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崩落採礦法

鎖定
崩落採礦法是一種回採過程中,不分礦房礦柱,隨回採工作面推進,以強制或自然崩落的圍巖充填採空區,以實現採場地壓管理的採礦法。沿礦體邊界挖有環形運輸巷道;在礦體的上盤或下盤開挖切割巷道形成切割空間,在塹溝中向上鑿鑽扇形炮孔進行爆破,後退回採,其特徵在於運輸巷道和塹溝巷道,通過切割槽連通環形運輸巷道和裝礦巷道,簡化了採場結構,實現了一巷道多種用途,減少了採掘工作量,降低了採礦成本,和科學管理地壓的一種新方法 [1] 
帶假頂低分段的分段崩落採礦法於19世紀90年代首先用於美國。分層崩落採礦法使用得更早。20世紀50年代中國開始使用崩落採礦法,1990年主要地下有色金屬礦山用崩落採礦法採出的礦石佔37.8%。1991年大型地下鐵礦用崩落採礦法採出的礦石佔98.46%。崩落採礦法的發展趨勢是:分層崩落採礦法將有一部分被下向分層充填採礦法等代替,簡化有底柱分段崩落採礦法和階段崩落採礦法的結構,增大無底柱分段崩落採礦法的分段高度和回採進路間距,目的是提高開採作業的機械化水平和減小採準工作量 [2] 
中文名
崩落採礦法
外文名
stope caving method
優    點
實現了一巷道多種用途
分    類
壁式崩落法、分層崩落法
出現時間
19世紀90年代
學    科
採礦工程

崩落採礦法方法類別

崩落採礦法分為單層崩落採礦法、分層崩落採礦法、分段崩落採礦法和階段崩落採礦法。在單層崩落採礦法和分層崩落採礦法中,圍巖滯後崩落或被假頂隔離,崩落岩石不覆蓋崩下礦石;在分段崩落採礦法和階段崩落採礦法中,崩落的礦石直接被崩落岩石覆蓋或側面包圍,放礦時二者同時向放礦口運動,隨意放礦會引起崩落岩石提前大量混入礦石中。

崩落採礦法壁式崩落法

適用於開採頂板不夠穩固,厚度不大的緩傾斜層狀礦牀。它的特點是一次開採礦體全厚。根據工作面的佈置形式,壁式崩落法分為:長壁崩落法、短壁崩落法和進路崩落法。

崩落採礦法分層崩落法

將礦塊在垂直方向劃分為小於3m的分層,自上而下逐層回採。回採工作在假頂保護下進行。本法的缺點是:木材消耗量大,工序複雜,勞動生產率低,成本高,通風條件差;優點是貧化率低(約3~5%),回收率高(可達90~95%)。過去曾廣泛應用,現在已逐步由其他高效採礦方法取代,應用比例很小。

崩落採礦法階段崩落法

特點是在階段全高上藉助鑿巖爆破或重力崩落礦石,並在崩落覆蓋岩層下通過礦塊的底部結構放出礦石。階段崩落法分階段強制崩落法和階段自然崩落法 [3] 

崩落採礦法崩落採礦法特點

(1) 崩落法不再把礦塊劃分為礦房和礦柱,而是以整個礦塊作為一個回採單元,按一定的回採順序,連續進行單步驟回採。
(2) 在回採過程中,圍巖要自然或強制崩落,礦石是在覆蓋岩石的直接接觸下放礦。因此,這種採礦方法對放礦進行科學管理是十分必要的。
(3) 崩落法的開採是在一個階段內從上而下進行的。與空場採礦法不同。
崩落採礦法能實現單步驟連續回採,消除回採礦柱時安全條件差、損失與貧化大的弊端一但其首要前提條件是地表允許陷落,而且由於放礦是在覆蓋岩石下進行的,總體損失與貧化率較高,因此,一般適應於價值不高的礦體或低品位礦體的回採 [4] 

崩落採礦法適用條件

一般地講,崩落法對礦體賦存條件,礦巖的物理力學性質等都具有比較廣泛的適應範圍。理想的適用條件是——上盤圍巖能呈塊狀自然崩落,礦石中等以上穩固的急傾斜原礦體。地表允許塌落是使用這種方法的必要前提。由於這種方法在開採時礦石損失貧化大,因而它不用於開採高價、高品位的礦牀。根據需要對無底柱分段崩落採礦方法做詳細的講述。
崩落採礦法是以崩落圍巖來實現地壓管理的採礦方法。即在回採單元中,與崩落礦石的同時或稍後,強制(或自然)崩落圍巖,用以填充採空區,來控制和管理地壓。本法在回採過程中,不再將回採單元劃分為礦房、礦柱, 而是連續進行的單步驟回採,不但沒有回採礦柱的任務,也無需另行處理採空區。這類採礦法具有生產效率高、作業安全、使用靈活等優點,故在生產實踐中,使用也較廣泛。使用本法的前提條件,是地表允許陷落。對礦體的賦存條件、礦石和圍巖的物理力學性質等方面,由於採礦方法的方案多,故其適應範圍比較廣泛 [3] 

崩落採礦法崩落區管理

對礦體圍巖崩落引起的山崩和地表塌陷區匯水的管理。在陡峭高山區,圍巖崩落容易引起山崩。山崩時滾石將破壞建築物和堵塞河流等。為了避免可能發生的災害,需要系統觀測有關部位的岩石的應力和應變,以及地形變化,並對災害及時預報和採取防治措施。對於匯水面積大、降水量大和地表黃土層厚的礦山,地表水和它所攜帶的黃泥將從塌陷區流入井下面引起災害,應採取防水、排水、剝離黃土和向塌陷區回填廢石等措施。回填廢石時,需將廢石表面壓實,並使廢石表面有一個能使水流走的斜坡。

崩落採礦法崩落岩石層

對於單層崩落採礦法,崩落岩石層厚度應等於被崩落岩石層厚度加上礦體厚度,即被崩落的整體岩石層在崩落時碎脹所形成的厚度應等於礦體厚度。只有這樣,崩落的岩石層才能支撐到上面岩層,從而減輕回採工作空間中支柱所承受的頂板壓力。對於分層崩落採礦法,為了保護假頂不被冒落的大塊覆蓋岩石衝擊破壞,一般應留8~10m厚的崩落岩石層。當圍巖崩落未達到地表時,為防止圍巖大量崩落所產生的空氣衝擊波造成事故,對於分層崩落採礦法、分段崩落採礦法和階段崩落採礦法,崩落岩石層厚度不宜小於20m。在向崩落岩石擠壓爆破礦石的條件下,為了不使礦石崩到崩落岩石層上面,崩落岩石層厚度不應小於被擠壓爆破礦石層的高度。
崩落岩石層的形成方法有:(1)自然崩落採空區圍巖。(2)以切割槽或空場為補償空間進行中深孔爆破或深孔爆破。(3)在由露天開採轉入地下開採時,用深孔或硐室爆破邊坡上的岩石或向空場中充填廢石 [4] 
參考資料
  • 1.    中國冶金百科全書總編輯委員會《採礦》卷編輯委員會,冶金工業出版社《中國冶金百科全書》編輯部 編.中國冶金百科全書·採礦.北京:冶金工業出版社.1999.第14-15頁.
  • 2.    封吉昌 主編.國土資源實用詞典.武漢:中國地質大學出版社有限責任公司.2011.
  • 3.    陳國山主編. 地下采礦技術[M]. 北京:冶金工業出版社, 2008.01.
  • 4.    張欽禮,王新民主編;饒運章,鄭懷昌,黃仁東副主編,金屬礦牀地下開採技術=UNDERGROUND MINING TECHNICS OF METALLIC ORE DEPOSITS,中南大學出版社,2016.03,