房柱采矿法的典型应用
摘要:本文在介绍房柱采矿法的基本概念的基础上,结合具体的矿体赋存条件,运用房柱采矿法进行典型的应用设计,文中给出了相关数据。
关键词:房柱采矿法应用
1 房柱采矿法
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,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固、倾角较小(小于30～40°)、厚度适用范围较大(自2m到数10m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;当矿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。
房柱法是地下采矿方法中劳动生产率比较高的方法之一。
房柱采矿法为矿房和矿柱交互布置,矿柱为圆形、矩形或条带形,排列规则。
通常矿房宽6～12m,矿柱宽3～6m。
顶板稳固性稍差,矿石价值低或开采结束后采空区作地下建筑物用时,采用条带形连续矿
柱。
矿柱一般不再回采,常占矿量的15％～40％。
1.1 优缺点
房柱采矿法优点是采准工作量小,采矿强度大,劳动生产率高,采矿成本低,矿石贫化率小;缺点是矿石损失大,适用于开采围岩和矿石都稳固的水平或缓倾斜矿床。
1.2 应用
本法在美国应用最多,产量占大中型非煤矿山开采总量的60％。
我国的一些汞矿、磷矿、锑矿和粘土矿等采用本法。
近年来应用锚喷支护和各类高效率自行回采设备,提高了采矿强度,改善了安全条件,降低了对围岩稳固性的要求,开采厚度个别可超过30m。
开采较贵重矿床时,回采部分矿柱或用混凝土柱代替矿柱,以降低矿石损失。
1.3 基本方法
阶段运输巷道多布置在底板岩石中,通常矿房沿倾斜方向布置,矿房下端布置矿石溜井与运输巷道连通。
回采工作面沿矿房长轴逆倾斜向上推进。
回采前先沿矿房长轴掘进切割上山,贯通上下阶段运输巷道,然后在矿房下端开切割槽。
薄矿体用浅眼落矿,中厚以上矿体用浅眼分层或垂直深孔落矿。
矿房中落下的矿石用电耙、装运设备或爆破力运至溜井。
在水平和微倾斜矿体中可用自行设备直接运出。
采用上
向分层回采顺序时,先采最下分层,进行矿房拉底,然后依次回采上部各分层。
采用下向分层回采顺序时,上部分层超前,形成下向台阶工作面,用下向垂直或倾斜深孔落矿。
2 房柱采矿法的结构参数
矿房和房柱的布置方式应考虑矿体倾角和主要断层方位。
大断层组对顶板的稳定性会有十分不利的影响,应尽可能使矿房长轴与主要断层线成较大的夹角,并在矿房两侧保留长矿柱,让断层穿过矿柱。
矿房和房柱的布置方式有三种:沿走向、沿倾斜和沿伪倾斜。
对于平缓的矿体,矿房和矿柱的布置,原则上不受矿体倾斜方向的限制,可以根据开拓方式、地质构造、使用的设备等因素合理确定。
使用普通凿岩设备和电耙开采缓倾斜矿体,一般沿矿体走向划分矿房和矿柱。
使用自行设备开采缓倾斜和倾斜矿体时,因为水平底板可以充分发挥自行设备效率,应沿倾斜划分矿房和矿柱,并按自上而下的开采顺序回采各矿房,工作面沿走向推进。
当矿体倾角较大时,为了降低矿房底板倾角以改善作业条件,矿房长轴也可以沿伪倾斜方向布置。
房柱采矿法的矿房跨度一般为7～15m,在顶板极稳固的条件下也可以达到16～24m。
间柱形状有圆形、矩形和矿壁三种。
在地质构造不太发育和顶板稳固的条件下,常常采用圆形矿柱,直径3～5m,间距等于或小于矿房跨度。
矩形矿柱在施工过程中根据具体的地质条件可以
改变矿柱尺寸(主要是长度),让大断层穿过矿柱,其规格一般为3×4～5×6m,间距5～8m。
顶板岩层软弱和地质构造发育时,以留矿壁为宜,矿壁宽3～8m。
矿房长度视阶段高度和矿体倾角而变化,一般为40～60m。
3 房柱采矿法的典型应用
下面是结合具体的矿体赋存条件,进行的详细设计。
矿体平均厚度2.5m,矿体倾角15～30°,平均厚度2.12m,矿体倾角15～30°,根据矿体赋存条件,采用房柱采矿法。
3.1 采矿方法构成要素
矿块沿矿体走向布置,每个盘区长度48m,斜长30～60m,阶段15m,顶拄3m,底柱6m,矿块中每12册M为一个矿块,矿块与矿块之间,留有方形3×4m的矿柱,矿柱倾斜间距5m,每个矿房布置一条矿石溜井,一个电耙硐室和一条切割上山兼回风斜巷。
3.2 采准切割
自矿体下盘脉外运输巷道,每12m掘凿矿石溜井至矿体底板,在矿石溜井上部矿体中掘凿电耙硐室,在每个矿房中间,自电耙硐室沿矿体倾斜向上拙凿一条切割上山兼回风斜巷。
矿房之间留有矿柱,由矿柱支撑顶板,保护作业人员安全。
沿矿体走向在矿石溜井上部的电耙硐
室之间拙凿联络巷兼切割巷。
采准切割工程量见表1－1。
3.3 回采
在采准切割工作完成之后,就可以从矿块底部自电耙硐室联络巷沿矿体倾斜,用YT-28型凿岩机打水平孔,凿岩爆破采用硝铵炸药,导爆管雷管起爆后崩落矿石,采用2DPJ-30型电耙,耙入矿石溜井中用矿车运走。
3.4 采准回采计算
矿山规模20万t/a,班产量667t,千吨采准比15.7m/kt,每班掘进10.5m,水平巷子采用YT—28型凿岩机1台,天溜井掘进采用YSP-45凿岩机1台。
回采采用YT－28型凿岩机20台。
出矿采用2DPJ－30型电耙,1班作业1万t/a,33.3t/班,需电耙20台。
3.5 矿石损失率,废石混入率
根据矿体赋存条件并参照灯似矿山统计指标,选取矿石损失率20%,废石混入率10%。
采出矿石品位:＝α(1－γ)＝32.64(1－20%)＝26.11%
式中:为采出矿石品位%；
Α为矿石平均地质品位32.64%。
Γ为废石混入率10%。
3.6 矿柱回收及采空区处理
矿块采完后,在保证安全作业前提下,可回收项住和矿块内矿房间柱,崩落矿石用电耙至矿石溜井中。
矿块顶板不能自然冒落时,则采取强制崩落顶板充填采空区,防止大面积顶板突然冒落,产生空气冲击伤人和损坏设备。
参考文献
[1] 中国选矿技术网.
[2] 陈国山.采矿概论[M].冶金工业出版社,2008,1,1.
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