【西安矿源】金系列||脉金矿床地下开采

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楼主 2019-01-16 06:26:19
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 6月6日 

开采分地下开采和露天开采。对脉金矿床来说,可采用地下开采或露天开采;对砂金矿床来说,则一般都采用露天开采。
      1.矿山井巷及其分类
      为了将埋藏较深的脉金矿床开采出来,必须从地表向地下开掘一系列井巷,使矿体与地面联通,从而形成一个完整的运输、提升、行人、通风、排水、供电、供风、供水和充填等的系统,这些井巷统称为矿山井巷。矿山井巷总的可分为两大类:

      (1)硐室:指长度和宽度相差不大的巷道。通常根据其用途来命名,如井下提升机房、矿仓、水泵房、变电所、机修房、炸药库、电机车库、调度室等。
      (2)巷道:指长度比宽度大得多的井巷。按其长轴方向与水平面的夹角,可分为:1)垂直巷道:长轴方向与水平面垂直。这种巷道主要有竖井、盲竖井、垂直溜井、垂直天井等。竖井有通向地表出口,主要用于提升矿石、废石、材料、设备、人员和通风等,一般称提升矿石的为主井,提升其他任务的为副井。盲竖井没有直接通往地表的出口,作用和竖井相同。垂直溜井利用重力溜放矿石或废石。垂直天井用于人员通行、通风、运送材料设备并兼做探矿。2)倾斜巷道:长轴方向与水平面成一定倾斜角度。这种巷道主要有斜井、盲斜井、斜溜井、斜天井等,用途分别同竖井、盲竖井、垂直溜井、垂直天井。3)水平巷道:长轴方向水平,但保持有很上的坡度(2%~5%)以利运输和排水。这种巷道主要有平硐、石门、脉内平巷、脉外平巷、横巷(穿脉巷道)等,都是用于人员通行、运输、通风、排水、探矿等。平硐有出口直接通向地表、用于运矿石的称为主平硐,担负其他任务的称为副平硐。石门无出口直接通向地表。平巷与矿体走向平行,无直通地表的出口,开掘在矿体中的称为脉内平巷,开掘在围岩中的称为脉外平巷。横巷与矿体走向垂直,且开掘在矿体中。
      2.脉金矿床开采单元的划分
      脉金矿床一般要划分为矿田,矿田划分为井田,井田划分为阶段,阶段划分为矿块。矿块是最基本的开采单元。
矿田:划归一个矿山开采的矿床或某一部分。矿田的大小由矿床的自然赋存条件决定。一般以一个主井或主平硐为标志的独立生产单位称为矿田(坑口)。
      井田:划归坑口开采的矿体或某一部分。生产实践中,往往将一个大矿体或彼此邻近的若干个矿体划为一个井田,进行独立开采。
      阶段:井田中沿矿体倾斜方向,每隔一定垂直距离,自上而下地掘进与矿体走向一致阶段平巷(主要运输巷道),将矿体沿垂直方向划分成一个一个矿段,这些矿段叫阶段,又称中段。阶段高度即是上下两条相邻阶段运输平巷间的垂直距。阶段的范围:沿走向以井田边界为限,沿倾斜以上下两个主要运输巷道为限

      矿块:在阶段平巷中,沿矿体走向每隔一定距离挖掘天井,将阶段划分为若干块,其中的每一块就叫做一个矿块(采区)。
      3.金矿床地下开采顺序
      相邻矿体的开采顺序:先开采位于上盘的矿体,后开采下盘的矿体。
      井田的开采顺序:当矿床划分为几个井田时,一般应优先开采矿石品位高、可选性好、基建工程量小以及运输、供水、供电等好的井田。
      阶段的开采顺序:有上行式和下行式两种。下行式开采是由上而下逐个(或几个)阶段进行开采,上行式则相反。下行式由于投资少、投产快、便于探矿且安全性好,生产实践中多采用之。
      矿块的开采顺序:按回采工作相对于主要开拓巷道(主井、主平硐)的位置,分为三种回采顺序:1)前进式:阶段平巷掘进一定的距离后,从靠主井的矿块起,向井田边界依次回采;2)后退式:阶段平巷掘进到井田边界以后,从井田边界的矿块开始,向主井方向依次回采,生产中应用较多;3)混合式:开始用前进式,阶段平巷掘完后改用后退式。
      4.矿床开采步骤
      脉金矿床地下开采必须经过开拓、采准与切割、回采三个主要步骤。矿床开拓是矿床开采的基本准备工作,但不是充分的准备工作,在完成开拓的基础上,还需进行采准与切割。只有在采准与切割完成后,回采工作才能进行。在矿床开采初期,上述三个步骤是依次进行的;在生产时期,在同一区段上也是依次进行,但在不同区段上则可能是同时进行的。
      (1)开拓:脉金矿床地下开采,首先必须从地表开掘一系列通达矿体的井巷,以便在矿床和地表之间形成一个完整的运输、提升、行人、通风、排水、供电、供风、供水和充填等系统。这项工程施工即称开拓。
      (2)采准与切割:在完成开拓工程的基础上,掘进一系列巷道,将阶段划分为矿块,在矿块内为行人、通风、运料、凿岩、放矿等创造条件的采矿准备工作,叫采准。采准所掘进的巷道称为采准巷道。采准巷道布置和类型随采矿方法而异。常见的采准巷道有阶段运输巷道,穿脉巷道,通风、行人、运料天井,凿岩平巷,凿岩天井,切割天井,拉底巷道,电耙巷道,装矿巷道,放矿溜井等。
      切割是在完成采准工程的矿块中,为回采矿石开辟自由面开凿自由空间。
      (3)回采:从已完成采准、切割的矿块中进行的直接获得矿石的工作。回采包托落矿(又称崩矿)、运矿和地压管理三项生产工艺。
      目前广泛应用的落矿方法是凿岩爆破法,即在矿体上开凿炮孔,装填炸药和引爆材料,通过炸药爆炸破碎矿石并使之与矿体分离。
      运矿就是将矿石从崩落地点运到阶段运输巷道的装载处。
      地压管理又称采(区)场支护,是在矿块回采过程中为确保采空区的安全而采取各种技术措施,有间接和直接两类方法。间接法是设法使采空区的顶板和两帮围岩保持稳定性;直接法是直接支撑暴露出来的矿岩,方法有预留矿柱的矿柱支撑(自然支撑)、用废石等充填的充填支撑(人工支撑)、用木材等的支柱支撑和留一部分采下矿石辅助支撑。
      5.矿床地下开拓方法
      脉金矿床地下开拓方法有单一开拓法和联合开拓法两大类。
      单一开拓法是用一种主要开拓巷道开拓矿床。常见的单一开拓法有:
      (1)平硐开拓法:以平硐为主要开拓巷道开拓整个矿床的开拓方法。招远金矿、秦岭金矿、遂昌金矿、龙山金矿、洞坡金矿及栾川金矿等采用此法。

      (2)竖井开拓法:以竖井为主要开拓巷道开拓整个矿床的开拓方法。焦家金矿、五龙金矿、红花沟金矿、乳山金矿等采用此法。

      (3)斜井开拓法:以斜井为主要开拓巷道开拓整个矿床的方法。新城金矿、湘西金矿、红花沟金矿、东风金矿、峪耳崖金矿、河东金矿及古袍金矿等采用此法。

      联合开拓法是将上述几种单一开拓法联合起来使用的开拓方法,如平硐与盲竖井联合开拓法、竖井与盲竖井联合开拓法、斜井与盲斜井联合开拓法、带斜坡道的联合开拓法等。由于地形及矿床埋藏条件所限,仅使用上述某一种开拓方法已不大可能或不合理时,则采用联合开拓法。                                                               

      6.采矿方法概述
      地下采矿方法是从地下的矿块中采出矿石所进行的采准、切割和回采工作的总称。采矿方法很多,以地压管理为依据可分为4类:
      (1)空场采矿法:特点是靠矿柱和围岩本身的稳固性维护回采过程中形成的采空区,要求矿石和围岩都稳固。这类方法有全面采矿法、房柱采矿法、分段采矿法、阶段矿房采矿法等。
      (2)留矿采矿法:特点是回采过程在采空区内暂时存留部分采下矿石形成留矿堆,留矿堆作为落矿工作台,并与矿柱辅助支撑和维护采空区。要求矿石稳固,围岩中等稳固以上。
      (3)充填采矿法:特点是用充填材料或其他支架维护采空区,适用于围岩不稳固、矿石贵重和地表需保护的矿体。这类采矿方法有干式充填采矿法、水力充填采矿法和胶结充填采矿法等。
      (4)崩落采矿法:特点是随回采工作面的推进,有计划地崩落上盘围岩,崩落后碎胀的围岩将采空区围岩崩落空间充满,从而达到控制和管理地压的目的。这类采矿方法有壁式崩落法、分层崩落法、有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法和阶段崩落法等。
      1987年的统计表明,我国岩金矿山使用的采矿方法中,按产量计算,留矿采矿法占42%,充填采矿法占31%,空场采矿法占25%,其他方法占2%。目前黄金地下开采越来越重视矿石的回收工作,充填采矿法的使用有逐年上升的趋势,留矿采矿法的使用比例则有所下降。下面将介绍岩金矿山采用较多的留矿采矿法,充填采矿法中的干式充填采矿法、水力充填采矿法和胶结充填采矿法,及空场采矿法中的全面采矿法。
      7.留矿采矿法
      留矿采矿法是工人在矿体暴露面下作业,自下而上地分层回采矿石。每次崩落下来的矿石的小部分(约三分之一左右)借自重由矿块底部放出,其余部分暂留在采空区中,以形成再次落矿的工作台,同时起辅助支撑围岩的作用。存留的矿石在采场内矿石全部采下后放出。

      留矿采矿法适用于倾角大于55°的急倾斜薄矿体,矿体上下盘围岩和矿石稳固,矿石无结块性和自然性。
      8.干式充填采矿法
      所谓干式充填采矿法是指用废石作充填料的充填采矿法。根据充填的来源不同,分为普通干式充填采矿法和削壁充填采矿法。两者的区别在于:前者的充填料来自采场之外,通常称为干式充填采矿法;后者的充填料来自采场内矿体的上下盘围岩,又被称为分采充填采矿法或选别回采充填采矿法。
      (1)普通干式充填采矿法:自下而上分层回来逐层充填的充填采矿法。其特点是将矿块划分为矿房和矿柱,先采矿房后采矿柱,矿房回采自下而上进行。随着回采工作面的向上推进,逐层用废石充填采空区以维护上下盘围岩,并形成不断上采的作业条件。一层充填后,要在其上部铺盖一层8~10厘米厚的混凝土底板,以减少出矿时矿石的贫化和损失并提高出矿效率。采下的矿石落在充填体上,然后用机械运搬到架设在充填体内的顺路溜矿井中。此法适于开采矿石稳固而围岩不稳固矿体。

      (2)削壁充填采矿法:在开采厚度小于0.8米的极薄矿脉时,为确保回采空间的最小工作宽度,不得不采下一定宽度的围岩。削壁充填采矿法就是按采幅宽度分别崩落(采下)矿石和围岩,崩下的矿石从矿石溜井运出,崩下的围岩作充填料充填于采空区并作为上采的工作台。这种方法适用于开采两帮没有矿化、矿脉与围岩接触明显的急倾斜高品位极薄矿脉。
      9.水力充填采矿法
      所谓水力充填采矿法是指用水力沿管道输送选矿厂排出的尾砂或冶炼厂的炉渣、河砂、碎石等充填采空区的采矿方法。
      水力充填采矿法是将矿块划分为矿房和矿柱,先采矿房后采矿柱。矿房(或矿柱)在垂直高度上水平或倾斜地划分分层,回采自上而下逐层进行。每采完一个分层,随即进行充填,并在充填体中顺路构筑放矿溜井和行人天井(兼作泄水井用)。充填后充填料中的水渗透并经滤水井流出采场,充填料沉积下来形成充填体。每一层充填体上部均铺盖强度较大的胶结底板,以减少出矿时矿石的贫化和损失并提高出矿效率。充填体支撑围岩并作为继续上采的工作台。采下的矿石落在充填体上,然后用机械运搬到架设在充填体内的顺路溜矿井中。此法适于开采矿石稳固而围岩不稳固的矿体。
      10.胶结充填采矿法
      所谓胶结充填采矿法是指用水泥或其代用品与脱泥尾砂或砂石制成的胶结性充填料充填采空区的采矿方法。胶结充填料有混凝土和砂浆两种,主要用巷道和管道输送。它是在水力充填采矿法的基础上发展起来的,目的是使充填料凝结成具有一定强度的整体,以改善矿柱回采条件,进一步降低矿石的损失和贫化,控制围岩移动和保护地表。据回采工作面的推动方向,胶结充填采矿法可分为:
      (1)上向分层胶结充填采矿法:将矿块划分为矿房和矿柱;先采矿房,回采过程中用胶结充填料充填,使充填体成为具有足够强度的人工矿柱;然后用水力或干式填法回采矿柱。
      (2)下向分层胶结充填采矿法:自上而下分层回采,分层充填,在人工胶结充填体假顶下作业的一种回采方法。回采分层水平或倾斜(10°~115°),不留顶底柱,矿块中央布置矿石溜井和充填、行人天井。采下矿石经溜井放至下部阶段运输巷道。充填料自上部阶段运输巷道经溜井放至采场。随着分层回采,在充填体中构筑充填,行人天井。分层回采时,先掘进切割巷道与溜井及充填、行人天井连通,然后回采矿石。此法适用于开采矿石和转围岩均不稳固的矿体。

      11.全面采矿法
      全面采矿法可以将阶段划分为矿块,也可以不划分为矿块。回采工作沿矿体走向或沿倾斜、逆倾斜全面推进,整层回采,采下的矿石在采场里运搬。工作面推进过程中,根据采场顶盘岩石的稳固情况,将矿体中的夹石或贫矿留下,作为形状、大小及间距均不规则的矿柱来支撑采空区顶板围岩,在开采厚度较小的矿体时,也可不留矿柱,而用人工支柱如混凝土垛、木垛、废石垛、木支柱等支撑顶板围岩。

      全面采矿法适用于开采矿石和围岩稳固,倾角呈水平、缓倾斜、倾斜,厚度小于5米的矿体。


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