崩落

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無底柱分段崩落采礦法

一、什么是無底柱分段崩落采礦法

(一)、發展歷史

上世紀五十年代發生，六十年代逐步發展并在國內外得到廣泛應用，七

十年代已成為一種成熟的并占優勢的種方法。以我國為例，七十年代中期鐵

礦地下開采礦山總數的45%，約占鐵礦石總量的63%采用該采礦方法。

(二)、特征

無底柱分段崩落種法是將階段用分段回采巷道劃分為若干分段，由

上向下逐個分段進行回采，隨后由崩落圍巖充填采空區，分段下部不設出礦

的底部結構，以小的崩礦步距爆破下來的礦石在崩落圍巖的覆蓋下直接由回

采進路端部放出，鑿巖、出礦共用同一巷道。這種采礦方法結構簡單，為機

械化采礦創造了有條件。

主要特點:

1.各分段不設放礦的底部結構，不留任何礦柱;

2.鑿巖、爆破、出礦等回采作業均在同一回采進路內順序進行;

3.礦石回采由回采進路的上(下)盤一端開始，按步距順序后退回采，直

至下(上)盤一端礦體邊界為止;

4.在回采進路端部于崩落圍巖覆蓋下進行擠壓爆破和放礦;

5.上下分段進路在空間呈菱形交錯布置。

(三)、適用條件

1.較規則的急傾斜厚礦體;

2.礦石穩固程度在中等以上，進路中不需大量支護;

3.頂板圍巖能自行崩落，且塊度較大;

4.地表允許陷落，表土層不厚，沒有導致井下被淹沒的地表水或地下水;

5.礦石允許貧化，礦巖容易分離，礦石可選性好，圍巖含有用礦物成

分。

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(四)、優缺點

無底柱分段崩落采礦法是一種高效率、高生產能力.高度機械化、低成本

和作業安全的采礦方法，與其它種方法相比，具有以下優點:

1.結構簡單，不留礦柱，不設底部結構，所有礦塊間和分段間,不需要留

任何底柱和間柱，不需要掘進難以施工的漏斗、斗穿，斗頸和電耙等切割巷

道，不需進行回收頂、底、間柱等復雜繁重的工作;在礦塊中只布置采礦進路.

聯絡巷道.切割巷道和切割天井，結構簡單，便于施工;

2.回采工藝簡單，各項回采作業在不同分段內進行，互不干擾，管理方

便，作業專業化，有利于操作技術和工效的提高;

3.易于實現采礦作業全面機械化，采準和回采作業都在進路內進行，便

于使用大型無軌自行設備，如掘進臺車、采礦鑿巖臺車、裝運機等;

4.作業安全，人員在水平巷道內工作，頂板暴露面積小，出現浮石或不

安全因素時，容易及時發現和處理;5.靈活性大，每條進路所負擔的回采寬度

只有10米左右，崩礦步距只有2米左右，生產中出現問題時影響面小;還能

根據礦體條件的變化隨時改變進路布置或回采順序;上分段殘留的礦石可在下

分段回收;對礦石成分復雜的礦體，可分采分運或選別回采，有利于穩定出礦

品位和礦石綜合利用。

缺點：

1.礦石貧化率大、損失率較高;

2.通風條件差。

二、結構參數和采準切割工作

(一)、端部放礦時崩落礦巖的運動規律

端部放礦時崩落礦巖的運動規律是無底柱分段崩落采礦法的基本理論之

一，也是確定結構參數、采準切割布置和回采工藝某些參數的主要依據。

端部放礦似旋轉橢球體.欲獲得最優的損失貧化指標，就要在選擇采礦

方法參數時，使爆破后堆積起來的礦石形態盡量與放出橢球體的形態一致。

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(二)、結構參數

幾項原則:

1.要與礦山實際地質條件(礦床賦存條件、礦體形態與大小、礦石和圍

巖的物理力學性質及其穩固程度等)相適應;

2.要符合端部崩落礦巖的運動規律和地壓顯現規律，要有利于礦石損失

貧化和地壓管理;

3.要與選用的工藝技術和裝備水平相適應，能充分發揮設備的生產能力

和先進技術的效益;

4.能獲得盡可能高的開采強度和技術經濟效果;

5.確保生產安全。

無底柱分段崩落法的結構參數:

1.階段高度

國內礦山一般為40-60米，國外已有100-200米。

2.溜井間距

一個溜井所服務的范圍為一個礦塊，溜井間距主要是根據裝運設備的能

力決定的。溜井間距一般為40-60米;進路沿走向布置時為60-80米;采用鏟

運機出礦、進路垂直走向布置時，間距可增大到100-150米;沿走向布置時

可為150-200米。

3.分段高度

分段高度主要由鑿巖設備能力及礦體賦存條件決定。分段高度應保證損

失貧化指標最佳和經濟效果最優。采用YG-80或YZ-90鑿巖機(有效鑿巖深

度15米)，分段高度以9-12米為宜;采用潛孔鉆機或液壓鑿巖機(炮孔偏鈄率

能控制在1%以下)時，分段高度可提高到20米。

4.進路間距

進路間距等于進路寬度與進路間礦柱寬度之和。分段高度確定后，可根

據崩落礦石放出橢球體的參數和分段高度，按照使崩落的菱形礦層與放出橢

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球體輪廓盡量吻合的原則，確定進路間距。進路間距不應小于進路寬度的兩

倍。一般8-12米。

5.進路規格

進路斷面主要根據使用的采掘運輸設備決定。當采用czz-700型鑿巖臺

車和ZYQ-14型裝運機時，進路一般為3-4米寬，3-3.5米高;當采用鏟運機

出礦時，一般為4.5-5米寬，3-3?5米高;采用鑿巖臺架鑿巖，裝巖機出礦

時，一般為2.6-2.9米寬，2.7米高。國外進路規格有達到6.0×4.6米的。

(三)、采準

采準工程主要包括礦石和廢石運輸系統，人員、材料和設備運送系統以

及通風系統。它所包括的井巷工程有礦石溜井、廢石溜井、分段聯絡巷道、

進路、電梯井、設備井或斜坡道、以及通風井和通風巷道等。“

1.電梯設備井

電梯井設備井的服務范圍多為300-500米，至少服務一個階段，一般

均布置在礦體下盤堅硬穩固的巖石中。中、小型礦山可用混合井形式(只掘一

條井)，如大廟鐵礦;大型礦山可用專用井形式(同時掘相鄰兩條井筒)，如梅山

鐵礦。

2.礦石溜井礦石溜井有階段溜井和多段長溜井兩種布置方式。布置方式

取決于礦體賦存條件、礦體形狀和大小、石個體分布情況、開拓方式、以及

礦山生產能力。

3.分段運輸聯絡巷道

聯通各條進路與各條溜井的平巷叫分段運輸巷道，它分為脈內與脈外兩

種布置方式。一般為脈外布置，且布置在底盤圍巖中。聯絡巷道距礦體邊界

距離應根據礦巖穩固程度和裝運設備確定，要使最后一個崩礦步距的礦石能

順利裝運出來，一般大于6米。斷面與進路基本一致。

4.進路

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進路是一回采單元，是鑿巖、爆破和出礦等工藝的作業面。當礦體厚度

大于20米時采用垂直走向布置;小于20米時，采用沿走向布置。布置進路

時還應考慮礦體傾角的影響，傾角小，要求厚度大;反之亦然。

上下分段進路必須嚴格按照菱形布置，以確保放出的橢球體與崩落礦石

堆積體的輪廓在垂直進路方向斷面上的一致。進路掘進時要嚴格按照設計和

中線、腰線施工，保證工程質量。

進路的斷面形狀:矩形一三心拱一半圓。

進路和聯絡巷道的布置，除根據礦體賦存條件嚴格按菱形布置外，在緩

傾斜和傾斜礦體中，還應盡量減少頂底盤三角礦帶的礦石損失。

通風天井的布置和斷面要求，根據通風系統、通風防塵和排煙要求決

定。

(四).切割

切割工作包括掘進切割巷道、切割天井和形成切割槽。

進路回采前，首先要在端部拉開切割槽，形成最初崩礦自由面和爆破補

償空間。

l.切割槽的位置

切割槽位置根據礦體賦存條件、礦體形態和回采順序確定。沿走向布置

進路時，切割槽布置在礦體內;垂直走向布置進路時，切割槽根據進路回采順

序布置，可位于靠近頂(底)盤的圍巖或礦石內，亦可半礦半巖。

切割槽位置選擇的原則:

(1)、切割槽拉開后，即能保證正常生產，礦石回收和貧化指標較好，尤

其在傾斜較緩的礦體中要使回采初期采出的廢石量和可回收的礦石量達到經

濟上合理;

(2)、易于安全施工，且能保證切割質量，降低成本;

(3)、有利于頂盤圍巖自行崩落和補充放頂工作的實施。

2.切割方法

(1)、單進路拉槽法

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自每條進路端部掘進切割天井，天井長邊沿進路方向布置，以切割天井

為自由面鑿三排上向扇形深孔，采用微差爆破拉開切割槽。

此法穩妥可靠，易于保證質量，且各條進路互不影響。但天井掘進工程

量大。

(2)、聯合拉槽法

此法是在進路端部沿礦體走向據進一條切割巷道，貫通各條進路，再根

據礦體邊界條件和生產要求，在切割巷道內每隔一定距離掘進一條切割天

井，然后以切割天井為自由面，在切割巷道內鑿上向扇形中深孔或上的平行

大孔，逐排爆破拉開切割槽。切割天井一般每隔30-50米一條。

(3)、扇形深孔爆破拉槽法

此法是利用多排扇形深孔爆破成槽，不需要掘進切割平巷和天井。從每

條進路端部開始，以進路頂板為初始自由面，鑿排孔角由小到大的扇形炮

孔，分段進行爆破，逐步拉開切割槽。

采用此法的進路斷面不得小于4×3平方米，拉槽長度不得小于4.5米，

炮孔前后左右偏斜誤差不得大于l度。

切割平巷規格一般與進路相同，天井規格2×1.5米至3×2米，切割槽

寬度等于或大于切割巷道寬度。

(五)、采準切割井巷工程施工

無底柱分段崩落采礦法的采準切割井巷工程施工主要特點是掘進高天井

和大斷面巷道。

1.平巷施工

國內中小礦山多用普通掘進法，大型礦山和國外多用掘進臺車和鏟運機

施工。

2.天、溜井施工

吊罐法在我國天、溜井施工中應用最廣、效果最好。

采用STH-5型爬罐掘進效果更好，且適用范圍廣，不受上部水平的限

制。

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深孔爆破成井法(一次成井)已在國內外廣泛應用。

3.切割井施工

(1)、普通上掘法

(2)、深孔一次爆破成井法

三、回采工藝

(一).鑿巖

1.炮孔布置

炮孔布置方式有扇形和平行排列兩種;炮孔排面傾角有前傾、垂直和后傾

三種。炮孔布置方式要根據回采方案、鑿巖設備類型和礦石力學性質確定。

(1)、扇形布置:國內多數礦山采用端壁垂直或前傾的單中心扇形布置;國

外因多用雙機或三機鑿巖臺車，故多為雙中心扇形布置。

炮孔直經51-65mm，邊孔角45-50度，炮孔排面傾角90度或前傾

75-85度，每排炮孔9-13個。如果炮孔直經加大到80-110毫米，炮孔數

相應減少，最小抵抗線(放礦步距)相應增大。

(2)、平行布置:僅在國外有用此法。

2.鑿巖設備

國內礦山主要采用的鑿巖設備有單機和雙機鑿巖臺車，小礦山有用臺架

的，大型礦山有用大孔鑿巖臺車或架柱式潛孔鉆機的。

單機采礦鑿巖臺車主要是CZZ-700和CTC-141型臺車，配yG(YZ)-80

型重型導軌式鑿巖機或YGZ-90型獨立外回轉式重型鑿巖機。

雙機采礦鑿巖臺車CTC-14.2型配2臺yGz-90型外回轉式重型鑿巖

機。

3.釬具

釬具包括釬尾、釬桿、套筒和釬頭。

4.中深孔鑿巖質量

衡量炮孔質量的主要標志是孔底的偏離程度和孔深。

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產生炮孔孔底偏離的主要原因:孔口偏離設計位置;鑿巖方向未按設計傾

角;巖性發生變化;釬具質量不佳等。

造成孔深不足或超深的原因主要是施工操作差錯所致。

為保證中深孔鑿巖質量，必須做到:

(1)、掘進進路時，要精確地給出中線和腰線，施工后要做出準確的實測

圖，為炮孔設計提共精確的地質測量資料;

(2)、炮孔設計圖紙要詳細準確地標明炮孔位置、傾角、孔深等參數;鑿

巖前要在進路中準確地畫出炮孔排線和孔位;

(3)、鑿巖作業要嚴格按照設計施工

(4)、開工前，臺車司機必須做好準備工作(設計圖紙、設備、釬具等)。

(5)、施工要精心，臺車定車時，要對準中心心及排線,校準臺車水準

泡，將臺車調平，鉆孔時對準每個炮孔的傾角和仰角，必須根據設計圖用量

角器或臺車配備的擺角定位儀進行測量和定位。炮孔偏斜角不得±l度，孔深

不得超過±0.1米。

(6)、建立健全與嚴格執行炮孔質量管理制度。要有專人負責炮孔驗收

(孔深、傾角)。對不合格的炮孔要及時補孔。

(7)、加強臺車的維護保養，使臺在各部件動作準確無誤。

5.鑿巖速度與效率

鑿巖速度和效率除受炮孔直徑和風壓影響外，還與供風壓力、礦巖的力

學性質、鑿巖設備的性能及工人操作水平有直接關系。

我國多數礦山工作面風壓為6-7公斤/厘米2，水壓10公斤/厘米2。鑿

巖效率50-64米/臺班。

(二).爆破

l.爆破參數

合理的爆破參數要滿足:

(1)、礦石破碎塊度均勻，大塊率低，粉礦少;

(2)、無懸項、隔墻、過擠壓等現象;

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(3)、放礦口眉線保持良好,無帶炮、擠炮;

(4)、炸藥和炮孔單耗低，經濟效果優。

最小抵抗線(即炮孔排距):中深孔爆破時，一般為1.5-2.0米;大孔爆破

時，一般為2.2-3.0米。

孔底距:等于或稍大于炮孔排距。

單位炸藥消耗量:根據礦山生產實踐和爆破試驗確定。

每排扇形炮孔的總延米數:根據一排扇形炮孔所崩落的礦石體積、單位炸

藥消耗量、礦石容重、每米炮孔裝藥量和扇形炮孔平均裝藥系數(一般為0.8

左右)計算得出。

每排炮孔數:9-12個。

炮孔直徑:一般為51-65毫米。

邊孔角:一般為45-60度。

2.炸藥、裝藥與起爆

炸藥:

國內主要用銨油炸藥.銨油與硝銨混合炸藥及銨松臘炸藥。其中多數礦山

使用混合炸藥。

裝藥結構:

為避免炮孔孔口附近藥量過于集中，孔口部分應采用交錯裝藥結構，即

邊孔和中心孔的填塞長度為1.5-2.0米,其它各孔的填塞長度交錯增加,使孔口

部分裝藥最小間距大于孔“底距之半。孔口最好用炮泥填塞。。

裝藥:

最好采用裝藥器裝藥。中型以上礦山多用AYZ-150型風動裝藥器。

使用裝藥器裝藥一定要嚴格遵照安全操作規程作業，避免發生事故。

起爆:

一般一次爆破1-2排炮孔，使用導爆線起爆、電雷管起爆和導爆管起爆

三種方法。

3.爆破事故的發生與處理

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(1).立槽(在崩落礦石和礦壁之間形成的一道槽溝):

產生立槽原因:炮孔過密或過疏;裝藥量偏低;炮孔質量差。

防止措施:

a、合理選擇爆破參數,孔底距大于或等于炮孔排距(最小抵抗線);

b、孔口附近交錯裝藥,增加填塞長度;

c、提高裝藥密度，確保炮孔有足夠的裝藥量;

d、采用排內炮孔間微差爆破,即中間孔先爆，邊孔后爆;

e、確保炮孔質量，對不合格的炮孔應及時補孔，對不用的炮孔爆破前

應予填塞;

f、保證有足夠的補償空間,如長期不出礦的進的進路，爆破前應先進行

放礦松動。

處理措施:在放礦口上部放一定量的炸藥，爆破震動即可。

(2).懸頂與隔墻

爆破后上部礦石未能崩落下來，所留下的頂蓋叫懸頂;爆破后兩相鄰進路

的崩落礦石未能貫通,而在其間形成的礦石墻，稱為隔墻。

產生原因:炮孔深度不夠;裝藥時拔管速度過快使孔底無藥或孔內炸藥中斷;炮

孔拒爆;地質測量資料不準確等。

預防措施:保證地質測量資料準確;鑿巖裝藥工作按操作規程施工。

處理方法:

a、處理懸頂時,在放礦口附近用潛孔鉆機鑿前傾深孔，炮孔要從進路頂

板一直打到懸頂部位，炮孔數視情況定;

b、如果懸頂厚度和長度較大，a法無效時，亦可在相鄰進路間掘進橫

巷和硐室，鑿壓頂深孔處理;

c、處理隔墻亦可采用打輔助深孔的辦法。

(3).帶炮

爆破時，先起爆的炮孔將后起爆炮孔中的起爆藥包或繼爆管或未傳爆的

導爆管崩掉，引起部份炮孔拒爆，這種現象即為帶炮。

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發生原因:起爆藥包放置的位置不當，離孔口太近或繼爆管固定不牢;起

爆藥包裝填不牢。

防止措施:裝藥時要嚴格按操作規程施工;裝藥連線后應認真檢查。

(4).廢石包裹礦石

爆破后隨著放礦，大量廢石或黃泥大量涌入，迫使中止放礦。

原因:廢石顆粒過細或爆破效果不好。

措施:采用排內孔間微差爆破方法。

(三).出礦

l.裝礦方式

采用鏟斗寬度大的無軌自行裝運設備，有利于沿進路全寬順序出礦和增

大一次鏟取量及鏟取深度，提高效礦效果。

2.出礦設備:

(1)、風動裝運機，如ZYQ一14型;

(2)、鏟運機(柴油)，如ZLD型。

(四).通風防塵與安全

1.通風防塵

(1)、貫穿風流通風:

a、輔助井巷通風:在進路間或分段間開鑿一系列小斷面天井或巷道，作

為輔助回風巷道。新風一>進路->污風->小天井(或巷道)一排至主回風巷

道，形成貫穿風流。

b、爆堆通風:新風一進路一污風一爆堆一崩落區(礦巖間縫隙)一回風巷

一地表。

(2)、局部扇風機通風，分單進路和多進路兩種。

(3)、裝礦前和放礦后(包括二次破碎)，在進路頂板和兩幫及礦堆斷強化

噴霧灑水和沖洗，降低粉塵。

2.安全

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該采礦方法安全性相對較好，但溜井多，須防墜井事故;同時作業點多，

二次爆破時一定要預先聯系和警示;裝運設備多，注意防止碰傷;距地表較近

時，要防止雨季黃土流入井下。

(五).溜井封閉

1.斜撐圓木封井法

2.平鋪圓木封井法

3.下口斜撐圓術封井法

4.混凝土封井法(上口或下口兩種)

(六)、進路支護

較為適宜的支護方法是錨噴支護。

四、廢石覆蓋層

為形成端部放礦條件，在回采分段上部必須有足夠厚度的崩落廢石覆蓋

層，為進路端部形成擠壓爆破創造條件,并為崩落礦石提供碎脹補償空間。

廢石覆蓋層的形成方法

三種類型:

A、露天轉地下

(1)、用大爆破崩落邊坡

(2)、回填剝離廢石

B、其它采礦方法改為無底柱分段崩落法

(1)、上部礦房采完后，用大爆破方法一次崩落礦柱和圍巖

C、新建礦山

(1)、先放頂后回采

(2)、回采與放頂同時進行

(3)、先采后放，集中放頂

(4)、預留礦石覆蓋層法

五、技術管理

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1.三級礦量

2.開采順序

3.驗收辦法

附:礦山實例

一、河北大廟鐵礦

二、南京梅山鐵礦

三、湖北程潮鐵礦

四、楊樹溝鐵礦