非煤礦山的采礦方法
非煤礦山的采礦方法是指如何安全、經(jīng)濟地采出礦塊或礦柱內(nèi)礦石的方法,包括礦塊的采準切割、回采、采空區(qū)處理等工作。
根據(jù)礦石回采過程中采場管理方法不同,非煤井工礦山采礦方法可分為四大類:
一、空場采礦法,特點是在回采過程中,采空區(qū)主要依靠暫留或永久殘留的礦柱來支撐,采空區(qū)始終是空著的,一般在礦石與圍巖很穩(wěn)固時采用。
根據(jù)礦塊或礦壁的結(jié)構不同與回采作業(yè)的特點,空場采礦法可分為全面采礦法、房柱采礦法、階段礦房采礦法等。
(1)全面采礦法主要是用于水平和緩傾斜礦床的開采。其特點是回采工作面沿礦床走向或傾斜方向全面推進,整層回采。在回采時將礦體內(nèi)所夾廢石或貧礦石留下來,根據(jù)需要堆成礦柱來支撐采空區(qū)頂板。
該法優(yōu)點是生產(chǎn)能力大,采準切割工作量較少,采礦成本低,采場通風好,能在采場處理廢礦石。但采場頂板暴露面積大,容易發(fā)生大面積冒頂。只適用于水平或緩斜,礦石與頂板穩(wěn)固,礦石品位分布不均勻或有夾石層的礦床,礦床厚度不大于5~7米。
(2)房柱留礦法主要是用于水平和緩傾斜礦床的開采。其特點是在礦塊內(nèi)礦柱和礦房交替布置,回采礦床時留下規(guī)則的,不連續(xù)或連續(xù)的帶狀礦柱,以此支撐采采區(qū)頂板。
該法優(yōu)點主要是采準切割工作量小,工序簡單,各工藝可以平行作業(yè),通風及作業(yè)條件好,但回收率低,用于礦石和圍巖穩(wěn)定的傾角小于40°的礦床。
(3)分段采礦法、階段礦房采礦法主要用于急傾斜、厚度大的礦床開采。礦房沿礦體走向或垂直方向布置,用深孔、扇形炮眼爆破落礦,由下部漏斗柱階段平巷放礦。主要用于圍巖穩(wěn)固,礦石較穩(wěn)固、礦體厚度在8~ 20米,傾角大于礦石的自然安息角,且礦體內(nèi)夾石少,礦體與圍巖接觸線明顯的礦床。
二、崩落采礦法,特點是隨著礦石采出,有計劃地用崩落礦體的覆蓋巖層和上下盤巖石來充填采空區(qū),以控制采區(qū)地壓。一般在礦體圍巖不穩(wěn)固,地表允許陷落的條件下采用。
崩落采礦法是一種效率高,能適應各種不同地質(zhì)條件的采礦方法。在大、中型礦山應用較多,根據(jù)礦石是否在崩落廢石覆蓋下放出,崩落法還分圍巖崩落采礦法和礦石圍巖崩落采礦法。
圍巖崩落采礦法是礦石不在崩落廢石覆蓋下放出。該法還分單一分層和多分層的崩落法。
礦石圍巖崩落采礦法是將礦石在崩落的松散廢石覆蓋下放出。該法還分有底柱分段崩落法、有底柱階段崩落法和無底柱分段崩落法。
三、留礦采礦法,特點是在回采過程中,采空區(qū)內(nèi)暫時存留部分采下來的礦石,借以配合礦柱支撐采空區(qū),并保持留有足夠的回采空間。一般在礦石較穩(wěn)固,且不易氧化、粘結(jié)和自燃,礦體圍巖中等穩(wěn)固的條件下采用。
在開采厚度為0.7~5米的急傾斜脈狀礦床的現(xiàn)有采礦方法中,留礦采礦法是最有效最經(jīng)濟的辦法。在中、小型非煤井工礦山廣泛使用。
根據(jù)鉆孔深度不同,分為淺孔留礦法和深孔留礦法。該法生產(chǎn)工藝簡單,容易管理,采準工作量小,成本低,通風條件好,開采強度和產(chǎn)量便于調(diào)節(jié)。缺點是頂板暴露面積大,安全性較差,不利于機械化開采,并在采場內(nèi)留礦積壓大量礦石。主要適用于礦床穩(wěn)固、圍巖中等穩(wěn)固、傾角大于50°,且形狀規(guī)則和地面允許陷落的礦床開采。
四、充填采礦法,特點是在回采時,采空區(qū)依靠充填其內(nèi)的充填物來支撐。這種方法能有效地維護采空區(qū),對圍巖的穩(wěn)固性要求不高,但生產(chǎn)成本較高。主要用于開采礦石價值高,充填材料充足,地表不允許陷落和地質(zhì)條件特別復雜的條件。
礦石采出后,由于地下壓力的變化,可能會出現(xiàn)頂板下沉、底板隆起、側(cè)幫突出,巖石開裂、剝落甚至崩落現(xiàn)象,嚴重的會發(fā)生巖石自爆(巖爆),也會波及到地面引起地表開裂或塌陷。采空區(qū)大面積崩落,會造成強大的沖擊波和產(chǎn)生巨大的沖擊壓力,影響礦山生產(chǎn)甚至造成重大事故。
非煤井工礦山的采空區(qū)處理方法可分為充填法、崩落圍巖法和隔離法。
(1)充填法。該方法是用外來的充填料對采空區(qū)進行采后充填。其優(yōu)點是減少采空區(qū)頂板移動幅度,防止上部圍巖冒落產(chǎn)生的沖擊,并可以利用尾礦砂充填,減小地表尾礦庫容積。主要缺點是施工復雜,費用高,不利于深部地下壓力的釋放。
(2)崩落圍巖法。該方法是在采礦后立即回采礦柱,盡量使圍巖自然冒落。如圍巖不易自然冒落時,尚需爆破崩落圍巖,與充填法相比,成本較低,能夠人為控制井下地壓活動。適用于地表允許下陷或地表下陷可以控制的條件。
(3)隔離法。根據(jù)采空區(qū)分布情況的不同,隔離法有兩種處理方法:
1)對于孤立分散的小采空區(qū),圍巖崩落會對井下主要巷道和其它礦床的開采造成影響的,采取措施隔絕采空區(qū)與生產(chǎn)區(qū)段之間可能傳遞危害的一切通道,并在采空區(qū)附近開一能向地表的“天窗”。
2)對連續(xù)或基本連續(xù)的大礦床,在其中間應設置隔離帶,切斷各主要采空區(qū)的連續(xù),控制地壓活動范圍。隔離帶可以是大的條帶形礦柱,也可是大的夾石帶、無礦帶或人為高強度混凝土料石充填體。