地下开採 _生活百科

文章插图
地下开採【地下开採】地下开採（Underground Mining ）是指从地下矿床的矿块里采出矿石的过程，通过矿床开拓、矿块的采準、切割和回採4 个步骤实现。地下採矿方法分类繁多，常用的以地压管理方法为依据，分为三大类自然支护採矿法、人工支护採矿法以及崩落採矿法。地下採矿系统主要包括了生产管理、凿岩、爆破、出矿、溜矿系统、井下破碎、箕斗提升以及提升井架子系统。详细介绍了地下开採的主要步骤、常用方法、以及不同方法对应的安全规则等。
基本介绍中文名：地下开採
外文名：Underground Mining
方式：通过矿床开拓
类型：採矿方式
领域：能源
学科：地质学
介绍当矿床埋藏地表以下很深，採用露天开採会使剥离係数过高，经过技术经济比较认为，採用地下开採合理时，则採用地下开採方式。由于矿体埋藏较深，要将矿石采出来，必须开凿由地表通往矿体的巷道，如竖井、斜井、斜坡道、平巷等。地下矿山基本建设的重点就是开凿这些井巷工程。地下开採主要包括开拓、采切（采準和切割工作）和回採三个步骤。开拓是为了由地表通达矿体而开凿的竖井、斜井、斜坡道、平巷等井巷掘进工程。采準是在开拓工程的基础上，为回採矿石所做的準备工作，包括掘进阶段平巷、横巷和天井等採矿準备巷道。切割是在开拓与采準工程的基础上按採矿方法所规定在回採作业前必须完成的井巷工程，如切割天井、切割平巷、拉底巷道、切割堑沟、放矿漏斗、凿岩硐室等。回採是在采场内进行採矿，包括凿岩和崩落矿石、运搬矿石和支护采场等作业。这三个步骤，开始是依次进行，当矿山投产以后，为能保持持续正常生产，仍需继续开凿各种井巷。如延伸开拓巷道，开凿各种探矿、采準、回採巷道等。在时间上必须遵循“开拓超前于采準、采準超前于回採、确保各级生产準备矿量达到合理保有期”的生产规律。这是通过长期的生产实践总结出来的比较符合矿山生产实践的科学规律。地下矿床开採时，一般是先採上阶段，后採下阶段。在阶段中，沿矿床走向划分为矿块（矿块高度一般是40～60米，国外一般为60～120米，甚至可达到200米），一般以矿块为基本单位或将矿块再划分为矿房和矿柱进行回採。地下开採系统1.生产管理

文章插图
地下开採系统2. 凿岩3. 爆破4. 出矿5. 溜矿系统6. 井下破碎7. 箕斗提升8. 提升井架主要步骤地下开採主要通过矿床开拓、矿块的采準、切割和回採 4 个步骤实现。矿床开拓矿床开拓根据矿床的赋存条件与矿体的产状选用不同的矿床开拓方式以便于运输、行人、通风排水采準矿块的采準工作是指按照预定的计画和图纸，掘进一系列巷道，从而为矿块的切割和回採工作创造必要的条件。切割矿块切割工在采準工作的基础上，为回採矿石开闢自由面和落矿空间，从而为矿块回採创造必要的工作条件。回採回採是从矿块里采出矿石的过程，是採矿的核心。回採通常包括3种作业：落矿：将矿石以合适的块度从矿体上采落下来的作业；出矿：将採下的矿石从落矿工作面运到阶段运输水平的作业；地压管理：包括用矿柱、充填体和各种支架维护採空区。常用方法地下採矿方法分类繁多，常用的以地压管理方法为依据，分为三大类：自然支护採矿法又称空场採矿法。主要靠围岩本身的稳固性和矿柱的支撑能力维护回採过程中形成的採空区，有的用支架或採下矿石作辅助或临时支护。本法回採工艺简单，容易实现机械化，劳动生产率高，採矿成本低，适于开採矿石和围岩均稳固的矿体，在地下矿山广泛套用。但开採中厚层以上矿体，需留大量矿柱，矿石回採率低，因此采高价矿床时用得较少。人工支护採矿法用充填材料或其他支架维护採空区，主要使用充填法，故此法又称充填採矿法。在矿房或矿块中，随回採工作面的推进，向採空区送入碎石、炉渣、水泥等充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回採。适用于开採围岩不稳固的高品位、稀缺、贵重矿石的矿体；地表不允许陷落，开採条件複杂，如水体、铁路干线、主要建筑物下面的矿体和有自然火灾危险的矿体等；也是深部开採时控制地压的有效措施。优点是适应性强，矿石回採率高，贫化率低，作业较安全，能利用工业废料，保护地表等。缺点是工艺複杂，成本高，劳动生产率和矿块生产能力都较低。崩落採矿法随回採工作面的推进，有计画地崩落围岩填充採空区以管理地压的採矿方法。适用于围岩容易崩落、地表允许塌陷的矿体。方法选择选用採矿方法应考虑矿床地质条件、矿山技术条件和经济因素，以满足安全、经济、高效和优质的要求。矿床地质条件包括矿体形态、倾角、厚度、有用成分的分布、围岩和矿石的物理、力学和化学性质；矿山技术条件包括材料、设备、地表环境的要求和管理水平等；经济因素包括矿山价值、成本、经济效益、资源综合利用和国民经济的要求等。根据以上条件，提出几种方案，综合评价，选出最优方案，通过工业性试验后，正式使用。特点露天转地下开採的矿山，通常是矿体延伸较深、覆盖层不厚、多为中厚或厚大的急倾斜矿床，由于这类矿床採用露天开採，具有投产快、初期建设投资少、贫损指标优等优点，早期一般採用露天开採，但当露天开採不断延深后，这些矿山逐步由露天开採向地下开採过渡最终全面转向地下开採。因此，要求露天转地下开採的矿山，在进行露天转地下开採的设计时，对前(露天)后(地下)期开採应统一全面规划，露天开採后期的开拓系统既要考虑地下巷道的利用，同时在向地下开採过渡时，地下开採也应儘可能利用露天开採的相关工程和设施等有利因素，使露天开採平稳地过渡到地下开採，并使矿山产量和经济效益保持稳定。露天转地下开採的矿山，整个矿山的开採期一般要经过露天开採期、露天与地下联合开採的过渡期和地下开採期三个阶段，在这三个阶段中，矿山的开採强度和矿山企业的生产能力各不相同，因此，在考虑露天转地下开採的开採工艺及工程布置时，必须研究与矿床赋存条件及开採技术条件相适应的开採强度和生产能力，以求获得经济效益的最大化。国内外露天转地下开採矿山的经验表明[2] ，当矿山充分利用了露天与地下开採的有利工艺特点时，统筹规划露天与地下开採的工程布置，可以使矿山的基建投资减少25%一50% ，生产成本降低25%左右。基本条件1．地下开採矿山的井口和平碉及其主要构筑物的位置，应不受地表塌陷、山洪爆发和雪崩的危害。2．主要井巷的位置，应布置在稳定的岩层中，避免开凿在含水层、断层和受断层破坏的岩层中，特别是岩溶发育的地层的流砂中。3．每个生产矿井，必须有两个独立的能上下人的直达地表的安全出口；各个生产中段(水平)和各个采场必须要有两个能上、下人的安全出口与直达地表的出口相通。4．选用适应顶板特点的支护型式和器材，井下巷道断面的宽度和高度应满足生产和行人的要求。5．矿井有完整、合理的通风系统，採用机械通风；新矿井、新水平(区段)、新採区的开採应按设计的要求形成通风系统，井下通风构筑物设施、设备的设定和质量以及通风的风质、风量、风速符合要求。6．矿井开採的防排水，防尘供水、供电、照明和通风系统已形成并安全可靠。7．提升、运输系统的安全保护和信号装置齐全可靠，其设备的选择、安装试运转符合要求。8．按规定选择电器设备、仪器仪表，其安装和保护装置，在试运转中符合要求并安全可靠。9. 有自然发火的矿井有防灭火系统，消防器材、材料配置及数量符合要求。10. 按规定建立矿山救护组织和按规定装备救护工具与器材。11. 对开採中产生的噪音、振动、有毒有害物质的危害，有预防措施。12. 水文、地质及有关图纸等技术资料齐全，有灾害预防和处理计画。13. 安全生产规章制度健全，按要求设定安全机构和配足安全人员，对特殊：工种的作业人员进行安全技术培训。14. 採矿方法和开採顺序合理并符合要求。安全管理浅孔留矿法的安全规定1. 在开採第一分层前，应将下部漏斗扩完并充满矿石；2. 每个漏斗都应均匀放矿，发现悬空，上部要停止作业，消除悬空后方準继续作业；3. 放矿人员和采场内的人员，要密切联繫。在放矿影响区域内，不準上下同时作业。4. 每回採一分层的放矿量，应使工作面的高度保持在2m以内。充填採矿法的安全规定1. 采场必须保持两个出口，并有照明。人行井、放矿井和通风井都必须保持畅通。2. 禁止在采场内同时进行凿岩和处理浮石。3. 采场放炮前，必须通知相邻采场和附近井巷作业人员，并加强警戒。4. 上向分层充填采场，必须先施工充填井及其联络道、然后施工底部结构及拉底巷道，以便儘快形成良好的通风条件。5. 采场凿岩时，炮眼布置要均匀，沿顶板构成拱形。装药要适当，以控制矿石块度。6. 采场放矿要设格筛，防止人员坠落和堵塞。7. 每分层回採后要及时充填，确保充填质量。最后一分层要採取措施，严密接顶。8. 禁止人员在充填井下方停留和通行。充填时，各工序间应有通讯联繫。9. 人行井、溜矿井应有可靠的防止充填料泄落的背垫材料，以防止堵塞及形成悬空。10. 下向胶结充填的采场，两帮底角的矿石要清净。混凝土标号不得低于50号。11. 乾式充填，每个作业点均应有．良好的通风、除尘措施，并加强个体防护。分段採矿法的安全规定1. 除回採、运输、充填和通风用的巷道外，禁止在采场顶柱内开掘其它巷道。2. 上下中段的矿房和矿柱，其规格应相同，上下要对应。壁式崩落採矿法的安全规定1. 悬顶、控顶、放顶距离和放顶的安全措施，必须在设计中作出规定。2. 放顶前要进行全面检查．以确保出口畅通，照明良好和设备安全。3. 放顶时，禁止人员在放顶区附近的巷道中停留。4. 在密集支柱中，每隔3-5m要有一个宽度不小于0.8m的安全出口。密集支柱受压过大时，必须及时採取加固措施。5. 放顶若未达到预期效果，必须作出周密设计，方可进行二次放顶。6. 多层矿体分层回採时，必须待上层顶板岩石崩落并稳定后，才準回採下部矿层。7. 相邻两个中段同时回採时，上中段回採工作面应比下中段工作面超前一个工作面斜长的距离，且不得小于20m 。8. 撤柱后不能自行冒落的顶板，应在密集支柱外0.5m处，向放顶处重新凿岩爆破，强制崩落。9. 机械撤柱及人工撤柱，应自下而上、由远而近进行。矿体倾角小于10°的，撤柱顺序不限。有底柱分段崩落法和阶段崩落法安全规定1. 采场电耙道应有独立的进、迴风道，电耙道的耙运方向应与风流方向相反。2. 电耙道间的联络道，应设在入风侧，并在电耙绞车的侧翼或后方。3. 电耙道放矿溜井口旁，必须有宽度不小于0.8m的人行道。4. 未修复的电耙道，不準出矿。5. 採用挤压爆破时，应对补偿空间和放矿量进行控制，以免造成悬拱。6. 拉底空间应形成厚度不小于3-4m的鬆散垫层。7. 采场顶部应有厚度不小于崩落层高度的覆盖岩层。若采场顶板不能自行冒落，应及时强制崩落，或用充填料予以充填。无底柱分段崩落法安全规定1. 回採工作面的上方，应有大于分段高度的覆盖岩层，以保证回採工作的安全。若上盘不能自行冒落或冒落的岩石量达不到所规定的厚度，必须及时进行强制放顶使覆盖岩层厚度达到分段高度的二倍左右。2. 上下两个分段同时回採时，上分段应超前于下分段，超过前距离应使上分段位于下分段回採工作面的错动範围之外，且不得小于20m 。3. 各分段联络道必须有足够的新鲜风流。4. 各分段回採完毕，应及时封闭本分段的溜井口。分层崩落法的安全规定1. 每个分层进路宽度不得超过3m ，分层高度不超过3.5m 。2. 上下分层同时回採时，必须保持上分层(在水平方向上超前相邻下分层15m以上。3. 崩落假顶时，禁止人员在相邻的进路内停留。4. 假顶降落受阻时，禁止继续开採分层。顶板降落产生空洞时，禁止在相邻进路或下部分层巷道内作业。5. 崩落顶板时，禁止用砍伐法撤出支柱，开採第一分层时，禁止撤出支柱。6. 顶板不能及时自然崩落的缓倾斜矿体，应进行强制放顶。7. 凿岩、装药、出矿等作业，应在支护区域内进行。8. 採区采完后，应在天井口铺设加强假顶。9. 採矿应从矿块一侧向天井方向进行，以免造成通风不良的独头工作面。当採掘接近天井时，分层沿脉(穿脉)必须在分层内与另一天井相通。10. 清理工作面，必须从出口开始向崩落区进行。回採矿柱的安全规定1. 回採顶柱和间柱，应预先检查运输巷道的稳定情况，必要时应採取加固措施。2. 採用胶结充填採矿法时，须待胶结充填体达到要求强度，方可进行矿柱回採。3. 回採未充填的相邻两个矿房的间柱时，禁止在矿柱内开凿巷道。4. 所有顶柱和间柱的回採準备工作，须在矿房回採结束前做好(嗣后胶结充填採空区除外) 。5. 除装药和爆破工作人员外，禁止无关人员进入未充填的矿房顶柱内的巷道和矿柱回採区。6. 採用大爆破方式强制崩落大量矿柱时，在爆破冲击波和地震波影响半径範围内的巷道、设备及设施，均应採取安全措施。未达到顶期崩落效果的，应进行补充崩落设计。