采矿概论及二矿区采矿工艺流程王忠良new.pptx

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1、第一章金属矿床概述矿石与废石的概念金属矿石种类矿石与围岩的性质金属矿床的分类矿石的损失和贫化金属矿床的特性第1页/共69页矿石与废石 凡是地壳里面的矿物集合体，在现代技术经济条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必需的金属或矿物产品的，叫做矿石。矿石的聚集体叫做矿体，矿体的总称叫做矿床，对于某一矿床而言，它可以由一个或若干个矿体组成。矿体周围的岩体及夹在矿体中的岩石，不含有用成分或含量过少，当前不宜作为矿石开采的，称为废石，简言之就是没有用地石头。第2页/共69页第3页/共69页金属矿床的种类按照金属成分：贵金属、有色金属、黑色金属、稀有金属和放射性矿石按照金属矿物组成、化学成分：自然金属矿石

2、、氧化矿石、硫化矿石按照含金属种类：单一金属矿石、多金属矿石按照含金属百分比(品位)：贫矿、富矿、特富矿第4页/共69页矿石与围岩的性质1.硬度：矿岩抵抗工具侵入的性能2.坚固性：矿岩抵抗外力的新能3.稳固性:矿岩在空间允许暴露面积的大小和时间的长短的性能4.结块性、氧化性、自燃性、含水性、碎胀性第5页/共69页金属矿床的分类按矿体形态分类：层状矿床、脉状矿床、块状矿床按矿体倾角分类：水平和微倾斜(倾角小于5)、缓倾斜(倾角5-30)、倾斜(倾角30-55)、急倾斜(倾角大于55)按矿体厚度分类：极薄矿体：厚度在0.8m以下；薄矿体：厚度在0.84m之间；中厚矿体：厚度为415m；厚矿体：厚度

3、为1540m；极厚矿体：厚度大于40m。第6页/共69页第7页/共69页第8页/共69页矿石的损失和贫化 在矿床开采过程中，由于某些原因造成一部分矿石不能采出或采下的矿石不能完全运出地表而损失在底下。凡在开采过程中造成矿石在数量上的减少，叫做矿石的损失。在开采过程中，不仅有矿石的损失，还会造成矿石质量的降低，叫做矿石贫化。造成矿石损失的原因：非开采损失 由于地质条件和水文地质条件等引起的矿石损失。需留保安矿柱而不能回采的损失。开采损失 采下损失：主要包括采下后残留在采场内不能运出的矿石损失和运输过程中的损失。未采下损失：主要包括设计应当开采而未采下的损失、矿块内留下的永久性矿柱不能采出的矿石损

4、失。造成矿石贫化的原因：因矿体边界控制不好、夹石未剔出或在覆岩下放矿等原因混入了废石；高品位粉矿流失；有用成分氧化或被析出。第9页/共69页金属矿床的特性：金属矿床的特性：矿床赋存条件不稳定矿床赋存条件不稳定；矿石品位变化大；矿石品位变化大；地质构造复杂；地质构造复杂；矿石和围岩的坚固性大；矿石和围岩的坚固性大；矿床的含水性。矿床的含水性。第10页/共69页第二章 矿床开采步骤矿床回采单元的划分及其开采顺序矿床开拓方法采准、切割及回采第11页/共69页矿田和井田矿田：指划归一个矿山企业开采的全部矿床或矿床的一部分。井田：指在一个矿山企业中，划归一个矿井(坑口)开采的全部矿床或矿床 的一部分。矿

5、井：具有独立完整开采系统的坑口。矿井：具有独立完整开采系统的坑口。阶段和矿块1.1.阶段：阶段：在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床时，在井田中每隔一定的在开采缓倾斜、倾斜和急倾斜矿床时，在井田中每隔一定的垂直距离垂直距离，掘，掘进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将井田在进一条或几条与走向一致的主要运输巷道，将井田在垂直方向上垂直方向上划分为若干矿段。划分为若干矿段。p矿床回采单元的划分及其开采顺序第12页/共69页 矿块：指在阶段中沿走向每隔一定距离将矿体再划分为独立的开采矿块：指在阶段中沿走向每隔一定距离将矿体再划分为独立的开采单元。单元。第13页/共69页矿床的回采顺序下行式、上行式前进式

6、、后退式、混合式第14页/共69页p矿床的开拓方法矿床的开拓 从地面掘进一系列巷道通达矿体，使地从地面掘进一系列巷道通达矿体，使地面与地下形成完整的面与地下形成完整的提升提升、运输运输、通风通风、排排水水以及以及动力供应动力供应等系统，以便把人员、材料、等系统，以便把人员、材料、设备、动力和新鲜空气送入地下，同时把矿设备、动力和新鲜空气送入地下，同时把矿石、废石、矿坑水、污浊空气等送到地面。石、废石、矿坑水、污浊空气等送到地面。为此目的而掘进的巷道，称为为此目的而掘进的巷道，称为开拓巷道开拓巷道。第15页/共69页开拓方法分类第16页/共69页第17页/共69页二矿区开拓系统采用竖井、斜井、斜

7、坡道联合开拓法二矿区开拓系统采用竖井、斜井、斜坡道联合开拓法第18页/共69页第19页/共69页p矿床的采准、切割及回采采准：在已开拓完毕的矿床里，掘进巷道将阶段划分成矿块作为回采的独立单元，并在矿块内创造行人、凿岩、放矿、通风等条件。为此目的而掘进的巷道，成为采准巷道。金川集团二矿区主要采准工程有：分段道、分层联络道、溜井、溜井联络道、充填道、通风道等。采准工程布置在矿体上盘，分斜坡道折返式布置，与上下两个中段联通，通过开拓巷道与主斜坡道联通，从分斜坡道上开掘分段联络道、分段道。第20页/共69页切割：在已采准完毕的矿块里，为大规模回采矿石开辟自由面和自由空间，为大规模采矿创造良好的爆破和放

8、矿条件。回采：切割工程完成后就可以进行大量的采矿，成为回采工作，主要包括爆破落矿、矿石运搬和地压管理三项主要工序，有时切割工作和大量采矿同时进行。落矿：以切割自由面借助凿岩爆破的方法崩落矿石。矿石运搬：崩落的矿石通过机械设备运输到矿石溜井的过程。地压管理：矿石回采形成的空区，经过一段时间会发生变形、破坏、移动等地压现象，为保证采矿安全，正对上述地压现象所采取的必要的技术措施。第21页/共69页第22页/共69页第23页/共69页第三章 采矿方法采矿方法分类机械化盘区下向分层胶结充填采矿方法第24页/共69页采矿方法分类 依据回采过程中的地压管理方法分为：空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法。第2

9、5页/共69页机械化盘区下向分层胶结充填采矿法第26页/共69页采场构成要素：盘区长度划分为100m，宽为矿体的厚度，中段高度为150m，盘区之间不留间柱，连续回采。盘区采准采用脉外和脉内联合采准系统，盘区分斜坡道与主斜坡道联通，材料、设备可通过主、分斜坡道进入机采盘区。从分斜坡道掘进分段联络道、分段道，每一分段巷道服务5个分层，每一分层高度为4m，脉外布置矿石溜井。盘区进路上、下分层交错布置，分层高度4m，分层道宽度4m，进路宽度5m。盘区内划分成2-4个作业区域，采矿坚持先下盘、后上盘，先两翼、后中间的后退式回采顺序。凿岩采用H127、H128双臂电动液压凿岩台车，台车钎杆长3.7m，钻孔

10、深度3.4m，根据进路断面，通常布置40-45个炮眼，直线掏槽，爆破采用2#岩石炸药。第27页/共69页 出矿采用JCCY-6型铲运机，铲斗容积6m3，铲运机铲运矿石至矿石溜井流放至主运输中段，经由25吨矿运卡车运输到破碎站破碎后，经过皮带运输系统，主井提升系统提升至地表。为改善盘区作业条件，盘区采用抽出式通风系统，来自分段道两翼的新鲜分流经过盘区分层联络道、分层道、采场进路后冲洗作业面爆破及无轨设备运行产生的烟尘，污风有盘区充填回风井抽至上一中段主回风巷道进入主回风井进行回风。为使盘区回采工作连续进行和控制盘区回采过程中的地压活动，坚持强采强充的开采方针，进路回采结束后立即准备充填。第28页

11、/共69页第四章 金川二矿区采矿工艺流程金川矿区的地位及主要特征以二矿区为代表的采矿工艺流程二矿区充填工艺流程二矿区开拓、采准工程施工工艺流程二矿区返修工程的主要方式二矿区深部开采面临的复杂问题及发展趋势第29页/共69页p金川金川矿区的地位及主要特征 金川镍矿是世界著名的多金属共生的大型硫化铜镍矿床之一，矿石伴生有钴、铂、钯、金、银、锇、铱、钌、铑、硒、碲、硫、铬、铁、镓、铟、锗、铊、镉等元素，其中可供回收利用的有价元素有14种之多。矿床地处潮水盆地南缘的戈壁滩上，西部、南部为祁连山支脉龙首山所环绕，东部、北部为戈壁滩，矿区地势起伏变化大，标高在海拔15001900米之间，气候干燥，少雨，日

12、照充足，全年多西北风，昼夜、四季温差较大，霜期长，春季多大风，气温南低北高，降水南多北少，是干燥的大陆性气候，平均气温12.822.2。矿体发现于1958年，集中分布在龙首山下长6.5公里、宽500米的范围内，当时探明的矿石储量达5.2亿吨，镍金属储量550万吨，列世界同类矿床第三位，铜金属储量343万吨，居中国第二位。近年来的地质勘探成果表明金川镍矿的深部、边部及外围具有良好的找矿前景。金川镍矿矿床之大、矿体之集中、可供利用金属之多，在国内外都是罕见的。第30页/共69页 金川硫化铜镍矿地质略图 第31页/共69页金川镍矿矿区立体图 矿矿区区：岩岩体体长长30003000余余米米，岩岩体体东

13、东端端300300余余米米隐隐伏伏于于第第四四系系之之下下，其其余余均均出出露露地地表表。F17F17处处最最宽宽，达达527m527m。矿矿石石量量和和镍镍金金属属量量分分别别占占整整个个矿矿床床的的63.3%63.3%和和74.3%74.3%。主要有。主要有1#1#和和2#2#两个主矿体。两个主矿体。矿矿区区：岩岩体体长长约约1160m1160m，最最宽宽处处450m450m，全全部部隐隐伏伏于于第第四四系系之之下下，覆覆盖盖层层厚厚60 60 140m140m，以以贫贫矿矿为为主主。矿矿石石量量和和镍镍金金属属量量分分别别占占整整个个矿矿床床的的9.7%9.7%和和4.3%4.3%。I

14、I 矿矿区区：岩岩体体长长1500m1500m，最最大大宽宽度度320m320m，由由西西向向东东逐逐渐渐变变窄窄，倾倾向向延延深深大大于于700m700m。1818行行以以东东主主要要为为富富矿矿、以以西西主主要要为为贫贫矿矿。镍金属量占整个矿床的镍金属量占整个矿床的17%17%。矿矿区区：岩岩体体长长500500余余米米，全全部部隐隐伏伏于于第第四四系系之之下下，埋埋藏藏深深度度454550m50m，以以贫贫矿矿为为主主。矿矿石石量量和和镍镍金金属属量量分分别别占占整整个个金金 川川 矿矿 床床 的的 6.3%6.3%和和4.0%4.0%。西西 东东1#矿体矿体2#矿体矿体24#矿体矿体第

15、32页/共69页金川镍矿矿区开采示意图 第33页/共69页p以二矿区为代表的采矿工艺流程 金川镍矿是世界著名的多金属共生的大型硫化铜镍矿床之一，二矿区为金川镍矿中规模最大的矿区，占总储量的76.5%，1#矿体是目前回采的矿体。面对矿区地压力大、矿岩破碎、支护难度高、开采技术条件差等不利因素，二矿区联合全国科研院所开展了长期的技术攻关，最下终确立了既能安全高效回采，且矿石损失贫化最低的采矿法机械化下向分层水平进机械化下向分层水平进路胶结充填采矿方法路胶结充填采矿方法。在此基础上，不断改造或淘汰低产能生产工艺，引进并装备国外大型配套无轨采矿设备，极大地提高了生产效率，在开拓系统、采矿工艺、充填工艺

16、技术、通风系统和破碎围岩巷道的支护等方面取得了多项技术创新，使得二矿区的各大生产系统得到进一步的优化，工艺流程更加合理，2008年出矿量突破400万吨，已成为我国有色金属地下开采生产能力最大、机械化程度较高的下向胶结充填采矿法矿山。第34页/共69页二矿区一期、二期开拓系统简介 二矿区一期工程采用竖井开拓，从1966年以来共建成7条竖井，至1982年一期工程投产，共开拓出五个中段，一期工程主要开拓对象为二矿区1、2矿体1250水平以上，F17断层以西的富矿体，并以30行勘探线为界，分成东西两个采区，开拓的中段西部为1250、1300两个，东部为1250、1300、1350三个，为一期服务的竖井

17、有四条：东主井、西副井、36行措施井、16行充填井。二矿二期工程主要是开采西部1矿体1250水平以下矿体，二期开拓系统是在一期工程基础上，又增加了斜坡道和皮带斜井，因此，二期工程为竖井、斜坡道、斜井联合开拓系统，这样在一期开拓基础上，增加了西主井、西风井、14行回风井和东副井四条，共计8条井，而真正意义上二期工程只用5条竖井：西主井、西风井、东副井、西副井、14行回风井。即将回采的850中段又新建设了18行副井、24行主井。综上所述，二二矿矿区区采采用用竖竖井井、斜斜井井、斜斜坡坡道道联联合合开开拓拓法法，主主要要开开拓拓系系统统包包括括：东东、西西副井，西主井，西风井，副井，西主井，西风井，

18、1414行回风井，行回风井，1818行副井，行副井，2424行主井，主斜坡道，皮带运输斜井。行主井，主斜坡道，皮带运输斜井。第35页/共69页二矿区开拓系统图第36页/共69页二矿区采准工程简介1 1、采准工程布置、采准工程布置 二矿区主要的采准工程有：分斜坡道、分段道、分层联络道、分层道、溜井、溜井联络道、充填道、通风道等。二矿区采准工程布置在矿体上盘，分斜坡道折返式布置，与上、下两个中段联通，通过中段开拓巷道与主斜坡道连接，从分斜坡道上开掘分段联络道、分段巷道，每一个分段道服务5个分层的回采，由分段巷道掘5层联络道进入矿体，在脉外布置一条溜井，由溜井联络道与分段道连通（一个盘区布置采5层的

19、联络道和一条溜井）。回风充填道则利用上中段沿脉巷道，通过预留穿脉巷道（假坑道），充填回风小井与采场贯通，采场污风通过预留小井进入川脉道（假坑道），上中段沿脉巷道，最后到总回风道（回风道也是充填道）。第37页/共69页第38页/共69页二矿区采矿方法及回采工艺 1985年，金川镍矿引进了适宜开采矿岩破碎、地应力大、采空区不能自立的贵重金属采矿方法机械化盘区下向分层水平进路胶结充填采矿法。采场主要构成要素如下：采矿中段高度100150m；一个中段划分为若干个分段，分段高20m；每个分段又分成5个分层，分层高4m。中段与分段有分斜坡道相通；分段至各分层有分层联络道相通。回采顺序为自上而下逐层进行，盘

20、区内回采顺序为先下盘后上盘，先两边后中间，对井下采空区则采用高浓度料浆管道自流输送及膏体泵送系统进行充填。第39页/共69页采矿方法第40页/共69页回采工艺流程第41页/共69页p充填工艺流程地表充填搅拌站充填系统简介 二矿区现有充填搅拌站两个，即一期搅拌站和二期搅拌站。一期搅拌站制备高浓度料浆，采用管道自流输送，现有3个系统，投产运行后发现，由于供砂和供灰设施能力不够等原因，目前西部一期充填搅拌站实际是2套系统同时运行，1套备用。二期搅拌站有3个系统，其中两个系统与一期搅拌站相同，为高浓度自流输送系统，另一个系统为膏体泵送系统。由于膏体系统占用了一套自流系统的搅拌设备，使自流系统只能一套工

21、作，故目前二期充填系统只能是1套自流充填系统。一、二期两个充填搅拌站共有五套自流搅拌系统，但只可同时运行三套，即3套自流搅拌系统或2套自流搅拌系统、1套膏体系统，每套自流充填系统生产能力为80m3/h。为了适应集团公司的发展及二矿区今后的生产需要，二矿区充填搅拌站必须进行扩能改造。目前，充填系统扩能改造项目正在进行当中。第42页/共69页第43页/共69页高浓度管道自流输送系统：-3mm的棒磨砂和号散装普通硅酸盐水泥在搅拌桶内与水充分搅拌后依靠自重进入各充填管井、充填钻孔，经各水平管路后，进入采场进路。充填材料：散装水泥325#或425#普通硅酸盐水泥；砂子为-3mm棒磨砂，水和一些添加材料如

22、粉煤灰、尾砂、风砂等。按棒磨砂的比重为2.67、松散容重1.501tm3，水泥的比重为3.0、松散容重1.3tm3进行计算，当灰砂比为14，重量浓度为78时，每m3的充填料浆的充填材料配比：棒磨砂 1234kg水泥 308.5kg水 435.1kg充填料浆 1977.6kg棒磨砂用60t自翻车从砂石厂运来，卸到扩建后的棒磨砂仓；水泥用散装水泥罐车运来，用压缩空气吹到水泥仓中；供水由矿山高位水池引来。第44页/共69页全尾砂膏体充填工艺流程图全尾砂膏体充填工艺流程图第45页/共69页膏体泵送系统：在地表按设计配比将尾砂、-3mm棒磨砂、粉煤灰混合后运送至双轴叶片搅拌机，经初步搅拌的骨料下放到双轴

23、螺旋式搅拌输送机搅拌均匀后，直接进入PM泵，进行泵压管道输送至各采场进路。充填材料：散装水泥普通硅酸盐水泥；砂子为-3mm棒磨砂，水和一些添加材料如粉煤灰、尾砂、风砂等。充填料浆的性质：强度:5Mpa，浓度:78%80%，灰砂比：1:4，单耗：水泥310kg/m3，砂子1206kg/m3，水450kg/m3。第46页/共69页井下采场充填工艺流程（1）清底；（2）顶板打锚杆，辅底筋、挂吊筋、接管子；（如有予留工程，先进行预留）（3）用粉煤砖封口砌墙；（最累的活与建筑砌墙一样）（4）充填，一般为三次，一天充一次，要求采场进路回采结束后7天充填接顶。第47页/共69页p开拓、采准工程施工工艺流程a

24、、凿岩（采用光面爆破）；b、装药；c、连线起爆；d、通风；e、撬顶；f、出毛；g、支护；h、毛石拉运：巷道毛石（铲运机）毛石井运输道（卡车）毛石集中溜井装入矿车（1.1 m3）付井提升至地表。第48页/共69页巷道断面规格：直墙半圆拱断面凿岩：YT-28型手持气腿式风动凿岩机装药：炸药采用2#岩石炸药，火雷管+导爆管起爆连线起爆：火雷管+导爆管起爆通风：爆破产生的炮烟等有毒有害气体经过约30分钟通风吹散或稀释出毛：铲运机铲运毛石至毛石井经由斯特尔卡车拉运至副井提升至地表支护：对掘进巷道的顶板及两帮进行支护，一般采用双层喷锚网，矿岩极其破碎地段采用钢拱架+喷锚网+锚注或喷锚网+锚注等支护形式第4

25、9页/共69页第50页/共69页支护方法及参数支护方法及参数（1）素喷厚度50mm，砼强度等级C20。（2）喷锚网支护参数：锚杆采用18螺纹钢，长度2.25m，排间距1.0m，锚杆呈梅花形布置，金属网6.5mm直钢筋焊接，网度150mm150mm，垫片规格200mm200mm10mm，喷锚网喷浆厚度100mm，砼强度等级C25。喷锚网支护参数：一次喷锚网支护锚杆采用18mm螺纹钢，长2.25m，锚杆呈梅花形布置，间距1m；金属网采用6.5圆钢点焊而成，网度150mm150mm；垫片200mm200mm10mm，喷射混凝土厚度100mm，强度C25；二次喷锚网支护要求锚杆与一次支护的锚杆交错布置

26、，其余参数同一次支护，喷射混凝土厚度为100mm，强度为C25。（3）钢拱架支护参数:钢拱架采用U25型钢制作，拱架间用拉杆连接，拉杆与拱架套管之间采用焊接。每组钢拱架拱腿部分必须用6组（12根）锚杆固定，拱架之间用拉杆连接稳固，钢拱架与顶板空区采用刹帮木刹紧、刹严。（4）锚注支护参数及要求：注浆锚杆采用326mm，长2500mm的无缝钢管，排间距2.0米，注浆采用单水泥浆液，水灰比为0.650.80，注浆时要求边注浆边搅拌水泥浆液，浓度在5560之间，并坚持先墙脚、再墙部、最后注拱顶的注浆顺序，单孔注浆量达150kg或注浆压力在4.5MPa维持5分钟时停止注浆；（5）采区溜井套灰为300mm

27、厚钢筋混凝土，主筋18螺纹钢间距300mm、副筋12螺纹钢间距250mm，铁合子用后6mm的钢板（49kg/m2）加工。（6）钢筋混凝土支护参数为：主筋18mm螺纹钢，250；副筋12mm螺纹钢，300；混凝土强度等级为C30，支护厚度300mm。喷射混凝土强度等级C25，配比为：水泥:砂子:石子=1:2:2，水灰比0.45-0.55，速凝剂添加量为水泥用量的4%。（7）中长锚索支护参数为：1860钢绞线15.24mm7.3m；锚具用QLMK15型；锚索排间距2.0m2.0m；用YG80钻机配36mm钻头钻孔，钻孔深度7.0m；采用预应力锚固技术进行锚固。第51页/共69页1 1、返修施工、返

28、修施工 （1）拉底、开帮（清理、刷大）；（2）毛石清理（出毛）；（3）支护。2 2、支护方式、支护方式 喷锚网（双层喷锚网）、喷锚网+锚注、喷锚网+单筋砼、喷锚网+锚注+砼路面、喷锚网+锚注+U钢、圆形U钢钢拱架、喷锚网+钢筋砼+锰钢板。p巷道返修施工工艺流程第52页/共69页第53页/共69页p二矿区采矿作业需用的主要材料采矿作业可以概括起来包括四大块，即掘进（开拓、采准）、采矿（回采）、充填及巷道返修。（一）掘进所需材料及基本要求 掘进（开拓、采准）作业由矿山工程分公司承包施工，施工工序如下：凿岩装药联管起爆通风出毛支护，所需材料有：炸药、雷管、导爆管、水泥、砂子、石子、锚卷、锚杆、速凝剂

29、、金属网、钢拱架、木材、柴油等材料，各类支护施工工序及所需材料如下：（1）素喷支护 工序：配备喷浆料接好喷浆机喷浆支护。所需材料：水泥、砂子、石子、速凝剂。（2）喷锚网支护工序：打锚杆眼塞锚卷塞螺纹钢锚杆挂金属网片固定螺纹钢锚杆配备喷浆料接好喷浆机喷浆支护。所需材料：水泥、砂子、石子、锚卷、锚杆、速凝剂、金属网。（3）钢拱架+喷锚网支护工序：素喷挖拱架腿窝立拱架腿固定拱架腿架拱顶刹顶固定拱架打锚杆眼塞锚卷塞螺纹钢锚杆挂金属网片固定螺纹钢锚杆配备喷浆料接好喷浆机喷浆支护。所需材料：水泥、砂子、石子、锚卷、锚杆、速凝剂、金属网、钢拱架、木材。（4）所需材料基本要求 掘进工程是为二矿区生产创造条件的

30、，所需材料必须给予保证，尤其是支护材料必须及时运送到井下掘进作业现场，特别是钢拱架、木料等材料均是用于井下处理安全隐患之用的。第54页/共69页（二）采矿所需材料及基本要求（二）采矿所需材料及基本要求 采采矿矿作作业业分分为为有有假假顶顶采采矿矿、无无假假顶顶采采矿矿两两种种类类型型，有有假假顶顶采采矿矿由由二二矿矿区区所所辖辖各各采采矿矿工区作业，无假顶采矿由外来施工队伍承包施工。工区作业，无假顶采矿由外来施工队伍承包施工。（1）有假顶采矿施工工序及所需材料回采工艺流程：凿岩装药联管起爆通风出矿充填，所需材料有：炸药、雷管、导爆管、柴油、水泥卷、充填塑管、铁盒子、空心砖、钢筋、水泥、砂子、石

31、子、速凝剂、绿豆石、污排管等材料。充填工艺如下：清进路打吊筋眼塞锚杆充填塑管挂吊筋铺底筋预留铁盒子连接底筋、吊筋砌板墙（预留滤水管）密闭板墙（喷浆）连接充填管、排污管开车充填（分打底、二次、接顶三次进行）。所需材料有：水泥卷、充填塑管、铁盒子、空心砖、钢筋、污排管。所需材料要求：采矿作业所需材料是供采矿生产作业之用的，涉及直接的生产效率，必须满足生产需要，尤其是充填材料，因为其关乎采场地压控制的问题，涉及采场的稳定性问题，特别是在转层转段的过程中显得尤为关键。第55页/共69页（2）无假顶采矿施工工序及所需材料回采工艺流程：凿岩装药联管起爆通风出矿支护充填，所需材料有：炸药、雷管、导爆管、柴油

32、、水泥卷、充填塑管、铁盒子、空心砖、钢筋、水泥、砂子、石子、速凝剂、锚杆、绿豆石、污排管等材料。充填工艺（与有假顶采矿一致）。所需材料要求：采矿作业所需材料是供采矿生产作业之用的，涉及直接的生产效率，必须满足生产需要，尤其是支护材料、充填材料，支护材料包括锚杆、钢 筋、水泥、砂子、石子、速凝剂等，充填材料包括水泥卷、充填塑管、铁盒子、空心砖、钢筋、污排管。第56页/共69页（三）充填所需材料及基本要求（三）充填所需材料及基本要求 该处所涉及充填材料为充填系统材料，关乎全矿的充填工作，必须供给满足，该处所涉及充填材料为充填系统材料，关乎全矿的充填工作，必须供给满足，涉及水泥、充填砂、充填钢管三类

33、，其中水泥、充填砂用于地表制备充填料浆，以满足涉及水泥、充填砂、充填钢管三类，其中水泥、充填砂用于地表制备充填料浆，以满足井下采空区充填之用；充填钢管为充填料浆的输送路径，充填料浆将沿着充填钢管到达井下采空区充填之用；充填钢管为充填料浆的输送路径，充填料浆将沿着充填钢管到达充填采场。充填采场。第57页/共69页（四）巷道返修所需材料及基本要求（四）巷道返修所需材料及基本要求1 1、返修施工：、返修施工：拉底、开帮（清理、刷大）毛石清理（出毛）支护 第58页/共69页2 2、支护方式、支护方式 素喷、喷锚网（双层喷锚网）、喷锚网+锚注、喷锚网+单筋砼、喷锚网+锚注+砼路面、喷锚网+锚注+U钢、圆

34、形U钢钢拱架、喷锚网+钢筋砼+锰钢板。（1）素喷支护工序：配备喷浆料接好喷浆机喷浆支护。所需材料：水泥、砂子、石子、速凝剂。（2）喷锚网支护工序：打锚杆眼塞锚卷塞螺纹钢锚杆挂金属网片固定螺纹钢锚杆配备喷浆料接好喷浆机喷浆支护。所需材料：水泥、砂子、石子、锚卷、锚杆、速凝剂、金属网。（3）钢拱架+喷锚网支护工序：素喷挖拱架腿窝立拱架腿固定拱架腿架拱顶刹顶固定拱架打锚杆眼塞锚卷塞螺纹钢锚杆挂金属网片固定螺纹钢锚杆配备喷浆料接好喷浆机喷浆支护。所需材料：水泥、砂子、石子、锚卷、锚杆、速凝剂、金属网、钢拱架、木材。（4）所需材料基本要求 返修工程一般为处理安全隐患，不能等，所需材料必须给予保证，尤其钢

35、拱架、木料等材料均是用于井下处理安全隐患之用的。第59页/共69页第五章 深部采矿面临的复杂问题及发展趋势n国内外矿山深部开采现状及技术分析n国内外开采不稳固急倾斜厚矿体采矿方法n国内外采矿装备简述n国内外技术发展趋势及应用前景n二矿区850m中段开采面临的技术问题第60页/共69页 随着开采深度增加，深部岩体处于多场、多相耦合作用之下，高地应力、地下水、温度等均会对岩体的基本性质和工作响应带来很大影响，致使开采条件和作业环境恶化，开采难度增加，其主要表现在以下几方面：地应力增加，地压显现加剧，冲击地压危险性增加，造成巷道及采场维护困难，维护费用上升，作业安全程度降低。随着开采深度增加，岩温随

36、之增高，致使井下工作面气温高，生产环境恶化。随着开采深度增加，井筒深度不断延伸，人 员、材 料、矿岩提升难度加大，成本上升，通风排水费用也相应增加。为解决深部资源开采过程中的诸多工程技术问题，实现深部资源的高效、安全、经济开采，美国、加拿大、澳大利亚、南非等国家先后开展了深部开采相关技术的基础研究工作。（1）采矿方法 （2）充填技术与材料 （3）深部岩石力学理论及地压控制技术国内外矿山深部开采现状及技术分析第61页/共69页 国内对于埋深较大的急倾斜厚矿体，普遍采用竖井-斜坡道联合开拓，生产规模较大的，一般采用多井单斜坡道开拓。该类矿体地下开采常用的采矿方法有无底柱分段崩落法、阶段自然崩落法、

37、有底柱分段崩落法等,以及近年发展创新的盘区阶段连续崩落采矿法。其中，对矿岩稳固性差或围岩应力高的开采技术条件，也有采用分层回采的点柱充填法或进路式回采。无底柱分段崩落法，这种采矿方法不分矿房矿柱，不留保护出矿巷道的底柱。按一定高度划分分段，在同一分段内按一定间距布置进路。在进路内凿岩强制崩落矿石，覆盖岩石下出矿。适应于开采中等价值以下，并允许一定的损失贫化的急倾斜厚矿体或缓倾斜极厚矿体。它要求地表允许塌落，矿体上部无较大水体和流砂，矿石稳固或中等稳固，不会结块自燃。其主要优点是：采矿方法结构简单，灵活性大，不需留矿柱；与有底柱分段崩落法比较，采切比小；回采工艺简单，便于使用高效的自行凿岩、装运

38、设备，实现采掘综合机械化；在巷道中作业安全；劳动生产率高；矿块生产能力大；在允许贫化率较大的情况下，可获得较好的回收率。其主要缺点是：在覆盖岩下放矿，损失贫化率高，一般1540%，尤其是每次出矿工作面都与废石接触，即每次出矿作业都会有贫化损失；在独头巷道内作业，通风条件差，需设计专门管道通风；大中型设备维护维修工作量大。国内外开采不稳固急倾斜厚矿体采矿方法第62页/共69页国外地下采矿掘、采、装、运设备广泛采用大型、高效、无轨化、自动化设备。近几年来，我国地下采矿凿岩、采、装、运设备也在向大型、高效、无轨化、自动化方向发展。如我国已使用了高阶段大直径深孔凿岩设备（165mm，孔深达60m），采

39、场出矿已使用振动出矿机和组合式出矿机，采场综合生产能力达9001000td，最高可达2418td。我国已使用电力铲运机斗容达36.1m3,在地下开采中已开始使用无轨辅助作业设备，如维修车、装药车、运人车等。我国地下采矿方法也发生了变革，如斜坡道和自行设备在地下采矿应用；研究应用了堑沟、平底底柱，完善简化了底部出矿结构；已成功地使用大直径深孔阶段崩落法等。尤其近年来我国已应用了高强度、高阶段崩落法，在深孔爆破、采场地压显现规律、高阶段放矿规律研究方面都取得了可借鉴的成果。为我国地下采矿凿岩、采、装、运设备向大型、高效、无轨化、自动化方向发展创造了有利条件。国内外采矿装备简述第63页/共69页 （

40、1）随着开采深度增加，深部岩体处于多场、多相耦合作用之下，高地应力、地下水、温度等均会对岩体的基本性质和工作响应带来很大影响，致使开采条件和作业环境恶化，开采难度增加，对采矿方法、充填技术、充填材料及地压控制技术均提出了非常高的要求，采矿方法朝着设备大型化、无轨化、实现自动化和遥控作业方向发展，深部充填技术逐渐集中于高浓度充填工艺，地压控制将趋于复杂。（2）随着对矿产资源的不断开发和科学技术的不断发展，矿体埋深会越来越大，对矿床开采的机械化、自动化程度会越来越高，因此无论国内外，对于埋深较大、矿体厚大的急倾斜厚矿体，都会普遍采用竖井斜坡道联合开拓，对于生产规模较大的，一般都采用多井单斜坡道开拓

41、，以适应地下采矿掘、采、装、运设备向大型、高效、无轨化、自动化方向发展的趋势。（3）根据前面对采矿方法的述评可以得出结论，对于复杂条件下深部不稳固急倾斜厚矿体的地下开采通常应用有无底柱分段崩落法、阶段自然崩落法、有底柱分段崩落法等采矿方法，以及近年发展创新的盘区阶段连续崩落采矿法。其中，对矿岩稳固性差或围岩应力高的开采技术条件，也有采用分层回采的点柱充填法或进路式回采。（4）国外地下采矿掘、采、装、运设备广泛采用大型、高效、无轨化、自动化设备。我国地下采矿凿岩、采、装、运设备也在向大型、高效、无轨化、自动化方向发展。国内外技术发展趋势及应用前景第64页/共69页 二矿区深部850m中段开采工程

42、，部分工程超过1000m，最大开拓深度达1165.5m，属世界公认的深部开采工程，现还在逐年向下延深，与浅部生产中段相比，随着开采深度增加，采矿作业环境发生变化，面临着岩石力学、地热、巷道支护、通风、充填等一系列问题，将呈现高应力、高地温、矿岩破碎、渗水压力大等复杂开采环境。（1）目前，金川二矿区采用的多中段大面积无矿柱连续开采工艺，极具挑战性，在国内外尚属首例，没有相同或相似的范例可供参考和借鉴，且进入850m中段开采后，采场面积将扩大至10万m2，地应力将超过50 MPa，对于急倾斜特厚大1#矿体，在充填体与贫矿及围岩接触带又是软弱破碎带，以及沿矿体倾斜方向和走向不留矿柱的条件下，能否安全

43、平稳地实现大面积无矿柱连续下向开采是一个亟需解决的问题。（2）研究结果表明，原岩温度随开采深度的增加而升高，开采深度每增加100 m，岩石温度增高35，在深度为1000m时，地温将达到3050。由研究推理并结合1150m中段和1000m中段回采实际情况分析可得，深部850m中段及其更深部，开采时作业环境温度可能达到40度以上，将面临着严重的地热问题，持续高温将对人员的健康和工作能力造成极大伤害，工人在热湿的空气环境中较长时问的劳动，会发生中暑晕倒、呕吐和湿疹等疾病，使劳动生产率大大下降，生产事故大大增加，同时还会降低井下设备的工作性能，减少井下设备的使用寿命。二矿区850m中段开采面临的技术问

44、题第65页/共69页 （3）研究结果表明，金川矿区以水平构造应力为主，进入中深部开采后，地应力呈线性增加，水平应力随深度增加而增大，水平最大主应力与最小主应力差值随深度增加而增大。以致巷道岩体强度降低，巷道与支护体破坏非常严重。据统计，1150中段和1000中段，从1999年开始，井下巷道返修量急剧增加，由1999年的3200m增加到2007年的15617m，这可以认为是长时间岩体移动的集中表现，足以形成一次大范围的地压活动。进入850m中段及更深部开采后，矿山开采深度加大、采动影响加剧，必然导致巷道周围地应力分布发生显著变化，地应力值增大，巷道岩体强度降低，巷道与支护体破坏将非常严重。（4）进入850m中段深部回采后，深部矿岩条件复杂、地应力和采动应力大，开采强度将逐年加大，采充循环时间缩短，20世纪70年代后期确定的充填体强度标准(5MPa)是否适合深部850m中段及更深部矿体回采、能否满足深部安全开采人工假顶的强度要求，是关系到矿山能否可持续发展及镍矿资源能否安全合理开发利用的关键技术问题。第66页/共69页问题 1.请简述二矿区采用何种开拓法并写出主要开拓系统工程的名称。2.二矿区目前采用的采矿方法的全称是什么？3.请简述二矿区有假顶采矿回采工艺流程。4.请简述二矿区井下充填工艺流程。第67页/共69页结束语第68页/共69页感谢您的观看。第69页/共69页