回採工藝

回採工藝

從完成采準、切割工作的礦塊(不包括煤層)內采出礦石的過程叫回採。回採工藝包括落礦、出礦和地壓管理三種作業。採礦方法的技術經濟指標主要取決於回採工藝:自然支護採礦法中,落礦費用占的比例最大;人工支護採礦法中,地壓管理費用占的比例最大;水平和緩傾斜礦體中,出礦費用占的比例最大。

落礦

將礦石以合格塊度從礦體上采落下來的作業。對礦石硬度不大的鹽和鉀鹽等礦石,近年開始用採礦機連續采落。硬度較大的非煤礦床,通常用鑿岩爆破的方法崩落礦石。礦石裂隙發育時,可利用礦石自重和上部復蓋岩層的壓力,使其自然崩落。鑿岩爆破落礦有淺眼法、深孔法和藥室法。藥室法是在專用巷道中布置藥室進行爆破,由於施工困難和爆破質量不易保證,現已很少套用。

淺眼法

炮眼直徑小於50mm,孔深小於 3~5m,最小抵抗線為0.5~1.5m。淺眼落礦塊度小,能從狹窄和形態變化複雜的礦體中回採礦石,對周圍礦石和岩石破壞性較小,但生產效率比深孔法低。

深孔法落礦 用此法落礦時,工人在專用巷道內鑿岩,工作安全,勞動生產率高。它促使採礦方法發生一系列變化,是近代採礦工藝的重要成就之一。用鑿岩機接桿鑿岩時,通常孔徑小於65mm,孔深小於15~20m,稱中深孔,用潛孔鑽機鑽孔時,孔徑大於90mm,孔深可達50m以上,稱大直徑深孔,簡稱深孔。中國目前常用的深孔直徑為55~110mm,孔深10~25m。

深孔法

用垂直分層、水平分層和傾斜分層落礦。水平分層和傾斜分層落礦時,在鑿岩天井或硐室中鑿岩,設備移動不便,爆破質量不易保證。垂直分層時,在水平鑿岩巷道內用鑿岩台車(見圖)或台架鑿岩,設備移動和操作方便,並能使用擠壓爆破技術,套用較廣。分層內的深孔可用扇形布置、平行布置或束狀布置。扇形布置的采準工程量小,鑿岩設備移動次數少,使用最多;平行布置主要用於開掘切割槽;束狀布置主要用於回採礦柱。

出礦

將採下的礦石從落礦工作面運動階段運輸水平的作業。出礦效率直接決定礦塊的生產能力。采落礦石中的不合格大塊,需在出礦前或出礦過程中進行二次破碎。不合格大塊的標準根據落礦和出礦的綜合經濟效果和用戶要求規定,其範圍為300~1000mm,大於規定標準的為不合格大塊。大塊礦量占采出礦量的百分比叫大塊率。大塊容易堵塞放礦口和溜井,影響出礦效率和正常生產。處理堵塞主要採用爆破方法,它是一項安全性差的作業。減少不合格大塊的途徑是提高礦石破碎質量和增大合格塊度標準,如改進鑿岩爆破工作,加大放礦口尺寸,採用大型出礦設備等。近代主要利用機械出礦和重力出礦。常用的機械出礦設備有電耙、輸送機、裝載機、裝運機、鏟運機和振動放礦機等。

機械出礦

回採工藝回採工藝

早在19世紀末就已套用電耙出礦。電耙由電耙絞車、耙斗、鋼絲繩和

滑輪等組成。工作時固定絞車和滑輪,由鋼絲繩牽引耙斗扒取礦石並拖運至卸載地點。電耙絞車功率一般為15~50kW,有的達100~130kW,耙斗容積0.15~0.5m。扒運距離為20~50m,扒距再大,效率將急劇降低。電耙結構簡單,維修容易,設備費和運轉費都較低,占用工作空間較小,但生產能力比較低,運距短。目前它仍是中國地下礦山的主要出礦設備。

裝載機需將采落礦石裝入礦車、自行礦車或汽車中運出。出礦用的裝載機有斗式和爪式(見岩巷掘進)。裝運機和鏟運機是利用壓氣、柴油或電力做動力的膠輪自行設備,能獨立完成礦石的裝、運、卸工作。目前柴油驅動的鏟運機套用較廣(見無軌運輸)。壓氣驅動的裝運機由鏟斗和車箱組成,鏟取的礦石裝在容積1~1.8m的車箱內,然後運至溜井卸載。裝載設備只有一個容積很大的鏟斗,容積通常為2~5m。鏟斗鏟滿礦石後,直接運到溜井卸載。當運距過大時,鏟運機常與坑內自卸汽車配合使用。自行裝、運、卸設備的生產效率高,機動性能好,能迅速轉移到各作業場所,設備利用率較高,20世紀60年代以來很快在地下礦山得到推廣。但這類設備需要的工作空間大,設備投資費高,維修工作量大,使用柴油驅動時有空氣污染問題。

重力出礦

礦石利用自重從采場溜放至電扒巷道或運輸水平的礦車中。分段和階段崩落法在崩落岩石復蓋下放出礦石,需要研究崩落礦岩流動規律,選用合理放礦制度以改善礦石的回採率和貧化率,控制采場地壓(見放礦)。近十幾年,在溜井和出礦巷道中成功地套用了振動放礦機。它可改善礦石的流動性能,顯著減少放礦過程中放礦口堵塞事故,提高出礦能力,改善作業條件,降低礦石的損失和貧化率。

地壓管理

包括維護和處理採空區。礦石的采出破壞了礦體和圍岩原有的應力平衡,使礦體出現變形、破壞、崩落、下沉等地壓現象。深部開採時,還可能出現衝擊地壓,危及人身、設備和采場的安全,影響礦山正常生產。開採鬆軟礦石時的地壓管理工作非常繁重。地壓管理包括:用礦柱、充填體和各種支架直接維護採空區;利用控制採空區暴露面積、形狀和時間,調整回採順序;崩落圍岩以及控制爆破對礦岩的破壞等間接維護採空區的方法(見采場地壓)。

回採工藝中的落礦、出礦和地壓管理是密切相關的。例如:落礦質量影響出礦效率、出礦設備限制落礦的允許合格塊度、地壓管理方法影響落礦和出礦方式的選擇等。應根據最優技術經濟效果,選取合理的回採工藝。

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