,能保证正常的装药爆破工作。

b.围岩最好能成大块自然崩落,也可以采用强制崩落。c.此法适用于急倾斜中厚以上的矿体,以及倾斜的、缓倾斜的极厚矿体。由于分段之间进路采用菱形布置,上分段进路之间的一部分矿石要在下分段回收,如果矿体厚度在垂直方向不能重合地布置3~5个分段,因而会造成矿石损失量太大故不宜采用此法。

d.矿石不太贵重,围岩含品位,可选性好有利于使用本法。

优点:

a.无底柱分段崩落法,没有复杂的底部结构,采准和回采工艺简单,便于采用大型无轨设备,实现高度机械化。此方法的各回采步骤几乎可以标准化重复进行,有利于作业的专业化和机械化。

b.回采工作以进路为单位,掘进回采进路、钻凿深孔、出矿等作业可以在同一矿块上下分段的不同进路中同时进行,作业集中互不干扰,易于管理,具有较大的灵活性,并能较快地投入生产。

c.生产能力大,劳动生产率高。

d.工人在断面不大的进路中作业,安全性好。此外,在进路端部出矿,没有狭窄的放矿口,不以堵塞,发生堵塞时处理也比较方便。

e.在进路中以小步距后退回采,有利于分采分运、剔除夹石。

缺点:

a.在覆盖岩石下放矿,且每次崩矿的矿石都是在多个废石接触面下放出,故矿石贫化率大。

b.回采工作在独头巷道中进行,通风条件差。

08 分层充填法

水平分层充填法又称上向水平分层充填采矿法。此法一般将矿块划分为矿房和矿柱,第一步骤回采矿房,第二步骤回采矿柱。回采矿房时,自下向上水平分层进行,随着工作面向上推进,逐层充填采空区,并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩,并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上,用机械方法将矿石运至溜井中。矿房采到最上面分层时,进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采空后,再进行回采。矿房的充填方法,可用干式充填、水力充填或胶结充填。

09 阶段空场嗣后充填法

阶段空场嗣后充填采矿法主要根据矿体厚度确定采场布置方向,设置顶底柱及间柱。在采场结构及回采工艺方面与常用的阶段空场采矿法相似,适用于开采矿岩稳固的急倾斜厚一极厚矿体。

阶段空场嗣后充填采矿法采用的炮孔直径较大,装备水平要求较高,且工艺上采用先采矿柱后采矿房的回采步骤,回采矿柱完成后进行高强度胶结充填,然后回采矿房,回采结束后及时充填采空区。阶段空场嗣后充填采矿法根据落矿方式不同可分为水平深孔落矿和垂直深孔落矿,前者要求在矿房底部进行拉底,而后者不仅需要拉底,还需在矿房的全高开出垂直切割槽。由于垂直深孔设备的快速发展,矿山绝大多数采用垂直深孔落矿。采矿过程中,在矿块的垂直方向划分若干阶段,阶段高度在中国一般取50~60米,凿岩条件允许时可加大阶段高度,国际上普遍采用70~80米,个别达到150~200米,阶段空场嗣后充填采矿法具有回采强度大、生产能力高、采矿成本低、回采作业安全等特点。与分段空场嗣后充填采矿法相比省去了分段巷道,采切工程量少,炮孔直径和深度大,生产能力较大。

总之,金属矿山采矿是一个复杂而重要的行业,需要在经济、环境和社会责任之间寻求平衡。选择合适的采矿方法,采用环保技术和设备,并关注当地社区的发展和劳工权益是实现可持续发展的关键。只有这样,我们才能确保金属矿山的可持续利用,为未来的发展奠定坚实的基础。
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