采矿方法设计.docx

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金属矿床地下开采实例之采矿方法设计

金属矿床地下开采实例之采矿方法设计

一、设计题目

某一铜矿，铜的品位1.5%，埋深200m，沿走向1500m，延伸320m，矿体平均厚度20m，倾角55°，上盘为灰岩，下盘为砂岩，f=8-12，矿岩中等稳固，地表允许陷落，据此条件：

（1）选择一种技术可行、经济合理的采矿方法，并确定结构参数；

（2）绘制采矿方法三视图；

（3）简述主要采准系统及主要工程参数；

（4）叙述回采工艺，包括设备选型、落矿参数、炮孔布置和主要技术经济指标

二、采矿方法选择

1.采矿方法选择条件

正确合理的采矿方法必须满足:

（1）安全:

所选择的采矿方法必须保证工人在采矿工程中能够安全生产,有良好的作业条件；

（2）矿石贫化小:

选择的采矿方法要贫化小,矿石质量高；

（3）矿石回采率高:

一般要求矿石回采率应在80-85%以上；

（4）生产效率高:

要尽可能的选择生产能力大和劳动生产率高的采矿方法；

（5）经济效益高:

经济效益高低主要是指矿山产品成本的高低和盈利的大小。

2.采矿方法的选择

根据本实例中矿体赋存情况、开采技术条件和矿山具体实际生产能力情况，结合各采矿方法的优缺点，本实例拟采用上向分层水平充填采矿法。

（1）上向分层水平充填采矿法的特点

上向分层水平充填采矿法的特点是将矿块划分为矿房和矿柱进行回采，先采矿柱，后采矿房，矿房或矿柱自下而上分层回采，依次按比例进行充填以维护上下盘围岩，并创造不断上采的作业条件，矿房回采到最后一个分层时，进行接顶充填。

该方法一般适用于矿石稳固、围岩不稳固的倾斜和急倾斜矿体，能适应形态不规则、分枝复合变化大的矿体。

此方法工作面循环作业，凿岩爆破、出矿、充填和护顶完成一个循环后，进行下一分层的循环；回采空间和范围可以控制，人员、设备在暴露的顶板下工作，需要有效的控制顶板。

（2）上向分层水平充填采矿法的优点

①回采方案较多，灵活性强；

②结构简单，采切工作简单，采切比小；

③不容易形成超采或欠挖，可实现选别回采，矿石损失、贫化率低；

④对矿体形态变化的适应性强，机械化程度高，采场生产能力大。

⑥矿山尾砂堆积存放费用高,使用尾砂充填既减少了尾砂堆积存放费用,又减少了尾矿库库容量，消除了容量剧增潜在的危险；

三、采场布置及参数确定

矿体倾角55°，矿房沿矿体走向布置，阶段高度40m，阶段斜长56米；矿房、矿柱交替布置，矿房长度为50m，矿柱宽度8m，顶柱厚5m，底柱高5m；先采矿柱，后采矿房；回采过程中，最小控顶高度2m，最大控顶高度5m，采用尾砂进行充填，各分层待充填体渗水平场完毕厚后，铺设0.3m厚的砼地板，以利上分层回采时无轨设备的行走。

四、采准切割工作

1.采准切割工作

在矿体内掘进脉内运输巷道，在每个矿房中布置两个溜矿井、一个顺路人行天井（兼作滤水井）和一个充填天井。

溜矿井用混凝土浇灌，壁厚300mm，圆形内径为1.5m。

人行-滤水井用预制刚筋混凝土构件砌筑或浇灌混凝土。

（预留泄水小孔）充填天井断面为2m×2.4m，内设充填管路和人行梯子等，是矿房的安全出口，其倾角为80°-90°。

在底柱上面掘进拉底巷道，并以此为自由面扩大至矿房边界，再向上挑顶2.5-3m，并将崩落下的矿石经溜矿井放出，形成4.5m-5m高的拉底空间后，即可浇灌钢筋混凝土底板。

底板厚0.8-1.2m，铺设双层钢筋，间距700mm。

切割工作主要是拉底，即以穿脉为自由面和补偿空间扩大到矿房底部全面积形成拉底空间，以穿脉为自由面用MERCURYI4-1型全液压凿岩台车向两边扩帮至采场两边边界，局部出矿后，向上一分层挑顶形成5.0m的控顶高度。

然后，砌筑3.0m高的高标号胶结体人工假底，剩2.0m作为继续上采的作业空间。

砌筑假底时，要预先铺设好滤水管，并根据实际情况考虑加一些钢筋。

2.阶段运输平巷

位于溜矿井下端，其断面为3×3m的三心拱巷道，断面面积10.6m2。

3.溜矿井

采用铲运机出矿时，每个采场都要布置2个溜矿井，其溜矿井断面为2×2m一般布置在脉内，随回采、充填工作进行，顺路架设。

4.充填天井

充填天井断面为2×2.4m，内设充填管路和人行梯子等，是矿房的安全出口，其倾角为80°，布置在采场中央，倾角与矿体倾角一致，为55°。

5.人行滤水井

人行滤水井断面为2.2×1.2m与溜矿井同时施工。

6.沿脉巷道

穿脉布置在每个阶段的顶底柱中，并且位于矿房或矿柱的中央，起到探矿、通风的作用。

五、回采工作

用浅孔落矿，回采分层高为3m。

采用铲运机出矿。

矿石出完后，清理底板上的矿粉，然后进行充填。

充填前要进行浇灌溜矿井、砌筑人行-滤水井和浇灌混凝土隔墙等工作。

先用预制的混凝土砖砌筑隔墙的外层，然后浇灌0.5m厚的混凝土，形成隔墙内层，其总厚度为0.8m。

混凝土隔墙的作用，只要是为第二步回采间柱创造良好的条件，以保证作业安全和减少矿石损失与贫化。

使用选矿厂脱泥尾砂，沿直径100mm的管道水力输送到工作面，充填采空区。

充填料中的水渗透后经滤水井流出采场，充填料沉积在采场内，形成密实的充填体为了防止崩落的矿粉渗入充填料以及为出矿创造良好的条件，在每层充填体的表面铺设0.2m的混凝土底板，1天后即可在其上凿岩，2-3天后即可进行落矿和行走各种设备。

六、凿岩爆破

1.凿岩

回采凿岩采用法国MERCURYI4-1型全液压凿岩台车，凿岩时可采用上向水平炮孔压顶落矿。

2.炮孔直径

凿岩钻头直径Φ32～38mm,炮孔深度2～2.5m。

3.炮孔排距和深度

设计孔距1m、排距1m，边眼眼距适当减小，边眼与采场轮廓线间距0.8m，各排孔之间错开呈梅花状布置，孔深3.0m，每个分层总炮孔为450个，总炮孔深度为450×31350m

4.崩矿量

矿块分层崩落矿量Q=3×50×9×2.73645t，每米炮孔崩矿量为2.7t/m，

5.炸药的选择与炸药单耗

炸药采用普通2号硝铵岩石炸药，并结合类似矿山炸药单耗取0.3kg/t，故每个炮孔装药2.4kg，装药系数为0.8，装药采用人工装药。

6.起爆网络

将起爆药包靠近眼底进行反向起爆，堵塞长度为最小抵抗线W的一半左右，爆破网路采用塑料导爆管和毫秒雷管微差起爆网路联接，联线方式为串并连，为减小爆破震动，从下盘向上盘分次起爆，各排炮孔间微差起爆，一次起爆延续时间控制在200ms内。

起爆器材主要有雷管、导爆管、连接元件、激发器材等。

六、采场搬运

采场中可用局扇辅助通风，若为整层爆破落矿，由于顶板服务车无法进入采场，工人先在爆堆上对顶板和边帮松石进行处理，在出矿作业中和凿岩与装药之前，采用法国SECOMA公司PLUTON-17型顶板服务车和瑞典NOBEL公司BROKK3000PT-50L型撬毛台车进行检查和处理松石，必要时进行锚杆支护。

采用分段爆破落矿时，须对未爆破段进行检查，以免因受前段爆破产生松石冒落而发生安全事故。

确保良好的作业环境，通风完毕然后处理顶板的松石，并向矿堆洒水降尘。

根据采场生产能力要求，矿山竖井所能放下的设备尺寸的限制及采场结构参数等因数，采场出矿采用斗容为1.5m3，的EST-2D型电动铲运机，额定生产能力为80～90t/台班，铲运机从分段平巷通过采场联络道进入采场，在采场铲矿后通过采场联络道退回分段平巷，再经溜井联络道将矿石倒入溜矿井。

七、矿柱回采

为减少矿石损失，铜矿一般都要回采矿柱，待采场充填完并且已经彻底凝固后，再回采矿柱，矿柱厚8m，回采工作同上，回采一层充填一层。

八、充填工作和地压管理

每层崩落矿石出完后，按照配比要求，进行尾砂充填。

充填渗水通过泄水井流出采场。

回采一层，充填一层，待充填体凝固之后再回采上一层矿石。

1.充填准备工作

（1）出矿完之后，将设备移出采场；

（2）架设泄滤水井。

泄滤水井布置在采场充填体内，用于充填体滤水，随回采、充填工作进行顺路架设，泄滤水井的断面尺寸一般为（1.2～1.5）m，负责面积为200m2左右；

（3）构筑与分层出矿进路间的密闭墙，在回风充填井中央设置隔墙；

（4）接通采场充填管路，从上中段回风充填平巷，通过回风充填天井，往采场接通充填塑料管，并将充填塑料管用木质三脚架固定在适当地方，以便采场均匀充填；

（5）检查地表充填制备站与充填采场之间的通讯系统

（6）检查充填线路

2.采场充填

（1）根据地表充填料浆制备站充填材料储备情况，确定能连续充填的时间，进而确定每次连续充填的地点与高度；

（2）卸放充填料时，要由远而近地向泄滤水井处放砂，以有利充填水从泄滤水井排出；

（3）充填料填放面应低于泄滤水井道口50100mm，以防止充填料从泄滤水井口溢流和跑砂；

（4）卸放充填料结后，用铲运机将料浆扒平，再辅以厚度为0.3～0.4m的高灰比的胶结充填铺面，以提高无轨设备的运行效率且防止粉矿渗入充填体造成贫化；

（5）采场充填到位后，养护7d，方可进行下一分层的回采作业。

3.地压管理

采场爆破并经过有效通风排除炮烟后，安全人员进入采场清理顶帮松石。

如果顶板矿岩异常破碎，经撬毛处理后，仍无法保证正常作业，可采用锚杆支护。

二步回采的采场，由于受相邻充填采场充填接顶不充分、充填质量难以保证、充填渗水等影响，矿岩稳固性比第一步矿柱采场要差，顶板安全管理任务更加繁重。

除了上述安全技术措施外，在生产过程中，要加强适时安全监督，保证每个工作班组都有专职安全人员，在各生产工作面进行不间断安全检查，发现问题，及时处理。

九、主要技术经济指标

主要经济指标

采场生产能力

90～105td

工作面采矿效率

8t工班

台车凿岩效率

70～95t台班

铲运机出矿效率

80～90t/台班

采矿成本

10.1元/t

台车凿岩成本

5.5元t

铲运机出矿效率

7.6%

矿石损失率

0.39%

矿石贫化率

7.25%

十、结论

1.安全高效

该采矿方法能够有效的维护围岩，减少围岩移动，为开采相邻矿体提供给了安全有利的生产条件；

2.资源合理开采、减少浪费

采用上向水平充填采矿法回采,矿石资源可得到有效利用,可多回收矿石资源,延长矿山服务年限,从而使矿山整体经济效益大幅度提高。

同时,矿产资源的合理开发不再局限于充分回收当代技术条件下可供利用的资源,而应该充分考虑到远景资源的合理保护。

促进矿产资源的集约化开发利用,以较少的投人取得较大的产出；

3.尾砂得到充分利用

尾矿库占地面积及尾砂排放费用大大降低。

采用尾砂充填,60%的尾砂可充填于井下。

矿山充填可以将矿山废弃物重新被利用,达到尽可能地减少废弃物排放量的目标；

4.具有良好的环境保护及社会效益

随着人们对矿产资源不可再生的认识加深及国家环保政策的加强,充填采矿法与崩落法及空场法相比,具有巨大的环保概念及社会效益,为矿山的可

持续发展、生态环境保护提供有力的保障。

十一、采矿方法三视图

见附录。

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