《高等采矿学》PPT课件.ppt

金属矿床地下连续开采金属矿床地下连续开采报报 告告 人人：陈：陈 申申 方方 专专 业：矿业：矿 业业 工工 程程导导 师：李占金师：李占金 教授教授河北联合大学矿业工程学院河北联合大学矿业工程学院 第一节地下矿山连续开采的概念第一节地下矿山连续开采的概念 第二节地下矿山连续开采第二节地下矿山连续开采技术技术 第三地下矿山连续开采发展方向第三地下矿山连续开采发展方向绪绪 论论 第一节地下矿山连续开采的概念第一节地下矿山连续开采的概念“地地下下矿矿山山连连续续采采矿矿工工艺艺”依依矿矿岩岩软软硬硬程程度度的的不不同同有有2 2种种形式形式一一是是在在硬硬度度不不大大的的矿矿岩岩如如煤煤矿矿、钾钾盐盐等等矿矿床床开开采采中中的的采采掘掘全全工工艺艺过过程程(如如切切割割、落落矿矿、装装载载、运运搬搬)在在同同一一空空间间内内平平行连续作业；行连续作业；二是在矿岩坚硬的矿山，如金属矿，在矿体、阶段或矿块二是在矿岩坚硬的矿山，如金属矿，在矿体、阶段或矿块的回采过程中落矿、出矿、运矿三大工序各自具有相对独的回采过程中落矿、出矿、运矿三大工序各自具有相对独立的作业条件，各工序间的相互协调，在不同的空间平行立的作业条件，各工序间的相互协调，在不同的空间平行作业，由此组成高效率的连续开采工艺系统。作业，由此组成高效率的连续开采工艺系统。连续开采主要包括连续开采主要包括4个层次的内容：个层次的内容：（1）矿房的连续回采）矿房的连续回采(层次层次)矿房的连续回采是指在采场的回采过程中落矿出矿、矿房的连续回采是指在采场的回采过程中落矿出矿、矿石运搬工艺的连续作业。研究的主要内容有适合于连矿石运搬工艺的连续作业。研究的主要内容有适合于连续回采的采矿方法及采场结构，高效率、低大块率的凿续回采的采矿方法及采场结构，高效率、低大块率的凿岩、落矿技术，高效耐用和经济的采场连续出矿和连续岩、落矿技术，高效耐用和经济的采场连续出矿和连续运搬设备。其目的是实现高效率、高能力的落矿、出矿、运搬设备。其目的是实现高效率、高能力的落矿、出矿、运矿的采场连续回采。这个层次下一步研究的重点将是运矿的采场连续回采。这个层次下一步研究的重点将是大块的控制管理和出矿、运矿设备的改进和完善。大块的控制管理和出矿、运矿设备的改进和完善。第一节地下矿山连续开采的概念第一节地下矿山连续开采的概念（2）矿体（床）的连续开采（）矿体（床）的连续开采（层次）层次）它它是是指指在在矿矿体体（床床）的的开开采采过过程程中中，不不留留或或少少留留矿矿柱柱，尽尽可可能能采采用用一一步步骤骤回回采采的的开开采采模模式式。研研究究的的主主要要内内容容有有：开开采采方方式式（上上行行或或下下行行），采采场场回回采采推推进进顺顺序序（前前进进式式或或后后退退式式），开开拓拓、采采准准形形式式以以及及有有利利于于采采场场安安全全的的地地压压管管理和控制技术。这一层次还有巨大的发展空间。理和控制技术。这一层次还有巨大的发展空间。第一节地下矿山连续开采的概念第一节地下矿山连续开采的概念矿矿石石的的连连续续运运送送，是是指指井井下下矿矿石石的的转转载载、运运输输、提提升升等等环环节节。研研究究的的主主要要内内容容有有：连连续续运运送送矿矿石石的的方方式式、运运送送设设备备及及配配套套设设备备的的研研制制等等。该该层层次次为为地地下下开开采采矿矿石石的的后后处处理理工工艺艺，近近几几年年来来，该该层层次次的的研研究究无无重重大大突突破破，国国外外很很多多矿矿山山用用特特殊殊的的胶胶带带运运输输机机实实现现了了地地下下开开采矿石的连续运送。采矿石的连续运送。（3）矿石的连续运送）矿石的连续运送(层次层次)第一节地下矿山连续开采的概念第一节地下矿山连续开采的概念（4）全工艺过程的连续化（）全工艺过程的连续化（层次）层次）全全工工艺艺过过程程的的连连续续化化是是指指掘掘进进、落落矿矿、出出矿矿、搬搬运运、运运输输等等过过程程的的连连续续化化作作业业，是是最最高高层层次次的的连连续续开开采采，目目前前，这这个个层层次次在在软软岩岩矿矿中中的的研研究究和和应应用用发发展展迅迅猛猛，已已实实现现大大规规模模工工业业开开采采全全工工艺艺过过程程的的连连续续化化。在在硬硬岩岩开开采采中中的的研研究究难难度度较较大大，但但如如连连续续采采矿矿机机、冲冲击击式式采采矿矿机机、钻钻孔孔射射流流采采矿矿等等已已开开始始投投入入试试验验阶阶段段，这这一一领领域域具具有有广广阔阔的的前前景景，它它对对于硬岩中实现非爆破采矿具有重大的意义于硬岩中实现非爆破采矿具有重大的意义第一节地下矿山连续开采的概念第一节地下矿山连续开采的概念一、地下金属矿连续采矿模式一、地下金属矿连续采矿模式1）法法国国、英英国国等等矿矿业业发发达达国国家家的的一一些些专专家家，主主张张采采用用连连续续切切割割机机械械采采矿矿，一一些些公公司司也也投投入入巨巨资资开开发发机机械械切切割割破破岩岩的的采矿机。采矿机。挑挑战战：一一是是采采矿矿机机的的采采掘掘作作业业受受金金属属矿矿床床形形态态多多变变及及复复杂杂地地质质条条件件的的限限制制；二二是是金金属属矿矿岩岩坚坚硬硬，采采矿矿机机的的切切割割头头寿寿命相对较短，费用太高。命相对较短，费用太高。2）基基于于爆爆破破落落矿矿技技术术的的地地下下金金属属矿矿山山连连续续采采矿矿，相相继继在在国国内外开展了研究。内外开展了研究。第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 地下金属矿山的连续采矿方式：地下金属矿山的连续采矿方式：第第一一类类：单单一一采采矿矿机机的的连连续续采采矿矿。基基于于非非爆爆破破矿矿岩岩的的狭狭义义的的连连续续采采矿矿理理念念。采采矿矿机机的的作作业业是是直直行行采采掘掘方方式式，破破岩岩、装载、运矿工艺在同一空间平行连续进行。装载、运矿工艺在同一空间平行连续进行。第第二二类类：采采装装运运机机组组与与一一步步骤骤回回采采方方法法配配套套的的连连续续采采矿矿，是是基基于于爆爆破破破破岩岩的的广广义义连连续续采采矿矿理理念念。在在大大矿矿段段中中采采用用阶阶段段连连续续推推进进（不不留留矿矿柱柱）的的回回采采顺顺序序，回回采采过过程程中中，采采、装装、运运工工艺艺在在不不同同空空间间平平行行连连续续进进行行。它它不不追追求求严严格格意意义义上上的的连连续续并并行行作作业业，而而是是以以规规模模化化为为目目标标，通通过过创创新新采采矿矿方方法法、工工艺艺和和设设备备，将将各各采采矿矿工工艺艺和和设设备备有有机机组组合合起起来来，成为广义的连续采矿系统。成为广义的连续采矿系统。第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 目目前前，第第二二类类连连续续采采矿矿方方式式的的理理念念，已已在在地地下下金金属属矿矿山山中中逐步推广应用，并已经出现了两种连续采矿模式。逐步推广应用，并已经出现了两种连续采矿模式。（1）一步骤回采的采矿法与无轨设备构成的连续采矿系统。）一步骤回采的采矿法与无轨设备构成的连续采矿系统。（2）一一步步骤骤回回采采的的采采矿矿法法与与连连续续作作业业机机组组构构成成的的连连续续采采矿矿系统。系统。对对于于第第二二种种连连续续采采矿矿模模式式，国国内内中中南南大大学学和和北北京京矿矿冶冶研研究究总总院院，分分别别试试验验了了两两种种由由连连续续作作业业机机组组实实现现的的连连续续采采矿矿方案。方案。第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 问题解决第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 u“九五”期间，研究探索了区域连续采矿工艺技术，提出了以矿段为回采单元的连续采矿工艺技术，即“无间柱连续采矿”技术，并进行了工业试验，取得了理论研究和工业实践的重要成果。u现重点介绍该项技术的工业试验和研究成果第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 工业试验开采技术条件试验矿段选定在-360 m至-300 m号矿体的原8号矿柱与9号矿房。矿段沿走向长45 m，高48 m，宽为矿体的厚度，平均为14 m。矿体倾角75以上。设计采矿量11.5万t，铜矿石品位0.93%。矿石坚硬稳固，但水平节理较发育，局部矿段比较破碎，稳固性有所降低。矿体上盘为花岗闪长岩，易风化，属中等稳固；下盘为灰岩，较稳固第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 主要技术思想：将矿体划分为阶段，再将阶段划分为矿段；以矿段为回采单元，矿段间不留间柱；采切、回采、充填三大工序分别在相邻的3个矿段中平行进行；矿段回采采用采场连续工艺，矿段回采结束后，随即转入快速充填；3个矿段的作业相互衔接，阶段采矿工作连续推进。由于连续采矿是以矿段为回采单元进行的采矿，矿段间不留矿柱，故称为“无间柱连续采矿”。第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 实施的总体方案是：将阶段划分为矿段，以矿段为回采单元，不留间柱。采用下向平行深孔侧向崩矿(矿段中部拉切割槽)。无二次破碎水平的组合式振动出矿机底部结构。用分节式振动运输列车运搬矿石。崩矿过程中，靠充填空区一侧留临时隔离矿壁，待本矿段出矿工作将结束时再一次崩矿，强化出矿，并随即快速充填空区。采切、回采、充填工序在3个相邻矿段间平行进行，相互衔接，采矿工作面在阶段上连续推进。第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 实施的总体方案是：将阶段划分为矿段，以矿段为回采单元，不留间柱。采用下向平行深孔侧向崩矿(矿段中部拉切割槽)。无二次破碎水平的组合式振动出矿机底部结构。用分节式振动运输列车运搬矿石。崩矿过程中，靠充填空区一侧留临时隔离矿壁，待本矿段出矿工作将结束时再一次崩矿，强化出矿，并随即快速充填空区。采切、回采、充填工序在3个相邻矿段间平行进行，相互衔接，采矿工作面在阶段上连续推进。第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 试验矿段长45 m，高48 m，分为2个宽度不等的作业区，先采15 m宽的一分区，一分区崩矿、出矿完成后，跟随采用高水尾砂胶结料进行快速充填，分区间预留5.5 m宽的临时矿壁。该矿壁待二分区崩矿、出矿结束时，一次崩落，并组织快速放出。采场的主要结构是：第二分区矿房30 m，设计采用振动出矿的平底式底部结构，用改进完善的振动连续作业机组出矿。为降低充填成本，一分区采用自行研制成功的复合型高水速凝材料跟随快速充填；二分区采用全尾砂充填。第一矿段回采结束，即可转入第二矿段回采第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 u回采工艺u(1)凿岩爆破。采用CD-90型钻机凿岩，孔径165 mm。采用深孔柱状药包侧向挤压崩矿方案。先以切割天井为自由面，采用深孔爆破分次扩槽的方式形成切割槽；再以切割槽为自由面，采用侧向崩矿方式先崩落一分区矿石，待一分区出矿完毕准备充填时,开始二分区的崩矿出矿。第二节地下矿山连续开采技术第二节地下矿山连续开采技术 u(2)出矿运矿。试验矿段设计分为2个作业区进行回采，因此设计采用了2种不同形式的底部结构。一分区为漏斗底部结构，采用T4G出矿，二分区设计为无二次破碎水平的振动出矿底部结构，采用振动连续作业机组出矿。u(3)采场充填。在一分区崩矿出矿后跟随用高水尾砂固结充填采空区，形成具有一定强度(大于15 MPa)的充填体。二分区采用全尾砂充填。第三地下矿山连续开采发展方向第三地下矿山连续开采发展方向u1)加强连续开采的理论研究。目前我国连续出矿、运矿技术和设备得到迅速发展，但采矿方法和工艺没有大的突破，对低层次的开采模式，偏重设备的研制和试验是正确的，但向高层次模式发展，必须加强工艺与设备的合理配套、适合连续工艺设备的合格块度标准优化、连续工艺的合理应用范围、作业集中程度的优化确定等问题理论研究，创造与连续采矿技术相适应的连续采矿理论基础。第三地下矿山连续开采发展方向第三地下矿山连续开采发展方向u2)改善连续开采试验研究模式过于单一的局面。各地大小规模的工业试验都集中在矿房的连续回采，而没有更深层次的研究。因此，应加强无矿体连续开采技术的研究。u3)加强连续采矿工艺技术相关的岩石力学研究。今后应通过计算机数值模拟、相似材料模拟等手段加强连续采矿工艺的岩石力学研究。第三地下矿山连续开采发展方向第三地下矿山连续开采发展方向u4)创造与采矿连续工艺相适应的采矿方法与开拓采准系统。u目前，我国地下金属矿山除崩落采矿法外，大都采用留房间矿柱的二步骤回采，矿柱损失大，回采效率不高。变革现在开拓系统与回采顺序，采用不留矿柱，一步骤快速推进，实现高阶段、大矿段连续回采，并建立与之相适应的连续运输系统是今后连续开采发展的大趋势。