现代采矿技术讲座

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分层充填法(Cut-and-fill)
倾角:>25 °
矿体: 薄至中厚矿体, 以及中等稳 固的厚大矿体.
在我国应用广泛,目前已发展 成采用机械化充填,并引入了大量 的新技术、新设备,改变了以往上 向分层充填法效率低、生产能力小、 劳动强度高和作业安全差的难题。
如凡口铅锌矿机械化盘区上向 水平分层胶结充填法 、蚕庄金矿 梯段式连续回采上向水平分层充填 采矿法等。下向则以金川公司为代 表。多层矿体分采充填法…
分层—房柱采矿法 Room And Pillar in Slice 倾角(dip) 5 ~45° 矿体厚度:中厚及厚矿体 岩石:中稳及以上 矿房:根据岩石力学条件设 计大小、下向分层回采。 变形方案:也有分条布置形 式,预控顶与下向孔爆破, 将大型设备应用于坑采。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
2、随着深孔钻机、钻具和操作 技术的不断改进,炮孔精确度明 显提高。
美国霍姆斯特克金矿实践证明, VCR法一个10万吨矿量的采场生 产,周期不到10个月,月出矿量 达1万吨。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 急倾斜矿体的采矿方法(Mining in steep orebodies)
大直径深孔采矿法 (Bighole Stoping)
2.1金属矿山采矿科学技术发展趋势
•(2)大直径深孔凿岩设备的发展动向
C、尽可能做到一机多用以充分发挥设备的作用。例如,瑞典阿特拉 斯科普科(Atlas copco)公司生产的Simba323型三机台车,既可打扇形炮 孔也可打平行炮孔。在该公司生产的BUT型支臂中,有的只要装上可转动 托盘就可打扇形炮孔和平行炮孔;芬兰汤姆洛克(Tamrock)公司生产的 Twining型双机台车可以打垂直的、倾斜的、锥形的和扇形炮孔;瑞典阿 里马克(Alimak)公司生产的BT—121型单机台车重900公斤,车轮驱动,可 原地打转,能向顶板和侧壁打锚杆孔和开掘放矿漏斗等。
昆明理工大学 乔登攀
内容
① 国内外坑采金属矿山的典型采矿方法 ② 金属矿山采矿科学技术发展与研究趋势 ③ 矿山充填工艺 ④ 放矿控制与自然崩落法
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
当今,由地下矿山采出的金属矿石量,约占全世界金属矿石总量的 30%,有些国家地下采出金属矿石量的比重已很高,如瑞典达87%、法 国95%、德国97%、日本98%、南非73%。
❖ 缓倾斜—倾斜矿体的采矿方法(Mining in beded-flat orebodies)
斜巷运输房柱采矿法
Step Room And Pillar 倾角(dip) 5 ~48° 矿体厚度:薄至中厚矿体
岩石:中稳及以上
矿房:根据岩石力学条件设 计大小、视矿体厚度分步或 下向分层回采。
变形方案:也有分条布置形 式,预控顶,将大型设备应 用于坑采。使房柱采矿法扩 大应用于倾斜中厚矿体。如 德国瓦尔韦尔瓦特铁矿
❖ 二是传统的凿岩爆破方法向凿岩设备的无轨化、大型化方向发展。 目前世界上无轨自行式凿岩台车型号繁多,具有代表性的有:阿特
拉斯科普科的Boomer系列和Boomer H系列;阿里马克的A1imatic L(或H)型系列;加德纳一丹佛的Minibore系列;乔尹(JOY)公司的 Serpent系列;英格索一兰德(Ingersoll--Rand)公司的T—CAR系列产 品等。这些凿岩台车除部分是单臂单机外,大量的是多臂多机全液压凿 岩台车,具有很高的凿岩效率,平均单机的凿岩速度超过1.0m/min。
2.1金属矿山采矿科学技术发展趋势
•(2)大直径深孔凿岩设备的发展动向
凿岩机械化是实现大规模机械化开采的重要组成部分。现代的无 轨自行凿岩台车可精确钻凿出不同角度和孔位的炮孔;可装长钎杆和 多节钎杆钻凿深孔和大直径炮孔;可以提供最优的轴推力和大推力凿 岩;能远离工作面操作和同时操作多台凿岩台车凿岩。由于无轨自行 凿岩台车具有独立的动力传动系统,采用中央铰结式底盘或四轮驱动, 使无轨自行凿岩台车机动灵活行走方便,服务的工作面增多。此外, 现代的无轨自行凿岩台车的底盘与其它无轨自行设备的底盘可以通用, 从而使设备的备品备件数量下降,节省了设备的管理和使用费用。目 前,无轨自行凿岩台车在技术革新上还有如下特点:
倾角: <25°
矿体厚度:中厚及以下
岩石:中稳及以上
矿柱:根据岩石力学条件 设计大小和连续性,并视 价值确定回收与否。矿块 界限不明显。
变形方案:预切顶、分条 开采。一步抛掷胶结充填, 二步矿用汽车运输废石充 填。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 缓倾斜—倾斜矿体的采矿方法(Mining in beded-flat orebodies)
2.1金属矿山采矿科学技术发展趋势
(3).无轨机械化掘进技术的发展趋势
❖ 三是深孔掘进爆破技术的发展。
加拿大采用一个大直径中心炮孔取代 以往的掏槽孔组。此深孔的直径通常为 200mm~250mm,用凿岩机钻进,孔深 5.2m。试验表明,这种掘进方式平均日掘 进进尺超过12m。
2.1金属矿山采矿科学技术发展趋势
(2)大直径深孔凿岩设备的发展动向
A:采用重型导轨式和全液压控制。近年来,随着液压式凿岩机的推广, 全液压凿岩台车的型号越来越多,采用液压技术普遍提高了台车凿岩的稳 定性和可靠性。
B:采用大推力凿岩。例如,瑞典阿特拉斯科普科(Atlas copco)公司 生产的螺旋推进器,最大的推力达1400公斤;链式推进器的最大推力达 800公斤:液压油缸推进器的最大推力达1000公斤。美国加德纳一丹佛 (Gordner-Denver)公司,生产的MARK-3A型台车推进器的推力可达2200 公斤。
目前,随液压支柱的应用,研制成功了低结构液压凿岩台车和遥控耙矿机,使无 轨采矿的最低采幅从2m减小为0.8~1.2m,实现了缓倾斜薄矿体采矿机械化。如 南非约翰内斯堡联合投资公司开采砾岩金矿脉 。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 急倾斜矿体的采矿方法(Mining in steep orebodies)
大规模采
金属矿山采矿技术研究趋势
矿而发展 的。
① 高效采矿
② 绿色采矿
③ 深部采矿
④ 无人采矿
2.1金属矿山采矿科学技术发展趋势
❖ (1)大直径深孔崩矿技术发展趋势
众所周知,采矿工艺是伴随着凿岩、运搬等设备的更新换代而进步 的。采用大直径深孔崩矿是提高凿岩爆破效率的必由之路,已为世界采矿 历史的发展所证实。目前下向大直径深孔崩矿孔径已达到165mm~孔深已 达到60~80m;炮孔的间距排距已达到3.5~6.5m。这其中主要原因有二: ❖ 一是下向大直径深孔凿岩稳定性好,容易提供较高的轴压,一般是采用高 风压的潜孔钻机或牙轮钻机凿岩。 ❖ 二是下向大直径深孔的装药工艺简单,容易达到较高的装药密度。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 倾斜矿体的采矿方法(Mining in steep orebodies)
自然崩落法(Block Caving System)
基本条件:① 矿体必须厚 大,具有足够大的开采规 模;② 矿化较均匀,矿体 内夹石含量不宜多;③矿 体必须是易于破碎的岩体; ④地表允许塌陷。
2.1金属矿山采矿科学技术发展趋势
❖(1)大直径深孔崩矿技术发展趋势
目前,上向大直径深孔崩矿技术在我国还处于试验研究的阶段, 其主要原因是上向大直径深孔凿岩的炮孔质量问题,由于上向大直 径深孔凿岩轴压提供困难,较难实现牙轮钻机凿岩;冲击回转式凿 岩方式稳定性差,深孔凿岩的质量难于保证;此外,上向大直径深 孔装药由于重力作用和孔径过大造成装药过程中反粉率高,也是一 长期未能解决的技术难题。因此,目前进行的上向大直径深孔崩矿 技术研究,除研究凿岩过程中如何保证炮孔的质量外,更主要的是 要研究解决上向大直径深孔的机械化装药技术问题。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 缓倾斜—倾斜矿体的采矿方法(Mining in beded-flat orebodies)
壁式采矿法(Longwall) 倾角 0 ~50° 矿体厚度:薄矿体 岩石:不稳 至稳定 支柱:根据岩石力学条件设
计大小,可以留不规则 点柱。 变形方案:类同于全面法, 也可用崩落法。
近年来,国内外地下采矿方法发展的特点是大孔和深孔凿岩、空场 和大采场采矿、阶段出矿的大规模地下采矿(Large Scale Underground
Mining)。
主要采矿方法有无底柱分段崩落法、自然崩落法、房柱法、阶段空 场法、空场嗣后充填法、分层充填法和无矿柱大面积进路式连续充填采 矿法等。
各种采矿方法在全世界采出矿石的比重大体为:分段崩落法25%、 房柱法15%、充填法25%、分段空场法10%、自然崩落法15%、其他
分段空场法(Sublevel Open Stoping) 倾角:40°以上 矿体厚度: 中厚矿体 岩石力学条件:中稳 至稳定 分段高度: 9m~20m 凿岩:上向、下向、环形孔 孔径:64mm~105mm. 排距:1.2m~3.0m.
出矿:倾斜矿体单分段出矿、急倾 斜矿体双分段—溜井—阶段运平, 铲运机为主。
前两项是矿体地质条件, 是应用自然崩落法的基本 条件;后两项是岩体物理 性质条件和环境开采条件, 是应用自然崩落法的必要 条件。
2.金属矿山采矿科学技术发展与研究趋势
金属矿山采矿技术发展趋势
内 容
① 大直径深孔崩矿技术发展趋势 ② 大直径深孔凿岩设备的发展动向
大孔和深 孔是针对
大采场和
③ 无轨机械化掘进技术的发展趋势
无底柱分段崩落法(SLC)
适用条件: 急倾斜中厚以上矿 体、缓倾斜厚大矿体。岩石力 学条件一般。
发展趋势为“两大一高一减少”
基鲁纳铁矿分段高度×进路间 距为20m×22.5m→27m ×25m,并采用全液压凿岩台 车和重型液压凿岩机,一次崩 矿量由800t增加到5000t, 出矿采用斗容4~6m3的电动 铲运机。
变形方案:长锚索预支护分段空场 法 ,无底柱分段空场采矿法
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 急倾斜矿体的采矿方法(Mining in steep orebodies)
VCR法Vertical Crater Retreat
几点进展:
1、孔内微差爆破试验成功, VCR法已从单层药包发展到多层 药包一次爆破;
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 倾斜矿体的采矿方法(Mining in steep orebodies)
大直径深孔连续 采矿法
该法不留间柱, 用VCR法形成切 割槽,大直径侧 向崩矿,废石回 填采空区。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 倾斜矿体的采矿方法(Mining in steep orebodies)
❖ 一是向无爆破掘进技术方向发展,一些大型的地下井巷掘进机械相继 问世。 目前,在欧美的一些矿区平巷掘进机已成功地应用于矿山的开拓 采准工程当中,日掘进平均进尺达到25m以上(矿岩抗压强度 200MPa) ,并被认为是掘进成本最低的掘进方法。
2.1金属矿山采矿科学技术发展趋势
(3).无轨机械化掘进技术的发展趋势
近年来,基于VCR法发展了 大直径深孔侧向崩矿与VCR法开 切提高。大直 径深孔采矿法已在缓倾斜厚大、 极厚大矿体,多层矿体,急倾斜 薄至中厚矿体开采中得到了推广 应用,效果显著。如安庆、大红 山、云锡松树脚等。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 倾斜矿体的采矿方法(Mining in steep orebodies)
方法10%。
1.国内外坑采金属矿山的典型采矿方法
❖ 缓倾斜—倾斜矿体的采矿方法(Mining in beded-flat orebodies)
Polish copper mines Gold and platinum mines in South Africa
房柱采矿法
Room And Pillar
D、采用自动停退机构,凿岩、停钻、吹洗炮孔及凿岩退机等动作均能 自动完成。
2.1金属矿山采矿科学技术发展趋势
(3).无轨机械化掘进技术的发展趋势
❖ 机械化快速掘进技术是无轨机械化采矿技术的重要组成部分,是实现 大规模高效率采矿与掘进工作协调配合、确保三级矿量平衡的关键。 当前,世界地下掘进技术的发展趋势为:
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