地下开采技术有哪些?
发布时间:2025-05-26
地下开采技术主要有以下几种:
空场采矿法:
全面采矿法:适用于薄中厚、缓倾斜、矿岩稳固矿体。工作面沿矿体走向或倾向全面推进,回采过程中将夹石或贫矿留下形成不规则矿柱,维护采空区。其优点是采准工作量小,回采简单,成本低,木材消耗小,通风好;缺点是顶板暴露面积大,安全性差,损失高,顶板和通风管理要求严格。
房柱采矿法:矿房和矿柱交替布置,留下规则矿柱以维护顶板岩石。可开采厚度变化大,矿石和围岩均稳固,矿体水平或缓倾斜的矿体。优点是采准切割工程量小,工艺简单,坑木消耗少,通风良好,矿房生产能力高;缺点是矿石损失大。
留矿采矿法:适用于矿石和围岩稳固,矿石无自燃性且破碎后不易再行结块,薄及中厚以下的急倾斜脉状矿床。工人站在暴露面下的矿堆上作业,自下而上分层回采,每次采放 1/3,矿房全部回采后最终放矿。优点是工艺简单,管理方便,利用自重放矿,采准工程量小;缺点是开采中厚以上矿体损失贫化大,安全性差,平场工作繁重,积压大量矿石。
分段矿房法:用于倾斜、急倾斜中厚到厚矿体,围岩暴露时间短,对稳固性要求降低。在矿块垂直方向划分若干分段,在每个分段上划分矿房矿柱,各分段有出矿巷道。可使用高效率的无轨装运设备,灵活性大,回采强度大,但采准工作量大。
阶段矿房法:包括分段凿岩阶段矿房法(水平深孔落矿)、垂直深孔阶段矿房法和垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法(VCR)等。广泛用于开采矿岩稳固的厚和极厚极倾斜矿体。其中 VCR 法适用于矿岩接触面规整的急倾斜厚大矿体或中厚矿体,具有矿块结构简单,切割工程量小,应用球状药包爆破效果好,安全高,在采准巷道作业,生产能力大等优点,但炸药成本高,装药爆破工序复杂,劳动强度大,爆破易堵,有潜在气体污染。
充填采矿法:
单层充填法(壁式充填法):用矿块倾斜全长的壁式回采面沿走向、依次按矿体全厚回采,同时充填。适用于缓倾斜薄矿体,顶板岩层不允许崩落,不留矿柱。一步骤回采,回采率高,贫化率低,但矿工效率低,坑木消耗量大。
上向水平分层充填法:将矿块分矿房矿柱采,采矿房时从下向上逐层砌隔离墙。矿石损失小,但成本高,充填系统复杂,阶段间柱回采困难。
上向倾斜分层充填法:分矿块倾斜分层回采,靠自重放矿,只能用干式充填。适用于围岩中等稳固或稳固性低,矿石稳固或中等以上,急倾斜厚矿体。
下向分层充填法:从上往下分层回采,下层回采在上层人工假顶下,只能用水力充填和胶结。适用于矿石很不稳固或矿石围岩均不稳固,品位高或价值高的金属矿。损失小,但生产力低。
从下往上进路充填法:顶板跨度小、回采安全性高,分层划分成多条进路回采,进路顺序灵活。适用于矿岩极不稳固,品位高,经济价值大的矿体。回收率高,贫化率低,但充填作业强度大,劳动生产率低。
分采充填法(削壁充填法):矿脉厚度小于 0.3 - 0.4m,分别回采矿石和围岩达到允许工作的最小厚度 0.8 - 0.9m,采下的矿石运出采场,围岩充填采空区。用于开采极薄的贵金属矿。
空场嗣后充填法:空场法与充填法的联合,前面与空场法类似,增加了充填工艺。具有机械化开采效率高、生产能力高、安全、回收率高、贫化率低等优点,发展前景好。
崩落采矿法:
单层崩落法:适用于开采顶板岩石不稳固、厚度小于 3m、倾角小于 30 的层状矿体。长壁式工作面,采准工作和工作面布置简单,生产能力大,劳动效率高,损失贫化小,通风好,但支护材料以木材为主,坑木消耗大,支护劳动强度大,顶板管理复杂。
分层崩落法:按分层自上向下回采,以回采巷道作为单元回采,在假顶支护下回采,本层回采完后,底部平铺设垫板,撤支柱,放顶。损失贫化低,对矿体形状适应性大,但木材消耗大,通风条件不好,火灾危险,生产能力小。
分段崩落法:有底柱分段崩落法由上而下分段逐个采,分段下部有出矿专用底部结构(电耙),使用灵活、适用广、生产能力大、采出矿设备简单、通风条件好,但损失贫化大、采准切割工程量大;无底柱分段崩落法的凿岩崩矿出矿均在回采巷道,安全性好、采场结构简单,适用大型无轨设备、机械化程度高,但回采巷道通风困难、损失贫化高。适用于急倾斜厚度不小于 5m、倾斜不小于 10m 的矿体,岩石上盘随意,下盘中等稳固以上,矿石不低于中等,矿石价值不大。
阶段崩落法:回采高度等于阶段全高,包括阶段强制崩落法和阶段自然崩落法。阶段强制崩落法采准工程小、劳动生产率高、成本低、作业安全,但生产技术放矿要求严、大块率高、损失大;阶段自然崩落法矿石拉底后借自重自然崩落,适用于矿体厚大、形状规整、倾角陡、价值不高、矿石无结块无自燃无氧化的矿体。
此外,还有一些其他的地下开采技术,如机械连续切割、掘进技术,高压水射流破岩掘进与采矿技术,激光破岩掘进与采矿技术,等离子破岩掘进与采矿技术等。