第一节地下矿山基本知识专题三、采矿方法的适用条件 影响地下采矿方法选择的因素很多,如:地质条件、开采技术条件、安全因素、环保要求、设备因素等,这些因素共同限制了各种采矿方法的适用条件一、矿床地质及水文地质。
矿石和围岩的稳固性决定着采场地压管理、采矿方法的选择和采场构成要素及落矿方法;矿体倾角主要影响矿石在采场内的运搬方式方法;矿体厚度影响采矿方法和落矿方法的选择以及矿块的布置方式不同矿体赋存条件使用的采矿方法见表3-3。
表3—3不同矿体赋存条件使用的采矿方法表(注:表中仅列出部分采矿方法)矿体倾角矿体厚度矿岩稳固性矿石稳固,围岩稳固矿石稳固,围岩不稳固矿石不稳固,围岩稳固矿石、围岩不稳固缓倾斜 3°~30°薄和极薄全面法,房柱法
单层崩落法,垂直分条充填法垂直分条充填法,全面法,单层崩落法垂直分条充填法,单层崩落法中厚分段法,矿房法,全面法分段法,分层崩落法,有底柱分段崩落法,分层充填法,锚杆房柱法分段法,上向进路充填法,垂直分条充填法
有底柱分段崩落法,分层崩落法,充填法厚和极厚阶段矿房法,分段、阶段崩落法,充填法分段、阶段崩落法,充填法上向进路充填法,分段崩落法,阶段崩落法,嗣后充填法分段、阶段崩落法,分层崩落法,下向充填法,上向进路充填法
倾斜30°~50°薄和极薄全面法,房柱法垂直分条充填法,上向分层充填法,单层崩落法上向进路充填法,分段矿房法,分段崩落法,全面法分层崩落法,上向进路充填法,下向分层充填法,分段崩落法中厚分段法分段崩落法,上向分层充填法
进路充填法,分段法,有底柱分段崩落法有底柱分段崩落法,分层充填法,上向进路充填法,分段崩落法厚和极厚阶段矿房法,分段法,嗣后充填法分段、阶段崩落法,上向分层充填法上向进路充填法,分段矿房法,分段、阶段崩落法,下向分层充填法,嗣后充填法
分层崩落法,上向进路充填法,下向分层充填法,下向分层充填法,分段、阶段崩落法急倾斜>50°极薄削壁充填法,留矿法削壁充填法上向进路充填法,下向分层充填法下向分层充填法,上向进路充填法薄留矿法,分段、阶段矿房法
上向分层充填法,分层崩落法,分段崩落法上向进路充填法,分层崩落法,分段崩落法,分段矿房法上向进路充填法,下向分层充填法,分层崩落法,分段崩落法中厚分段法,阶段矿房法,分段崩落法分段法,上向分层充填法,分段崩落法
向上进路充填法,下向分层充填法,分层崩落法,分段崩落法,分段矿房法,嗣后充填法下向分层充填法,上向进路充填法,分层崩落法,分段、阶段崩落法厚和极厚阶段矿房法,分段、阶段崩落法,嗣后充填法分段、阶段崩落法,上向分层充填法
上向进路充填法,下向分层充填法,分层崩落法,分段、阶段崩落法,嗣后充填法分段、阶段崩落法,下向分层充填法,上向进路充填法,分层崩落法极薄削壁充填法,全面法削壁充填法全面法,削壁充填法削壁充填法水平矿体 0°~3°
薄矿体全面法,房柱法,壁式崩落法,壁式充填法等房柱法,壁式崩落法,壁式充填法全面法,房柱法,壁式充填法壁式崩落法,壁式充填法中厚矿体房柱法,分段法,壁式充填法房柱法,壁式充填法,分段充填法房柱法,分段法
壁式充填法,分段充填法厚和极厚阶段矿房法,分段崩落法,阶段崩落法,阶段充填法分段崩落法,阶段崩落法,阶段充填法阶段矿房法,阶段充填法,阶段崩落法阶段充填法,阶段崩落法,分段崩落法注:表中仅列出部分采矿方法。
矿体形状和矿石与围岩的接触情况,影响采矿方法的落矿方式、矿石运搬方式和贫化损失指标如接触面不明显、矿体形状不规则、起伏较大时,采用大直径深孔落矿,会引起较大的损失、贫化底板起伏较大,会影响使用无轨出矿设备和爆力运搬矿石,甚至采用留矿法的效果也很差。
在极薄矿脉中,矿体的形状是否规整,接触接线是否明显,影响削壁充填法的采用开采品位较高的富矿和贵重、稀有金属时,往往要求采用回采率高、贫化率低的采矿方法,如充填采矿法尽管这类采矿方法的成本较高,但提高出矿品位和多回收各种金属所获得的经济效益会超过采矿成本的增加。
反之,则应采用成本低、贫损高的崩落采矿法或空场采矿法如果矿物及品位在矿体中的分布比较均匀,一般不采用选别回采的采矿法;若矿体很大,则采用大量崩落法如果矿体的形态变化大,矿物及品位在矿体中的分布也不均匀,或者矿体的边界不清楚,必须配合周密的取样、化验后才能定出矿体边界时,采用崩落采矿法往往不很成功,而要考虑采用能剔除夹石或分采的采矿方法。
缓倾斜矿体可采用留规则或不规则矿柱、岩柱的房柱法、全面法等当在同一矿床中具有不同品位,且相差很悬殊的多个矿体时,可以采用不同的采矿方法,或采用先采富矿,暂时保留贫矿的充填采矿法 矿体赋存深度超过500~600 m或原岩应力很大时,地压增大,有可能产生冲击地压或岩爆现象,采用充填采矿法或崩落采矿法较为适宜。
矿石和围岩中含硫高(或硫、碳均高)、有自燃或发火倾向时,应采用充填采矿法,避免采用留矿采矿法、阶段崩落法和大量崩落矿柱的采矿法开采放射性矿石,一般采用通风条件较好的充填采矿法具有氧化结块性的矿石(含硫较高的矿石)应采用空场采矿法或充填采矿法,避免采用留矿采矿法和大量崩落采矿法,以防止矿石结块,影响生产。
二、开采技术条件 在地表移动带范围内,地表不允许陷落的,在选用采矿方法时要优先考虑能保护地表的采矿方法,如充填采矿法和用充填采矿法处理采空区的空场法等在特定经济技术条件下,或某加工部门对矿石品位、品级、有害成分有特殊要求时,对矿石贫化率的要求会限制某些方法的适用。
后续矿石提升、运输、破碎及加工设备型号和经济效果,对矿石块度的要求也会影响采矿方法的选取如规模很小的破碎厂或加工厂,不允许采用块度较大的大直径深孔落矿或中深孔落矿的采矿方法有特殊危害的矿山,如矿石中含硫较高易发生自燃的矿山,应优先采用充填采矿法,避免采用留矿法、大量崩落法。
若开采含放射性元素的矿石,一般采用通风条件较好的采矿法三、环境因素无论地下开采还是露天开采,采矿都要剥离地表土壤和覆盖岩层,开掘大量的井巷,因而产生大量废石选矿过程亦会产生大量的尾矿,带来废石和尾矿对矿山环境的污染。
矿石开采会破坏地下水系,其有色金属粉尘也会造成大范围环境污染采矿生产,特别是露天开采时,对矿山周围大气污染甚为严重开采规模的大型化、高效率采矿设备的使用,以及露天开采向深部发展,使环境面临一系列新问题大型穿孔设备、挖掘设备、汽车运输产生大量粉尘,使采场的大气质量急剧下降,劳动环境日益恶化。
粉尘浓度甚至高达400~1600 mg/m3,超过国家卫生标准上百倍爆破作业产生大量有毒、有害气体上述污染物在逆温条件下,停留在深凹露天矿坑内不易排出,是加速导致矿工硅肺病的主要原因此外,汽车运输还产生大量的氮氧化物、黑烟、4-苯并芘等致癌物质。
采矿工业中噪声污染甚为严重,引起职业性耳聋等多种疾病,甚至导致伤亡事故采掘工作面破坏地面或山头植被,引发水土流失,破坏矿山地面景观;地下坑道的开掘或地表剥离破坏岩石应力平衡状态,在一定条件下会引发山崩、地表塌陷、滑坡、泥石流和边坡不稳定,造成环境的严重破坏和矿产资源的损失,并酿成重大事故。
矿产资源的合理开发和利用,是矿山环保的一项重要内容要选择适宜的采矿方法,保证矿石最高采出率和最低损失及贫化率,同时最大限度缩小对环境的影响程度环境因素方面,首先要考虑的是地表是否允许崩落除了崩落采矿法之外,多数地下采矿方法对地表环境影响较小。
只要采矿方法选择适当,遵守合理的开采顺序,可以做到对地表的保护 采用充填采矿法时,为防止料浆浓度低,造成对井下的严重污染,提倡采用高浓度(膏体)充填矿山是生产废料最多的企业,有时为了减少固体废料占地和对环境的污染,也考虑选择适当的采矿方法。
四、采掘设备采矿方法选择在一定程度上是设备的选择已有的采掘设备水平,往往决定了采矿方法,即设备决定工艺随着矿山设备的不断发展更新,采矿方法也有了很大改变与时俱进,新建矿山的采矿方法选择,要将采掘设备的因素作为重要内容考虑,采用先进、适用的采掘设备。
五、安全因素选择采矿方法需兼顾效益与安全,根据自然条件有针对性地选择,如岩体性质、水文地质等情况技术条件也决定了采矿方法的适用度,如深井开采工艺的变革与突破,会影响采矿方法的使用条件,甚至创造新的采矿方法。
井巷支护作为控制因采矿引起地压问题的有效措施,在保障井下安全生产方面起着非常重要的作用而支护方式依据矿体及围岩稳定性不同,有较大差异针对不同地质条件,选择相应的支护方式,对避免顶板冒落、采场坍塌等灾害具有十分重要的意义。
采矿方法选择不当会产生与地压控制相关的严重安全问题如片帮、冒顶、放矿时形成自然结拱和大块卡斗要处理这些事故,人员和设备就不可避免地暴露在不稳定的岩体下,而悬顶最终下落时,又很容易产生空气冲击波因此,任何可能产生安全问题的因素在采矿方法选择时都要预先考虑到。
选择人员不在暴露面积大的采场内作业及用人最少的采矿方法提高采矿机械化程度,不仅可以提高劳动生产率,而且降低了工人的体力劳动强度和造成工伤的概率如过去采用气腿式凿岩机和电耙出矿的采矿方法,现在多数都改用了无轨设备。
同时,采矿机械化程度的提高,特别是大量柴油设备的适用,也增加了新的问题大量采用柴油设备的坑内矿山,必须采取相应的环境控制措施,以便提供足够风量排出柴油机尾气,降低工作面温度 地下矿开采空间小,且具有封闭性特点,井下有毒、有害气体浓度和粉尘浓度及噪声水平都很高,选择采矿方法要注意这些方面,同时还要采取有效的防治措施,保证井下人员的安全和健康。
有氡气释放的矿山,应加大通风量,将氡气的浓度稀释到安全的水平氡容易黏附在柴油机排出的尾气颗粒上,用水降尘是常用的办法用洗涤器和陶瓷过滤器,可以有效控制柴油机尾气在这种环境下,工作人员应戴上防毒面具