空场采矿法

【缺点】中央先进天井口处顶板管理比较困难
【适用条件】当矿房长度比较大，超过50米以上，为了改善采场通风条件和保证安全作业条件，往往在矿房中央开凿天井。
架设顺路天井的优点适用条件：
【优点】① 增加了安全出口；
② 改善了工作面通风条件；
③缩短了准备和结束工作时间；
② 运输巷边在脉内，耙道底板与平巷顶板在同一水平。
③ 平巷与耙矿水平在同一水平。（装车要架设装车台）
（3）通风工作
对于房柱法应当有专门的通风
巷道（通风平巷和通风井），否则工人劳动条件差。
2）采用锚杆支护 （，也可以用木支柱，应不具体讲锚杆种类，只提一下锚杆名称及锚杆作用）
锚杆是一种新型的支架，它是利用打入岩层中的杆体来加固岩层，它的优点是：安装杆柱工作迅速及时，支护过程可全部机械化。成本低，劳动强度低，生产能力提高。它占据的空间小，有利于通风。同时支架材料的运搬、装卸、贮存的费用都可降低。没有火灾危险，由于优点多，故国内外广为利用。
房柱法主要是依靠围岩的稳固性和留下的矿柱来进行地压管理。如果顶板岩石的稳固性较差时，则可以在顶板岩石中按装杆柱，以增加其稳固性，如果局部不稳固时，则可以在这些局部地区留下矿柱。因而这种采矿方法灵活性比较大。房柱法留的矿柱，最初是留连续矿柱（又叫矿坚），并且矿柱一般是不进行回采的，作为永久损失。以后随着采矿技术的发展，将连续矿柱改为不连续矿柱，这样可以提高矿石回收率。
这种锚杆的优点是：可以用于软岩中，且可以及时起作用，安装方便，费工时少，成本低，同时它是在全长上
锚固，故锚固力比较大。
6）锚杆桁架
锚杆桁架是近年来发展起来的顶板支护新方法。从国内外应用锚杆桁架的实践证明，这种支护方法对于稳定性不好的顶板或不稳定的顶板都是一种有效的支护方法。
钻法也是空场法的一种，也是房柱法的变形方法。
（1）钻法的矿块不必规则地划分矿房和矿柱。回采工作面是沿走向或沿倾斜或倾斜全面推进，一般是整层回采的。
（2）全面法采场的走向长度一般比较长，一般可达50～100米，甚至可以不分矿房和矿柱连续推进。
（3）矿体厚度一般小于3～4米。
【适用条件】当开采薄矿脉时，往架设顺路天井。
（3）人行通风联络道
在垂直方向上，在人行天井两侧，每隔4—5米左右开一条联络道，使天井与矿房贯通。联络道断面可为1.8×1.5米，或1.8×1.8米。
先进天井通常有两种布置形式，一种是中央先进天井，另一种是侧边先进天井。
开掘中央先进天井的优缺点及适用条件：
【优点】① 开凿中央先进天井可以改善通风条件；
② 可以利用中央先进天井作自由面，向两侧掘进形成阶段工作面比较方便，不必再进行专门的掏槽。
③ 有利于运送材料和设备，也是增加了一个安全出口。
我国良山铁矿采用锚杆予控顶中深孔房柱法开采。它不是打下向中深孔，而是打上向垂直扇形孔，矿房不拉底，但切顶。在矿房底部开切割平巷和凿岩上山，在凿岩上山中向上打垂直扇形中深孔。矿房端部开立槽，作为爆破崩矿的自由空间。
（切顶的目的是为了安装锚杆，支护顶板）
（2）矿石运搬工作 （也即出矿）
④ 矿房采完以后，要及时回采矿柱，并及时处理采空区。
（这个及时——指的是有计划的处理）
一般情况下，回采矿柱与采空区处理是同时进行的。有时为了改善矿柱回采条件，事先对矿房进行充填，然后用其他方法回采矿柱。
⑤ 在回采过程中，采场主要依靠暂留的矿柱或永久矿柱进行自然支撑，有时辅以人工矿柱支撑。
一、空场采矿法的特点特点
（1）空场采矿法分成两步骤回采
① 空场法在回采过程中，它是把矿块划分为矿房和矿柱两部分来开采。
② 在回采矿房时，采场以空场形式存在。
③ 它是用矿柱和围岩体的稳固性来维护采空区。
我国大多数矿山采用电耙运搬矿石，因而矿房一般是沿倾斜方向布置的。③ 当矿体厚度在3～5米范围内可以这样回采，如果再厚一些，仍然用这种方法就会发生困难，主要是顶板管理很困难。如：
1. 若顶板稳固性差，需要用锚杆支护，若矿厚大于5米就很困难。
2. 撬毛困难，太高看不清，撬不上。这样工作安全性不好。
近年来法国、美国和西德等国家大力发展了树脂锚杆。这种锚杆固结的块，锚固力
大，能抗冲击。但造价高。材料来源受到一定限制。目前煤矿应用的较多一些。
（常用的树脂是环氧树脂和聚酯树脂）
5）摩擦式锚杆（又叫管缝式锚杆或叫开缝式锚杆）
1972年美国提出了这个设想。1977年开始成批生产。（1973年研究成了，是美国的斯科特）
1）留矿柱支护
当顶板岩石稳固性较差时，可以在顶板岩石中安装杆柱，以增加其稳固性。当顶板局部不稳固时，可以在局部地区留下矿柱。当矿房顶板遇到有断层或跨度较大时，可以予留临时矿柱。〔在靠近矿房的下部地压比较大。因此，一般在矿房下部1/3左右的地方留第一排矿柱。矿柱的间距为5～8米，矿柱尺寸为φ3～7米也可用来支柱。〕
崩落下来的矿石，可采用14、28、30或55KW电耙进行耙运。
用电耙子将矿石耙到溜井中，再放入阶段运输巷道中装车拉走。也有的直接（借助于装车台）耙入矿车中。（国外还采用＞55KW电耙）
耙矿与运输巷道的位置关系有多种形式，如以下三种：
① 运输巷道在脉外，用放矿溜子装车。
二、房柱法典型方案
（一）矿房布置及其构成要素
房柱法的矿房布置可分为两种，一种是用中深孔崩矿的，另一种是用浅孔崩矿的。我国多数使用浅孔崩矿的房柱法。
（1）矿房斜长——对于留间隔矿柱的房柱法来说，矿房长度不是主要的设计参数。
留长条连续矿柱的房柱法，其矿房长度由矿房顶板最大允许暴露面积来决定。
（2）切割工作包括的内容——包括有：
① 开掘拉底巷道，形成拉底空间，
② 开掘漏斗颈，在开好斗径的基础上，把漏斗劈开，形成喇叭状，以利出矿。
③ 一般沿走向每隔5—7米开凿一个，为了减少平场工作量，漏斗应当尽量开在靠矿体下盘侧，以利于减少平场工作量。漏斗颈高度一般为1.0—2.0米，边坡角应在 45°以上。
4）当矿体厚度大于10米以上的矿体，使用房柱法开采，在国外比较多见，（如美国和加拿大等）。
国外近20多年来由于无轨自行设备的迅速发展，因而广泛采用轮胎式和履带式凿岩、装载运搬设备这样就大大提高了生产效率。
但是我国主要是设备问题还没解决，下向孔岩粉往外排除很困难，因而国内对于原矿体应用房柱法开采还少见。
3）当矿体厚度在5～10米之间，可以采取其他措施来回采。
如划分为若干台阶来回采。
① 倒台阶回采。即站在矿石堆上进行凿岩放炮。为了通风好，应先要在采场中先开凿巷道，使风流贯通（不拉底时）。
正台阶回采。不拉底应先开通风巷道，此巷道可以贴底板沿倾斜掘进，也可以在顶板方向沿矿体倾斜方向掘进。当矿石与顶板岩石界线明显时，使用正台阶比较好。 这种方式在台阶上堆积矿石往下要倒运矿石，可以用电耙子。在国外也可用自行设备。另外，这种回采方法以对顶板管理方便，若顶板稳固性差时，打锚杆较方便。
（4）在回采过程中，将矿体内所夹废石或贫矿石留下不采，作为形状大小与间距均不规则的矿柱，用以支护采空区的顶板围岩。（有时根据需要，也将一些普通矿石留下不作为矿柱）。
（5）在开采矿体厚度不大，矿石又贵重时，为了尽量回收矿产资源，在回采过程中，可不留矿柱，而用从采区中选出的废石或混凝土砌成的废石垛或混凝土垛，以及杆柱，木垛与支柱等，人工支柱取代，借以支撑顶板围岩。采场中所留矿柱一般不回收或部分回收。
一般情况下，新鲜风流从盘区巷道进入矿房，而废风经回风平巷 回风井排出地表。
房柱法的空区四通八达，必须很好管理才能达到予期的通风效果。
应当注意，风流方向应当与耙矿方向相反，以保证生产工人少吃烟尘。
（4）顶板管理工作
顶板管理方法一则是留矿柱，二则是用锚杆支护。而围岩本身的稳固性又是很重要的方面。
这种方法如图所示，是在两侧各有一个涨壳式锚杆，下端用高强度的钢杆连接起来，借助于松紧螺套，对锚杆桁架施加予紧力，因而当锚杆拉杆构件安装后，和顶板岩层一起形成了倒放的桁架。经试验证明，利用锚杆桁架可以使矿床顶板拉应力改变为压的特点
二、空场采矿法的适用条件
（1）适用于开采矿石和围岩都很稳固的矿床。
（2）采空区在一定时间内，允许有较大的暴露面积。
三、空场采矿法分类
空场采矿法目前应用比较广泛的几种方法是：
（1）房柱法（包括全面法）
（2）浅孔留矿法
（3）分段法（赞比亚方案）
【注意】矿房两侧的人行通风联络道是否要错开的问题：
关键问题不是错开或不错开的问题，关键问题是如何保证矿房内有两个安全出口的问题，只要始终保持有两个安全出口，不错开也可以。
弓长岭铁矿浅孔留矿法有的采场联络道是错开的，有的未错开。
（三）切割工作
（1）切割工作的目的——它是为正式回采工作创造自由面的。
这种锚杆是把一块钢板搓成一根不闭合的管子制成的。也可以用钢管拉槽制成。也就是说这种锚杆是沿杆的全长切开一条缝的钢管。
该锚杆直径为38mm，壁厚 2.3mm，缝宽12.7mm，钢管用强度力为4900kg/cm的成型好的钢材制作的。锚杆的孔径为φ=35mm，安装时，用冲击器把锚杆打入孔内，使钢管的缝部分合拢，从而与孔壁密切接触，产生相当大的摩擦阻力。因此把这种锚杆叫摩擦锚杆。根据测定，每米锚杆的锚固力为2.5～5吨。
从回采工艺方面来考虑，在电耙运搬的方案中，其矿房的最大长度应在电耙的有效耙运距离之内。
一般为40～60米。以40～50米为优。同样使用装运机，汽车等无轨运输设备时，其矿房长度也应当与设备的经济运距一致。如果是独头推进的矿房，其矿房长度还应当考虑到通风条件的限制。
（4）阶段矿房法（包括⊥薄矿，水平薄矿的各方案）
（5）其他采矿方法及其变形方案
本章将对前四种方法进行比较详细的介绍，另外对于共性问题，作一些介绍，比如（矿柱回采问题，空区处理问题）深孔薄矿问题，以及底部结构问题等。2 房柱采矿法